压痕试验机及压痕试验方法

专利名称：压痕试验机及压痕试验方法
技术领域：
本发明涉及 一 种压痕试验机及压痕试 -睑方法。
背景技术：
已知作为材冲+试-验才几的压痕试-睑才几，该压痕试_验才几通过将 顶端上设置有压头的压头轴压入到试件表面中而在试件表面上 形成压痕，从而评价如材料的硬度等机械性能(例如，参见曰
本#争开2004-12178号7>才艮)。
例如，当用预定载荷将压头的顶端压入到试件表面中时， 压痕试验机借助位移计测量压痕深度(压头的位移量)，从而基 于位移量与载荷之间的关系评价如材料的硬度等机械性能。
由于由压痕试 一险才几测量的压痕深度包4舌由压痕试 -验4几施加 到试件的载荷引起的试验机自身的机架变形导致的机架变形量 (机架柔度(compliance)),因此，为了去除才几架柔度，例如 通过如IS014577等标准来进行修正。
然而，例如，由于在IS014577中介绍的方法是基于作为 初始卸载斜率的倒数的柔度和由曲线算出的接触面积的平方根 的倒数被表示成通过零点的线性表达式的原理的修正方法，并 且该方法基于由试验结果获得的试件的刚性来推测机架柔度， 因此，存在修正值有时包括由推测方法造成的误差的问题。
此外，由于日本特开2004-12178号公报的压痕试验机借助 第 一位移计测量机架变形并且借助第二位移计测量压头压痕深 度，因此，需要多个位移计。

发明内容
4本发明的目的是提供一种能够获得适当的机架柔度以进行 更精确的测量的压痕试验机以及压痕试-验方法。
才艮据本发明的第一方面，压痕试验机包括加载杆，其被 可枢转地支撑；压头，其被设置在加载杆的一端侧的下表面上； 压头联动部，其被设置在加载杆的一端侧的上表面上，该压头 联动部与压头联动；加载杆驱动部，其被设置在加载杆的另一 端侧，该加载杆驱动部〗吏加载杆转动；基准杆，其纟皮可枢转地 支撑，且具有与加载杆的轴心大致相同的轴心；压头基准部， 其被设置在基准杆的一端侧的下表面上，该压头基准部是压头 的顶部的位置基准；压头位置检测部，其被设置在基准杆的一 端侧的上表面上，该压头位置检测部#企测压头联动部的位移量； 基准杆驱动部，其被设置在基准杆的另一端侧，该基准杆驱动 部使基准杆转动；止动器，其用于使基准杆停止，使得压头基 准部相对于试件表面处于预定位置；试件表面基准测量构件， 其用于使加载杆从压头基准部与试件表面接触的状态转动，并 且通过利用压头位置检测部检测压头联动部的位移量来测量与 试件表面接触的压头压试件时的第 一压痕深度量；以及机架基 准测量构件，其用于使加载杆从基准杆与止动器接触且压头基 准部与试件表面间隔开的状态转动，并且测量与试件表面接触 的压头压试件时的第二压痕深度量。
根据本发明的优选实施例的第二方面，压痕试验机的压痕 试验方法包括通过从由机架基准测量构件测量到的第二压痕 深度量减去由试件表面基准测量构件测量到的第一压痕深度量 来获得压痕试验机的机架柔度；通过在机架柔度获得步骤中获 得相对于用于使压头压试件的各载荷的机架柔度来获得载荷与 机架柔度之间的相关函数；通过基于在相关函数获得步骤中获 得的相关函数从由机架基准测量构件测量到的关于任意载荷的
5第二压痕深度量减去与测量第二压痕深度量时的载荷对应的机 架柔度来获得修正的压痕深度量。


通过下文中给出的详细说明、以及仅通过图解的方式给出
从而不限制本发明的范围的附图来更充分地理解本发明，其中 图1是示出根据本发明的压痕试验机的 一 部分的剖面的侧 视图2是示出压痕试验机的杆部的俯浮见图3是示出根据本发明的压痕试验机的主要构造的方框
图4A是示出试件表面基准测量时的构造的压痕试验机的 主要部分的放大图4B是示出机架基准测量时的构造的压痕试验机的主要 部分的放大图5是示出载荷与机架柔度之间的相关函数的例子的说明
