沖壓件硬度的檢測方法

沖壓件是金屬加工、機械制造領域常用的零件。沖壓件加工是利用模具使金屬板帶發生分離或成形的加工方法。
沖壓件加工包括沖裁、彎曲、拉深、成形等工序。沖壓件加工的材料主要是熱軋或冷軋（以冷軋為主）的金屬板帶材料，例如碳鋼板、合金鋼板、彈簧鋼板、鍍鋅板、鍍錫板、不銹鋼板、銅及銅合金板、鋁及鋁合金板等。


   金屬材料的硬度檢測在沖壓件加工過程中具有重要的意義。沖壓行業的硬度檢測可分為如下三部分：


   1、原材料的進廠檢測。
   2、模具的硬度檢測。
   3、沖壓件中間產品和沖壓件成品的硬度檢測。


一、金屬板材的硬度檢測
沖壓件材料的硬度檢測，其主要目的就是購入的金屬板材退火程度是否適于隨后將要進行的沖壓件加工，不同種類的沖壓件加工工藝，需要不同硬度級別的板材。


1、熱軋鋼板
熱軋鋼板通常較厚，鋼材標準中一般規定用布氏硬度計來檢測硬度。
洛氏硬度計檢測熱軋鋼板也是可行的，可以采用HRB標尺。


2、沖壓件加工的冷軋鋼板
用于沖壓件加工的冷軋鋼板主要采用洛氏硬度計來檢測硬度，通常用HRB標尺，較硬的用HRC標尺。
薄板材料可以用維氏硬度計，也可以用表面洛氏硬度計HRN或HRT標尺。


3、黃銅板
用于沖壓件加工的黃銅板的硬度可以用洛氏硬度計的HRB標尺進行檢測。
較軟的黃銅板和紫銅板采用HRF標尺。
較薄的板材采用HRT標尺。


4、沖壓件加工的鋁合金板
用于沖壓件加工的鋁合金板可用韋氏硬度計檢測，材料厚度大于13 mm時可改用巴氏硬度計。


純鋁板或低硬度鋁合金板應采用巴氏硬度計。


5、薄板材
用于沖壓件加工的金屬的薄板材都可以采用表面洛氏硬度計的HR30T標尺并配合金剛石點砧座，用這種方式測試HR30Tm硬度值。
測試的薄板厚度可小于0.05mm。這種試驗方法在國家標準GB/T 230.1-2004的附錄A中被規定。也可以采用表面洛氏硬度的HR15T和HR45T標尺，測試后換算成HR30Tm硬度值。


二、沖壓件模具的硬度檢測
沖壓件模具的主要材料是模具鋼（包括工具鋼和高速鋼），有時還要用到硬質合金。
沖壓件模具通常要求具有很高的硬度和磨損低，熱處理是不可少的。
1、模具鋼的硬度檢測
模具鋼的硬度檢測主要采用洛氏硬度計，測試HRC硬度值。當模具較大，不便移動時可采用里氏硬度計。
2、硬質合金的硬度檢測
硬質合金的硬度檢測采用洛氏硬度HRA標尺。
3、表面熱處理模具檢測
為了得到高的表面硬度和磨損低，許多沖壓件模具和沖壓件模具配件都要進行表面熱處理，例如表面滲氮。對于這樣的模具人們關心它的表面硬度和硬化層深度。


對于體積不太大，移動方便的沖壓件模具，可直接在表面洛氏硬度計上測試其表面硬度HRN值。
體積較大，不易移動的只好采用切割試樣的辦法，取樣后在表面洛氏硬度計上測試HRN值。也可以用維氏硬度計測試HV值。
還有一種辦法是用相同材料制成小塊試片，在相同條件下進行熱處理，然后測出試片的硬度值，以此來估計沖壓件模具的硬度。


4、表面熱處理沖壓件模具的硬化層深度
表面熱處理沖壓件模具的硬化層深度可以用維氏或努氏硬度計檢測。
錯誤的檢測方式
在測試經過表面熱處理的沖壓件模具鋼硬度時，有一種錯誤的做法值得糾正。這就是在這種場合不適當地使用里氏硬度計。


里氏硬度計的優點是輕便，帶有電腦，使用簡單，換算成硬度值都很方便。


但是它的問題是只能測試厚重的工件，測試具有單一材質的工件。對于具有表面硬化層的工件無法測試出準確的硬度值，因為這種工件已經不是單一材質了。這是由里氏硬度計的原理決定的。


布、洛、維三種常用硬度計都是采用靜態測試原理，都是將一個硬質壓頭緩慢地壓入試樣表面，然后測試壓痕深度或尺寸，確定硬度值的大小。


而里氏硬度計采用的是動態測試原理。它是將一個規定質量的球體以規定速度沖擊試樣表面，測試它初速度與反彈后速度之差，以此來確定試樣的硬度值。


里氏硬度計是靠測試材料的反彈力確定硬度的。它施加給試樣的動能要沿作用力方向傳遞到很深的部位（至少要深達幾厘米）。


要理解這一點，只要看一下里氏硬度計的標準硬度塊有多厚就清楚了。假如，有兩個同樣尺寸，同樣硬度的工件，表面又用相同的工藝進行了氮化處理，氮化層硬度相同，只是厚度一個為0.5mm，另一個為1.0mm。這時如果用里氏硬度計測試工件的硬度，顯然會得出不同的結果。很明顯它測出來的硬度值既不是氮化層的硬度，也不是基材的硬度，而是二者共同作用的結果，因表面層的厚度不同，會得出不同的結果。結論是里氏硬度計不能用于具有表面硬化層的工件。


三、沖壓件中間產品和沖壓件制成品的硬度檢測
沖壓件中間產品和沖壓件制成品的硬度檢測都可以采用洛氏硬度計。
有些沖壓零件比較小，還具有較復雜的形狀，可以作為平面的只有一點點，這樣的沖壓件無法在普通臺式硬度計上檢測。
對于金屬的薄板沖壓件，可以用表面洛氏硬度計檢測。
對于薄的沖壓件，可以用表面洛氏硬度計配合金剛石點砧座測試其HR30Tm硬度。


總結
總之，硬度檢測對于金屬沖壓件加工行業來說十分重要，大部分情況下都可以采用洛氏硬度計進行測試


四、硬度計推薦
1、洛氏硬度計HRS150
2、表面洛氏硬度計HRS45
3、維氏硬度計HVS1000Z