一种硬度检测装置及检测方法与流程

本发明涉及一种物理参数检测设备，特别涉及一种用于布氏硬度检测的硬度检测装置及检测方法。

背景技术：

所谓材料的硬度是指：材料抵抗比它更硬的物体在压入时而不被破坏的能力，或者说材料抵抗塑性变形、弹性变形的能力。布氏硬度是表示材料硬度的一种标准。由布氏硬度计测定。由瑞典人布纳瑞(j.a.brinell)首先提出，故称布氏硬度，用一定大小的载荷p把直径为d的淬火钢球压入被测金属材料表面，保持一段时间后卸除载荷。载荷p与压痕表面积f的比值即为布氏硬度值，记作hb。

目前，布氏硬度检测设备已经广泛的进入到各种科研机构和高校，“现场布氏硬度检测技术”，张凤林，理化检验，物理分册，2015年第51卷，845-85，这篇文献给出了多种布氏硬度检测设备。对于普通高校来说，普遍存在的难题是资金紧张，无法采购多种检测设备，对于硬度检测来说，静态加力和动态加力设备，这两种设备结构差异巨大，无法互相替代。因此，提出一种功能多样，结构简单的布氏硬度检测设备是本领域技术人员长期要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出如下方案。

一种硬度检测装置，其包括液压检测头组件和放置盘，待测材料置于液压检测头组件和放置盘之间，还包括手柄用于触发硬度操作，硬度检测装置能够可选择的进行静态加力检测或者动态加力检测。

还包括：液压蓄能器，液压表，液压泵和回油缸，手柄能够驱动或关阀液压泵，二位开关阀m，具有端口e,端口f,端口g三个端口；三位六通阀，具有端口a,端口b,端口k1,端口p,端口k2,端口t六个端口，第一单向阀，第二单向阀，液压检测头组件包括液压缸，液压缸具有有杆腔和无杆腔，液压杆一端连接活塞，另一端为检测头，活塞在有杆腔的受力面积大于无杆腔的受力面积，液压表连至无杆腔，还包括控制器与二位开关阀、三位六通阀、液压表及输入设备电通信连接；其中，

液压泵通过第一单向阀与二位开关阀的端口f连接，液压泵通过第二单向阀与三位六通阀的端口p连接，液压蓄能器同时与三位六通阀的端口k1和端口k2连接，液压检测头组件的无杆腔端口c与三位六通阀的端口a连接，液压检测头组件的无杆腔端口c还与二位开关阀的端口e连接，液压检测头组件的有杆腔端口d与三位六通阀的端口b连接；

三位六通阀的第一位置：端口a与端口p连接，端口b与端口t连接，端口k1和端口k2截止；第二位置：端口a,端口b,端口k1,端口p,端口k2,端口t均截止；第三位置:端口a与端口k1连接，端口b与端口k2连接，端口t和端口p截止；

二位开关阀的通模式：端口e与端口f连接；断模式：端口e与端口g连接，端口g常闭状态。

本发明还提出一种硬度检测方法，过程如下：

s1)通过输入设备输入硬度检测模式，如果为静态加力检测，进入s201；如果动态加力检测，进入s301；

s201)二位开关阀位于断模式，三位六通阀位于第一位置，拉动手柄打开液压泵，并同时向液压蓄能器和液压检测头组件的无杆腔供应压力；

s202)当无杆腔压力达到预定压力值时，二位开关阀位于通模式，当待测材料形变充分后，三位六通阀位于第二位置，液压蓄能器向无杆腔释放压力并保持压力；

s203)当检测时间达到预定时间后，二位开关阀位于断模式，三位六通阀位于第三位置，液压蓄能器同时向液压检测头组件的有杆腔和无杆腔施压，由于活塞的有杆腔受力面积大于无杆腔的腔的受力面积，活塞上移，取出待测材料；

s301)二位开关阀位于断模式，三位六通阀位于第二位置，拉动手柄打开液压泵，并向液压蓄能器供应压力；

s302)当液压蓄能器达到预定压力值时，切换二位开关阀位于通模式，三位六通阀位于第一位置，液压蓄能器直接向无杆腔瞬间施压；

s303)二位开关阀位于断模式，三位六通阀位于第三位置，液压蓄能器同时向液压检测头组件的有杆腔和无杆腔施压，由于活塞的有杆腔受力面积大于无杆腔的腔的受力面积，活塞上移，取出待测材料。

