专利名称：便携式硬度计的制作方法
技术领域：
用于测量金属材料表面硬度的便携式硬度计。
目前国内使用的便携式硬度计，主要是瑞士PROCEQ公司产的EQUOTP硬度测试仪，这种硬度计主要是由撞击活塞、打击弹簧、导向套、三爪提升机构、释放按钮、外接微机等组成。测试时，将活塞打击被测材料后自由回弹时的速度与撞击时的速度之比输入计算机，经数据处理后显示材料的硬度值，其测试精度可达0.8％。但这种硬度计由于活塞与弹簧有2－3cm距离，是分离的，活塞一经射离弹簧，即为自由运动，射出和回弹时无圆周方向的旋转定位，可在套筒内旋转，这样活塞和导向套由于机加工造成的任何一点弯曲度，椭园度等都会使两者之间在不同的相对位置，不同的测试角度上产生大小不定的摩擦力，严重影响测试精度，所以这种硬度计对零件的机加工精度要求极高，不仅加工费用贵，而且我国目前的机加工水平也很难达到。同时这种活塞与弹簧分离式的硬度计其活塞自由撞击和回弹时的速度受重力影响较大，所以测试角度大时也会影响其准确度。此外EQUOTP硬度测试仪在其三爪提升机构抓住活塞后，要靠压下顶部释放按钮弹出活塞，这样易造成提升机构不应有的下移，缩短弹出距离，造成测量误差。
本实用新型旨在克服上述弊病，提供一种加工制造简单，同时还能保证一定测试精度的便携式硬度计。
本实用新型的组成包含有振子塞(7)、磁感应线圈(8)、导向套(6)、振动弹簧(5)、提升弹簧(1)、外接便携式微机(9)等，其特征在于振子塞(7)与振动弹簧(5)及装在导向套内的定位释放端盖(2)连成一体，提升机构采用扣环式提升杆(3)，提升杆上端与加力套(4)相连，下端是一个能扣住振子塞(7)上部球体的扣环，(见图2)，导向套(6)内壁上开有四条纵向泄气槽沟。其结构及工作原理为导向套(6)上部固定有定位释放端盖(2)，导向套内装有振动弹簧(5)，弹簧下端与振子塞(7)连为一体，上端与定位释放端盖顶部相连，振子塞(7)可连同弹簧(5)一起在导向套内上下运动。扣环式提升杆(3)纵向穿过定位释放端盖(2)，其下端为扣环，上端与加力套(4)相连、加力套内装有提升弹簧(1)，沿导向套外壁向下压加力套(4)，则弹簧(1)被压缩，扣环式提升杆(3)也随之向下运动。导向套外壁下部装有磁感应线圈(8)，振子塞内装有永久磁铁。测量材料硬度时，用手压加力套(4)，提升弹簧(1)被压缩，扣环式提升杆(3)向下运动，当下行至扣环扣住振子塞(7)上的球体后，在提升弹簧(1)压缩力的作用下，扣环式提升杆(3)带着被扣住的振子塞(7)，与加力套(4)一齐向上运动，同时压缩了振动弹簧(5)，当振子塞(5)上行至定位释放端盖(2)下端部位时被卡住，而提升杆(3)还继续上升，这时振子塞上的球体从提升杆的扣环里脱出，在压缩的振动弹簧(5)的作用下向下冲击被测金属，振子塞以其头部的硬质合金球与金属材料表面撞击后，又产生回弹向上的运动，不同硬度的金属会使振子塞与振动弹簧连成一体的振动系统产生不同的振动效应，这不同的振动效应是通过装在振子塞内的永久磁铁与导向套(6)外侧的磁感应线圈(8)之间相对运动而产生的感应电动势反映出来的，见图3，e为感应电动势，t0－t1为振子塞弹射冲击阶段在感应线圈(8)中产生的感应电动势，t1－t2为振子塞与振动弹簧一体的振动系统的回弹振动的第一周期，材料越硬，t1－t2之间的振幅(emex－emin)就越大，反之则愈小，本仪器的测试值是取t1－t2周期内的(emex－emin)值，将其输入微型计算机进行一定的处理换算，即能显示出材料的硬度值。
