淺談沖壓件的硬度檢測(cè)

沖壓件是金屬加工、機(jī)械制造領(lǐng)域最常用的零件。沖壓件加工是利用模具使金屬板帶發(fā)生分離或成形的加工方法。其應(yīng)用范圍十分廣闊。
沖壓件加工包括沖裁、彎曲、拉深、成形、精整等工序。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(cè)在沖壓件加工過程中具有十分重要的意義。沖壓行業(yè)的硬度檢測(cè)可分為如下三部分：
1、 原材料的進(jìn)廠檢測(cè)。
2、 模具的硬度檢測(cè)。
3、 沖壓件中間產(chǎn)品和沖壓件成品的硬度檢測(cè)。
現(xiàn)分別介紹如下：
1、 沖壓件材料的硬度檢測(cè)
沖壓件材料的硬度檢測(cè)，其主要目的就是確定購入的金屬板材退火程度是否適于隨后將要進(jìn)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(jí)別的板材。
熱軋鋼板通常較厚，鋼材標(biāo)準(zhǔn)中一般規(guī)定用布氏硬度計(jì)來檢測(cè)硬度。洛氏硬度計(jì)檢測(cè)熱軋鋼板也是可行的，可以采用HRB標(biāo)尺。便攜式洛氏硬度計(jì)用于測(cè)試熱軋鋼板，可以在不取樣的條件下進(jìn)行測(cè)試，操作很簡(jiǎn)便。
各種用于沖壓件加工的冷軋鋼板主要采用洛氏硬度計(jì)來檢測(cè)硬度，通常用HRB標(biāo)尺，較硬的用HRC標(biāo)尺。薄板材料可以用韋氏硬度計(jì)，也可以用表面洛氏硬度計(jì)HRN或HRT標(biāo)尺。
用于沖壓件加工的黃銅板的硬度可以用洛氏硬度計(jì)的HRB標(biāo)尺進(jìn)行檢測(cè)。較軟的黃銅板和紫銅板采用HRF標(biāo)尺。較薄的板材采用HRT標(biāo)尺。
用于沖壓件加工的鋁合金板可用韋氏硬度計(jì)檢測(cè)，材料厚度大于13mm時(shí)可改用巴氏硬度計(jì)，純鋁板或低硬度鋁合金板應(yīng)采用巴氏硬度計(jì)。
用于沖壓件加工的各種金屬的極薄板材都可以采用表面洛氏硬度計(jì)的HR30T標(biāo)尺并配合金剛石點(diǎn)砧座，用這種方式測(cè)試HR30Tm硬度值。測(cè)試的薄板厚度可小于0.05mm。這種試驗(yàn)方法在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 230.1-2004的附錄A中被規(guī)定。也可以采用表面洛氏硬度的HR15T和HR45T標(biāo)尺，測(cè)試后換算成HR30Tm硬度值。
2、 沖壓件模具的硬度檢測(cè)
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(shí)還要用到硬質(zhì)合金。
沖壓件模具通常要求具有很高的硬度和耐磨性，熱處理是必不可少的。
模具鋼的硬度檢測(cè)主要采用洛氏硬度計(jì)，測(cè)試HRC硬度值。當(dāng)模具較大，不便移動(dòng)時(shí)可采用里氏硬度計(jì)。硬質(zhì)合金的硬度檢測(cè)采用洛氏硬度HRA標(biāo)尺。
為了得到高的表面硬度和耐磨性，許多沖壓件模具和沖壓件模具配件都要進(jìn)行表面熱處理，例如表面滲氮。對(duì)于這樣的模具人們非常關(guān)心它的表面硬度和硬化層深度。對(duì)于體積不太大，移動(dòng)方便的沖壓件模具，可直接在表面洛氏硬度計(jì)上測(cè)試其表面硬度HRN值。體積較大，不易移動(dòng)的只好采用切割試樣的辦法，取樣后在表面洛氏硬度計(jì)上測(cè)試HRN值。也可以用維氏硬度計(jì)測(cè)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(jìn)行熱處理，然后測(cè)出試片的硬度值，以此來估計(jì)沖壓件模具的硬度。
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(jì)檢測(cè)。檢測(cè)方法可參考網(wǎng)站上筆者的其他文章。
