[发明专利]一种硬度检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬度检测的相关技术领域，尤其用于精度高和检测范围大的硬度计上，该检测方法是力作用在硬度计传感器上，传感器在标准试块上产生相应的压痕，检测压痕深度的电信号经模数转换成数字量信号，再对该数字量信号进行非线性转换处理得到压痕深度值，并通过计算以得到标准试块的硬度值。

背景技术

在钢铁生产线上所使用的硬度计，是钻杆生产线上在线测量产品硬度值的仪器，由于硬度值是反映经过热处理等一系列前道工序后管子的一个重要物理参数，直接影响到抗硫化氢腐蚀管、抗氧化管、高抗毁管等高钢级产品质量，因此硬度检测是一个十分重要的工序。由于硬度检测技术中压深度和硬度值之间存在的非线性关系，为了要在输出结果中实观表示硬度值，方便使用，因此以往在硬度设备在数据处理过程中非要采用非线性的电子元件(象电子管，晶体管三极管，晶体二极管等)进行非线性/线性化不可，除外是无其它可行办法。但由于硬度计中用于校正曲线形状的非线性/线性补偿校正电路是采用了极易受温度影响的分列半导器件构成的，因此使得硬度计很难做到高稳定性和比较宽的硬度检测(工作)范围，不适应自动化大生产，实际使用问题中出现的问题简述于下。

1)硬度计上出现的问题

由于硬度检测设备中技术指标的常规规定：硬度检验是以“点校正”为标准的。因此在流水生产上硬度计是无法满足实际生产需要的。我们以实际生产中二台典型的硬度计为例给于解释。钢管厂钻杆生产线上的硬度计主要用于检验钻杆接头和焊缝区域的硬度值。有HB241-HB340(1HB＝公斤力/平方毫米)和HB315-HB345二种主要硬度检测区间。对于生产线上的自动硬度计而言这二个检测区间不同于常规硬度计的检测区间，前者的检测范围过大(101个HB)，硬度设备无法同时顾及二端，而后者由于检测范围过小(仅30个HB)，对设备的精度要求更高。例：如果以硬度计的传统“点精度”±3％计，即仪器在某个“校正点”上本身理论允许的绝对误差就有±10HB个硬度值，如产品的要求控制范围为30HB，因此就会出现如下结果：

1.1)线性工作范围过小如果即使设备的相对误差能控制在±3％之内，那么它的绝对误差就是±10HB，而此套设备的硬度检测的工作区间是30个HB。如果把上下限二个测量区间各自向中间靠拢后，剩下的这套设备的测量值也仅在HB325-HB335之间的一小段硬度值较为可信，这段区间仅为10个HB。而HB315-HB324和HB336-HB345这上下二段之内的数据是处于可信度相对较低区域。由于可信区间偏小，对产品的质量控制影响较大。另外受硬度试块和硬度补偿曲线的影响，设备也无法同时对上下硬度值差距过大的点进行校正，因为传统硬度计和校正方法是允许采用“点”校正的方法，即是允许硬度计仅对校正点或者校正点附近的较小区间负责的，由于在设备中没有存储功能和可存储的介质，也就无法保存上下限校正点上的校正数据值，仅能对一个校正试块点附近的±30HB测试值负责！比如要对HB241，HB340二点的硬度值同时进行检测，若用试块校正了HB340高点，则低点HB241就“管”不住了，假如在工件中出现了在HB241附近的硬度值，则是要再用HB241硬度试块进行校正后的测量值才能是有效的，反之亦然。由于在生产流水线上工件中的被检参数值动态的、随机的，这种检测方式和校正方法的可操作性极差，极不适应工厂中大生产的要求.如果一旦出现有“疑似超差”的工件时，就要反复用硬度试块进行校正和重新检测的，实际上这种做法在实际生产中是行不通的，无法在连续生产线上因为发生工件上的硬度有疑似超差，就要求整条生产线停止作业，而让硬度计来进行校正补偿曲线；

1.2)热稳定性差由于上海地区的大气温度变化很大，设备的工况条件不佳，硬度计的热稳定性相当差，如在高温天气时，硬度设备则会受到大气温度的影响过大而严重影响到检验质量，这个情况是经常经常发生的！严重制约了硬度设备的正常工作；

1.3)无数据记录和存储功能没有数据收集和处理系统，不能生成检测报表，不能保存生产数据，无法对生产数据进行溯源，不能满足客户要求的要求生产厂提供产品硬度数据的基本要求。

2)硬度的测量原理及方法

2.1)布氏硬度计的测量原理是：见图1，即在规定的负荷P的作用下，将一定直径D的钢球压入试样表面，保持一段时间后，然后去除负荷，测量钢球在试样表面上所产生深度为t、直径d的压痕，根据t或d的值可以计算出凹痕的面积F，把单位面积上所承受的平均压力P/F的大小表示为布氏硬度值，用HB来表示。其单位为公斤力/平方毫米，硬度与深度之间的关系曲线如图2所示。