图6是示出关于利用根据本发明的压痕试验机的压痕试验 方法的主要步骤的流程图7A是示出修正用压头的侧视图； 图7 B是修正用压头的顶部的放大图8是关于当在试件的弹性变形区域进行压痕试验以消除 加载与卸载之间产生的测量误差的影响时的机架柔度的说明图。
具体实施例方式
下面，将参照附图详细说明才艮据本发明的压痕试验机和压痕试验方法。
顺便提及，该实施例的压痕试验机ioo是能够连续地监视
施加到压头4的试验力(载荷)以及压头4的压痕深度的仪器化 压痕试验机。
如图1至图3所示，压痕试验机100由以下构成试验机主 体l,其用于向试件S施加试验力(载荷)；控制部200,其用于 控制试验机主体l的各部分；显示部300;以及纟喿作部400等。
试验机主体l包括试件保持台2，其上放置试件S;加载 杆3,其由试验机主体l可枢转地支撑；压头4,其被设置在加 载杆3的 一端侧的下表面上；作为压头联动部的位移传感器可 动部5a，其被设置在加载杆3的一端侧的上表面上；作为加载 杆驱动部的第一加力马达6，其被设置在加载杆3的另 一端侧； 基准杆7，其由试验机主体l可枢转地支撑；作为压头基准部的 接触器8，其被可安装且可拆卸地设置在基准杆7的一端侧的下 表面上；测压元件9，其被设在基准杆7的一端侧的下表面与接 触器8之间；作为压头位置检测部的位移传感器固定部5b,其 被设置在基准杆7的一端侧的上表面上；作为基准杆驱动部的 第二加力马达IO,其被设置在基准杆7的另 一端侧；作为杆位 置检测部的编码器ll,其用于检测基准杆7转动时的位移量； 止动器12等，该止动器12接触基准杆7的另 一端侧。
试件保持台2保持置于其上表面上的试件S,并且支撑试件 S以防止试件S在试验测量时移动。
试件保持台2借助XYZ台2a左右移动或者上下移动，以调 整试件S相对于压头4的位置。
由试验机主体1的中夹位置附近的回转轴3 a可枢转地支撑 加载杆3，并且加载杆3在其一端侧的下表面上设置有压头4。 此外，加载杆3在其另 一端侧的上表面上设置有第一加力马达6。
第 一加力马达6例如由加力线圈和^兹体构成并且使用基于 由,兹体产生的》兹场和流过加力线圏的电流的电万兹感应产生的力 作为驱动力来使加载杆3转动，从而上下推动加载杆3的一端 侧。通过第一加力马达6的驱动，可以向下推动加载杆3的一端 侧以向压头4施加载荷，使得压头4压靠试件S的表面。
此外，在加载杆3的一端侧的上表面上设置位移传感器可 动部5a。位移传感器可动部5a与由加载杆3上下推动的压头4 连动地上下移动。
基准杆7由回转轴7a可枢转地支撑，使得具有与加载杆3的 轴心大致相同的轴心。在基准杆7的 一 端侧的下表面上设置测 压元件9，并且在测压元件9的下方可安装且可拆卸地设置接触 器8。在基准杆7的另 一端侧的上表面上设置第二加力马达IO。
顺便提及，如图2所示，当从上面看时，基准杆7被布置成 围绕加载杆3的周围，并且具有大致框架形状。
第二加力马达10例如由加力线圏和f兹体构成并且使用基 于由》兹体产生的石兹场和流过加力线圏的电流的电》兹感应产生的 力作为驱动力来使基准杆7转动，从而上下推动基准杆7的 一 端 侧。
检测加载杆3的位移传感器可动部5a移动时的位移量的位 移传感器固定部5b被设置在基准杆7的一端侧的上表面上。
例如，位移传感器可动部5a是具有大致U字形截面的电极 板，位移传感器固定部5b是被位移传感器可动部5a的U字形部 分分开地夹着的电极板。位移传感器可动部5a和位移传感器固 定部5b —起构成压头位移传感器5。
具体地，压头位移传感器5是利用电容法测量压头4的移动 量(位移量)的传感器。压头位移传感器5基于电极板之间的电容来测量压头4的位移量，其中，电极板之间的该电容取决 于位移传感器可动部5a和位移传感器固定部5b之间的距离而变化。
