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摘 要 简要介绍BRIN200D-TL全自动布氏硬度测量机的基本结构、工作原理、主要技术参数及功能特点，并就使用过程中出现的问题提出改进措施。
关键词 全自动布氏硬度测量机；不确定度；测量压痕
中图分类号 TH873.7 文献标识码 B 文章编号 1671-489X（2008）18-0063-02
笔者单位原来所用布氏硬度计由于年代已久，故障率、年维修率均呈逐年增加趋势，而且故障发生的随机性亦在增加，所以布氏硬度试验随时都有可能出现瘫痪状态。为了满足教学、科研、生产、检验之需要，单位从英国富臻科技公司引进了BRIN200D-TL全自动布氏硬度测量机。
1 BRIN200D-TL全自动布氏硬度测量机的基本结构及工作原理
1.1 基本结构如图1所示，该硬度机主要包括以下装置：1）机身；2）工作台；3）丝杠及丝杠保护套；4）油泵；5）大小杠杆；6）压头；7）马蹄形工件夹持器；8）自动控制面板；9）BRINtronic全自动布氏硬度压痕测量系统；10）电脑控制柜；11）标准附件。
3.1 集成BRINtronic全自动布氏硬度压痕测量系统，可完成以下功能
1）完全排除人员误差。布氏硬度试验中，其测量不确定度主要来源于以下几个方面：试验力值误差所引起的不确定度分量；测量结果进行数值修约所引起的不确定度分量；两相互垂直压痕直径d1和d2算数平均值d的测量误差所引起的不确定度分量。而压痕直径测量误差所引起的不确定度主要包括试验人员测量压痕直径的读数误差所引入的不确定度分量和压痕测量装置允许误差所引入的不确定度分量。
产生试验人员测量压痕直径读数误差的原因主要有：对压痕边缘的认定差异；肉眼分辨和读数误差；工件表面质量对读数有影响。
BRINtronic全自动布氏硬度压痕测量系统采用现代光电技术和计算机技术可对布氏硬度压痕进行精确分析和测量，通过CCD对压痕直径进行800次随机扫描，并得到平均值。这样不仅可以完全排除人工读数误差，而且还可以最大程度地消除由于工件表面的不平整而导致压痕不规则产生的测量误差，其测量结果得到UKAS认证，符合ISO、ASTM等国际标准。
2）全自动测量压痕直径，测量分辨率达0.1 μm，测量系统精度小于0.5%。
3）测试快捷。如图2所示，在不到1秒的时间内即可显示测量结果（HB和mm数）。
4）可现场显示批量的测量平均值、峰值、标准偏差及超出上、下公差的被测工件的数量等。
5）具有测试结果超差报警功能。
3.2 自动化操作人员只需踩下脚踏开关或轻轻一点鼠标即可完成全部测量过程。也可安装到生产线上进行自动循环测量。
3.3 载荷被测工件重量达150 kg，可选手动工作台或机动工作台。
3.4 加载力保持时间通过专用试验软件自行设定，0～60秒可调。
4 试验过程出现的问题及采取的措施
4.1 出现的问题
1）被测工件尺寸60 mm×12 mm×10 mm(l×w×h)，由于被测面宽度仅为12 mm，在测试时被测点不易定位；为了确保被测点两压痕中心之距及压痕中心距边缘之距离满足GB231-84要求，笔者在满足要求的被测点用钢笔画一小圆圈作为标记，结果发现测试数据比正常数据偏低很多。两种因素可能导致出现这种情况：测试系统在测量硬度时，压头与标记未干的墨水接触时压头沾上了墨水，从而使压头直径增大；当压痕直径测量系统在测量时将挤压在压痕周围的圆形墨水标线作为压痕的边缘线进行测量，致使测量的压痕直径偏大。
2）在对尺寸60 mm×12 mm×10 mm (l×w×h)的小工件进行布氏硬度测试时，从测量压痕图像上发现压痕垂直直径下方有一条较宽、较长的划痕。这是由于该工件上、下两平面的平行度不符合GB231-84要求，在测试硬度时，当系统加载、保荷完成，测试压头向上抬起再向前运动时，压头划在工件表面上所致。
4.2 采取的措施
1）测试前认真擦拭工作台、被测工件表面、压头表面，确保其洁净、无润滑油等油渍、无氧化层或锈渍等；
2）确保被测工件的上、下两平面具有一定的平行度；
