硬度测量装置及硬度测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及硬度测试技术领域，公开了一种硬度测量装置及硬度测量方法。所述硬度测量装置包括：测试球(1)、用于实现测试球滑落的第一通道以及用于实现测试球水平匀速直线运动的第二通道(9)，所述第一通道包括具有竖直的入口和水平的出口的1/4圆弧通道(4)，所述1/4圆弧通道的出口与第二通道的入口相交叉并形成相连通的连接部，所述连接部具有远离第二通道的出口延伸的自由端，所述自由端与待检测材料相抵靠，所述第二通道上设有用于监测测试球经过第二通道上任一区间所用时间的测量元件。本发明专利技术在测定金属硬度的肖氏法的基础上将模糊的硬度值测量转化为清晰时间测量，有效提高测量的精度和准度，使得最终得到的硬度值更加精确。

Hardness measuring device and hardness measuring method

The invention relates to the field of hardness testing technology, and discloses a hardness measuring device and a hardness measuring method. The hardness measuring device comprises a test ball (1), a first passage for realizing the slide of the test ball and a second passage (9) for realizing the horizontal uniform linear motion of the test ball, the first passage comprising a 1/4 arc passage (4) with a vertical inlet and a horizontal outlet, the outlet of the 1/4 arc passage and the second passage. The inlets intersect and form a connected connection portion having a free end extending far from the outlet of the second channel, the free end against the material to be tested, and a measuring element for monitoring the time taken for the test ball to pass through any interval on the second channel. The invention transforms the fuzzy hardness value measurement into the clear time measurement on the basis of the Shore method for measuring metal hardness, effectively improves the measurement accuracy and accuracy, and makes the final hardness value more accurate.