换句话说，压头位移传感器5通过测量位移传感器可动部 5a相对于位移传感器固定部5b的位移来测量压头4的位移量。 顺便提及，压头位移传感器5向控制部2 0 0输出关于测量到的压 头4的位移量的数据(信号)。
在基准杆7的一端侧的下表面上设置接触器8。接触器8是 作为设置在加载杆3的 一 端侧的下表面上的压头4的顶部的位 置基准的构件。
在基准杆7的一端侧的下表面上设置测压元件9。测压元件 9是用于测量向下推压头4时接触试件S的基准杆7的一端侧所 施加的加压力，从而测量出压试件S的基准杆7所施加的载荷的 传感器。测压元件9向控制部200输出关于测量到的载荷的数据 (信号)。
顺便提及，由于在用于使压头4加压试件S的一些测量方法 中接触器8有时阻止加载杆3的移动，因此，在基准杆7的一端 侧的下表面上可安装且可拆卸地设置接触器8，以在该情况下 移除接触器8。
编码器ll是用于检测基准杆7转动时的位移量的传感器。 编码器ll修正由于在施加试验力时试件的下沉引起的支点7a 的扭转刚性导致的加压力的减小。
换句话说，编码器ll检测在接触器8接触试件表面的状态 下的基准杆7的转角，从而修正由于当施加试验力时试件的下 沉引起的支点7a的扭转刚性导致的加压力的减小。顺便提及， 编码器11向控制部2 0 0输出关于取决于基准杆7的检测到的转 角的基准杆7的位移量的数据(信号)。
9止动器12是与基准杆7的另 一端侧的上表面接触从而确定 基准杆7的基准位置的构件。
止动器12例如由测孩i头(micrometer head)构成并且能 够通过旋动进给螺旋来调整高度。换句话说，通过对止动器12 进行高度调整，可以调整与止动器12接触的基准杆7的转角并 且可以将止动器12调整成不与基准杆7接触。
显示部300是例如液晶板并且根据从控制部200输入的显 示信号对如试验结果等各种显示画面进行显示处理。
操作部4 0 0是例如键盘等操作键组，当使用者操作操作部 400时，操作部400向控制部200输出与使用者操作相关的操作 信号。顺便提及，必要时，操作部400可以包括如包括鼠标和 触摸板的定点装置以及远程控制器等其它操作装置。
当使用者输入指令以对试件S进行压痕试验时操作该操作 部400。
如图3所示，控制部200包括CPU210、 RAM220以及存储 部230。控制部200经由系统总线等与XYZ台2a、第一加力马达 6、压头位移传感器5、第二加力马达IO、编码器ll、显示部300 和操作部400等连接。
CPU210根据例如存储在存储部230中的用于压痕试验机 的各种处理程序进行各种控制处理。
RAM220包括例如用于扩展将被CPU21 O执行的处理程序 的程序存储区以及用于存储输入数据和随着执行处理程序而产 生的处理结果等的数据存储区等。
存储部230存储例如可在压痕试验机100中冲丸行的系统程 序、可由系统程序执行的各种处理程序、当执行各种处理程序 时使用的数据、由CPU210运算处理的各种处理结果的数据等。 顺便提及，以计算机可读的程序代码的形式在存储部2 3 0中存
10储程序。
具体地，存储部230存储例如试件表面基准测量程序232、 载荷调整程序233、机架基准测量程序234、机架柔度获得程序 235、相关函数获得程序236、修正压痕深度量获得程序237等。
试件表面基准测量程序232是使CPU210实现以下功能的 程序使加载杆3从压头4的顶部和接触器8与试件表面接触的 状态转动，从而通过用位移传感器固定部5b检测位移传感器可 动部5a的位移量来测量压头4压试件S时的第一压痕深度量。