本实用新型由于振子塞与振动弹簧是连为一体的，所以限制了振子塞在园周方向的转动，这样就可以克服由于振子塞转动造成其与导向套之间处于不同的相对位置而产生不同的摩擦力对测试准确度的影响，从而减小了由于机加工精度不高对测试精度的影响。同时，本仪器的测试值取的是活塞撞击回弹后第一个振动周期的最大振幅值，而这个振动状况主要取决于振动弹簧与振子塞一体的振动系统中的弹簧以及活塞撞击回弹力，比起原有受重力影响较大的与弹簧不相连活塞的自由回弹来，本实用新型取的测试值受重力影响要小得多，所以特别是在与铅直方向有个角度的情况下进行测试时，可大大减轻重力作用对测试精度的影响，导向套内壁上开的泄气槽也可减少活塞与内壁之间的摩擦力。此外，本实用新型采用扣环式提升机构和定位释放活塞，保证了每次测试的提升释放高度的一致性，以提高测试的准确度。经测定，本实用新型虽然对机加工要求不算太高，但仍可使测试精度达到0.9％以上。
图1本实用新型结构图其中(1)提升弹簧
(2)定位释放端盖(3)扣环式提升杆(4)加力套(5)振动弹簧(6)导向套(7)振子塞(8)磁感应线圈(9)便携式微型计算机图2扣环式提升杆扣环结构图其中(10)扣环图3感应线圈在振子塞撞击回弹过程中产生的感应电动势曲线图图1为本实用新型实施例导向套(6)内壁上开有四条纵向泄气槽，其上部固定有定位释放端盖(2)，套筒内装有适当长度的振动弹簧(5)，弹簧上端与定位释放端盖上部相连，下端与振子塞(7)相连，振子塞用超硬铝(LC4)材料制成，内部装有一块永久磁铁，振子塞上部是一个能被扣环扣住的球体，下部装有一个与金属材料表面撞击用的硬质合金球，振子塞可随振动弹簧一起在导向套(6)内上下运动，导向套内壁开的泄气槽可减少它们之间的摩擦面积。导向套上部装有一个加力套(4)，加力套内装有提升弹簧(1)，扣环式提升杆纵向穿过定位释放端盖(2)，下部是一个能扣住振子塞上球体的扣环(见图2)上端与加力套(4)顶部相连，向下压加力套，弹簧(1)被压缩，提升杆(3)向下运动，当扣环扣住振子塞上的球体后，提升杆(3)连同加力套(4)一起在压缩弹簧(1)用下向上运动，被扣环扣住的振子塞(7)上行运动到定位释放端盖处，从扣环里脱出，在压缩弹簧(5)的作用下向金属表面撞击。导向套(6)下部外壁上装有感应线圈(8)，感应线圈与微型计算机(9)相连，本例采用的是日本HX－20便携式微型计算机，导向套、加力套等可用黄铜和合金铝等材料制作。
权利要求1.一种测量金属材料表面硬度的便携式硬度计，其组成包含有振子塞(7)、导向槽(6)、振动弹簧(5)、磁感应线圈(8)、提升弹簧(1)、外接便携式微机(9)等，其中的振子塞(7)内装有一块永久磁铁，其特征在于导向套(6)上部固定有定位释放端盖(2)、导向套内的振动弹簧(5)上端与定位释放端盖(2)上部相连，下端与振子塞(7)相连，扣环式提升杆(3)纵向穿过定位释放端盖(2)，下端是一能扣住振子塞上球体的扣环，上端与装有提升弹簧(1)的加力套(4)顶部相连，导向套(6)内壁上开有纵向泄气槽。
专利摘要一种测量金属材料表面硬度的便携式硬度计，本实用新型将冲击活塞与弹簧连为一体，形成冲击振动系统，从而减少了在不同测试角度下重力对测试准确度的影响，并限制了活塞的圆周方向的转动，以降低由机械加工精度不够高而对测试造成的误差。本实用新型还用扣环式提升机构和定位释放活塞来保证每次测试的提升释放高度的一致性。
文档编号G01N3/52GK2039842SQ8822013
公开日1989年6月21日 申请日期1988年11月16日 优先权日1988年11月16日
发明者李志坚, 白光晋, 张瑞华 申请人:山西省劳动局锅炉压力容器检验所