当检测过程中出现异常时，直接将二位开关阀位于断模式，三位六通阀位于第三位置，活塞上移停止检测。

有益效果：

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1)本发明的硬度检测装置通过阀门的切换和液压蓄能器的使用，集成了静态加力检测和动态加力检测两种功能，能够一机两用，相对于传统的布氏硬度检测，其提高了使用性能，大大降低了成本。

2)液压蓄能器能够先后提供三种功能，即，蓄能、保压、停机抬起液压杆。在静态加力检测蓄能阶段，可以保证按预定的压力值蓄入压力，进入保压阶段，可以无需液压泵参与就可以实现持续的、按预定压力值的保持无杆腔压力。而在动态加力检测中，其可以蓄入压力，并瞬间释放；在停机抬起液压杆阶段，也不需要液压泵的参与，同时对有杆腔和无杆腔供压，利用活塞两端的压积差将液压杆抬起，积大的减化的控制程序和液压管路布置。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明的一种具体实施方式液压线路结构示意图。

附图标记说明：

1：硬度检测装置，2：机身，3：液压检测头组件，31：检测头，32：下端，33：上端；34：液压缸，c:无杆腔端口，d：有杆腔端口，4：调高组件，5：放置盘，6：液压蓄能器，7：液压表，8：待测材料，9：手柄，10：液压泵，11a：第一单向阀，11b：第二单向阀，12：回油缸；二位开关阀m，具有端口e,端口f,端口g三个端口；三位六通阀l，具有端口a,端口b,端口k1,端口p,端口k2,端口t六个端口。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

布氏硬度检测的具体方法已经是公知常识，比如施压后对材料压痕的测量，比如测量杆的位移测量等等，具体方法可遵从国家相应的计量标准，本实施例主要提供一种具有静态加力检测和动态加力检测两种功能的硬度检测装置1，其包括液压检测头组件3和放置盘5，待测材料8置于液压检测头组件3和放置盘5之间，还包括手柄9用于触发硬度操作，硬度检测装置1能够可选择的进行静态加力检测或者动态加力检测。

具体的还包括：液压蓄能器6，液压表7，液压泵10和回油缸12，手柄9能够驱动或关阀液压泵10，二位开关阀m，具有端口e,端口f,端口g三个端口；三位六通阀l，具有端口a,端口b,端口k1,端口p,端口k2,端口t六个端口，第一单向阀11a，第二单向阀11b，液压检测头组件3包括液压缸，液压缸具有有杆腔和无杆腔，液压杆一端连接活塞，另一端为检测头，活塞在有杆腔的受力面积(即下端32)大于无杆腔的受力面积(即上端33)，液压表7连至无杆腔，还包括控制器与二位开关阀m、三位六通阀l、液压表7及输入设备电通信连接；其中，

液压泵10通过第一单向阀11a与二位开关阀m的端口f连接，液压泵10通过第二单向阀11b与三位六通阀l的端口p连接，液压蓄能器6同时与三位六通阀l的端口k1和端口k2连接，液压检测头组件3的无杆腔端口c与三位六通阀l的端口a连接，液压检测头组件3的无杆腔端口c还与二位开关阀m的端口e连接，液压检测头组件3的有杆腔端口d与三位六通阀l的端口b连接；

三位六通阀l的第一位置l1：端口a与端口p连接，端口b与端口t连接，端口k1和端k2截止；第二位置l2：端口a,端口b,端口k1,端口p,端口k2,端口t均截止；第三位置l3:端口a与端口k1连接，端口b与端口k2连接，端口t和端p截止；三位六通阀为电磁阀，可以通过三位六通阀两侧的电磁铁及一侧的偏压弹簧相互配合来实现三位六通阀的阀芯的位置，需要说明的是，三位六通阀本身是公知技术，亦为市售产品，三个位置的控制也可以用其他手段来实现。

