机械制造基础实验

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1、机械制造基础实验1实验一金属材料的硬度实验一、实验目的1、了解布氏、洛氏硬度测定的基本原理及应用范围。2、了解布氏、洛氏硬度机的主要结构，初步掌握操作方法。3、根据不同金属材料的性能特点，能正确选择测定硬度的方法。二、实验原理金属的硬度可以认为是金属材料局部表面在接触压力的作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度值是材料性能的一个重要指标。硬度试验方法简单、迅速，不需要专门的试样，同时保持试样的完整性，设备也比较简单。2对大多数金属材料，可以用硬度值估算出它的抗拉强度。因此在设计图纸的技术条件中大多规定材料的硬度值。硬度测试方法很多，使用最广泛的是压入法。压入法就是一个很硬的压头以

2、一定的压力压入试样的表面，使金属产生压痕，然后根据压痕的大小来确定硬度值。压痕越大，则材料越软；反之，则材料越硬。根据压头类型和几何尺寸等条件的不同，常用的硬度测试方法可分为布氏法、洛氏法和维氏法三种。三、实验设备及试样1、布氏硬度试验机(HB-3000型布氏硬度试验机)。2、洛氏硬度试验机(HR-150型洛氏硬度试验机)。3、试样：ф20mm×10mm的45钢、T12钢正火及淬火状态；HT200、H62、ZL102。3四、试样技术条件1、试样表面应平整光洁，不得有氧化皮或油污及明显的加工刀痕。2、试样厚度不能太薄，应大于压入深度的10倍。3、在试样制备过程中，应尽量避免试样

3、受热及冷加工对硬度测试的影响。用金刚石刀具进行精密切削，主要用来加工无氧铜、铝合金、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料。五、试验规范1、布氏硬度试验(1)布氏硬度试验机(HB-3000型)布氏硬度实验设备一般由机体、工作台、减速器、杠杆机构、换向开关等部分组成，其简图如下图所示。4HB-3000型布氏硬度试验机简图5HB－3000型布氏硬度试验机简图1-小杠杆；2-弹簧；3-压轴；4-主轴衬套；5-压头；6-可更换工作台；7-工作台立柱；8-螺杆；9-升降手轮；10螺母；11-套筒；12-电动机；13-减速器；14-换向开关；15-砝码；16-大杠杆；17-吊环；18-

4、机体；19-电源开关；6(2)操作步骤:①据试验材料和试样厚度选择球体直径D、试验力F的大小和试验力作用保持的时间。②将试样平稳地放在工作台上，使试样测试表面与压头轴线垂直，顺时针转动升降手轮，直至试样与球体紧密接触，并继续平稳转动手轮至升降螺母产生滑动（空转）为止。③确定试验力保持时间一般黑金属的试验力保持时间为10~15s；有色金属为30s，布氏硬度值<35时为60s。试验力保持时间确定后，将压紧螺钉拧松，圆盘并不转动，并把时间定位器(红色指示点)转到与持续时间相符的位置上。7④打开电源开关，待电源指示灯亮后，再按动加载开关按钮，启动电动机，开始加试验力。当加荷红色指示灯

5、闪亮时，表示试验力已经加上，此时立即拧紧定时压紧螺钉，使圆盘转动，即自动开始计时，达到预定加荷时间后，转动即自行停止。⑤关闭电源，逆时针方向转动手轮，降下工作台，取下试样，用读数显微镜测量压痕直径d，用所得结果从有关对照表中查找相应的布氏硬度值。8布氏硬度试验规范材料硬度范围（HB）试样厚度(mm)P/D2钢球直径D(mm)载荷P(kgf)载荷保持时间(s)黑色金属140~4501406~34~2<2>66~3<330101052.51052.53000750187.5100025062.51010铜合金及镁合金36~130>66~3<3101052.5100025062.5

6、30铝合金及轴承合金8~35>66~3<32.51052.525062.515.66092、洛氏硬度试验(1)实验设备下图为HR-150型洛氏硬度试验机构造图。由机架、加荷机构、测量指示机构及工作台升降机构等组成。机壳内部有加荷杠杆及小杠杆。压头装在加荷杠杆主轴内，并用紧固螺钉固定。初载荷10Kgf由加荷杠杆自重产生，主载荷则由吊杆上的砝码通过加荷杠杆加于压头上。主载荷的加荷通过操纵手柄控制一组机构和油压缓冲器来完成。压头在压入试样后通过小杠杆传到指示器，从而显示出硬度值。10HR－150型洛氏硬度试验机简图1-调整块；2·顶杆；3-调整螺钉；4-表盘；5-按钮；6-紧固螺母

7、；7-试样；8-工作台；9-手轮；10-放油螺钉；11-操纵手柄；12-砝码座；13-油针；14、15-磁码；16-吊杆；17-吊套；18-指示器11(2)操作步骤实验前，应使用与试验硬度相近的二级标准洛氏硬度块对硬度计进行校正。①根据所测试样选择压头类型和总载荷的大小（总载荷的数值在机身右侧的调整手轮上有标注，应使其对准机身上的定位红点）。②根据试样形状与大小，选择适宜的工作台（水平工作台或V型工作台），将试样平稳地放在工作台上。③顺时针转动手轮，使试样与压头缓慢接触，直至表盘的小指针指到“0”为止，