專利名稱：便攜式硬度計的制作方法
技術領域：
用于測量金屬材料表面硬度的便攜式硬度計。
目前國內(nèi)使用的便攜式硬度計，主要是瑞士PROCEQ公司產(chǎn)的EQUOTP硬度測試儀，這種硬度計主要是由撞擊活塞、打擊彈簧、導向套、三爪提升機構、釋放按鈕、外接微機等組成。測試時，將活塞打擊被測材料后自由回彈時的速度與撞擊時的速度之比輸入計算機，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后顯示材料的硬度值，其測試精度可達0.8％。但這種硬度計由于活塞與彈簧有2－3cm距離，是分離的，活塞一經(jīng)射離彈簧，即為自由運動，射出和回彈時無圓周方向的旋轉定位，可在套筒內(nèi)旋轉，這樣活塞和導向套由于機加工造成的任何一點彎曲度，橢園度等都會使兩者之間在不同的相對位置，不同的測試角度上產(chǎn)生大小不定的摩擦力，嚴重影響測試精度，所以這種硬度計對零件的機加工精度要求極高，不僅加工費用貴，而且我國目前的機加工水平也很難達到。同時這種活塞與彈簧分離式的硬度計其活塞自由撞擊和回彈時的速度受重力影響較大，所以測試角度大時也會影響其準確度。此外EQUOTP硬度測試儀在其三爪提升機構抓住活塞后，要靠壓下頂部釋放按鈕彈出活塞，這樣易造成提升機構不應有的下移，縮短彈出距離，造成測量誤差。
本實用新型旨在克服上述弊病，提供一種加工制造簡單，同時還能保證一定測試精度的便攜式硬度計。
本實用新型的組成包含有振子塞(7)、磁感應線圈(8)、導向套(6)、振動彈簧(5)、提升彈簧(1)、外接便攜式微機(9)等，其特征在于振子塞(7)與振動彈簧(5)及裝在導向套內(nèi)的定位釋放端蓋(2)連成一體，提升機構采用扣環(huán)式提升桿(3)，提升桿上端與加力套(4)相連，下端是一個能扣住振子塞(7)上部球體的扣環(huán)，(見圖2)，導向套(6)內(nèi)壁上開有四條縱向泄氣槽溝。其結構及工作原理為導向套(6)上部固定有定位釋放端蓋(2)，導向套內(nèi)裝有振動彈簧(5)，彈簧下端與振子塞(7)連為一體，上端與定位釋放端蓋頂部相連，振子塞(7)可連同彈簧(5)一起在導向套內(nèi)上下運動?？郗h(huán)式提升桿(3)縱向穿過定位釋放端蓋(2)，其下端為扣環(huán)，上端與加力套(4)相連、加力套內(nèi)裝有提升彈簧(1)，沿導向套外壁向下壓加力套(4)，則彈簧(1)被壓縮，扣環(huán)式提升桿(3)也隨之向下運動。導向套外壁下部裝有磁感應線圈(8)，振子塞內(nèi)裝有永久磁鐵。測量材料硬度時，用手壓加力套(4)，提升彈簧(1)被壓縮，扣環(huán)式提升桿(3)向下運動，當下行至扣環(huán)扣住振子塞(7)上的球體后，在提升彈簧(1)壓縮力的作用下，扣環(huán)式提升桿(3)帶著被扣住的振子塞(7)，與加力套(4)一齊向上運動，同時壓縮了振動彈簧(5)，當振子塞(5)上行至定位釋放端蓋(2)下端部位時被卡住，而提升桿(3)還繼續(xù)上升，這時振子塞上的球體從提升桿的扣環(huán)里脫出，在壓縮的振動彈簧(5)的作用下向下沖擊被測金屬，振子塞以其頭部的硬質合金球與金屬材料表面撞擊后，又產(chǎn)生回彈向上的運動，不同硬度的金屬會使振子塞與振動彈簧連成一體的振動系統(tǒng)產(chǎn)生不同的振動效應，這不同的振動效應是通過裝在振子塞內(nèi)的永久磁鐵與導向套(6)外側的磁感應線圈(8)之間相對運動而產(chǎn)生的感應電動勢反映出來的，見圖3，e為感應電動勢，t0－t1為振子塞彈射沖擊階段在感應線圈(8)中產(chǎn)生的感應電動勢，t1－t2為振子塞與振動彈簧一體的振動系統(tǒng)的回彈振動的第一周期，材料越硬，t1－t2之間的振幅(emex－emin)就越大，反之則愈小，本儀器的測試值是取t1－t2周期內(nèi)的(emex－emin)值，將其輸入微型計算機進行一定的處理換算，即能顯示出材料的硬度值。
