一种测量紧固件硬度分布的方法技术

本发明专利技术提供了一种测量紧固件硬度分布的方法，包括如下步骤：用划线法通过刀片在试样上进行划线；在划线开始端等距依次测量三个硬度点，作为标准硬度，分别对应划痕相应部位的深度，使用划线法获得的数据为划痕深度h，已知的数据有刀片尖角η，恒压力F，获得显微维氏硬度与压痕深度的函数关系：通过控制器程序控制，将上述关系与划痕的深度曲线相对应起来，即可获得待测区域的硬度分布曲线。本发明专利技术所述的测量紧固件硬度分布的方法，通过在称待测区域划线，通过硬度‑划痕深度的函数关系，直接测算出所测区域的硬度分布情况，测量数据准确度高。

【技术实现步骤摘要】
一种测量紧固件硬度分布的方法
本专利技术属于硬度测量领域，尤其是涉及一种测量紧固件硬度分布的方法。
技术介绍
硬度是材料软硬的指标，同时与材料的力学性能(如：拉力、剪切等)存在一定的联系。因为其测量方法相对于拉力、剪切等的测量法更为简单、快捷，因此紧固件在生产过程中经常使用硬度来判断产品是否达到了预期的力学性能要求。硬度测试一般都为单点测量，根据压痕的尺寸计算硬度值。而目前，紧固件中某些新的产品对于产品的性能提出了新的要求，不能简单的测试其拉力、剪切、单点(或区域内)的硬度。例如某类抽钉，对于产品的要求就在于，铆接时变形的区域的硬度要比未变形区的硬度低，并且要求硬度值呈连续变化，不能出现断崖式的硬度变化。这对现有的检测方法是一项挑战。目前测量该类紧固件的硬度分布的方法，主要是通过进行多点测量的方法，在一段区域内，每隔一段距离测量一个硬度点，一般测量至少30个硬度点可以绘制一条硬度分布曲线。这种方法主要存在以下几点弊端：1、测量时间长，通常测试一个硬度点需要2min左右(包括选点、对焦、保载、测量、记录等过程)，因此测量一个样件的硬度分布情况至少需要1个小时。对于生产而言，无疑是生产过程的瓶颈工序，成为大批量生产、检测的最大难题。2、数据不准确，对于短零件，很多产品是无法测量30个硬度点的，因此在测量时，都会尽量缩短两个硬度点之间的距离，经常会出现两个压痕之间相互干扰的情况，造成测量的数据不准的现象，而且这种问题使用当前的技术是无法避免的。3、曲线不美观，并且无法读出非测量点以外区域的硬度值。通过多点测量的方法获得的硬度分布曲线为折线图，十分不美观。即使通过拟合，使其平缓过渡，但获得的曲线也无法读取测量点以外的硬度值，实际意义不大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种测量紧固件硬度分布的方法，以解决现有测量方法测量时间长、测量数据不准确、硬度分布曲线不美观的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种测量紧固件硬度分布的方法，包括如下步骤：步骤一：用划线法通过刀片在试样上进行划线；步骤二：在划线开始端等距依次测量三个硬度点，作为标准硬度，分别对应划痕相应部位的深度，以维氏硬度为例，说明本专利技术的测算方法，已知硬度值与压痕的直径相关，维氏硬度的硬度值与压痕尺寸的硬度关系为：式中：S＝压痕表面积；F＝负载；α＝压头相对面夹角；d平均压痕对角线长度；使用划线法获得的数据为划痕深度h，已知的数据有刀片尖角η，恒压力F，获得显微维氏硬度与压痕深度的函数关系：式中：F＝负载；α＝标准硬度测量压头的相对面夹角；λ是待测区域材料与刀片尖角η的函数；h是划痕深度，为本式中的变量；k为修正系数；步骤三：通过控制器程序控制，将上述关系与划痕的深度曲线相对应起来，即可获得待测区域的硬度分布曲线。进一步的，所述划线法的具体操作为：通过线切割将所需测量的样品进行切割，暴露所要测量的区域，镶样并通过砂纸打磨、金刚石研磨膏抛光，完成制样；将试样固定在测试平台上，确保在划线时不会发生移动，同时保证待测区域与划线的方向相一致。进一步的，所述控制器为PLC或计算机。进一步的，所述刀片安装在硬度测试仪器下方。进一步的，刀片的压入力与标准硬度的压入力相一致，或者成倍数关系。进一步的，刀片压入试验后的保载时间不小于10s。进一步的，刀片前进速度范围0.5～5mm/min；进一步的，所述标准硬度点与划痕的深度区域对应。进一步的，所述测算方法可以用洛氏硬度或布氏硬度代替维氏硬度。相对于现有技术，本专利技术所述的测量紧固件硬度分布的方法具有以下优势：(1)本专利技术所述的测量紧固件硬度分布的方法，通过在称待测区域划线，通过硬度-划痕深度的函数关系，直接测算出所测区域的硬度分布情况，测量数据准确度高。(2)本专利技术所述的测量紧固件硬度分布的方法，方法简单，测量时间短，大大提高了工作效率。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的刀片的结构示意图一；图2为本专利技术实施例所述的刀片的结构示意图二。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。一种测量紧固件硬度分布的方法，如图1和图2所示，包括步骤如下：用划线法通过刀片在试样上进行划线；由于区域内各个位置的硬度不同，因此刀片划过所留下的划痕深度也不同，因此可以根据试样的深度来确定区域内的硬度分布情况。在划线开始端等距依次测量三个硬度点，作为标准硬度，分别对应划痕相应部位的深度，以维氏硬度为例，说明本专利技术的测算方法，已知硬度值与压痕的直径相关，维氏硬度的硬度值与压痕尺寸的硬度关系为：式中：S＝压痕表面积；F＝负载；α＝压头相对面夹角；d平均压痕对角线长度。使用划线法获得的数据为划痕深度h，已知的数据有刀片尖角η，恒压力F，获得显微维氏硬度与压痕深度的函数关系：式中：F＝负载；α＝标准硬度测量压头的相对面夹角；λ是待测区域材料与刀片尖角η的函数；h是划痕深度，为本式中的变量；k为修正系数。通过控制器程序控制，将上述关系与划痕的深度曲线相对应起来，即可获得待测区域的硬度分布曲线。如用其他类型的硬度(如洛氏硬度、布氏硬度)等，其方法与上述对应关系相同，具体公式不再赘述。所述划线法的具体操作步骤为：通过线切割将所需测量的样品进行切割，暴露所要测量的区域，镶样并通过砂纸打磨、金刚石研磨膏抛光，完成制样；将试样固定在测试平台上，确保在划线时不会发生移动，同时保证待测区域与划线的方向相一致。所述控制器为PLC或计算机。所述刀片安装在硬度测试仪器下方。刀片的压入力与标准硬度的压入力相一致，或者成倍数关系；刀片压入试验后的保载时间：10s或更长；刀片前进速度：越慢越好，建议0.5～5mm/min；标准硬度点的选择：可随机选取，但要求与划痕的相应区域对应，方便测量和比较；如果每次测量的材料不同，则需要在试验前，通过试验对修正系数k以及λ的值进行确定，以确保测量结果的准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量紧固件硬度分布的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：用划线法通过刀片在试样上进行划线；步骤二：在划线开始端等距依次测量三个硬度点，作为标准硬度，分别对应划痕相应部位的深度，以维氏硬度为例，说明本专利技术的测算方法，已知硬度值与压痕的直径相关，维氏硬度的硬度值与压痕尺寸的硬度关系为：

