HB-3000布氏硬度计常见故障分析及排除
2015-10-31张荣王军柴俊彬
■张荣，王军，柴俊彬
HB-3000布氏硬度计常见故障分析及排除
■张荣，王军，柴俊彬
HB-3000型布氏硬度计是一种广泛应用于进行各种金属布氏硬度试验的仪器，该类型硬度计目前仍在冷热加工工艺以及冶金材料检测等部门使用，由于此类硬度计为老型号产品，经过多年使用后，故障率不断增加，针对该类型硬度计经常出现的具体故障，提出了排除故障的方法。
硬度试验分为布氏硬度试验、洛氏硬度试验、维氏硬度试验和里氏硬度试验等，从而就产生了布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计和里氏硬度计。本文以HB—3000型布氏硬度计（见图1）为例，分析该型号硬度计在使用中常出现的故障及解决方法。该型号硬度计主要由机体、工作台升降机构、负荷机构、主轴机构和控制机构（减速器、换向开关）等部件组成，使用直径分别为2.5mm、5mm和10mm的硬质合金压头，各级试验力分别有1838.7N、2451.7N、4900N、7350N、9800N和29400N。
1. 各级试验力超差分析及排除方法
（1）小杠杆5（见图2）前后刀子11、2松动，使得杠杆比发生变化。解决方法是用标准测力仪对试验力进行监控，调整到规定力值后，拧紧螺钉1、12，使前后刀子固紧，恢复原来杠杆比。
图1 布氏硬度计结构示意
图2 主轴和负荷机构
（2）由于固定圆柱形刀子23的螺钉19松动或损坏，致使圆柱形刀子23位置变动。这种现象可通过固紧或更换螺钉来解决。
（3）刀刃磨损、变钝或崩角。如刀刃变钝不严重时，可用磨石精心修磨，但研磨后刀刃要平直，磨好装上即可投入使用。如磨损或崩角严重则应配换新的刀子。
（4）小杠杆5杠杆体被压破裂或变形，解决办法是应按原尺寸更换或加工配换。
（5）大杠杆24重点刀子23没有落在吊环4的V形刀垫3内。解决方法是重新装配套环，使大杠杆24的重点刀子23和小杠杆5的力点刀子2分别落入套环上两V形刀垫内，使其相互吻合。
（6）大小杠杆力的作用线不在同一垂直平面内，原因是大杠杆的左右位置不对，或螺钉19松动，使大杠杆产生偏移，加荷时大小杠杆错位（产生扭矩）影响试验力。应松开固定支点横轴21的螺钉19，左右移动大杠杆24，直到大小杠杆在一平面内即可解决。
（7）大杠杆支点横轴21外套滚动轴承20锈蚀不清洁，脏污使大杠杆移动不灵活。解决方法是对滚动轴承20进行清洗，并加少量润滑油。如锈蚀严重清洗不净时，应更换相同规格的合格轴承。
2. 小负荷试验力1838.7N（1 8 7.5 k g f）或2 4 5 1.7 N（250kgf）超差分析及排除方法
（1）大杠杆上的游码26（见图2）位置发生变动。解决办法是通过用标准测力仪对试验力进行调整，调整到规定试验力值后，将其固定在相应位置。
（2）手轮下面定位器的螺钉调整不当，使手轮过早或过迟打滑，达不到规定预负荷要求试验力。可通过用标准测力仪（或负荷传感器）进行测力，调整手轮下面的定位螺钉，当达到980.7N左右时手轮打滑即可；也可以采取用另一方法进行调整：调整定位器弹簧的压力，直到当手轮打滑时，能顶起不挂砝码盘的大杠杆，而挂上砝码盘就顶不起时，此时压紧力较为合适。
（3）砝码吊盘、砝码、大杠杆等触及机壳后面电线、机壳障碍物使试验力变小。可排除障碍物或重新调整机体水平来解决。
3. 布氏硬度示值超差分析及排除方法
（1）试验力超差而引起布氏硬度示值超差，可通过前面提到的方法检查调整试验力，通过标准测力仪调整，使其达到计量检定规程的要求。
（2）钢球压头锈蚀、磨损、变形，可更换合格的钢球压头。
（3）测量压痕用的读数显微镜失准，造成失准，可通过以下几个方面分析解决：①由于物镜与物镜筒相对松动，使放大倍数改变，可拧紧物镜并用标准分划板检查放大倍数是否正常。②读数显微镜微分筒零位刻线与分划板刻线不对零，可调整微分筒零位刻线与分划板零位刻线对准零。③镜片上有污物，使视场内视线暗淡，影响对压痕进行测量，可用脱脂棉蘸少量无水酒精和乙醚混合液小心轻擦。④目镜未装到位，解决方法是根据读数显微镜安装要求将目镜安装到位。
