摘要：目前，我國(guó)的金屬布氏硬度計(jì)在自動(dòng)完成載荷的大小、承受外力變形的尺度和保壓加載時(shí)間的過(guò)程中，是由一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)對(duì)電機(jī)正反旋轉(zhuǎn)進(jìn)行計(jì)量的。但是當(dāng)同時(shí)疏導(dǎo)的四個(gè)觸點(diǎn)中一個(gè)接觸不良，彈簧片發(fā)生斷裂時(shí)導(dǎo)致金屬布氏硬度計(jì)的計(jì)示值超差產(chǎn)生的問(wèn)題。對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的改造，得到了最佳的效果。

關(guān)鍵詞：金屬布氏硬度計(jì)；示值超差；加載時(shí)間；正反旋轉(zhuǎn)；保壓加載 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH715 文章編號(hào)：1009-2374（2015）33-0058-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.031

金屬布氏硬度計(jì)是按照國(guó)家計(jì)檢規(guī)程的要求所開(kāi)發(fā)的測(cè)量金屬布氏硬度的計(jì)量?jī)x器。眾所周知，硬度是物體承受外力變形的程度。但事實(shí)上，硬度的概念是對(duì)物體承受外力變形程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并沒(méi)有統(tǒng)一的計(jì)數(shù)單位。布氏硬度評(píng)價(jià)是變形程度的幾何長(zhǎng)度，其單位與壓強(qiáng)相同，但其實(shí)際意義卻與壓強(qiáng)截然不同。金屬布氏硬度實(shí)驗(yàn)是在1900年在對(duì)軋制組織的研究過(guò)程中被提出來(lái)而得名的。金屬布氏硬度實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性與較強(qiáng)的精準(zhǔn)度，使金屬布氏硬度得到廣泛的應(yīng)用。

1 金屬布氏硬度測(cè)試的三要素

金屬布氏硬度測(cè)試的三要素，包括載荷的大小、承受外力變形的尺度和保壓的加載時(shí)間：

第一，載荷的大小表示著壓迫程度的強(qiáng)弱。載荷越大，壓迫程度就越大；相反的，載荷越小，壓迫程度也越小。

第二，承受外力變形的尺度表示著壓迫的面積，壓迫面積越大，式樣組織的真實(shí)性就越高；相反的，壓迫面積越小，式樣組織的真實(shí)性就越低。此外，當(dāng)載荷達(dá)到一定程度時(shí)，壓迫程度越大，壓迫面積的應(yīng)力越小，致使壓迫的深度變淺。

第三，保壓的加載時(shí)間是指載荷從零直至最大值時(shí)所用的時(shí)間，反映的是在緩沖的過(guò)程中沖擊程度的強(qiáng)弱。保壓的加載時(shí)間的長(zhǎng)短反映了式樣變形的充分程度，時(shí)間越長(zhǎng)，充分程度越強(qiáng)。

從力學(xué)的角度來(lái)講，硬度的概念是反映金屬承受壓迫的程度，也是反映金屬承受硬化的程度。應(yīng)力與載荷持續(xù)的時(shí)間是決定金屬壓迫程度的決定性因素，同時(shí)也是在常溫下金屬壓迫程度的最主要且唯一的因素。因此，金屬布氏硬度測(cè)試的核心是載荷的大小、承受外力變形的尺度和保壓的加載時(shí)間這三個(gè)要素。當(dāng)這三個(gè)要素滿足時(shí)，被測(cè)物體所受的壓迫程度是必然的，并具有相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定的關(guān)系。這就是金屬布氏硬度測(cè)試的理論依據(jù)。

2 金屬布氏硬度計(jì)示值超差的原因

分析研究表明，金屬布氏硬度計(jì)示值超差的原因

如下：

第一，金屬布氏硬度計(jì)其壓頭是完好的，但是鋼球的壓頭是否完好無(wú)損是無(wú)法判定的。

第二，預(yù)計(jì)的負(fù)荷88H是正確的，總負(fù)荷1367H是正確的，但488H和870H是否符合標(biāo)準(zhǔn)是無(wú)法判定的。

第三，其中顯示計(jì)示值的部分應(yīng)該保持良好的運(yùn)行，并能夠準(zhǔn)確地測(cè)出高、中、低三值。

除上述因素以外，應(yīng)該確定以下三點(diǎn)：（1）鋼球壓頭是否完好無(wú)損；（2）488H力值檔是否正常；（3）870H力值檔是否正常。

金屬布氏硬度計(jì)示值超差產(chǎn)生的過(guò)程：

測(cè)定各力值檔采用1367H檔，并使用C、D、E砣，旋動(dòng)按鈕到1367H時(shí)，上下托叉應(yīng)處于下落位置；但實(shí)際運(yùn)行中，上托叉會(huì)被卡住，無(wú)法落下。與此同時(shí)，托叉松動(dòng)，在進(jìn)行加荷時(shí)，吊桿會(huì)逐漸降落12mm左右，砝碼會(huì)被卡住同時(shí)也會(huì)降落，力值為1367H。