【技术实现步骤摘要】
硬度测量装置及硬度测量方法
本专利技术属于硬度测试
，具体地涉及一种硬度测量装置及硬度测量方法。
技术介绍
传统的建筑材料硬度测定方法仅以小球碰撞试样的次数或金属压痕的深度表示其硬度，这种方法手工操作复杂，仪器效率低，精确度不够高，很容易造成操作人员的疲劳，误差较大，已经不适应当今社会发展的需求。目前，建筑材料的硬度测定使用最为广泛的还是肖氏法，主要是将一个小球从一定高度自由下落，打击试样，试样越硬、小球打击试样消耗在破碎试样的能量越小，则小球回弹的能力越大，以回弹的高度与释放小球时初始高度的比值记作该试件的硬度。但这种方法中只能在竖直方向进行测量，试样表面的平整度会影响小球的反弹高度。现有技术中，还经常使用硬度计进行硬度测量，采用静态加力然后测量压痕的原理，洛氏硬度计是测量压痕深度直接显示硬度值；布氏硬度计是测量压痕直径，查表或计算出硬度值；维氏硬度计是测量压痕对角线长度，查表或计算出硬度值。但是，这些装置一般都只能在实验室里使用，而且只能测定小件试件，对于建筑工地的建筑材料或建筑构件，需要取样后拿到实验室检测硬度。因此，这些硬度计工作效率也非常低，适用范围较小。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的测试效率低、精度不高问题，提供了一种硬度测量装置，该装置将模糊的硬度值测量转化为清晰的时间测量，能够有效提高测量的精度和准度。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种硬度测量装置，包括：测试球、用于实现所述测试球滑落的第一通道以及用于实现所述测试球水平匀速直线运动的第二通道，所述第一通道包括具有竖直的入口和水平的出口的1/4圆弧通道，且所述1/4圆弧通道的入口高于所述1/4圆弧通道的出口，所述1/4圆弧通道的出口与所述第二通道的入口相交叉并形成相连通的连接部，所述连接部具有沿所述第二通道的延伸方向远离所述第二通道的出口延伸的自由端，所述自由端用于与待检测材料相抵靠，所述第二通道上设置有用于监测所述测试球经过所述第二通道上任一区间所用的时间的测量元件。优选地，所述测量元件包括沿所述测试球的运动方向依次设置在所述第二通道上的第一光电门和第二光电门，所述硬度测量装置包括用于接收所述第一光电门和所述第二光电门的反馈信号并计算所述待检测材料硬度值的控制单元。优选地，所述硬度测量装置包括数字显示器，所述数字显示器与所述控制单元相连。优选地，所述第一通道包括从所述1/4圆弧通道的入口沿竖直方向向上延伸的缓冲通道，所述第二通道的出口敞开设置。优选地，所述连接部与所述待检测材料相抵靠处设置有第三光电门，所述控制单元与所述第三光电门相连，用于接收所述第三光电门反馈的信号并通过计算设定所述缓冲通道的高度值。优选地，所述缓冲通道的顶端设有可释放地固定所述测试球的锁扣，所述锁扣包括位于所述缓冲通道顶端的可抽拉的挡板、以及设置在挡板两侧的限位板，两个所述限位板构成顶部开口大于底部开口的敞口结构。优选地，所述第二通道包括气垫导槽，所述气垫导槽用于与小型气源相连通，所述气垫导槽的表面设有用于供气以使所述测试球处于悬浮状态的出气孔。优选地，所述第一通道和所述第二通道共同通过设置在所述第二通道底部的高度调节装置进行高度调节。本专利技术第二方面提供一种硬度测量方法，所述方法包括如下步骤：S1、将所述测试球以初速度为0、初始竖直状态从所述高度为R的位置自由下落，并使所述测试球下落后以水平状态滑出并与待检测材料撞击后作反向的水平匀速直线运动；S2、测量所述测试球在水平匀速直线运动过程中经过任一区间所用的时间t1和该区间的距离s；S3、根据已知的s、t1、R，代入公式中得到所述待检测材料的硬度值。优选地，所述硬度测量方法通过权利要求1所述的硬度测量装置完成，其中：步骤S1包括将所述测试球以初速度为0沿所述第一通道滑落。优选地，所述方法包括在所述步骤S1之前进行调试步骤S0，所述步骤S0包括：将所述待检测材料取走；在所述连接部与所述待检测材料相抵靠处设置第三光电门；将所述测试球以初速度为0沿所述第一通道滑落，测得所述测试球通过所述第三光电门的时间t0，利用t0和所述测试球的直径d计算出所述测试球通过所述第三光电门的瞬时速度将所述1/4圆弧通道入口沿竖直方向向上延伸设置一个高度为h′的缓冲通道，所述缓冲通道高度值为：优选地，所述步骤S1中将所述测试球从所述缓冲通道的顶部自由下落。通过上述技术方案，本专利技术在测定金属硬度的肖氏法的基础上，将模糊的硬度值测量转化为清晰的时间测量，能够有效提高测量的精度和准度，使得最终得到的硬度值更加精确。附图说明图1是本专利技术的一种实施方式的结构示意图；图2是本专利技术中数字显示器的工作流程图。附图标记说明1—测试球、2—锁扣、3—缓冲通道、4—圆弧通道、5—出气孔、6—第三光电门、7—第一光电门、8—第二光电门、9—第二通道、10—收纳槽、11—箱体、12—导线、13—数字显示器、14—高度调节装置、15—小型气源、16—阀门、17—支撑杆。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。结合图1，根据本专利技术的一方面提供一种硬度测量装置，包括：测试球1、用于实现所述测试球滑落的第一通道以及用于实现所述测试球水平匀速直线运动的第二通道9，所述第一通道包括具有竖直的入口和水平的出口的1/4圆弧通道4，且所述1/4圆弧通道4的入口高于所述1/4圆弧通道4的出口，所述1/4圆弧通道4的出口与所述第二通道9的入口相交叉并形成相连通的连接部，所述连接部具有沿所述第二通道的延伸方向远离所述第二通道9的出口延伸的自由端，所述自由端用于与待检测材料相抵靠，所述第二通道9上设置有用于监测所述测试球经过所述第二通道9上任一区间所用的时间的测量元件。本专利技术中采用1/4圆弧通道的作用是将所述测试球1的势能全部转化为动能。测试时，首先将所述待检测材料与所述连接部的自由端相抵靠，让所述测试球1从所述1/4圆弧通道4的竖直入口处自由下落，随后从所述第一通道的水平出口滑出撞击到待检测材料后在所述第二通道9内作反向的水平匀速直线运动，最后通过所述测量元件监测所述测试球1经过所述第二通道9上任一区间所用的时间。根据肖氏硬度原理得到如下：其中，K为肖氏硬度系数，为常量。按照传统的硬度测试方法来说，h1为测试球垂直撞击待检测材料反弹后的垂直高度；而h0为测试球下落前的垂直高度；但是由于本专利技术中的测试装置结构不同于传统装置，结合到本专利技术中，可以将整个装置逆时针旋转90°使得所述待测试材料置于水平地面来类比，类比后所述h1即为所述测试球1撞击待测试材料后沿所述第二通道9运动的长度，所述h0即为所述1/4圆弧通道4顶端入口相对于所述待测试材料的垂直距离。在上述测试过程中，设定s为该区间的长度，v2为所述测试球1以初速度为0在所述1/4圆弧通道入口处下落撞击待检测材料后的反弹速度，R为所述1/4圆弧通道的半径，通过所述测量元件测得所述测试球1经过该区间所用的时间为t1。根据能量守恒定律得到如下：进一步的，由公式1、公式2和公式3得出：硬度综上，使用本测量装置测试过程中通过测量所述测试球1经过该区间所用的时间t1，结合该区间的长度s和1/4圆弧通道的半径R，即可通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬度测量装置，其特征在于，包括：测试球(1)、用于实现所述测试球滑落的第一通道以及用于实现所述测试球水平匀速直线运动的第二通道(9)，所述第一通道包括具有竖直的入口和水平的出口的1/4圆弧通道(4)，且所述1/4圆弧通道(4)的入口高于所述1/4圆弧通道(4)的出口，所述1/4圆弧通道(4)的出口与所述第二通道(9)的入口相交叉并形成相连通的连接部，所述连接部具有沿所述第二通道的延伸方向远离所述第二通道(9)的出口延伸的自由端，所述自由端用于与待检测材料相抵靠，所述第二通道(9)上设置有用于监测所述测试球经过所述第二通道(9)上任一区间所用的时间的测量元件。

