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沖壓件硬度的檢測(cè)方法

沖壓件的硬度檢測(cè)采用洛氏硬度計(jì)。

沖壓件是金屬加工、機(jī)械制造領(lǐng)域*常用的零件。沖壓件加工是利用模具使金屬板帶發(fā)生分離或成形的加工方法。其應(yīng)用范圍十分廣闊。

沖壓件加工包括沖裁、彎曲、拉深、成形、精整等工序。沖壓件加工的材料主要是熱軋或冷軋(以冷軋為主)的金屬板帶材料,例如碳鋼板、合金鋼板、彈簧鋼板、鍍鋅板、鍍錫板、不銹鋼板、銅及銅合金板、鋁及鋁合金板等。

金屬材料的硬度檢測(cè)在沖壓件加工過(guò)程中具有十分重要的意義。沖壓行業(yè)的硬度檢測(cè)可分為如下三部分:

1、原材料的進(jìn)廠檢測(cè)。

2、模具的硬度檢測(cè)。

3、沖壓件中間產(chǎn)品和沖壓件成品的硬度檢測(cè)。

現(xiàn)分別介紹如下:

1、  沖壓件材料的硬度檢測(cè)

沖壓件材料的硬度檢測(cè),其主要目的就是確定購(gòu)入的金屬板材退火程度是否適于隨后將要進(jìn)行的沖壓件加工,不同種類的沖壓件加工工藝,需要不同硬度級(jí)別的板材。

熱軋鋼板通常較厚,鋼材標(biāo)準(zhǔn)中一般規(guī)定用布氏硬度計(jì)來(lái)檢測(cè)硬度。洛氏硬度計(jì)檢測(cè)熱軋鋼板也是可行的,可以采用 HRB 標(biāo)尺。

各種用于沖壓件加工的冷軋鋼板主要采用洛氏硬度計(jì)來(lái)檢測(cè)硬度,通常用HRB標(biāo)尺,較硬的用HRC標(biāo)尺。也可以用表面洛氏硬度計(jì) HRN 或 HRT 標(biāo)尺。

用于沖壓件加工的黃銅板的硬度可以用洛氏硬度計(jì)的HRB標(biāo)尺進(jìn)行檢測(cè)。較軟的黃銅板和紫銅板采用HRF標(biāo)尺。較薄的板材采用 HRT 標(biāo)尺。

用于沖壓件加工的各種金屬的極薄板材都可以采用表面洛氏硬度計(jì)的 HR30T 標(biāo)尺并配合金剛石試臺(tái),用這種方式測(cè)試 HR30Tm 硬度值。測(cè)試的薄板厚度可小于0.05mm。這種試驗(yàn)方法在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 230.1-2004 的附錄A中被規(guī)定。也可以采用表面洛氏硬度的HR15T和HR45T標(biāo)尺,測(cè)試后換算成HR30Tm硬度值。

2、沖壓件模具的硬度檢測(cè)

沖壓件模具的主要材料是模具鋼(包括工具鋼和高速鋼),有時(shí)還要用到硬質(zhì)合金。沖壓件模具通常要求具有很高的硬度和耐磨性,熱處理是必不可少的。

模具鋼的硬度檢測(cè)主要采用洛氏硬度計(jì),測(cè)試HRC硬度值。當(dāng)模具較大,不便移動(dòng)時(shí)可采用里氏硬度計(jì)。硬質(zhì)合金的硬度檢測(cè)采用洛氏硬度HRA標(biāo)尺。

為了得到高的表面硬度和耐磨性,許多沖壓件模具和沖壓件模具配件都要進(jìn)行表面熱處理,例如表面滲氮。對(duì)于這樣的模具人們非常關(guān)心它的表面硬度和硬化層深度。對(duì)于體積不太大,移動(dòng)方便的沖壓件模具,可直接在表面洛氏硬度計(jì)上測(cè)試其表面硬度HRN值。體積較大,不易移動(dòng)的只好采用切割試樣的辦法,取樣后在表面洛氏硬度計(jì)上測(cè)試 HRN 值。也可以用維氏硬度計(jì)測(cè)試HV值。還有一種辦法是用相同材料制成小塊試片,在相同條件下進(jìn)行熱處理,然后測(cè)出試片的硬度值,以此來(lái)估計(jì)沖壓件模具的硬度。