换句话说，CPU210通过执行试件表面基准测量程序232 起到使第一加力马达6驱动转动加载杆3，从而通过检测由压头 位移传感器5测量到的压头4的位移量来测量设置在加载杆3上 的压头4压试件S时的第 一 压痕深度量的试件表面基准测量构 件的功能。
具体地，如图4A所示，CPU210使压头4从止动器12被调 整到与基准杆7分开的位置并且接触器8与试件S接触的状态加 压试件S，以测量压痕深度量。
顺便提及，由于作为试件表面基准测量构件的CPU210使 加载杆3从压头4的顶部和接触器8与试件表面接触的状态转动 并且测量当压头4压试件S时的第 一压痕深度量的方法与压头4 的位移基准是试件S的表面的试件表面基准型测量方法相同， 因此，与作为试件表面基准测量构件的C P U 210测量到的第一 压痕深度量相当的压头4的位移量不包括机架柔度。
此外，当压头4朝向试件S下降时，由于在压头4与试件S 接触前后的下降位移量不同并且下降位移量的变化点是压头4 与试件S的接触点，因此，接触点之后的位移量被作为压痕深 度量测量。
载荷调整程序233是使CPU210实现以下功能的程序在作为试件表面基准测量构件的CPU210测量第 一压痕深度量的时 候将用于使接触器8压试件S的载荷调整为 一定的。
换句话说，CPU210通过执行载荷调整程序233起到调整第 二加力马达10的输出，以调整基准杆7的驱动，从而将用于使 接触器8加压试件S的载荷调整为 一 定的载荷调整构件的功能。
具体地，作为载荷调整构件的CPU210调整基准杆7的转 动，使得用于使接触器8加压试件S的载荷一定，从而将用于使 接触器8加压试件S的载荷调整为一定的，该载荷是由测压元件 9测量到的基准杆7向下推接触器8时的加压力。
机架基准测量程序234是使CPU210实现以下功能的程序 使加载杆3从作为压头基准部的接触器8被移除且基准杆7与止 动器12接触的状态转动，以测量压头4压试件S时的第二压痕深 度量。
换句话说，CPU210通过执行机架基准测量程序234起到驱 动第 一加力马达6和第二加力马达10而使加载杆3转动，从而通 过检测由压头位移传感器5测量到的压头4的位移量来测量设 置在加载杆3中的压头4压试件S时的第二压痕深度量的机架基 准测量构件的功能。
具体地，如图4B所示，CPU210使压头4从止动器12被调 整到与基准杆7接触的位置并且接触器8与试件S的表面间隔开 的状态加压试件S,以测量压痕深度量。顺便提及，在图4B中， 为了示出接触器8与试件S之间的距离，示出了安装接触器8的 状态用于说明。即使在接触器8被移除的状态下，止动器12与 基准杆7的配置也与该图相同。
顺便提及，作为机架基准测量构件的CPU2IO使加载杆3 从接触器8被移除并且基准杆7与止动器12接触的状态转动时 的位移量与压头4的位移量相当。从而，由作为机架基准测量构件的C P U 210测量第二压痕深度量的方法包括机架柔度。
机架柔度获得程序235是使CPU210实现以下功能的程序 通过从作为机架基准测量构件的C P U 210测量到的第二压痕深 度量减去作为试件表面基准测量构件的C P U 210测量到的第一 压痕深度量来获得压痕试验机100的机架柔度。
换句话说，CPU通过执行机架柔度获得程序235起到通过 进行以下处理来获得压痕试验机100的机架柔度的机架柔度获 得构件的功能从与作为机架基准测量构件的CPU210测量到 的第二压痕深度量对应的、包括机架柔度的压头4的位移量减 去与作为试件表面基准测量构件的C P U 210测量到的第 一 压痕 深度量对应的、不包括机架柔度的压头4的位移量。
顺便提及，关于由作为机架基准测量构件的CPU测量到的 机架柔度的数据被存储在RAM220或者预定存储器(例如，半 导体存储器或者EEPROM)中。
