磁力式硬度计产品介绍(2)
4. 中国生产的磁力式硬度计
机械式磁力硬度计
沈阳天星试验仪器有限公司从2008年开始，先后研发了4种类型的磁力式硬度计。其中最先研制的是PHR(PHBR)-100型磁力式洛氏（布洛）硬度计。如图4所示。该仪器获得了中国实用新型专利，专利号为ZL200820231921.9。
图4 中国生产的机械式磁力硬度计
该仪器的出现早于意大利产品，它创造性的采用了2个磁力吸盘实现将硬度测头固定在钢铁工件上，这种结构大大减轻了仪器重量。仪器主要由二个磁力吸盘和一个硬度测量头构成。硬度测量头上有一个手轮加力机构，一个指示表用于指示试验力值，一个安装在加力主轴上的螺旋测微计用于精确测量压痕深度，一个安装在加力主轴上的读数毂轮用于读取洛氏硬度值。
洛氏硬度计的测量操作过程包括操作手轮施加初试验力、毂轮归零、再用手轮施加总试验力、保持试验力、试验力退回到初试验力、读取毂轮上的硬度值、卸除全部试验力等步骤。对于布氏硬度计，测量操作过程比较简单，只要换上2.5 mm的球压头，加力到187.5 kg，保持10秒钟，卸除全部试验力，即可在工件上压出一个标准的布氏硬度压痕，用仪器附带的读数显微镜读出压痕直径，查表，即可得到工件的布氏硬度值。
这种磁力式硬度计其原理和测试精度都符合相关的国家标准GB/T 230.2及GB/T 231.2，仪器可用于测试平面及曲面工件，最小测试平面面积是180 mm×60 mm，最小测试曲面直径为50 mm。仪器分辨率为0.5 HR，仪器净重4.7 kg。
该仪器测试操作不如意大利仪器简单，不能像单吸盘硬度计那样测试工件边缘，它最大的优点是轻便，其重量不及意大利仪器的五分之一。
数显磁力硬度计
2012年，沈阳天星试验仪器有限公司研发出了PHR（PHB、PHBR）-200型数显磁力式硬度计，该仪器获得了中国发明专利，专利号为ZL201210065120.0，相应的日本专利和美国专利已通过审查，即将获得授权。这种仪器在世界上首次将旋转编码器和螺旋测微计相结合用于压痕深度测量，实现了压痕深度测量的高精度和高分辨率。该仪器在世界上首次在便携式硬度计上采用了先进的测深法快速布氏硬度试验原理，可直接显示布氏硬度值，大大简化了测量操作，提高了测量速度。无论是测试洛氏硬度还是布氏硬度，只要完成加力、保持、卸力、读数4步操作即可快速完成硬度测试。
图5 中国生产的数显磁力硬度计
仪器主要由二个磁力吸盘和一个数显硬度测量头构成，如图5所示。在硬度测量头上有一个手轮加力机构、一个力传感器、一个由旋转编码器和螺旋测微计构成的压痕深度测量机构，一个单片机电子测量系统和一个数字显示器。仪器可在车间和户外的较宽范围内使用，使用环境温度为0～50℃。
仪器原理、测试精度、最小测试面积、最小测试曲率都和机械式磁力硬度计相同。仪器可以随时通过测试标准硬度块校正测量误差，保证仪器在长期使用中保持较高的测量精度。仪器电源是三节五号电池，可以连续工作20小时，仪器净重4.9kg。仪器有洛氏、布氏、布氏+洛氏、布氏+洛氏+测深布氏4种型号可供选择。
单吸盘数显磁力硬度计
图6 中国生产的单吸盘数显磁力硬度计
这是一种与意大利仪器结构相近的磁力式硬度计，如图6所示。仪器由磁力吸盘、硬度测量头和位于磁力吸盘上边的电子测量系统构成，测量头内部结构与数显磁力式硬度计相同。其性能及测量操作与数显磁力式硬度计相近，重量低于意大利硬度计。
笔者作为磁力式硬度计的研发人员，在研发过程中体会到，采用单磁力吸盘结构，在提供相同试验力的条件下，很难实现轻便化。从受力方式上分析，单磁力吸盘更容易在施力过程中被撬起，因此必须大大增加磁力吸盘的体积和重量，以便提供更大的磁吸力。这是单磁力吸盘结构的固有缺陷。
磁力式液压布氏硬度计
众所周知，布氏硬度试验的最大优点在于其代表性好，由于布氏压痕较大，布氏硬度可反映较大范围内金属各组成相共同作用的结果，不受局部组织不均匀或粗大晶粒的影响。因此，如果可能，在布氏硬度测试时应尽量选用大的试验力和大的球压头，球压头越大，测量结果越准确，重复性越好。例如测试组织不均匀、晶粒较大的灰铸铁工件就不允许采用2.5mm球、187.5Kg试验力的试验条件。
基于上述考虑及客户的要求，沈阳天星公司将便携式液压布氏硬度计的测量头和两个大型磁力吸盘相结合，研制了PHB--750型磁力式液压布氏硬度计。如图8所示。该仪器获得了中国实用新型专利，专利号为ZL。
图7 中国生产的磁力式液压布氏硬度计
仪器采用5mm球压头，750Kg试验力（在平板上的最大磁吸力达到1400Kg)，最小测试平面面积为290 mm×90 mm，最小测试曲面直径为150 mm，仪器重量15.8 Kg。
仪器由于球直径较大，对试验面的粗糙度要求不高，特别适于材质不均匀的铸钢、铸铁零件，还适于测试大型锻件，热处理零件。