二位开关阀m的通模式m2：端口e与端口f连接；断模式m1：端口e与端口g连接，端口g常闭状态。二位开关阀可以为电磁阀，也可以用有通断功能球阀替代。

放置盘5下设有调高组件4，调高组件4包括手轮和丝杠，放置盘5可通过手轮旋转提升丝杠从而实现放置盘5对待测材料8的夹紧。

本发明还提供一种硬度检测方法，s1)通过输入设备输入硬度检测模式，优先的是同时设置施加的压力值，当然，压力值也可以在出厂前就设定好。如果输入为静态加力检测，进入s201；如果动态加力检测，进入s301；

s201)二位开关阀m位于断模式，三位六通阀l位于第一位置l1，拉动手柄9打开液压泵10，并同时向液压蓄能器6和液压检测头组件3的无杆腔供应压力；

液压油从顶开第一单向阀11a，由于二位开关阀m位于断模式m1，液压油被输入进液压蓄能器6内，另一路，液压油从顶开第二单向阀11b，从端口p进入端口a再通过端口c进入无杆腔，此时相当于液压缸对待测材料施压，而有杆腔的液压油从端口d至端口b至端口t回流至回油缸12；此时无杆腔与进液压蓄能器6内的压力相同。

s202)当无杆腔压力达到预定压力值时，二位开关阀m位于通模式m2，当待测材料形变充分后，三位六通阀l位于第二位置l2，液压蓄能器6向无杆腔释放压力并保持压力；

此时用液压蓄能器6向无杆腔释放压力并保持压力在整个检测过程中非常重要，因为在布氏硬度检测中，液压杆会缓慢的下沉压入待测材料，尽管三位六通阀l位于第二位置l2处于截止位置，但在实际检测中，不可能处于这种理想状态，总会有各种液压油的泄露、机械结构的误差导致无杆腔的压力下降，而液压蓄能器6与无杆腔相连就可以保证用设定的压力值持续的保持无杆腔的压力，并保持遇定时间。

s203)当检测时间达到预定时间后，二位开关阀m位于断模式m1，三位六通阀l位于第三位置l3，液压蓄能器6同时向液压检测头组件3的有杆腔和无杆腔施压，由于活塞的有杆腔受力面积大于无杆腔的腔的受力面积，活塞上移，取出待测材料8；

此时再次使用液压蓄能器6，而不是使用换向阀切换并反向向有杆腔施压，节省了电能。

s301)二位开关阀m位于断模式m1，三位六通阀l位于第二位置l2，拉动手柄9打开液压泵10，并向液压蓄能器6供应压力；

此时只向液压蓄能器6供应压力，一般如本申请这种简易的硬度检测装置配备的液压泵不可能瞬间给出一个达到标准的压力值，因此蓄能就比较重要，其可以按压力要求蓄能，并按需要瞬间释放压力。

s302)当液压蓄能器6达到预定压力值时，切换二位开关阀m位于通模式m2，三位六通阀l位于第一位置l1，液压蓄能器6直接向无杆腔瞬间施压；这相当于用锤子砸向待测材料。

在该模式下，两个单向阀11a和11b用于防止液压蓄能器6逆向进入液压泵10，有杆腔与回油缸12连通，因此无杆腔的瞬间加压时，有杆腔并不会产生阻力。

s303)然后，二位开关阀m位于断模式m1，三位六通阀l位于第三位置l3，液压蓄能器6同时向液压检测头组件3的有杆腔和无杆腔施压，由于活塞的有杆腔受力面积大于无杆腔的腔的受力面积，活塞上移，取出待测材料8。

进一步，当检测过程中出现异常时，直接将二位开关阀m位于断模式m1，三位六通阀l位于第三位置l3，活塞上移。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。