3）如图3所示，选择距标记位置大约2 mm且与标记位置水平直径处于同一水平线上的测试点进行测试。
笔者采取上述措施后，再未出现类似的问题。
关键词 全自动布氏硬度测量机；不确定度；测量压痕
中图分类号 TH873.7 文献标识码 B 文章编号 1671-489X（2008）18-0063-02
笔者单位原来所用布氏硬度计由于年代已久，故障率、年维修率均呈逐年增加趋势，而且故障发生的随机性亦在增加，所以布氏硬度试验随时都有可能出现瘫痪状态。为了满足教学、科研、生产、检验之需要，单位从英国富臻科技公司引进了BRIN200D-TL全自动布氏硬度测量机。
1 BRIN200D-TL全自动布氏硬度测量机的基本结构及工作原理
1.1 基本结构如图1所示，该硬度机主要包括以下装置：1）机身；2）工作台；3）丝杠及丝杠保护套；4）油泵；5）大小杠杆；6）压头；7）马蹄形工件夹持器；8）自动控制面板；9）BRINtronic全自动布氏硬度压痕测量系统；10）电脑控制柜；11）标准附件。
3.1 集成BRINtronic全自动布氏硬度压痕测量系统，可完成以下功能
1）完全排除人员误差。布氏硬度试验中，其测量不确定度主要来源于以下几个方面：试验力值误差所引起的不确定度分量；测量结果进行数值修约所引起的不确定度分量；两相互垂直压痕直径d1和d2算数平均值d的测量误差所引起的不确定度分量。而压痕直径测量误差所引起的不确定度主要包括试验人员测量压痕直径的读数误差所引入的不确定度分量和压痕测量装置允许误差所引入的不确定度分量。
产生试验人员测量压痕直径读数误差的原因主要有：对压痕边缘的认定差异；肉眼分辨和读数误差；工件表面质量对读数有影响。
BRINtronic全自动布氏硬度压痕测量系统采用现代光电技术和计算机技术可对布氏硬度压痕进行精确分析和测量，通过CCD对压痕直径进行800次随机扫描，并得到平均值。这样不仅可以完全排除人工读数误差，而且还可以最大程度地消除由于工件表面的不平整而导致压痕不规则产生的测量误差，其测量结果得到UKAS认证，符合ISO、ASTM等国际标准。
2）全自动测量压痕直径，测量分辨率达0.1 μm，测量系统精度小于0.5%。
3）测试快捷。如图2所示，在不到1秒的时间内即可显示测量结果（HB和mm数）。
4）可现场显示批量的测量平均值、峰值、标准偏差及超出上、下公差的被测工件的数量等。
5）具有测试结果超差报警功能。
3.2 自动化操作人员只需踩下脚踏开关或轻轻一点鼠标即可完成全部测量过程。也可安装到生产线上进行自动循环测量。
3.3 载荷被测工件重量达150 kg，可选手动工作台或机动工作台。
3.4 加载力保持时间通过专用试验软件自行设定，0～60秒可调。
4 试验过程出现的问题及采取的措施
4.1 出现的问题
1）被测工件尺寸60 mm×12 mm×10 mm(l×w×h)，由于被测面宽度仅为12 mm，在测试时被测点不易定位；为了确保被测点两压痕中心之距及压痕中心距边缘之距离满足GB231-84要求，笔者在满足要求的被测点用钢笔画一小圆圈作为标记，结果发现测试数据比正常数据偏低很多。两种因素可能导致出现这种情况：测试系统在测量硬度时，压头与标记未干的墨水接触时压头沾上了墨水，从而使压头直径增大；当压痕直径测量系统在测量时将挤压在压痕周围的圆形墨水标线作为压痕的边缘线进行测量，致使测量的压痕直径偏大。
2）在对尺寸60 mm×12 mm×10 mm (l×w×h)的小工件进行布氏硬度测试时，从测量压痕图像上发现压痕垂直直径下方有一条较宽、较长的划痕。这是由于该工件上、下两平面的平行度不符合GB231-84要求，在测试硬度时，当系统加载、保荷完成，测试压头向上抬起再向前运动时，压头划在工件表面上所致。
4.2 采取的措施
1）测试前认真擦拭工作台、被测工件表面、压头表面，确保其洁净、无润滑油等油渍、无氧化层或锈渍等；
2）确保被测工件的上、下两平面具有一定的平行度；
3）如图3所示，选择距标记位置大约2 mm且与标记位置水平直径处于同一水平线上的测试点进行测试。
笔者采取上述措施后，再未出现类似的问题。