CN207923632U - 一种压痕深度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压痕深度测量装置，包括测量本体以及用于支撑所述测量本体的底座，所述测量本体包括：外套筒；芯轴的一端安装有测量球头，另一端螺纹旋合于所述外套筒的第一端内；位移传感器设置于所述外套筒内，并用于检测所述芯轴在所述外套筒轴向上的位移量；数显组件设置于所述外套筒的外侧，并与所述位移传感器相连，以显示所述芯轴沿所述外套筒轴向上的位移量；芯轴驱动构件套装于所述外套筒的第二端内，以驱动所述芯轴沿所述外套筒的轴向运动。该压痕深度测量装置有效避免了人工读数时所造成的误差，有效提高了硬度测量的准确性。

Description

一种压痕深度测量装置

技术领域

本实用新型涉及金属硬度测量技术领域，特别涉及一种压痕深度测量装置。

背景技术

布氏硬度是表示材料硬度的一种标准，在金属检测方面的应用非常广泛。布式硬度结果是仲裁值，根据材料的标准，对于超出布式硬度范围的材料可直接叛废，因此，布式硬度结果的准确性直接影响材料能否继续使用。

布氏硬度的测量是以一定大小的试验载荷，将一定直径的硬质合金球压入被测金属表面，保持规定的时间，然后卸载，布氏硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商，用公式表示为：其中，F为载荷，D为硬质合金球直径，d为压痕平均直径，由该公式可以看出，若要得到布氏硬度值，需要测量压痕的平均直径d，但是由于被测金属表面的粗糙度、平整度、以及压痕边缘清晰度等方面的影响，导致压痕平均直径d的误差范围较大，布氏硬度的测量结果会受到很大的影响。

压痕的半径r、硬质合金球的半径R以及压痕深度h之间存在着如下关系：因此根据公式(2)，只要测量得到压痕深度h，就可以得到压痕的平均直径d，进而根据公式(1)或者查阅硬度与压痕平均直径的标准列表即可得出布氏硬度值；当然，也可先根据公式(1)和(2)计算出压痕深度和硬度的对应关系，用测量得到的压痕深度h直接查表得到硬度值。

测量压痕深度h来计算布氏硬度值，可以使得布氏硬度值的准确度大幅提高，目前的压痕深度测量装置包括测量本体以及供测量本体安装的底座，然而，测量本体依然采用传统的人工显微镜读数模式，人眼识别误差造成的测量结果不准确现象容易发生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种压痕深度测量装置，以便能够准确测量硬质合金球所形成的压痕的深度，从而准确得出被测金属板的硬度值。

为达到上述目的，本实用新型提供的压痕深度测量装置，包括测量本体以及用于支撑所述测量本体的底座，所述测量本体包括：

外套筒；

芯轴，所述芯轴的一端安装有测量球头，另一端螺纹旋合于所述外套筒的第一端内；

位移传感器，所述位移传感器设置于所述外套筒内，并用于检测所述芯轴在所述外套筒轴向上的位移量；

数显组件，所述数显组件设置于所述外套筒的外侧，并与所述位移传感器相连，以显示所述芯轴沿所述外套筒轴向上的位移量；

芯轴驱动构件，所述芯轴驱动构件套装于所述外套筒的第二端内，以驱动所述芯轴沿所述外套筒的轴向运动。

优选的，所述芯轴驱动构件包括：

一端伸入所述外套筒的第二端内，并与所述芯轴相连的套管；

与所述套管相连的微调驱动件；

与所述套管相连的粗调驱动件。

优选的，所述外套筒上对称设置有测量支架，所述底座设置有矩形的测量通孔、滑道以及滑道支架，其中，所述测量通孔贯通所述底座的上表面和下表面，所述滑道沿所述测量通孔长度方向的两侧设置，所述滑道支架滑动设置于所述滑道内，所述测量本体穿过所述测量通孔，且所述测量球头朝下，所述测量支架连接于所述滑道支架上。

优选的，所述测量支架与所述滑道支架卡扣式连接。

优选的，所述底座呈矩形，且所述底座的长度方向与所述测量通孔的长度方向一致，所述底座的底部在长度方向上的两端还分别设置有固定件，所述固定件用于固定被测金属板。

优选的，所述固定件为对称设置在所述底座长度方向上的两端的电磁铁。

优选的，还包括设置在所述底座内，且用于对所述电磁铁供电的储能电池。

优选的，所述底座为工程塑料底座。

优选的，所述测量球头与所述芯轴螺纹连接，且所述测量球头靠近所述芯轴的一端为平面端，所述平面端与所述芯轴之间设置有皮垫。

优选的，所述测量本体的外露面采用铝或不锈钢材质制成。

采用压痕深度测量法来获取被测金属的硬度，可以有效避免因压痕平均直径不容易测量准确所带来的误差；并且由以上技术方案可以看出，本实用新型所公开的压痕深度测量装置，测量本体的外套筒内设置了位移传感器，位移传感器可以检测芯轴在外套筒轴向上的位移量，通过数显组件可以将检测到的位移量进行直观的显示，从而有效避免了人工读数时所造成的误差，有效提高了硬度测量的准确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中所公开的压痕深度测量装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中所公开的测量本体的结构示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为本实用新型实施例中所公开的底座的俯视结构示意图；