相关函数获得程序236是使CPU实现以下功能的程序获 得由作为机架基准测量构件的C P U 210获得的机架柔度，从而 获得载荷与机架柔度之间的相关函数，其中，该机架柔度是当 以各种载荷使压头4压试件S时的各载荷的机架柔度。
换句话说，CPU通过执行相关函数获得程序236起到通过 绘制以各种载荷使压头4压试件S时机架柔度相对于载荷的图 表来获得载荷与机架柔度之间的相关函数(参见图5)的相关 函数获得构件的功能。
关函数的数据被存储在RAM220或者预定存储器(例如，半导 体存储器或者EEPROM)中。
修正压痕深度量获得程序237是使CPU210实现以下功能 的程序通过基于由作为相关函数获得构件的C P U 210获得的
13相关函数从由作为机架基准测量构件的CPU210测量到的关于 任意载荷的第二压痕深度量减去测量第二压痕深度量时的机架 柔度来获得修正的压痕深度量。
换句话说，CPU210通过执行修正压痕深度量获得程序237 起到通过基于由作为相关函数获得构件的CPU210获得的相关 函数获得在由作为机架基准测量构件的CPU210测量第二压痕 深度量时的与载荷对应的机架柔度、并且从第二压痕深度量减 去机架柔度来获得修正的压痕深度量的修正压痕深度量获得构 件的功能。
接着，将基于图6所示的流程图说明根据本发明的压痕试 -险才几的压痕i式方法。
首先，使加载杆3和基准杆7转动到压头4的顶部和接触器8 与置于压痕试验机IOO的试件保持台2上的试件S的表面接触的 位置，然后仅使加载杆3转动，从而使压头4压试件S,压头位 移传感器5根据试件表面基准测量方法检测压头4的位移量，该 位移量是当加压压头4时的第一压痕深度量(步骤S1;:试件表 面基准测量步骤)。
换句话说，CPU210通过利用设置在基准杆7上的压头位移 传感器5的位移传感器固定部5b测量设置在转动的加载杆3上 的位移传感器可动部5a的位移来测量压头4的位移量，该基准 杆7在接触器8与试件S的表面接触的状态下不移动。
顺便提及，在步骤S1中，测量在以各种载荷使压头4压试 件S时的作为第 一压痕深度量的压头4的位移量，使得根据试件 表面基准测量方法的压头4的位移量在被分别关联到对应的载 荷的状态下被存储在预定存储器中。
然后，在从基准杆7移除接触器8的状态下，加载杆3从基 准杆与止动器接触的状态朝向置于试件保持台2上的试件S转动，压头位移传感器5根据机架基准测量方法检测压头4的位移 量，该位移量是使压头4压试件S时的第二压痕深度量(步骤S2; 机架基准测量步骤)。
顺便提及，在步骤S2中，测量在以各种载荷使压头4压试 件S时的作为第二压痕深度量的压头4的位移量，从而根据机架 基准测量方法的压头4的位移量在被分别关联到对应的载荷的 状态下被存储在预定存储器中。
然后，CPU210通过从与根据机架基准测量方法由 C P U 210测量到的第二压痕深度量相当的压头4的位移量减去 与根据试件表面基准测量方法由CPU210测量到的第 一压痕深 度量相当的压头4的位移量，来获得压痕试验机100的机架柔度 (步骤S3;机架柔度获得步骤)。
顺便提及，这里，基于在步骤S1和步骤S2中测量并获得的 与各种载荷对应的第 一压痕深度量和第二压痕深度量算出并获 得相对于各种载荷中的每一个载荷的机架柔度。
接着，CPU210绘制获得的各载荷的机架柔度相对于载荷 的图表，以获得载荷与机架柔度之间的相关函数(步骤S4;相 关函数获得步骤)。
通过获得载荷与机架柔度之间的相关函数，可以获得相对 于任意载荷的机架柔度。
接着，CPU2IO测量相对于任意载荷的与第二压痕深度相 当的压头4的位移量，基于在步骤S4中获得的相关函数获得与 任意载荷对应的机架柔度，并且通过从由机架基准测量方法测 量到的压头的位移量减去机架柔度来算出并且获得修正的压痕 深度量(步骤S5;修正压痕深度量获得步骤)。
