齿轮洛氏硬度测试-测博士

一、测试原理

洛氏硬度测试基于压痕原理，通过将特定压头（金刚石圆锥或钢球）在一定载荷下压入齿轮表面，测量压痕深度来确定硬度值。硬度值（HR）与压痕深度成反比，公式为：\(HR = \frac{K - h}{C}\)其中，K为常数（金刚石压头时\(K=0.2\)，钢球压头时\(K=0.26\)），h为压痕深度（单位：mm），C为常数（\(C=0.002\)mm）。

二、适用范围

• 齿轮材料：适用于中碳钢、合金钢、渗碳钢等经淬火、回火处理的齿轮，以及部分铸铁齿轮。

• 硬度范围：常用标尺为 HRC（适用于淬火钢，硬度范围 20~70 HRC）、HRB（适用于退火钢、铜合金等，20~100 HRB）。

三、测试前准备

1. 设备与工具

• 洛氏硬度计：确保设备校准合格，压头无磨损（金刚石压头需定期检查尖端完整性）。

• 试样制备工具：砂纸（用于打磨测试表面）、夹具（固定齿轮）。

2. 齿轮表面处理

• 测试区域需光滑、清洁，无氧化皮、油污或损伤，粗糙度一般需≤1.6μm。

• 若齿轮齿面无法直接测试（如齿形复杂），可在齿轮毛坯或非工作面选取代表性区域。

3. 环境要求

• 测试环境温度应在 10~35℃，避免振动或温度剧烈变化影响精度。

四、操作步骤

1. 安装压头与选择标尺

• 根据齿轮材料选择压头（如淬火钢用金刚石圆锥压头，软钢用钢球压头），并切换至对应标尺（如 HRC）。

2. 校准设备

• 用标准硬度块（如已知 HRC 值的试块）校准硬度计，确保示值误差在允许范围内（一般 ±1 HRC）。

3. 固定齿轮

• 将齿轮平稳固定在硬度计工作台上，测试面与压头轴线垂直，避免受力变形。

4. 施加预载荷

• 旋转手轮，使压头缓慢接触测试表面，施加预载荷（通常 10kgf），待指针稳定后调整表盘零点。

5. 施加主载荷

• 按动加载按钮，施加主载荷（如 HRC 标尺为 150kgf），保持载荷 10~15 秒，确保压痕稳定。

6. 卸载并读取硬度值

• 卸载主载荷，保留预载荷，指针所指刻度即为洛氏硬度值（精确到 0.5 HR）。

7. 多点测试与记录

• 为保证数据代表性，在齿轮不同部位（如齿顶、齿根、齿面）至少测试 3 点，取平均值（各点间距≥3mm，距边缘≥2mm）。

五、结果分析与判定

• 硬度标准：根据齿轮设计要求（如汽车齿轮通常要求 HRC 58~62），判断实测值是否符合技术规范。

• 异常情况处理：

• 若某点硬度值与平均值偏差超过 ±3 HR，需检查测试面状态或重新测试。

• 若整体硬度偏低，可能是淬火温度不足或回火过度；若偏高，可能是淬火冷却速度过快。