图5为图4的右视示意图。

其中，1为测量本体，2为底座，3为被测金属板，4为测量球头，5为皮垫，6为芯轴，7为测量支架，8为外套筒，9为套管，10为微调驱动件，11为粗调驱动件，12为数显组件，13为显示屏，14为清零按钮，15为公/英制切换钮，16为开关按钮，17为电磁铁开关，18为电磁铁，19为储能电池，20为滑道，21为滑道支架，22为测量通孔，23为电池盒盖，24为电池盒盖开关。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种压痕深度测量装置，以便能够准确测量硬质合金球所形成的压痕的深度，从而准确得出被测金属板的硬度值。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请结合图1至图3，本实用新型所公开的压痕深度测量装置，包括测量本体1以及用于支撑测量本体1的底座2，该测量本体1具体包括外套筒8、芯轴6、位移传感器、数显组件以及芯轴驱动构件，芯轴6的一端安装有测量球头4，测量球头4的直径大小应当与采用静压法对被测金属板3施压时的硬质合金球头一致，以便使测量球头4能够准确嵌入到压痕内部，芯轴6的另一端旋合于外套筒8的第一端内，位移传感器设置在外套筒8内，位移传感器的作用在于检测芯轴6的位移量，该位移量应当是芯轴6在外套筒8轴向上的位移量，数显组件设置在外套筒8的外侧，数显组件包括显示屏13，数显组件与位移传感器物理连接或者通讯连接，通过显示屏13将位移传感器所测得的位移量直观显示，芯轴驱动构件套装于外套筒8的第二端内，以便驱动芯轴6沿外套筒8的轴向进行运动。

采用压痕深度测量法来获取被测金属的硬度，可以有效避免因压痕平均直径不容易测量准确所带来的误差；并且由上述实施例可以看出，本实用新型所公开的压痕深度测量装置，测量本体1的外套筒8内设置了位移传感器，位移传感器可以检测芯轴6在外套筒8轴向上的位移量，通过数显组件可以将检测到的位移量进行直观的显示，从而有效避免了人工读数时所造成的误差，有效提高了硬度测量的准确性。

数显组件上设置有清零按钮14、公/英制切换钮25以及开关按钮16，开关按钮16可控制数显组件与电源的接通和关闭，按下清零按钮14后，显示屏13的数值归零。

芯轴驱动构件的实现形式有多种，可以为自动驱动方式也可以为人工驱动方式，在本实施例中，芯轴驱动构件包括套管9、微调驱动件10以及粗调驱动件11，套管9的一端伸入到外套筒8的第二端内，并且与芯轴6相连，微调驱动件10和粗调驱动件11分别与套管9相连，通过粗调驱动件11可驱动芯轴6沿轴向进行快速移动，而微调驱动件10可以使芯轴6在轴向上进行微小移动。本实施例中所公开的测量本体的分辨率为0.01mm，芯轴6转动一圈沿轴向移动的距离为0.5mm，这0.5mm通过外套筒8内的位移传感器分割成500份，因此分辨率为0.01mm，当然，根据不同的测量要求，还可将测量本体1的分辨率设计成不同的值。由于粗调驱动件11以及微调驱动件10在多种测量仪器(如显微镜)中均有应用，因此本文中对粗调驱动件以及微调驱动件不再进行详细介绍。

为了进一步优化上述实施例中的技术方案，本实施例中所公开的测量本体1的外套筒8上对称设置有测量支架7，如图1至图3中所示，底座2上设置有测量通孔22、滑道20以及滑道支架21，其中测量通孔22呈矩形，测量通孔22贯通底座2的上表面和下表面，滑道20沿测量通孔22长度方向上的两侧设置，如图4中所示，滑道支架21滑动设置于滑道20内，测量本体1穿过测量通孔22，且测量球头4朝下，测量支架7连接于滑道支架21上。

应当进行说明的是，滑道支架21在滑道20内的滑动阻力应当尽量的小，当测量本体1安装在底座2上时，即使测量球头4没有正对压痕，那么在测量球头4下移时也能够自动校正并进入到压痕内。

容易理解的是，测量支架7与滑道支架21的连接方式也并不限于一种，如螺栓连接、卡扣连接等，考虑到拆装的便利性，本实施例中推荐测量支架7与滑道20之间采用卡扣连接。

如图4中所示，底座2具体呈矩形，底座2的长度方向与测量通孔22的长度方向一致，底座2的底部在长度方向上的两端还设置有固定件，固定件用于固定被测金属板3，请结合图1，被测金属板3被固定在底座2的底部，当被固定后，被测金属板3不会因为受到压力而移动，这可以进一步保证压痕深度测量的准确性。