顺便提及，由CPU2IO获得的修正的压痕深度量在显示部 300上作为试验结果显示。如上所述，由于根据本发明的压痕试验机100包括加载杆3 和基准杆7，并且能够根据试件表面基准测量方法测量压头4的 位移量(第一压痕深度量)以及根据机架基准测量方法测量压 头4的位移量(第二压痕深度量)，因此，可以通过算出位移量 之间的差值("第二压痕深度量"-"第一压痕深度量")来获得 压痕试-验机IOO的机架柔度。
此外，通过获得相对于以各种载荷使压头4压试件S时的各 载荷的机架柔度以获得载荷与机架柔度之间的相关函数，可以 基于相关函数获得相对于任意载荷的机架柔度。然后，通过从 与关于任意载荷测量的第二压痕深度量相当的压头4的位移量 减去与测量第二压痕深度量时的载荷对应的机架柔度，可以算 出并且获得修正的压痕深度量。
从而，通过利用压痕试验机100的压痕试-验方法，可以通 过从根据机架基准测量方法的压头4的位移量(第二压痕深度 量)减去根据试件表面基准测量方法的压头4的位移量(第一 压痕深度量)来获得适当的机架柔度，并且可以基于获得的相 关函数来获得关于任意载荷的适当的机架柔度。
因此，通过利用压痕试验机100的压痕试-验方法，可以获 得适当的机架柔度，并且可以基于适当的机架柔度获得修正的 压痕深度量。此外，由于可以在消除机架柔度的影响的同时测 量压痕深度量从而获得修正的压痕深度量，因此，可以更精确 地进行如材料的硬度等机械性能的评价。
顺便提及，本发明不限于上述实施例。
例如，如图7A和图7B所示，使试件S发生弹性变形而非塑 性变形的修正用压头4a可以被设定为压痕试验机IOO的压头。
作为修正用压头4a，例如，如图7A和图7B所示，可以使 用顶部为大曲率的球面形状的压头。从而，当利用允许试件S发生弹性变形的修正用压头4a在 试件S的弹性变形区域进行压痕试验时，如图8所示，可以消除 由于试件S的塑性变形而在加载与卸载之间出现测量误差的影 响。结果，可以通过计算机架基准中的位移量与试件表面基准 中的位移量之间的差值来获得更精确的机架柔度，并且可以更 精确地进行试件S的测量。
此外，尽管在上述实施例中机架基准测量程序234是使 CPU210实现以下功能的程序使加载杆3从作为压头基准部的 接触器8被移除且基准杆7与止动器12接触的状态转动，以测量 使压头4压试件S时的第二压痕深度量，并且作为机架基准测量 构件的CPU210在接触器8被移除的状态下测量使压头4压试件 S时的第二压痕深度量，但是本发明不限于上述情况。例如， 在接触器8被安装到基准杆7的状态下，可以以测量使加载杆3 从基准杆7与止动器12接触的状态转动时的第二压痕深度量的 方法进4于{式马企。
顺便提及，在接触器8未与试件表面接触的状态(位置) 下，通过使加载杆3从基准杆7与止动器12接触的状态转动以使 压头4压试件S来进行通过接触器8未被移除的方法对第二压痕 深度量的测量。
此外，尽管在上述实施例中说明了使用测压元件9的方法 以及使用编码器作为用于加压基准杆的载荷的调整构件的方 法，但是本发明不限于此。
此外，例如，通过4吏用刃形支7K (knife edge)作为支点 以使基准杆7的X-Y方向上的重心与转动中心一致，基准杆7的 姿势可以改变并且加压力可以一定。通过该方法，由于不使用 弹簧作为支点，因此，加压力不会由于扭转刚性而改变。
