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显微维氏硬度测试中的常见问题

来源:未知 作者:中国无损检测 人气: 发布时间:2022-05-14
摘要:显微维氏硬度测试的固有性是准确性,可重复性和相关性的问题。但是,通过使用适当维护和校准的设备,经过培训的人员和适当的测试环境,可以*小化测试误差和可变性。 Vickers和Knoop测试人员多产。从研究实验室到质量控制实验室,它们遍布各处。它们通常被收
显微维氏硬度测试的固有性是准确性,可重复性和相关性的问题。但是,通过使用适当维护和校准的设备,经过培训的人员和适当的测试环境,可以*小化测试误差和可变性。
 
Vickers和Knoop测试人员多产。从研究实验室到质量控制实验室,它们遍布各处。它们通常被收容的受保护环境(即实验室与车间)通常可确保较长的使用寿命。
 
这些硬度测试方法是确定“浅层硬度”的有用工具,例如表面硬度,涂层硬度和表面深度。另外,没有这些测试,不能进行特定颗粒或成分的选择性测试。
 
大多数Vickers和Knoop测试仪在测试力和测量距离方面都非常准确。然而,当大多数人想到显微硬度测试时,他们通常会想到三个术语:挑剔,主观和耗时。
 
可以说,在大多数情况下,由于几个原因,所有这三种负面含义都是值得的。然而,计算机技术的进步已经减少了(如果不能消除的话)这些不好的形容词。显微硬度测试仪是精致的乐器。必须*施加极轻的力(通常为10-1,000克),并且必须在高放大倍数下*测量所得的印痕(一些小至10微米)。许多问题是这些严格要求所固有的。
 
三个基本问题
通常,沧州欧谱显微硬度测试问题可分为三类 - 准确性,可重复性和相关性 - 并可追溯到五个主要原因 - 机器,操作员,环境,样品制备和校准。在讨论原因之前,定义问题很重要:
 
准确度 - 仪器在公认的硬度标准(认证的测试块)上以线性方式读取的能力,以及将此精度转移到测试样品上的能力。
 
重复性 - 衡量仪器在公认的硬度标准上复制其结果的程度。
 
相关性 - 仪器产生的结果与另一个“经过适当校准”的仪器产生的结果相似; 或者两个操作员使用同一台机器测量同一印象并获得类似结果的能力。
 
了解这些问题后,我们可以更好地了解其原因。虽然实际上只有五个主要原因,但每个问题都包含许多问题,其中*常见的问题在这里讨论。
 
机器
显微硬度测试仪使用自重来产生力。与洛氏硬度计不同,这些轻载装置(10-2,000 gf)将静重直接堆叠在压头顶部。这消除了放大误差和许多其他负面因素,例如刀刃和悬挂重物。其他单元利用螺旋驱动器施加力,并使用称重传感器来控制施加的力量。这些类型有其自身的可重复性和耐久性问题。
通常,这些力施加系统是稳健的。然而,压头冲程的问题会产生错误的负荷。对于大多数机器,负载应用以两种速度完成 - “快速”使压头靠近测试件,“慢”速度接触工件并施加负载。压头的“行程” 通常设有测量装置。一旦设置了“压头测试表面”距离,高功率物镜*会聚焦在测试表面上。
 
现在,一旦正确聚焦,操作员将确保以适当的速度接触工件,并且没有发生负载的影响。考虑到ASTM E384标准停留时间为15秒,仪器需要大约30秒才能产生印模。这是前面提到的“缓慢”问题的一部分。
 
在测量表面深度或只是试图在特定位置准确地放置印模时,压头与物镜的对齐是至关重要的。虽然硬度值的精度不受该误差的影响,但如果操作者测量有效的箱深,则距样品边缘的距离可能是错误的,并*终导致错误的测量。而且,如果操作者试图在特定的颗粒上或在薄涂层的中心上进行印模,则未对准可能使得即使不是不可能的话也难以实现。通常,用样品敲击压头或物镜会导致这种不对准,因此在装载样品或旋转转盘时必须小心。
 