本實用新型由于振子塞與振動彈簧是連為一體的，所以限制了振子塞在園周方向的轉動，這樣就可以克服由于振子塞轉動造成其與導向套之間處于不同的相對位置而產(chǎn)生不同的摩擦力對測試準確度的影響，從而減小了由于機加工精度不高對測試精度的影響。同時，本儀器的測試值取的是活塞撞擊回彈后第一個振動周期的最大振幅值，而這個振動狀況主要取決于振動彈簧與振子塞一體的振動系統(tǒng)中的彈簧以及活塞撞擊回彈力，比起原有受重力影響較大的與彈簧不相連活塞的自由回彈來，本實用新型取的測試值受重力影響要小得多，所以特別是在與鉛直方向有個角度的情況下進行測試時，可大大減輕重力作用對測試精度的影響，導向套內(nèi)壁上開的泄氣槽也可減少活塞與內(nèi)壁之間的摩擦力。此外，本實用新型采用扣環(huán)式提升機構和定位釋放活塞，保證了每次測試的提升釋放高度的一致性，以提高測試的準確度。經(jīng)測定，本實用新型雖然對機加工要求不算太高，但仍可使測試精度達到0.9％以上。


圖1本實用新型結構圖其中(1)提升彈簧
(2)定位釋放端蓋(3)扣環(huán)式提升桿(4)加力套(5)振動彈簧(6)導向套(7)振子塞(8)磁感應線圈(9)便攜式微型計算機圖2扣環(huán)式提升桿扣環(huán)結構圖其中(10)扣環(huán)圖3感應線圈在振子塞撞擊回彈過程中產(chǎn)生的感應電動勢曲線圖圖1為本實用新型實施例導向套(6)內(nèi)壁上開有四條縱向泄氣槽，其上部固定有定位釋放端蓋(2)，套筒內(nèi)裝有適當長度的振動彈簧(5)，彈簧上端與定位釋放端蓋上部相連，下端與振子塞(7)相連，振子塞用超硬鋁(LC4)材料制成，內(nèi)部裝有一塊永久磁鐵，振子塞上部是一個能被扣環(huán)扣住的球體，下部裝有一個與金屬材料表面撞擊用的硬質合金球，振子塞可隨振動彈簧一起在導向套(6)內(nèi)上下運動，導向套內(nèi)壁開的泄氣槽可減少它們之間的摩擦面積。導向套上部裝有一個加力套(4)，加力套內(nèi)裝有提升彈簧(1)，扣環(huán)式提升桿縱向穿過定位釋放端蓋(2)，下部是一個能扣住振子塞上球體的扣環(huán)(見圖2)上端與加力套(4)頂部相連，向下壓加力套，彈簧(1)被壓縮，提升桿(3)向下運動，當扣環(huán)扣住振子塞上的球體后，提升桿(3)連同加力套(4)一起在壓縮彈簧(1)用下向上運動，被扣環(huán)扣住的振子塞(7)上行運動到定位釋放端蓋處，從扣環(huán)里脫出，在壓縮彈簧(5)的作用下向金屬表面撞擊。導向套(6)下部外壁上裝有感應線圈(8)，感應線圈與微型計算機(9)相連，本例采用的是日本HX－20便攜式微型計算機，導向套、加力套等可用黃銅和合金鋁等材料制作。
權利要求1.一種測量金屬材料表面硬度的便攜式硬度計，其組成包含有振子塞(7)、導向槽(6)、振動彈簧(5)、磁感應線圈(8)、提升彈簧(1)、外接便攜式微機(9)等，其中的振子塞(7)內(nèi)裝有一塊永久磁鐵，其特征在于導向套(6)上部固定有定位釋放端蓋(2)、導向套內(nèi)的振動彈簧(5)上端與定位釋放端蓋(2)上部相連，下端與振子塞(7)相連，扣環(huán)式提升桿(3)縱向穿過定位釋放端蓋(2)，下端是一能扣住振子塞上球體的扣環(huán)，上端與裝有提升彈簧(1)的加力套(4)頂部相連，導向套(6)內(nèi)壁上開有縱向泄氣槽。
專利摘要一種測量金屬材料表面硬度的便攜式硬度計，本實用新型將沖擊活塞與彈簧連為一體，形成沖擊振動系統(tǒng)，從而減少了在不同測試角度下重力對測試準確度的影響，并限制了活塞的圓周方向的轉動，以降低由機械加工精度不夠高而對測試造成的誤差。本實用新型還用扣環(huán)式提升機構和定位釋放活塞來保證每次測試的提升釋放高度的一致性。
文檔編號G01N3/52GK2039842SQ8822013
公開日1989年6月21日 申請日期1988年11月16日 優(yōu)先權日1988年11月16日
發(fā)明者李志堅, 白光晉, 張瑞華 申請人:山西省勞動局鍋爐壓力容器檢驗所