4. 打开电源电动机立即启动
（1）打开电源开关前已按加荷按钮4（见图3），换向开关已接通。遇此情况应顺其自然运转一次可回到原位；若砝码均已加好，但试件与压头尚未接触的情况下，则应关闭电源取下砝码和吊盘再打开电源让其运转一次。
（2）加荷按钮4螺钉调得过长或按钮中弹簧失效、断裂，当按下按钮后不能自动弹回原来位置。解决方法是检查并调短按钮4的螺钉或更换弹簧。
图3 换向系统示意
（3）换向开关（见图3）中的“R”形弹簧片变形、位置不正确或弹力失效。可检查、调整、修复、更换换向开关中的“R”形弹簧片。
5. 开关反向电路不通，停机、试验力不能自动卸载
（1）换向开关反向触点烧坏，接触片下面的弹簧失效。可修复触点或更换弹簧片，更换弹簧。
（2）换向拨杆3上的拉力弹簧失效。更换弹簧即可解决。
（3）支撑换向开关转轴的两胶木板的孔内有污物，使摩擦力增大。可通过除污、清洗消除较大的摩擦力使转轴转动灵活。
6. 电动机始终向一个方向转动而不能自动换向或起动后不能自动停机
（1）换向开关中的拉力弹簧失效。可更换弹簧解决。
（2）换向开关安装不当，致使换向开关挡销碰不到调节盘上的活动挡板。可重新安装、调整换向开关的位置，使其靠近机壁，但不碰到机壁，这样活动挡板就能碰到换向挡销，使之换向。
（3）换向开关“R”形弹簧片太软或变形或位置不适当，因此不能使定位杆被定住。可检查、调整弹簧的位置，使其达到要求，或更换符合要求的弹簧片。
7. 负荷系统加载开始有冲击和振动现象
大蜗轮与蜗杆磨损，大蜗轮的定位键磨损，曲柄松动或曲柄键槽磨损，使其产生间隙和位移，因此出现冲击和振动现象。可检查磨损情况酌情处理，或修复或更换。
8. 减速器或电动机工作时发出噪声
（1）减速器或电动机的轴承严重缺乏润滑油或轴承等转动部分磨损。可打开减速器后盖，注满合格的润滑油，清洗轴承或更换轴承。
（2）电动机轴与减速器轴的同轴度改变。通过调整电动机轴与减速器轴的同轴度，可以消除噪声。
9. 硬度计维护保养
（1）硬度计应放在清洁、干燥、无腐蚀性气体和无振动的环境内。
（2）电器装置应有良好的接地线，以防漏电伤人。
（3）工作台的升降丝杠要经常加油，保持清洁，防止生锈或灰尘落入引起的丝杠卡死现象。
（4）有目镜和物镜的硬度计应经常保持清洁，长时间不用，可放在干燥箱内，防止产生霉点。
（5）硬度计的工作台要保持平整、清洁，不得在台面上敲击重物，以免引起其划伤或变形。
（6）操作者应根据零件的不同形状和硬度要求，选择相应的硬度计、压头、负荷和工作台及相关夹具。对试验中产生附加力矩的工件，必须使用专用工作台和辅助支撑台。例如：测量长杆件端部的硬度，需加辅助支撑台。棒形零件的硬度测量需用V形槽工作台等。
（7）硬度计应按期进行周期检定和日常检定。生产线（检验）使用的硬度计，操作者应在班前自行检定一次。
（8）对有缓冲器的硬度计应每月对缓冲器进行检查，必要时添加相应标号的润滑油，注意不要将油滴洒在砝码上，以免增加砝码重量或使砝码之间发生粘连。布氏硬度计的变速器应定期涂凡士林。
（9）移动硬度计时，必须将砝码、压头等晃动部件取下，将杠杆固定好。重新安装后必须经过检定合格方能使用。
（10）工作完毕后必须及时擦拭，盖好保护罩，切断电源。
（11）凡多班连续使用硬度计时，应建立完善的交接班制度。
10. 结语
HB—3000型布氏硬度计出现的故障在具体工作中还有其他不同表现，不同类型布氏硬度计出现的故障可以依此类推，根据不同原理逐一解决，方法基本类似。只有在工作中不断积累经验，善于总结，冷静分析，摸清硬度计工作原理，才能针对不同类型的布氏硬度计故障做到快速判断，及时解决。
张荣、王军、柴俊彬，西安航空动力股份有限公司计量中心。
