汽车零部件硬度的现场检测与在线检测

刘立志

摘要：这些年我国汽车行业获得快速地发展，汽车零部件硬件检测关系到汽车的质量安全，因此必须要保障汽车零部件满足相应的力学性能，才能更好提高零件的使用寿命。本文主要就汽车零部件硬件的现场检测以及在线检测的相关问题做了一些探索，从而更好地促进我国行业的发展。

关键词：汽车零部件;硬度;现场检测;在线检测

0  引言

一辆汽车主要是由很多配件组装起来的。为了提高零件的加工精度和效率，其中很多金属部件都是通过铸造、锻造的方式制造的，需要经过热处理、机加工、二次热处理和精加工等工序组成的，通过这些工序能够加工好一个完整的零件。而且汽车的零件大多被比较复杂的环境中，其中包括了外在的因素作用，包括了大范围温度影响、强烈的震动和冲击等，这种零件需要在各种物理性能得到相应的要求，也就是需要满足拉力、压力、剪切力及扭矩等相关参数的要求。因此根据零件的各种性能参数来开展零件设计，从而更好地满足相应的力学性能，更好地提高零件的使用寿命。

为了使得零件性能满足相应的要求，需要做好各种力学性能的检测和测试，从而来有效判断零件是否满足实际的需求，检测的指标主要包括了抗拉强度或硬度。在检测过程中为了降低检测的难度，需要在零件上进行相应的取样，然后制作成相应的样本，这些样品只能够在一些指定的实验室完成硬度试验。但是这种测试试验效率低，而且只能在实验室完成。而硬度试验能够有效避免这个弊端。硬度试验可以直接在现成环境中开展检测试验，而且这种检测就技术操作简单，效率高，能够在短时间获得零件的硬度值，同时也不会破坏零件。

1  汽车行业常用的硬度试验方法

汽车零部件行业使用的硬度测试方法主要有布氏硬度、洛氏硬度和莱氏硬度测试，相应的测试仪器有布氏硬度、洛氏硬度和莱氏硬度测试仪。其中，布氏硬度试验和洛氏硬度试验是基本的、标准化的试验方法。里氏硬度试验是一种非标准的替代试验方法。只适用于工件较大、取样不方便或要求不高的场合。

1.1 布氏硬度试验

布氏硬度试验的试验方法过程是：首先按照试验规定将碳化钨合金球压入工件表面，然后向工作面施加一定的试验力，保持一定的时间后，去除施加的试验力。在工作面会形成一定的压痕，这些压痕的直径可以使用光学仪器进行相应的测量，在通过计算之后可以通过计算然后查找表布氏硬度值得到相应的硬度值。布氏硬度试验最大的优势在于：在开展试验过程中可以施加交大的试验力和测量较大的球压头直径，同时还能够测量金属各成分之间的平均硬度值，测量结果的表征性和精度方面更具有优势。这种测量方法可以广泛应用于铸造、锻造等机械工艺生产的钢铁产品以及一些有色金属的硬度检测方面。布氏硬度试验还有一个优点在于部件硬度测试能够反应一些部件之间的力学关系，即布氏硬度值与部件拉伸强度值之间的函数关系。也就是可以通过测量部件的布氏硬度的数值，通过他们之间的函数关系就能够估算出材料之间的抗拉强度数值。但是这种布氏硬度试验也存在着很大的缺点，就是试验时间长，效率低。因为压力造成的压痕是需要光学仪器进行相应的测量，这样导致操作时间相对较长而且效率低。另外如果施加压力过大，容易导致零件表面的压痕过大，对于零件本身都会造成相应的损伤，这种测试方法无法对于零件成品进行检测。

