[發明專利]一種基于劃刻法的硬度測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202110330346.8
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113176158A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 陳文革;王浩鑫;林朗;石換莉;顧可欣;師露
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;G01N3/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 寧文濤

本發明公開的一種基于劃刻法的硬度測試裝置，包括有縱向截面為U形的機組殼體，機組殼體外部由下至上依次設置有升降絲杠單元、試樣臺單元及刻刀單元，試樣臺單元安裝在升降絲杠單元上，刻刀單元用于對試樣臺單元盛放的試樣表面進行劃刻，機組殼體外部還安裝有深度顯示表單元；機組殼體內部腔體設置有杠桿單元；還包括有壓桿，杠桿單元通過壓桿穿過機組殼體與刻刀單元連接；還包括設置在機組殼體外部的加載卸載手把及載荷變換手把，載卸載手把通過第一連桿與杠桿單元連接，載荷變換手把通過第二連桿與杠桿單元連接。該裝置可以采用劃刻法定量表征材料的硬度，所得硬度值能夠體現了材料的斷裂特性。還公開了一種基于劃刻法的硬度測試方法。

技術領域

本發明屬于材料力學性能的測量領域，具體涉及一種基于劃刻法的硬度測試裝置，還涉及一種基于劃刻法的硬度測試方法。

背景技術

硬度測試作為測量材料力學性能最為方便的技術之一，受到科研工作者和廣大技術人員、產業工人的青睞。但已有的硬度測試技術主要表征的是材料彈性變形和塑性變形能力。然而，工程構件最危險的失效形式是斷裂，如果機械或工程結構的主要承力部件若發生斷裂，就可能會發生災難性的事故，造成人員生命和財產的巨大損失，所有材料在斷裂前都經歷了彈性變形或塑性變形，但是如果僅僅通過變形來衡量材料抵抗斷裂的能力，顯然有失偏駁。

斷裂是裂紋萌生和不斷擴展的結果，且劃刻法的測試過程需要在材料表面劃出劃痕，故劃刻法所測的硬度在一定程度上表征了材料抵抗裂紋產生的能力。由此我們提出一種新的硬度測試技術來表征材料抵抗斷裂的能力。目前，大部分的硬度測試都是基于材料彈性變形和塑性變形的肖氏、里氏、維氏，布氏，洛氏等硬度的測試技術和應用。而使用劃刻法，即材料的斷裂特性來定量測量材料的硬度屬于一種全新的理論，之前人們在這方面的研究較少。

硬度反映了材料各方面的物理化學性能，是材料制備、生產等過程中非常重要的質量控制因素，在測量材料力學性能方面有重要意義。如何快速方便的檢測材料的硬度，并且能夠表征材料抵抗變形和斷裂的能力，則是本發明要解決的主要問題。本發明可以測量的硬度范圍較廣，軟的材料如木頭建筑材料、塑料聚合物類材料、鑄鐵、退火鋼等，硬的材料如玻璃、淬火鋼、硬質合金等。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于劃刻法的硬度測試裝置，可以采用劃刻法定量表征材料的硬度，所得硬度值能夠體現了材料的斷裂特性。

本發明的第二個目的是提供一種基于劃刻法的硬度測試方法。

本發明所采用的技術方案是，一種基于劃刻法的硬度測試裝置，包括有縱向截面為U形的機組殼體，機組殼體外部由下至上依次設置有升降絲杠單元、試樣臺單元及刻刀單元，試樣臺單元安裝在升降絲杠單元上，刻刀單元用于對試樣臺單元盛放的試樣表面進行劃刻，機組殼體外部還安裝有深度顯示表單元；機組殼體內部腔體設置有杠桿單元；還包括有壓桿，杠桿單元通過壓桿穿過機組殼體與刻刀單元連接；還包括設置在機組殼體外部的加載卸載手把及載荷變換手把，載卸載手把通過第一連桿與杠桿單元連接，載荷變換手把通過第二連桿與杠桿單元連接。

本發明的特征還在于，

升降絲杠單元包括有安裝在機組殼體底部伸出部分殼體上表面的絲杠座，絲杠座上豎直設置有升降絲杠，升降絲杠的外壁由下至上依次套有升降手輪及升降絲杠殼，升降手輪與升降絲杠螺紋連接，升降絲杠殼頂端安裝有試樣臺單元。

試樣臺單元包括有試樣臺底座，試樣臺底座底面與升降絲杠殼頂端連接；試樣臺底座上表面開有第一凹槽，第一凹槽內設置有滑塊；還包括有試樣臺轉軸，試樣臺轉軸的一端依次穿過第一凹槽側壁及滑塊，試樣臺轉軸外壁設置螺紋，試樣臺轉軸與第一凹槽側壁及滑塊均螺紋連接，試樣臺轉軸的另一端連接有轉動手柄，試樣臺底座外壁設置有長度顯示表，轉動手柄的端部穿過長度顯示表表盤中心與試樣臺轉軸端部連接；滑塊上表面開有第二凹槽，第二凹槽的槽壁上設置有緊固螺絲，緊固螺絲垂直穿過第二凹槽的槽壁用于固定試樣，第二凹槽位于刻刀單元正下方；第一凹槽兩相對側壁之間還設置有滑桿，滑桿與試樣臺轉軸平行，滑桿水平穿過滑塊。