在測(cè)試經(jīng)過表面熱處理的沖壓件模具鋼硬度時(shí)，有一種錯(cuò)誤的做法值得糾正。這就是在這種場(chǎng)合不適當(dāng)?shù)厥褂美锸嫌捕扔?jì)。里氏硬度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是輕便，帶有電腦，使用簡(jiǎn)單，換算成各種硬度值都很方便。但是它的問題是只能測(cè)試厚重的工件，測(cè)試具有單一材質(zhì)的工件。對(duì)于具有表面硬化層的工件無法測(cè)試出準(zhǔn)確的硬度值，因?yàn)檫@種工件已經(jīng)不是單一材質(zhì)了。這是由里氏硬度計(jì)的原理決定的。布、洛、維三種常用硬度計(jì)都是采用靜態(tài)測(cè)試原理，都是將一個(gè)硬質(zhì)壓頭緩慢地壓入試樣表面，然后測(cè)試壓痕深度或尺寸，確定硬度值的大小。而里氏硬度計(jì)采用的是動(dòng)態(tài)測(cè)試原理。它是將一個(gè)規(guī)定質(zhì)量的球體以規(guī)定速度沖擊試樣表面，測(cè)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(jì)是靠測(cè)試材料的反彈力確定硬度的。它施加給試樣的動(dòng)能要沿作用力方向傳遞到很深的部位（至少要深達(dá)幾厘米）。要理解這一點(diǎn)，只要看一下里氏硬度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊有多厚就清楚了。假如，有兩個(gè)同樣尺寸，同樣硬度的工件，表面又用相同的工藝進(jìn)行了氮化處理，氮化層硬度相同，只是厚度一個(gè)為0.5mm，另一個(gè)為1.0mm。這時(shí)如果用里氏硬度計(jì)測(cè)試工件的硬度，顯然會(huì)得出不同的結(jié)果。很明顯它測(cè)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(jié)果，因表面層的厚度不同，必然會(huì)得出不同的結(jié)果。結(jié)論是里氏硬度計(jì)不能用于具有表面硬化層的工件。
3、沖壓件中間產(chǎn)品和沖壓件制成品的硬度檢測(cè)
沖壓件中間產(chǎn)品和沖壓件制成品的硬度檢測(cè)都可以采用洛氏硬度計(jì)。有些沖壓零件比較小，還具有較復(fù)雜的形狀，可以用來測(cè)試的平面很小，這樣的沖壓件無法在普通臺(tái)式硬度計(jì)上檢測(cè)。本公司生產(chǎn)的便攜式洛氏/表面洛氏硬度計(jì)可以配上一個(gè)測(cè)試小零件專用的點(diǎn)式砧座，它的支承面很小，許多形狀復(fù)雜的小沖壓件都可以用這種儀器檢測(cè)。該儀器如果配上一個(gè)由鑄鐵制成的支承座，還可以放到桌面上當(dāng)臺(tái)式機(jī)使用，可以對(duì)成批的小沖壓件做逐件檢測(cè)。
對(duì)于各種金屬的薄板沖壓件，可以用本公司生產(chǎn)的便攜式表面洛氏硬度計(jì)檢測(cè)。對(duì)于極薄的沖壓件，可以用本公司的便攜式表面洛氏硬度計(jì)配合金剛石點(diǎn)砧座測(cè)試其HR30Tm硬度。對(duì)于沖壓成細(xì)筒狀的沖壓件，可以用本公司生產(chǎn)的便攜式管材洛氏硬度計(jì)檢測(cè)，沖壓件內(nèi)孔直徑可以小到4.8mm。
總之，硬度檢測(cè)對(duì)于金屬?zèng)_壓件加工行業(yè)來說十分重要，絕大部分情況下都可以采用洛氏硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。本公司生產(chǎn)的便攜式洛氏/表面洛氏硬度計(jì)由于便于攜帶、精度高、價(jià)格低、測(cè)試簡(jiǎn)便。在沖壓件加工行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。這種儀器值得關(guān)注和采用。