1.2 洛氏硬度试验

洛氏硬度试验方法和布式硬度测试方法都是属于静态测试方式。它也是以一定的初式应力加大碳化钨合金球表面，然后加上另一个外力，保持一定的时间，撤出外力，只保持原始的应力，然后测量这两个力导致的深度产值。通过这个深度差值就能够确定最终的洛氏硬度。这种方式在布式硬度的基础上进行一定的拓展和延伸，最大的特点就是不需要使用光学仪器来测量，可以通过两次差值来得到相应的洛氏硬度值，这样就有效提高了试验的效率。洛氏硬度试验在开展试验过程中不需要施加太大的应力，这样就能够减少对于部件的损害，这样就不会影响着零件的正常使用，这样方法就可以被应用于成品或者半成品的检测环节。由于这种试验方法导致的部件表面压痕较浅，这样就能够对于一些渗碳、高频淬火的部件进行相应的检测。因此被广泛应用于汽車部件的检测过程当中。

1.3 里氏硬度试验

里氏硬度试验是另一种部件硬度的测量方法。它的主要原理是通过速度和压力之间的关系来测得部件的硬度值。主要原理是将一个硬质合金球压头以一定速度冲击到工件表面，然后利用相关装置测量球压头反弹速度和冲击速度之间的比值，在通过乘上一个变换系数，就可以得到里氏硬度值。这种方法不同于布式硬度测量的方法，这是一个动态测试方式。这样就导致很多因素都会影响着最终的测量结果，每一次试验得到的结果之间可能存在着一定的偏差，使得试验的可靠性降低。另外为了更好测试反弹速度，还需要工件的体积要尽量大，而且部件表面还要尽可能的光滑。但是这种测试方法也具有很多优点，主要表现在操作简便、效果高、可现场检测等。而且这种硬度测试的原理和布氏硬度、洛氏硬度存在着很大的差异，主要使用动态速度之间的关系，使得最终测量的结果和硬度值之间不存在着很强的对应关系，这样就导致换算之间的误差很大。因此，这就导致里氏硬度测量方法具有一定的局限性。

2  汽车零部件检测专用硬度计

2.1 刹车盘硬度自动检测系统

制动盘硬度自动检测系统主要包括了：试验装置、吸片装置和控制柜。一般的测试装置主要包括了测量台和门架。测量台有一个工件支架，能够在水平方向进行相应的伸缩、移动或者旋转。而在门框上设有相应的部件检测设别装置、铣削装置、硬度测试装置和压痕测量装置，这些装置都可以在垂直方向进行移动。系统的工作过程如下：①检查员将制动盘铸件夹;②按下测试键;③夹下横向移动工件识别装置和旋转;④视觉传感器对工件识别设备自动识别工件模型，工件表面位置和加劲肋分布;⑤工件的移动和旋转，铣设备工厂几个测试磁盘表面的表面。磨粉过程中，吸屑装置将铁屑吸出;⑥工件的移动和旋转，硬度测试设备是在一系列的布氏硬度压痕铣削表面缩进，每个缩进位于加固板的正上方;⑦工件的移动和旋转，每个缩进的压痕直径测量装置测量并显示布氏硬度值;⑧工件返回到初始位置;显示器显示显示了检验报告;⑩检查员打开夹具，取出工件，并完成测试。

2.2 汽车曲轴硬度

曲轴是是汽车发动机的重要零部件，保障它的硬件性能是保障发动机质量的关键参数。不同性能的汽车可以选用不同型号的曲轴，主要包括了锻造曲轴、铸造曲轴和调质钢曲轴。无论是哪一种的曲轴，都对它表面硬度进行严格的规定。不同材料和不同形状的曲轴就加大了硬度测试的难度。一些特殊形状的曲轴就不能够使用普通的方式进行硬件试验，常见的轴颈硬度试验就不能够使用普通的硬度计测量。我国还没有研发专门的曲轴硬度计，而对于曲轴的测试方式都是通过采样的方法在台式硬度计上做相关测试，还有一些厂家采用的是不规则的莱布硬度计。单只这两种测试方式都存在着很大的局限性，第一测试方式耗时长、效率低。第二测试方式测试误差大一级可靠性差，都无法满足实际的需求。

3  结论

综上所述，汽车零件质量关系到整个汽车的安全，加强汽车零部件硬件的现场检测和现场检测能够有效提高检测的实时性和效率性，从而更好地促进汽车行业的健康发展。

参考文献：

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