随着工业产品服役工况日益复杂,零部件及工模具在高温环境下的表面性能备受关注。高温维氏硬度测试系统对分析材料表面热稳定性、拓展材料应用领域及提升产品性能具有重要技术支撑作用。
本系统可实现金属、陶瓷等材料在高温条件下的原位硬度测试,为切削工具、高温结构件等产品的高温性能评价提供精准测试手段。
一、应用范围
材料的硬度特性随环境温度变化显著,为获取材料在不同温度工况下的真实硬度数据,本系统在常规维氏硬度计基础上集成高温控制系统,可模拟材料实际高温工作环境,实现不同温度下的硬度精准测试,为材料研发、质量控制及产品设计提供科学可靠的实验依据。
二、主机系统
系统采用外接计算机控制,操作便捷,测试数据实时采集、在线分析,实现全自动化测试流程。
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项目 |
技术参数 |
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物镜/压头 |
物镜10X/20X双镜头,金刚石维氏压头(136°锥角),自动切换 |
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转塔传动方式 |
步进电机驱动铜齿轮传动 |
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试验力 |
0.2、0.3、0.5、1、2、2.5、3、5、10、20、30、50kgf
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加荷方式 |
压力传感器控制加荷、保荷、卸荷程控全自动 |
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保荷时间 |
5~60s,步长5s |
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硬度测量范围 |
5 HV ~ 3000 HV及以上 |
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高温压杆 |
氮化硅陶瓷(或耐热合金钢) |
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X-Y测试工作台 |
台面尺寸:120mm×120mm;最大行程:8mm×8mm; 最小读数:0.01mm |
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测量读数方式 |
输入压痕对角线长度,计算机自动计算显示 |
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软件控制功能 |
计算机自动控制加卸载、保荷时间,自动感知试验力 |
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试样最大尺寸 |
φ15mm×10mm |
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压头中心至机壁距离 |
135mm |
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电源 |
AC 220V,50/60Hz |
三、高温系统
1. 加热元件
采用硅钼棒加热元件,加热效率高,温度控制稳定,温度过冲小,保证测试温度精准可靠。
2. 高温炉体
炉体隔热内衬采用多晶莫来石陶瓷纤维材料,隔热性能优异、外形美观、使用寿命长、安装维护便捷;不锈钢炉体内壁喷涂热障涂层,进一步提升隔热效果,确保炉体温度场均匀稳定。
3. 试样热台
采用氮化硅陶瓷材料,耐高温性能优异、热膨胀系数低、化学稳定性好,确保高温测试精度。
4. 加热电源
加热系统采用12V/200A开关电源供电,相比传统变压器电源,具有工作稳定性高、可靠性强、体积小、重量轻、电能利用率高、无电磁干扰等优点;开关电源具备浮地功能,有效保障操作人员人身安全。
5. 水冷保护系统
配备恒温冷水机,炉体外壁采用双层不锈钢结构,中空层通循环冷却水,外壁温度恒定控制在40℃以下。恒温冷水机可稳定并微调炉内温度,提升温度控制精度,保证试验结果准确性。
高温炉技术参数
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项目 |
技术参数 |
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温度控制范围 |
室温~1400℃(试样实际温度) |
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升温速率 |
10~80℃/min(可调) |
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温度显示精度 |
±1℃ |
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炉膛尺寸 |
60×60×40mm |
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温度设定方式 |
任意目标温度可编程设定 |
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热电偶型号 |
PtRh-Pt(S型) |
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加热元件 |
硅钼棒 |
四、图像采集与分析系统
本系统配备专业维氏硬度图像测量软件,可完成压痕图像采集、尺寸测量、数据统计、结果存储及报告输出等全流程功能,软件界面友好、操作简便、测量精准。
软件主要功能
1. 操作系统支持Windows XP/Windows 7
2. 中英文双语界面,操作便捷直观
3. 高分辨率成像,保证硬度测量精度
4. 支持自动测量与手动测量(4点定位法、对角线法)
5. 支持鼠标、键盘双操作模式,屏幕显示中心点及比例尺
6. 配备标准长度尺、标准硬度块双重校准功能
7. 支持球面、圆柱面试样硬度修正
8. 自动修正试验力偏差引起的硬度误差
9. 支持渗碳层、氮化层、淬火层、冷硬层、焊缝、镀层等硬度梯度及深度分析
10. 自动生成硬度梯度曲线、深度分布曲线
11. 支持12种硬度值自动转换(依据ASTM E140-05、GB/T 1172-1999、DIN 50150)
12. 自动生成硬度分布直方图、组合梯度直方图
13. 支持图像任意位置添加比例尺及标注
14. 支持图像打印输出,倍率可自由设定
15. 支持任意两点间距测量,可用于涂层厚度、微小结构尺寸测量
16. 支持渗碳层、淬火层有效硬化层深度测量与曲线生成
17. 可输出Word、Excel格式测试报告,支持插入图像及曲线图
18. 测试数据可保存为IVD格式,支持数据回溯与查询
图像采集系统技术参数
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项目 |
技术参数 |
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图像传感器 |
彩色CMOS传感器 |
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有效像素 |
130万像素 |
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成像区域 |
6.55mm(H)×4.92mm(V),1/2英寸 |
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扫描方式 |
逐行扫描 |
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镜像功能 |
水平、垂直镜像翻转 |
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像素尺寸 |
3.2μm(H)×3.2μm(V) |
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快门方式 |
电子卷帘快门 |
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色彩滤镜 |
RGB Bayer阵列 |
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帧率 |
12帧/秒 |
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电子快门 |
1/19688s~0.832s(24MHz驱动时钟) |
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数据接口 |
USB2.0高速传输 |
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同步方式 |
内部同步 |
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镜头接口 |
C接口 |
五、惰性气体净化循环系统
系统配备密闭式箱体与惰性气体净化循环装置,可向箱体内充入氩气、氮气等惰性气体,循环去除箱体内活性气体及杂质,营造高洁净度惰性气体保护氛围,有效防止试样高温氧化,确保测试结果真实可靠,且不影响硬度计力值精度与测量稳定性。
系统关键指标:水含量≤1ppm,氧含量≤1ppm,满足高温精密测试要求。
六、产品特点及技术优势
1. 极低泄漏率
手套箱系统泄漏率出厂标准≤0.005VOL%/H,实际检测值≤0.001VOL%/H,远优于国际通用标准(≤0.05VOL%/H)。
2. 多重气密性检测保障
系统组装完成后,采用三级检测程序确保气密性:
① 正负压变化检测;② 氦质谱检漏仪精密检测;③ 氧气法泄漏率自动检测。
3. 核心性能指标
水含量:≤1ppm
氧含量:≤1ppm
泄漏率:≤0.001VOL%/H(实测值)
手套箱自带氧气法泄漏率自动检测功能