表面熱處理沖壓件模具的硬化層深度可以用維氏硬度計(jì)檢測(cè)。在測(cè)試經(jīng)過(guò)表面熱處理的沖壓件模具鋼硬度時(shí),有一種錯(cuò)誤的做法值得糾正。這就是在這種場(chǎng)合不適當(dāng)?shù)厥褂美锸嫌捕扔?jì)。里氏硬度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是輕便,帶有電腦,使用簡(jiǎn)單,換算成各種硬度值都很方便。但是它的問(wèn)題是只能測(cè)試厚重的工件,測(cè)試具有單一材質(zhì)的工件。對(duì)于具有表面硬化層的工件無(wú)法測(cè)試出準(zhǔn)確的硬度值,因?yàn)檫@種工件已經(jīng)不是單一材質(zhì)了。這是由里氏硬度計(jì)的原理決定的。

布、洛、維三種常用硬度計(jì)都是采用靜態(tài)測(cè)試原理,都是將一個(gè)硬質(zhì)壓頭緩慢地壓入試樣表面,然后測(cè)試壓痕深度或尺寸,確定硬度值的大小。而里氏硬度計(jì)采用的是動(dòng)態(tài)測(cè)試原理。它是將一個(gè)規(guī)定質(zhì)量的球體以規(guī)定速度沖擊試樣表面,測(cè)試它初速度與反彈后速度之差,以此來(lái)確定試樣的硬度值。里氏硬度計(jì)是靠測(cè)試材料的反彈力確定硬度的。它施加給試樣的動(dòng)能要沿作用力方向傳遞到很深的部位(至少要深達(dá)幾厘米)。要理解這一點(diǎn),只要看一下里氏硬度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊有多厚就清楚了。假如,有兩個(gè)同樣尺寸,同樣硬度的工件,表面又用相同的工藝進(jìn)行了氮化處理,氮化層硬度相同,只是厚度一個(gè)為 0.5mm,另一個(gè)為 1.0mm。這時(shí)如果用里氏硬度計(jì)測(cè)試工件的硬度,顯然會(huì)得出不同的結(jié)果。很明顯它測(cè)出來(lái)的硬度值既不是氮化層的硬度,也不是基材的硬度,而是二者共同作用的結(jié)果,因表面層的厚度不同,必然會(huì)得出不同的結(jié)果。結(jié)論是里氏硬度計(jì)不能用于具有表面硬化層的工件。

3、沖壓件中間產(chǎn)品和沖壓件制成品的硬度檢測(cè)

沖壓件中間產(chǎn)品和沖壓件制成品的硬度檢測(cè)都可以采用洛氏硬度計(jì)。有些沖壓零件比較小,還具有較復(fù)雜的形狀,可以用來(lái)測(cè)試的平面很小,這樣的沖壓件無(wú)法在普通臺(tái)式硬度計(jì)上檢測(cè)。便攜式洛氏/表面洛氏硬度計(jì)可以配上一個(gè)測(cè)試小零件專用的點(diǎn)型試臺(tái),它的支承面很小,許多形狀復(fù)雜的小沖壓件都可以用這種儀器檢測(cè)。

對(duì)于各種金屬的薄板沖壓件,可用便攜式表面洛氏硬度計(jì)檢測(cè)。對(duì)于極薄的沖壓件,可用便攜式表面洛氏硬度計(jì)配合金剛石試臺(tái)測(cè)試其HR30T硬度。對(duì)于沖壓成細(xì)筒狀的沖壓件,可選用鵝頸試臺(tái)測(cè)試管件的內(nèi)壁。