測(cè)定各力值檔采用檔，同時(shí)使用C、D砣，不使用E砣。旋動(dòng)按鈕到870H時(shí)，上托叉會(huì)上升到水平的位置托住E砣，下托叉在降落的位置。加荷時(shí)，吊桿落下，由于上托叉E砣傾斜，與吊桿進(jìn)行摩擦，力值會(huì)產(chǎn)生偏差。

測(cè)定各力值檔采用488H，只使用C砣，不使用D、E砣。旋動(dòng)按鈕到488H時(shí)，上托叉會(huì)上升到水平的位置，下托叉也會(huì)上升到水平的位置，同時(shí)托住D、E砣。加荷時(shí)，吊桿落下，由于上托叉D砣與下托叉的E砣傾斜，與吊桿產(chǎn)生摩擦，力值會(huì)產(chǎn)生偏差。

因此，可以得出金屬布氏硬度計(jì)示值超差的原因是“單側(cè)性傾斜掛于托叉”。

出現(xiàn)“單側(cè)性傾斜掛于托叉”的原因是：（1）金屬布氏硬度計(jì)在定置后被搖晃或者搬運(yùn)過(guò)；（2）托叉之間的距離過(guò)大造成一邊托叉脫出；（3）旋轉(zhuǎn)按鈕在改變力值時(shí)由于過(guò)快造成脫出。

在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，（1）、（3）情況的發(fā)生是可以避免的，（2）情況應(yīng)該對(duì)托叉之間的距離進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3 金屬布氏硬度計(jì)示值超差的調(diào)整方案

3.1 開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的更改方案

（1）對(duì)電器的控制路線重新進(jìn)行連接與更改；（2）將原有的機(jī)械性啟動(dòng)按鈕更改成電器控制式按鈕；（3）為使電機(jī)能夠正反旋轉(zhuǎn)，需要在中間增加兩個(gè)繼電器換接三相電源，利用繼電器常開(kāi)、常閉功能控制開(kāi)關(guān)；（4）為使金屬布氏硬度計(jì)在卸掉負(fù)荷后使—、—兩組觸電在疏通的狀態(tài)，必須拆除換向開(kāi)關(guān)的彈簧片；（5）從表面與維護(hù)的角度考慮，將所增加的電器元件統(tǒng)一安放在同一塊絕緣板上。

3.2 改造后的電路系統(tǒng)的原理

當(dāng)加荷時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，繼電器的觸電與按鈕的觸電并聯(lián)，起到自我保護(hù)的作用當(dāng)電機(jī)朝正方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)減速器轉(zhuǎn)動(dòng)，施加負(fù)荷。一段時(shí)間過(guò)后，當(dāng)調(diào)動(dòng)板觸碰轉(zhuǎn)向擋銷的時(shí)候，轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)反向接通。即—、—兩組觸點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)；同時(shí)—、—兩組觸電會(huì)接通，電機(jī)會(huì)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)減速器，卸掉負(fù)荷。當(dāng)固定板觸碰擋銷時(shí)，撥桿也會(huì)隨之旋轉(zhuǎn)。即—、—兩組觸點(diǎn)會(huì)斷開(kāi)，同時(shí)—、—兩組觸電會(huì)接通。因此，電機(jī)旋轉(zhuǎn)中止。

3.3 開(kāi)關(guān)改造后的特點(diǎn)

（1）由于運(yùn)用了繼電器，避免了因頻繁的按動(dòng)開(kāi)關(guān)而引起的觸點(diǎn)過(guò)燒現(xiàn)象，保證了金屬布氏硬度計(jì)的正常工作；（2）無(wú)論電機(jī)向正反方向旋轉(zhuǎn)，都會(huì)有兩組觸點(diǎn)進(jìn)行疏通。即使只有一個(gè)觸點(diǎn)，電機(jī)也同樣會(huì)正常工作。也就是說(shuō)，即使所有觸點(diǎn)都未疏通，只要電壓不被放在電機(jī)繞組的兩側(cè)，電機(jī)也會(huì)正常工作；（3）在操控線路中加入一支發(fā)光二極管，如果金屬布氏硬度計(jì)在正常工作的情況下發(fā)出聲響或者電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，故障的原因就會(huì)很容易地被找出；（4）電器按鈕被更換后，排除了原有的機(jī)械式按鈕故障的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用布氏硬度測(cè)試的載荷的大小、承受外力變形的尺度和保壓的加載時(shí)間的實(shí)驗(yàn)原理。經(jīng)過(guò)對(duì)改造后的金屬布氏硬度計(jì)進(jìn)行運(yùn)行的測(cè)試，其各項(xiàng)技術(shù)都達(dá)到了規(guī)定的指標(biāo)。通過(guò)運(yùn)行，金屬布氏硬度計(jì)并未進(jìn)行過(guò)調(diào)整與修理，并保證了正常的生產(chǎn)運(yùn)行。改造后的金屬布氏硬度計(jì)安全性更高、可靠性更強(qiáng)，同時(shí)減少了維修人員的工作量，因此，促進(jìn)了金屬布氏硬度計(jì)的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：李磊（1966-），男（回族），遼寧奉城人，河北省秦皇島市計(jì)量測(cè)試研究所助理工程師，研究方向：力學(xué)測(cè)試。

（責(zé)任編輯：陳 潔）