毋庸置疑，可以任意改变具体的细节构造等。根据本发明的优选实施例的第 一 方面，压痕试验机包括 加载杆，其被可枢转地支撑；压头，其被设置在加载杆的一端 侧的下表面上；压头联动部，其被设置在加载杆的一端侧的上 表面上，该压头联动部与压头联动；加载杆驱动部，其纟皮:没置 在加载杆的另一端侧，该加载杆驱动部使加载杆转动；基准杆， 其被可枢转地支撑，且具有与加载杆的轴心大致相同的轴心； 压头基准部，其被设置在基准杆的一端侧的下表面上，该压头 基准部是压头的顶部的位置基准；压头位置检测部，其被设置 在基准杆的一端侧的上表面上，该压头位置4全测部检测压头联 动部的位移量；基准杆驱动部，其被设置在基准杆的另一端侧， 该基准杆驱动部使基准杆转动；止动器，其用于使基准杆停止， 使得压头基准部相对于试件表面处于预定位置；试件表面基准 测量构件，其用于使加载杆从压头基准部与试件表面接触的状 态转动，并且用于通过用压头位置检测部检测压头联动部的位 移量来测量与试件表面接触的压头压试件时的第 一压痕深度 量；和机架基准测量构件，其用于使加载杆从基准杆与止动器 接触并且压头基准部与试件表面间隔开的状态转动，并且用于 测量与试件表面接触的压头压试件时的第二压痕深度量。
优选地，压头基准部被可安装且可拆卸地设置在基准杆的 一端侧的下表面上。
优选地，压痕试验机还包括载荷调整构件，其用于在试 件表面基准测量构件测量第 一 压痕深度量的时候将用于使压头 基准部压试件的载荷调整为一定的。
根据本发明的优选实施例的第二方面，压痕试验机的压痕 试验方法包括通过从由机架基准测量构件测量到的第二压痕 深度量减去由试件表面基准测量构件测量到的第 一压痕深度量 来获得压痕试验机的机架柔度；通过在机架柔度获得步骤中获得相对于用于使压头压试件的各载荷的机架柔度来获得载荷与
机架柔度之间的相关函数；通过基于在相关函数获得步骤中获 得的相关函数从由机架基准测量构件测量到的关于任意载荷的 第二压痕深度量减去与测量第二压痕深度量时的载荷对应的机
架柔度来获得修正的压痕深度量。
优选地，在机架柔度获得步骤中获得机架柔度时，通过在 压痕试验机中设置用于使试件弹性变形的修正用压头，使修正 用压头压试件，以及从利用机架基准测量构件上的杆位置检观'J 部检测到的基准杆的位移量减去利用试件表面基准测量构件上 的压头位置检观'J部检测到的压头联动部的位移量来获得压痕试 马全机的才几架柔度。
根据本发明，压痕试验机包括加载杆，其设置有压头； 以及基准杆，其设置有作为压头的位置基准的压头基准部并且 与加载杆联动。压痕试验机可以通过使加载杆从压头基准部与 试件表面接触的状态转动以使压头压试件来测量与根据试件表 面基准测量方法的压头的位移量相当的第 一压痕深度量，并且 可以通过使加载杆从基准杆与止动器接触的状态转动以使压头 压试件来测量与根据机架基准测量方法的压头的位移量相当的 第二压痕深度量。然后，压痕试验机可以通过从根据机架基准 测量方法的压头的位移量(第二压痕深度量)减去根据试件表 面基准测量方法的压头的位移量(第一压痕深度量)来获得机 架柔度。
此外，例如，由于可以通过获得相对于以各种载荷使压头 压试件时的各载荷的机架柔度来获得载荷与机架柔度之间的相 关函数，因此，可以基于相关函数来获得相对于任意载荷的机 架柔度。
因此，在关于任意载荷测量第二压痕深度量时，可以通过基于相关函数获得与测量第二压痕深度量时的任意载荷对应的 机架柔度，并且从与关于任意载荷测量到的第二压痕深度量相 当的压头的位移量减去获得的机架柔度，来算出并获得修正的 压痕深度量。
从而，通过利用压痕试-睑机的压痕试-睑方法，可以通过/人 根据机架基准测量方法的压头的位移量(第二压痕深度量)减 去根据试件表面基准测量方法的压头的位移量(第一压痕深度 量)来获得适当的机架柔度，并且可以基于获得的相关函数来 获得相对于任意载荷的适当的机架柔度。
此外，由于可以在消除机架柔度的影响的同时测量压痕深 度量从而获得修正的压痕深度量，因此，可以更精确地进行如 材料的硬度等机械性能的评价。