操作员
没有其他硬度测试规则像操作员那样受到显微硬度的影响。虽然对于Vickers和Knoop测试都是如此,但Knoop是*容易受到影响的,看似无穷无尽的提示。
 
通常,操作者准确且可重复地解决这些印象的末端的能力通常是错误的原因。让两个操作员准确地同意,在测量相同的印象时,确实很少见。用户每天都要对其计算机进行验证,这通常会掩盖此问题。在这里,操作者可以花时间在已知硬度的测试块上测量这些印模,其测试表面通常处于*佳状态。这里有两个操作短语:“花时间”和“已知硬度”。在生产环境中,操作员有时会急于进行测试并将零件送出门外。为确保硬度标准的正确结果而采取的所有措施都无处可寻。另外,
 
通常,操作员在心理上知道印象的正确尺寸,并且当他去测量它时,他“看到”该值。这是人性。适当的焦点是实现准确结果的关键因素。随着模糊度的增加,感知图像尺寸也会增加。重点的一致性将有助于提高结果的一致性。确保样品的表面而不是印模的底部是焦平面。大多数自动化系统都具有一些自动聚焦功能,几乎消除了这种担忧。
 
记录和转换结果从微米到维氏或努氏硬度值是另一个常见的误差来源。32.3微米的测量值很容易变成33.2微米。我们都做到了。拨打电话号码时我们只是找错了人,但是在转换硬度值时,你会得到错误的硬度值!
 
使用光学编码器辅助测量的数字显微硬度测试仪消除了这一点。但是,他们没有找到印象结束。为了帮助消除这些问题,几乎任何显微硬度测试仪都可以安装摄像头,以及大多数仍然每天运行的“老式”模型。这些摄像机将图像输入计算机,使操作员可以在计算机的监视器上查看图像。在这里,Vickers和Knoop印象可以通过在印模的角上单击鼠标来手动测量,或者在更复杂的软件中,计算机将执行一种灰度缩放以自动确定印模的*,并将显示硬度值,转换后的比例(HRC等),通常是平均对角线。相机和显示器提供的增强放大率使操作员能够更*地分辨印模的*。此外,在显示器上观看印象比通过目镜眯眼更舒适和放松,从而减少操作员疲劳。
 
根据所进行的研究的数量和类型,提供了各种复杂程度。大多数基本形式提供了手动“点击”印模*的能力,并且计算机将显示硬度值,并且在许多情况下,显示转换的二级硬度值(即HRC)。这些基本系统激发了各种复杂程度和自动化程度。
 
是一种模块化系统,可以从基本的增长一直到完全自动化“点击提示”系统的类型,所有的方式。这使用户能够寻求*符合其需求的复杂程度,并且如果需求发生变化,则允许他们的系统增长。在Windows环境中运行,CAMS还可以收集,存储和存储所有数据,消除转置错误或数据混合错误。自动测量是CAMS系统*受欢迎的功能之一。消除了操作员对印象测量的影响,以及与测量相关的有时耗时的过程。一旦操作员点击“测量”图标,*会捕获图像,并在眨眼间测量印模。实际的对角线长度,硬度值和转换后的比例显示在屏幕上,可以保存到文件中。
 
环境
由于显微硬度测试中使用的轻负载,振动可能是加载精度的一个因素。即使在加载过程中零件没有受到冲击,压头或试样的振动也会使压头更深地进入零件,从而产生更柔和的结果。显微硬度测试仪应始终放置在专用的,水平的,坚固的,独立的桌子上。通常,机器被放置在合适的桌子上,但是它们被放置在适当的桌子上,例如靠墙或相邻的桌子或柜台。这种情况可能导致不正确的结果,这是由于砰击的实验室门向墙壁发送运动,或者是由在相邻桌子上工作的人创造了通过桌子翻译的运动。
 
高倍率光学系统用于显微硬度测试仪中,以帮助操作者定义印模的小*。光路中的污垢(目镜,光学编码器,管道或物镜)会使印模或测量线模糊不清,使得糟糕得多。Aclean环境将有助于减少这种情况发生的可能性。常识在这里有很长的路要走:不要在硬度计的直接区域切割,研磨或抛光样品。正是这种细颗粒*容易进入仪器。
 
