划痕仪使用说明书

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1、WS-2005涂层附着力自动划痕仪使用说明书一 . 概述近二十多年来, 耐磨、防腐涂层特别是各种功能涂层在工业、农业、国防、航天科技上得到广泛应用 , 收到了很大的经济效益和社会效益。而任何涂层要发挥其功能的前提是附着强度的高低。附着强度不高的涂层, 谈论其它质量指标是没有意义的，涂层附着强度的检验, 就成了涂层产品供需双方首先关注的问题。涂层附着强度的检验方法有很多 , 如摩擦抛光试验, 钢球滚光试验, 粘接 -剥离试验 ,锉刀试验 , 划线划格试验和划痕试验等, 其中划痕试验是目前检验硬质涂层最常用也是较好的一种检验方法。它是用具有光滑圆锥顶尖的标准金刚石划针 , 在逐渐增加载荷下刻划涂层

2、表面, 直至涂层被破坏, 涂层破坏时所加的载荷称为临界载荷, 并以此作为涂层与基体附着强度的度量。二仪器工作原理涂层附着力划痕试验仪运用声发射检测技术、摩擦力检测技术与微机自控技术，通过自动加载机构将负荷连续加至划针（金刚石压头）上，同时移动试样，使划针刻划涂层表面。通过各传感器获取划痕时的声发射信号、载荷的变化量、摩擦力的变化量，输入计算机进行数据转换， 将测量结果绘制成图形， 最终得到涂层与基体的结合强度 （涂层破坏瞬间的临界载荷） 。涂层附着力划痕试验仪有两种检测模式 , 一种是利用声发射方法, 主要适用于 0.5-100um的硬质涂层的检测。当划针将涂层划破或剥落时会发出微弱的声信号,

3、 此时载荷即为涂层的临界载荷 , 由此可得到涂层与基底的临界载荷值。另一种是摩擦力方法，是对涂层与基底的摩擦系数差别较大的材料的测试, 划针将涂层划破或脱落时, 摩擦力将发生较大变化 , 摩擦力曲线会产生拐点 , 以此判定涂层的临界载荷值，此方法主要用于较软涂层。三仪器的测量方法1. 声发射测量方式：计算机控制系统按设定的加载载荷、加载速率和划痕长度，自动连续加载，随着金刚石划针施加于样品表面载荷的不断增大和样品的连续移动，检测出划痕过程中样品表面涂层破损剥落时产生的声发射信号，同时绘制出声发射信号与载荷变化的对应曲线。2. 摩擦力测量方法：当涂层较软或与基底摩擦系数差别较大时，在载荷的作用下

4、，金刚石划针划开表面涂层与基底接触时，摩擦力将发生突变或出现拐点。该方法适用于软质或较薄涂层。3. 恒载荷测量方法：自动加载金刚石锥尖至样品表面到设定载荷值后，再启动试样平行往复移动。样品移动过程中，载荷值不变。该方法适用于较厚涂层。4. 静载荷测量方法：随着金刚石划针施加于样品表面的载荷不断增大至设定值，不移动样品，使划针在样品表 面保持静止压力一定的时间。该方法适用于检测涂层承受静止压力的能力。四 .仪器主要技术指标加荷范围：0.01200N自动连续加荷，精度0.1N划痕长度：210mmi动加载速率:10100N/min测量范围：0.5100仙m摩擦力测量范围：0.51000g (或200

5、0g)加载压头：金刚石。锥角120度，尖端半经区=0.2mm显微镜：100倍测试操作：键盘操作，微机控制五 .仪器结构1 .测量控制系统原理图略2 .主控箱前面板操作元件安装图3467 / / /1 .风扇 2 .电源开关 3 .电源指示灯 5.声发射基线调零旋钮6 .载荷调零旋钮7.摩擦力调零旋钮六.仪器使用操作说明1、准备工作(1)检查仪器是否良好接地。(2)各接线插头是否正确,接触良好。(3)机架平台放置要平稳、牢靠。调整好主机加载横梁固定镶钉的松紧。(5)将被测样品清洗干净。2、开机(1)检查整机接线准确无误后，打开计算机电源。在计算机界面或进入 windowsXP资源管理 器窗口，在