尽管已经示出并且说明了各种典型实施例，但是本发明不 限于所示出的实施例。因此，本发明的范围仅由所附权利要求 书的范围限制。
权利要求
1. 一种压痕试验机，其包括加载杆，其被可枢转地支撑；压头，其被设置在所述加载杆的一端侧的下表面上；压头联动部，其被设置在所述加载杆的一端侧的上表面上，所述压头联动部与所述压头联动；加载杆驱动部，其被设置在所述加载杆的另一端侧，并且所述加载杆驱动部使所述加载杆转动；基准杆，其被可枢转地支撑，且具有与所述加载杆的轴心大致相同的轴心；压头基准部，其被设置在所述基准杆的一端侧的下表面上，所述压头基准部是所述压头的顶部的位置基准；压头位置检测部，其被设置在所述基准杆的一端侧的上表面上，所述压头位置检测部检测所述压头联动部的位移量；基准杆驱动部，其被设置在所述基准杆的另一端侧，所述基准杆驱动部使所述基准杆转动；止动器，其用于使所述基准杆停止，使得所述压头基准部相对于试件表面处于预定位置；试件表面基准测量构件，其用于使所述加载杆从所述压头基准部与试件表面接触的状态转动并且通过利用所述压头位置检测部检测所述压头联动部的位移量来测量与所述试件表面接触的所述压头压所述试件时的第一压痕深度量；以及机架基准测量构件，其用于使所述加载杆从所述基准杆与所述止动器接触且所述压头基准部与所述试件表面间隔开的状态转动并且测量与所述试件表面接触的所述压头压所述试件时的第二压痕深度量。
2. 根据权利要求l所述的压痕试验机，其特征在于，所述 压头基准部被可安装且可拆卸地设置在所迷基准杆的一端侧的下表面上。
3. 根据权利要求l所述的压痕试验机，其特征在于，所述 压痕试-睑才几还包括载荷调整构件，其用于在所述试件表面基准测量构件测量 所述第一压痕深度量的时候将用于使所述压头基准部压所述试 件的载荷调整为一定的。
4. 一种权利要求l所述的压痕试验机的压痕试验方法，其 包括通过从由所述机架基准测量构件测量到的所述第二压痕深 度量减去由所述试件表面基准测量构件测量到的所述第一压痕 深度量来获得所述压痕试验机的机架柔度；通过在所述机架柔度获得步骤中获得相对于用于使所述压 头压所述试件的各载荷的机架柔度来获得载荷与机架柔度之间 的相关函数；通过基于在所述相关函数获得步骤中获得的相关函数从由 所述机架基准测量构件测量到的关于任意载荷的第二压痕深度 量减去与测量所述第二压痕深度量时的载荷对应的机架柔度来 获得修正的压痕深度量。
5. 根据权利要求4所述的压痕试验方法，其特征在于，在 所述机架柔度获得步骤中获得所述机架柔度时，通过在所述压 痕试验机中设置使所述试件发生弹性变形的修正用压头，使所 述修正用压头压所述试件，以及从利用所述机架基准测量构件 上的杆位置检测部检效'j到的所述基准杆的位移量减去利用所述 试件表面基准测量构件上的所述压头位置检测部检测到的所述 压头联动部的位移量，来获得所述压痕试验机的机架柔度。
全文摘要
一种压痕试验机及压痕试验方法，该压痕试验机包括加载杆，其被可枢转地支撑；压头，其被设置在加载杆上；压头联动部；加载杆驱动部；基准杆，其被可枢转地支撑，并且具有与加载杆的轴心相同的轴心；压头基准部，其被设置在基准杆上作为压头的顶部的位置基准；压头位置检测部；基准杆驱动部；止动器，其用于使基准杆停止；试件表面基准测量构件，其用于使加载杆从压头基准部与试件表面接触的状态转动，并且用于测量第一压痕深度量；以及机架基准测量构件，其用于使加载杆从基准杆与止动器接触且压头基准部与试件表面间隔开的状态转动，并且用于测量第二压痕深度量。
文档编号G01N3/40GK101470061SQ200810189109
公开日2009年7月1日 申请日期2008年12月25日 优先权日2007年12月26日
发明者古田英二, 泽健司 申请人:株式会社三丰