样品制备
在大多数情况下,样品在测试前进行切片并安装在胶木或环氧树脂安装座中。切片和安装后,对样品进行研磨,打磨和抛光,以提供无划痕和表面纹理的测试表面,否则会干扰操作员辨别印模*的能力。
 
在生产实验室中,生产的需求有时不能使操作员花费必要的时间来实现适当的涂饰。这常常导致起伏的表面,难以辨别的圆形边缘,以及使得难以*测量印模*的表面缺陷。
 
蚀刻样品时,零件表面会被化学腐蚀,从而提供金相对比度。虽然样品的蚀刻有助于确定晶粒结构,焊缝中的热影响区,总表面深度和decarb层,但它会降低测试表面与显微硬度印痕*之间的对比度。在许多情况下,这种对比度降低会造成难度或完全无法测量印象。如果要对蚀刻的样品进行显微硬度测试,则蚀刻到视觉上辨别所需属性所需的*小值。
 
虽然大多数自动显微硬度测试系统可以在精心准备的样品上反复自动测量维氏和努普印象,但许多都被表面异常和对比度变化所欺骗。通常,利用“阈值”技术来确定印模尺寸的系统*容易受到这些问题的影响,并且将表现出*大量的变化和误差。
 
校准
大多数显微硬度测试仪与Rockwell和Brinell测试仪相比,过着迷人的生活。由于之前讨论的环境问题,这些仪器通常在实验室环境中结束,没有可能困扰其他硬度测试仪的污垢和油。因此,显微硬度测试仪往往具有较长的使用寿命,校准之间几乎没有出错。
 
幸运的是,大多数显微硬度测试仪在施力方面都非常一致。除了称重传感器单元外,这在校准时很少成为问题。显微硬度测试仪中的测量系统变化很大,从目镜上的微米头到连接到数字读数器的光学编码器。他们有一个共同点是它们取决于物镜的特定放大倍数或距离(眼球滑入/滑出以增加/减少放大率)。为了直接验证测量系统,将台式千分尺放置在铁砧上,仪器的测量线放置在台式千分尺上的已知距离处。然后将该距离与设备的测量系统进行比较。如果他们同意,一切都很好。如果不,
 
所有这一切的要点是,如果您不小心眼位,测量精度会受到影响。显微硬度测试仪通常间接验证标准硬度块。由于*终的印象非常小,这些标准块似乎永远存在。
 
一方面这是事实,但另一方面,不正确处理的块可能会被划伤,使它们难以阅读。在严重的情况下,对较软的材料,工作或时效硬化处理不当,可能会改变块的价值。这强调了检查多个标准硬度块的需要。由于显微硬度测试仪的印象位于测试表面的非常薄的部分,因此测试块在通常使用的力中校准是很重要的。测试块值只应考虑它们校准的力。
 
这意味着使用Rockwell块并将其转换为Vickers或Knoop值是不合适的。这样可能会产生错误,可能会产生错误的结果,并且ASTM E 384禁止这样做。测试块可以在几种力下进行校准,以*大限度地减少所需的测试块数量。
 
结论
显微硬度测试中无与伦比的误差源是由操作员引起的。当表面处理很差并且“战斗的热量”开启时,这会变得复杂。测量多次印象的世俗性质也会导致疲劳和随后的错误。我们如何*大限度地减少这种影响?在零星的测试情况下,确保操作人员接受过适当的培训,准备好适当的工具来准备测试表面,仪器是否经过适当校准并处于正常工作状态,并且他有时间正确地完成工作。有了尽职尽责的操作员错误将被*小化。如果需要更频繁或更高容量的测试,某些级别的计算机辅助将有所帮助。大多数显微硬度测试仪,无论年龄大小,都可以进行调整。凭借*的技术,印象可以通过计算机以更加可重复的方式读取,并且在很短的时间内。并且计算机不会感到厌倦或疲倦,它们对对比度的变化具有更大的灵敏度,并且它们可以重复测量。
 
此外,这些系统可以完全自动化,包括自动对焦,自动桌面定位,数据收集和图表。自动化进一步消除了错误来源。
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