【技术特征摘要】
1.一种硬度测量装置，其特征在于，包括：测试球(1)、用于实现所述测试球滑落的第一通道以及用于实现所述测试球水平匀速直线运动的第二通道(9)，所述第一通道包括具有竖直的入口和水平的出口的1/4圆弧通道(4)，且所述1/4圆弧通道(4)的入口高于所述1/4圆弧通道(4)的出口，所述1/4圆弧通道(4)的出口与所述第二通道(9)的入口相交叉并形成相连通的连接部，所述连接部具有沿所述第二通道的延伸方向远离所述第二通道(9)的出口延伸的自由端，所述自由端用于与待检测材料相抵靠，所述第二通道(9)上设置有用于监测所述测试球经过所述第二通道(9)上任一区间所用的时间的测量元件。2.根据权利要求1所述的硬度测量装置，其特征在于，所述测量元件包括沿所述测试球(1)的运动方向依次设置在所述第二通道(9)上的第一光电门(7)和第二光电门(8)，所述硬度测量装置包括用于接收所述第一光电门(7)和所述第二光电门(8)的反馈信号并计算所述待检测材料硬度值的控制单元。3.根据权利要求2所述的硬度测量装置，其特征在于，所述硬度测量装置包括数字显示器(13)，所述数字显示器(13)与所述控制单元相连。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的硬度测量装置，其特征在于，所述第一通道包括从所述1/4圆弧通道的入口沿竖直方向向上延伸的缓冲通道(3)，所述第二通道(9)的出口敞开设置。5.根据权利要求4所述的硬度测量装置，其特征在于，所述连接部与所述待检测材料相抵靠处设置有第三光电门(6)，所述控制单元与所述第三光电门(6)相连，用于接收所述第三光电门(6)反馈的信号并通过计算设定所述缓冲通道(3)的高度值。6.根据权利要求4所述的硬度测量装置，其特征在于，所述缓冲通道(3)的顶端设有可释放地固定所述测试球的锁扣(2)，所述锁扣(2)包括位于所述缓冲通道(3)顶端的可抽拉的挡板、以及设置在挡板两侧的限位板...

【专利技术属性】
技术研发人员：李章勇，谢勇锋，肖稀，王忠宝，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，北京国华电力有限责任公司，广东国华粤电台山发电有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11