【技术特征摘要】
1.一种测量紧固件硬度分布的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：用划线法通过刀片在试样上进行划线；步骤二：在划线开始端等距依次测量三个硬度点，作为标准硬度，分别对应划痕相应部位的深度，以维氏硬度为例，说明本发明的测算方法，已知硬度值与压痕的直径相关，维氏硬度的硬度值与压痕尺寸的硬度关系为：式中：S＝压痕表面积；F＝负载；α＝压头相对面夹角；d平均压痕对角线长度；使用划线法获得的数据为划痕深度h，已知的数据有刀片尖角η，恒压力F，获得显微维氏硬度与压痕深度的函数关系：式中：F＝负载；α＝标准硬度测量压头的相对面夹角；λ是待测区域材料与刀片尖角η的函数；h是划痕深度，为本式中的变量；k为修正系数；步骤三：通过控制器程序控制，将上述关系与划痕的深度曲线相对应起来，即可获得待测区域的硬度分布曲线。2.根据权利要求1所述的一种测量紧固件硬度分布的方法，其特征在于：所述划线法的具体操作为：通过线切割将所需测量的样品进行切割，暴露所要测量的区域，镶样并通过砂...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐跃，康彪，孙虹烨，高伟，张文静，袁娅，张槐，刘小鹏，梁铠璐，
申请(专利权)人：航天精工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12