布氏硬度计打压不准怎么回事

布氏硬度计打压不准怎么回事

一、试验力不准确（核心影响因素）

• 可能原因：
  1. 砝码系统异常：
     • 砝码磨损、锈蚀或添加错误（如选错砝码组合，导致实际试验力与设定值不符，例如需 1000kg 力却用了 500kg 砝码）。
     • 砝码悬挂机构松动、变形，导致砝码实际加载力不足。
  2. 杠杆系统失衡：
     • 杠杆支点磨损、变形，或杠杆本身弯曲，导致力值传递比例错误（布氏硬度计多通过杠杆放大砝码重力获得试验力）。
     • 杠杆配重块位置偏移，破坏力值平衡。
  3. 液压系统故障（液压式硬度计）：
     • 油泵漏油、密封圈老化，导致压力无法稳定建立，试验力不足或波动。
     • 液压油不足、杂质过多，影响压力传递精度。
  4. 加载速度异常：
     • 加载过快或过慢（标准要求 “平稳加载，避免冲击”），导致实际作用在试样上的力与设定值偏差（尤其脆性材料，冲击加载会导致压痕异常）。
• 解决办法：
  • 检查砝码：清理砝码表面锈蚀，核对砝码组合是否与设定试验力匹配（如 10mm 球压头测钢时，常用 250kg、500kg、1000kg 力，需对应不同砝码组合）；若磨损严重，更换标准砝码。
  • 校准杠杆：松开杠杆固定螺丝，调整支点位置或配重块，确保杠杆水平平衡（可通过水平仪辅助）；磨损严重时更换杠杆组件。
  • 维修液压系统：更换老化密封圈，补充 / 更换清洁液压油（按设备说明书型号），检查油泵是否正常加压（可通过压力表观察压力是否稳定）。
  • 控制加载速度：通过调节液压阀或机械阻尼装置，确保加载过程平稳（通常从接触试样到达到设定力的时间为 2-8 秒）。

二、压头问题（直接影响压痕形态）

• 可能原因：
  1. 压头磨损或损坏：
     • 硬质合金球（常用）表面有裂纹、凹陷或磨损，导致压痕形状不规则（如椭圆、边缘毛糙），测量直径时误差增大。
     • 钢球压头（用于软材料）变形、失圆，或镀层脱落（如镀铬层磨损，导致实际直径变小）。
  2. 压头安装不当：
     • 压头未拧紧，加载时松动，导致压痕偏移或倾斜。
     • 压头轴线与试样表面不垂直（即压头歪斜），压痕呈椭圆而非正圆，直径测量失真。
• 解决办法：
  • 检查压头：用显微镜观察压头表面，若有磨损、裂纹，直接更换同规格压头（如 Φ10mm、Φ5mm 硬质合金球）；更换后需确认压头直径符合标准（可通过校准块检测）。
  • 规范安装：用专用扳手拧紧压头（避免过紧损坏螺纹），安装后通过 “空压” 测试（不加试样，轻载压下）观察压头是否垂直（可在工作台放平镜，观察压头倒影是否居中）。

三、试样状态不符合要求

• 可能原因：
  1. 表面不平整或有缺陷：
     • 试样表面有氧化皮、锈迹、油污或划痕，压头无法均匀压入，压痕边缘模糊。
     • 表面粗糙度太高（如 Ra>3.2μm），压痕直径测量时难以找准边缘。
  2. 试样厚度不足：
     • 试样厚度小于压痕深度的 10 倍（标准要求），压入时试样发生整体变形（而非局部塑性变形），导致压痕偏大，硬度值偏低。
  3. 夹持不稳或放置倾斜：
     • 试样未固定，加载时滑动或翘起，压痕歪斜。
     • 试样放置不水平，压头与表面不垂直，压痕呈椭圆。
• 解决办法：
  • 预处理试样：用砂纸打磨（从粗到细，如从 120 目到 600 目）去除氧化皮和缺陷，确保表面平整、清洁（可用酒精擦拭）；粗糙度需符合标准（软材料 Ra≤1.6μm，硬材料 Ra≤3.2μm）。
  • 检查厚度：用卡尺测量试样厚度，确保≥10 倍压痕深度（估算：压痕深度≈0.1× 压痕直径，如 d=5mm，则厚度需≥5mm），不足时更换厚试样或降低试验力。
  • 稳固夹持：用夹具固定试样（尤其小尺寸试样），通过工作台水平仪调整试样水平，确保压头垂直作用。

四、设备机械结构异常

• 可能原因：
  1. 工作台不水平：
     • 工作台面倾斜，导致试样表面与压头不垂直，压痕椭圆化。
  2. 主轴间隙过大：
     • 主轴（安装压头的轴）磨损，径向或轴向间隙过大，加载时压头晃动，压痕位置偏移。
  3. 升降机构卡滞：
     • 手动 / 电动升降螺杆润滑不足、有杂质，导致工作台升降不平稳，试样与压头接触时产生冲击。
• 解决办法：
  • 调平工作台：通过调节设备底部地脚螺丝，配合水平仪（放置在工作台面），使工作台处于水平状态（水平仪气泡居中）。
  • 维修主轴：拆解主轴组件，清理杂质，更换磨损的轴承或轴套，确保主轴无明显晃动（可手动转动主轴感受间隙）。
  • 保养升降机构：定期清理升降螺杆，涂抹专用润滑脂（如锂基脂），确保升降顺畅无卡滞。

五、操作流程不规范

• 可能原因：
  1. 保压时间不符：
     • 未按标准保压（如黑色金属保压 10-15 秒，有色金属保压 30 秒，软金属保压 60 秒），保压过短导致压痕未稳定，结果偏低；过长可能因材料蠕变导致压痕偏大，结果偏低。
  2. 压痕直径测量错误：
     • 用读数显微镜测量时，未找准压痕边缘（如误读边缘毛刺为压痕边界），或只测一个方向直径（未测垂直方向取平均值，导致椭圆压痕误差）。
  3. 试验力与压头匹配错误：
     • 未按标准选择 “试验力（F）- 压头直径（D）” 组合（如测硬度≤450HBW 的钢，常用 10mm 球 + 3000kg 力；测软金属用 5mm 球 + 250kg 力），导致压痕过深或过浅，超出测量范围。
• 解决办法：
  • 严格保压：使用带定时功能的设备，或用秒表计时，确保保压时间符合标准（参考 GB/T 231.1 或 ASTM E10）。
  • 规范测量：测量压痕时，在相互垂直的两个方向各测一次直径，取平均值；若压痕边缘模糊，重新打磨试样后测试。
  • 正确匹配参数：根据试样材料硬度，按标准选择 F/D² 比值（常用 30、15、5），例如：
    • 钢、铸铁：F/D²=30（如 D=10mm 时 F=3000kg）；
    • 铜合金：F/D²=15（如 D=5mm 时 F=375kg）；
    • 铝合金、软金属：F/D²=5（如 D=2.5mm 时 F=31.25kg）。

六、设备未定期校准或老化

• 可能原因：
  长期未校准（建议每年至少校准一次），或核心部件（如力值传感器、杠杆）老化，导致整体精度下降。
• 解决办法：
  • 定期校准：联系有资质的计量机构，用标准硬度块（如已知硬度的淬火钢块）校准，确认设备测量值与标准块偏差在允许范围内（通常 ±3%）。
  • 更换老化部件：若校准后偏差仍超标，排查并更换严重老化的部件（如杠杆、砝码、压头座）。