6、驱动器D盘下“WS划痕仪”目录中找到 WS-*exe执行文件。双击鼠标，运行 并打开程序界面。(2)打开仪器控制箱电源，此时控制箱电源灯亮。预热十分钟。3、主控窗体各功能键使用说明主控窗体如下：(1)设定按钮：用于输入初始试验参数。用鼠标左键单击【设定】按钮，弹出参数设定窗口 如下：每次打开参数输入窗口，将显示上一次储存的参数。如要重新输入或修改参数，用鼠标 箭头指向要修改的文本框，单击左键，光标在文本框中闪动，用键盘输入修改值。只输入数 值，不输入单位。试验参数设置完成后，用鼠标单击【确定】按钮，返回主控窗体。 实验控制参数a .样品编号：被测样品的编号。b.加载载荷：试验总的加载量，单位为

7、牛顿。一般应为整数值 10、20、30、100、120、140、200。C.加载速率：仪器自动加载荷的速率，单位为 N/min（牛顿/分钟）。设定输入的参数最好 为整数值，10、20、30、90、100、120 等。注意：载荷值设定为100N以下时，加载速率与加载载荷值应一致，载荷值为100200N范围时，加载速率最大为100N/min。d.划痕长度：测试中试样沿X轴方向的移动长度，单位为 mm（毫米）。一般为整数值，加 载载荷为1040N时，划痕长度应为3mm加载载荷为4080N时，划痕长度应为4mm 加载载荷为80100N时，划痕长度应为5mm加载载荷为100150N时，划痕长度应为 57

8、mm加载载荷为150200N时，划痕长度应为610mm右。运行方式为动载方式 时为有效值，恒载荷、静载荷方式时为无效值。e .恒载长度：在恒载荷运行方式下划痕的长度，单位为 mm（毫米）。一般应为整数值，1、 210。设定长度的方法同划痕长度。动载荷、静载荷方式时为无效值。f .往复次数：包载荷运行方式时，往复次数指在恒定载荷值下划痕的往复次数。动载荷、静载荷方式时为无效值。g. 静压时间：在选择静载荷方式时，静压时间指在恒定载荷下金钢石压头的锥尖在样品表面施压的时间。单位分钟。动载、恒载方式时为无效值。h. 测量方式：声发射测量方式、摩擦力测量方式、声发射与摩擦力同时测量方式。运行方式为动载

9、荷方式时可任选一种测量方式，运行方式为恒载荷、静载荷时只能选择声发射测量方式。i. 运行方式：用户可根据自己的需要选择。j. 往复方式：在恒载荷方式下，选单往复是指仪器自动加载到设定载荷值后，划针在样品表面上以恒定的载荷值从左向右单向划痕，结束后自动卸载，返回原点，为单往复一次。下一次又从在原点自动加载到设定载荷值，在同一轨迹上再以恒定载荷值从左向右划一道，结束后自动卸载，返回原点。如此单向划痕到设定的往复次数后结束试验。双往复指仪器自动加载到设定载荷值后，在样品表面上以恒定载荷值从左向右划痕，结束后不卸载再在同一轨迹从右向左划回来，如此往复为一次，达到设定的往复次数后自动卸载。(2) 调图按

10、钮： 鼠标单击该按钮，弹出对话框，选择要调用的文件名，单击 【打开】 按钮。调用的文件以图形方式显示在屏幕上。(3) 存储按钮： 测试结束后，单击该按钮弹出对话框，输入要存储的文件名，单击 【存储】按钮后以文本文件的形式保存试验结果。(4) 动载按钮：动载荷运行方式时，单击此按钮，开始测试。(5) 清除按钮：单击此按钮，将上一次的图形清除后，进行新的测试。(6) 恒载按钮：恒载荷运行方式时，单击此按钮，开始测试。(7) 打印按钮：单击此按钮，可打开 Microsoft Excel电子表格工具软件，重新绘图。(8) 静压按钮：静载荷运行方式时，单击此按钮，开始测试。(9) 显示按钮：恒载荷运行方