多数情况下，被测金属板3为铁磁性部件，因此本实施例中的固定件为对称设置在底座2长度方向两端的电磁铁18，如图4中所示，为了能够为电磁铁18提供足够的电能，还可在底座内设置储能电池19，储能电池19优选的为可充电电池，储能电池19优选的设置两组，以便与电磁铁18进行对应，底座2的顶部设置有电磁铁开关17，电磁铁开关17可以为手扳式或触摸式。请参考图5，在底座2的侧面设置有电池盒盖23以及电池盒盖开关24，以方便进行电池的更换。

整体压痕深度测量装置不应当具有过大的重量，为了一方面满足减重要求，另一方面还能够满足强度要求，本实施例中的底座2优选的采用工程塑料制造，测量本体1生锈或被腐蚀后将严重影响测量精度，因此，测量本体1的外露面优选的采用铝或者不锈钢材质制造。

由于测量球头4的直径需要与硬质合金球的直径匹配，因此要求测量球头4容易更换，本实施例中的测量球头4与芯轴6螺纹连接，为了避免测量球头4完成安装后产生转动，本实施例中的测量球头4靠近芯轴6的一端设计为平面端，并且在平面端与芯轴6之间设置了皮垫5，以增加摩擦力。

本实用新型实施例中所公开的压痕深度测量装置的使用方式如下：

将测量本体1安装在底座上，使测量球头4位于被测金属板3的上方，扭动粗调驱动件11(如粗调棘轮)，待测量球头4即将接触被测金属板3时，扭动微调驱动件10(如微分筒)直至测量球头4与被测金属板3表面接触；按下清零按钮14，将测量球头4移动至压痕上方(可以不必正对)，扭动微调驱动件10，测量球头4慢慢进入压痕，若测量球头4与压痕不正对，测量本体1将沿滑道20滑动，自动校正后进入到压痕内，待测量球头4与压痕底部接触后，通过数显组件读取压痕深度值，最后通过压痕深度与布氏硬度的对应表查出布氏硬度值。

以上对本实用新型所提供的压痕深度测量装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种压痕深度测量装置，包括测量本体(1)以及用于支撑所述测量本体(1)的底座(2)，其特征在于，所述测量本体(1)包括：

外套筒(8)；

芯轴(6)，所述芯轴(6)的一端安装有测量球头(4)，另一端螺纹旋合于所述外套筒(8)的第一端内；

位移传感器，所述位移传感器设置于所述外套筒(8)内，并用于检测所述芯轴(6)在所述外套筒(8)轴向上的位移量；

数显组件，所述数显组件设置于所述外套筒(8)的外侧，并与所述位移传感器相连，以显示所述芯轴(6)沿所述外套筒(8)轴向上的位移量；

芯轴驱动构件，所述芯轴驱动构件套装于所述外套筒(8)的第二端内，以驱动所述芯轴(6)沿所述外套筒(8)的轴向运动。

2.根据权利要求1所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述芯轴驱动构件包括：

一端伸入所述外套筒(8)的第二端内，并与所述芯轴(6)相连的套管(9)；

与所述套管(9)相连的微调驱动件(10)；

与所述套管(9)相连的粗调驱动件(11)。

3.根据权利要求1所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述外套筒(8)上对称设置有测量支架(7)，所述底座(2)设置有矩形的测量通孔(22)、滑道(20)以及滑道支架(21)，其中，所述测量通孔(22)贯通所述底座(2)的上表面和下表面，所述滑道(20)沿所述测量通孔(22)长度方向的两侧设置，所述滑道支架(21)滑动设置于所述滑道(20)内，所述测量本体(1)穿过所述测量通孔(22)，且所述测量球头(4)朝下，所述测量支架(7)连接于所述滑道支架(21)上。

4.根据权利要求3所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述测量支架(7)与所述滑道支架(21)卡扣式连接。

5.根据权利要求3所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述底座(2)呈矩形，且所述底座(2)的长度方向与所述测量通孔(22)的长度方向一致，所述底座(2)的底部在长度方向上的两端还分别设置有固定件，所述固定件用于固定被测金属板(3)。

6.根据权利要求5所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述固定件为对称设置在所述底座(2)长度方向上的两端的电磁铁(18)。

7.根据权利要求6所述的压痕深度测量装置，其特征在于，还包括设置在所述底座(2)内，且用于对所述电磁铁(18)供电的储能电池(19)。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述底座(2)为工程塑料底座。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述测量球头(4)与所述芯轴(6)螺纹连接，且所述测量球头(4)靠近所述芯轴(6)的一端为平面端，所述平面端与所述芯轴(6)之间设置有皮垫(5)。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的压痕深度测量装置，其特征在于，所述测量本体(1)的外露面采用铝或不锈钢材质制成。