11、式时，输入想要看的道数后，单击此按钮，可显示某一道的划痕图形(10) 帮助按钮： 为空。(11)退出按钮：退出试验程序，返回windows窗口。(12) 左移、右移按钮： 用鼠标单击按钮，可在X 轴方向左、右移动样品台，调整样品与金刚石划针之间的位置。(13) 卸载、加载按钮： 用鼠标单击按钮, 可上、下移动加载横梁，调整其与载荷传感器球形支点之间的位置。主窗体中文本框注释( 1 )动态载荷： 显示试验过程中样品表面的承受的载荷力值，单位牛顿。( 2 )摩擦力： 当接入摩擦力传感器时，显示摩擦力的值，单位克。（ 3）临界载荷：测试结束后，用鼠标中轴（滚轮）点击图形首次起峰处，显示此点即为临界载

12、荷值。（4） 响应道数： 在往复划痕过程中首次检测到声发射信号时，即显示当前道数值。（5） 参数设定值： 此框中显示用户设定的试验条件。（6） 运行参数：a. 运行次数：记录恒载荷试验过程中往复划痕的次数值。b. 输入道数：在恒载荷试验结束后，输入想要查看某道声发射信号曲线的道数值。c. 静压时间：在静载荷运行方式下，显示用户设定的静压时间。七、 仪器测试操作方法1. 声发射测量方式的操作步骤a. 将声发射夹具安装到位移平台上，把试样平稳地放在样品夹具内夹紧。b. 系统调零首先使载荷传感器处于空载状态，即金刚石压头锥尖悬空，逆时针旋转加载螺杆，使加载横梁前端离开载荷传感器球形支点，调整仪器控制

13、箱前面板“调零”旋钮，使主窗体左上方“动态载荷”文本框中数值显示为“0”。c. 调整左、右移动平台旋钮，使金钢石压头锥尖处于样品表面的偏左侧位置且不触与样品表面（在测试过程中，样品台从右向左移动，划针是从样品的左侧向右侧划痕）。d. 旋转样品台升降旋钮，将载物台缓慢升起至金石压头锥尖刚触与试样表面，可根据加载横梁与传感器球形支点之间的间隙变小来判断，但两者不能接触。e. 顺时针缓慢旋转仪器主机加载螺杆使加载横梁前端接触到载荷传感器球形支点并观察动态载荷文本框中数值显示为“ 0.05 ”左右即可，准备测试。f. 点击设定按钮，进入“参数设定”文本框。（ 1）进行“动载方式参数”的设定（ 2）测量

14、方式可选“声发射”（ 3）运行方式选“动载荷”其余文本框为无效参数，设定结束后，单击“确定”按钮。g. 单击动载按钮，测试开始。程序自动检测并绘制出声发射信号曲线，待主窗体下端文本框中显示“测试结束”后，仪器自动卸载并返回原点。h. 点击存储按钮，在对话框中输入要保存的文件名，点击保存即可。保存后的文件为文本格式，用户可用主窗体中的调图按钮，调取试验图形，也可用 Excel 读取数 据，绘制图形。 注意：保存文件中，第一列为载荷值，第二列为声发射信号值，如果“测量方式”选择 的是“声发射、摩擦力”则第三列为摩擦力值。i. 临界载荷的精确定位：测试完成后，用鼠标箭头指在声发射图形曲线的首次起峰处

15、，按下鼠标中键（滚轮），临界载荷数值自动显示在主窗体中“临界载荷”文本框里 如图：2.摩擦力与声发射、摩擦力测量方式的操作步骤：a.先将声发射夹具卸下，再安装摩擦力平移台，再安装摩擦力传感器并插入信号线，最后 将摩擦力夹具安装到测试平台上。放好样品，拧紧固定旋钮。b.系统调零首先使摩擦力传感器处于空载状态。将摩擦力平移台用手向左移动，使摩擦力平移 台与摩擦力传感器触点离开（即摩擦力传感器不受力），调整控制箱前面板“摩擦力调 零”旋钮，使主窗体上方“摩擦力”文本框中数值为0（允许误差土 0.5）,摩擦力调零结束。再将摩擦力平台向右移动轻轻靠上传感器的触点。此时主窗体上方“摩擦力”文本框中有数值即可。（允许范围10克）c.调整左、右移动平台旋钮，使金钢石压头锥尖处于样品表面的偏左侧位置且不触与样品 表面（在测试过程中，样品台从右向左移动，划针是从样品的左侧向右侧划痕）。d.旋转样品台升降旋钮，将载物台缓慢升起至金石压头锥尖刚触与试样表面，可根据加载横梁与传感器球形支点之间的间隙变小来判断，但两