一种铁磁性材料硬度试验用的磁力夹具

技术领域

本发明属于夹具技术领域，具体涉及一种铁磁性材料硬度试验用的磁力夹具。

背景技术

常用的硬度试验方法有布氏硬度(HBW)、维氏硬度(HV)和洛氏硬度(HR)等，其硬度值检测的原理都是在试样表面产生一定的压痕，然后通过测量试样表面的压痕，经公式转换得到相应的硬度值。

在金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法(GB/T231.1-2018)、金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法(GB/T 230.1-2018)、金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法(GB/T 4340.1-2009)等相关标准中都要求试样应稳固的放置在钢性试验平台上，确保在试验过程中不发生位移，并且要求压头与试样表面垂直。

对于小截面或外形不规则的试样，目前电子数显台式布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计等台式硬度检测装置没有专门的夹持稳固装置，要保证试样的稳固，需要设计辅助的固定装置。现有夹具结构复杂，大多采用螺栓连接固定，很难与硬度检测装置相配合，且操作繁琐，因此需要发明一种结构简单、装夹方便，稳固性能好的磁力夹具。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，装夹操作方便，适用于多种不规则不同规格尺寸的铁磁性试样，稳固性能好，利用磁力对铁磁性试样进行紧固的硬度试验用的磁力夹具。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种铁磁性材料硬度试验用的磁力夹具，其包括铸铁外壳、圆柱形永磁铁、圆环形软铁、黄铜和铸铁夹块；所述铸铁外壳的中部设有轴向圆孔；所述圆环形软铁固定覆设在所述轴向圆孔的孔壁上；所述圆柱形永磁铁可转动地设置于所述圆环形软铁内；所述圆柱形永磁铁的磁极沿其轴线截面一分为二，一侧为N极，另一侧为S极；所述圆环形软铁的上侧和下侧分别连接有所述黄铜，所述黄铜将所述圆环形软铁分隔形成互不相连的左侧软铁和右侧软铁，并将所述铸铁外壳分隔形成互不相连的左侧铸铁外壳和右侧铸铁外壳；所述铸铁夹块包括呈对称相隔布置的左侧铸铁夹块和右侧铸铁夹块，所述左侧铸铁夹块与所述左侧铸铁外壳可拆卸连接，所述右侧铸铁夹块与所述右侧铸铁外壳可拆卸连接。

作为本发明的优选方案，当所述圆柱形永磁铁的N极朝向左侧以及S极朝向右侧时，所述圆柱形永磁铁所产生的磁力线由N极出发，先经左侧软铁、左侧铸铁外壳、左侧铸铁夹块、铁磁性试样、右侧铸铁夹块、右侧铸铁外壳、右侧软铁，回到S极；

当所述圆柱形永磁铁的N极朝向右侧以及S极朝向左侧时，所述圆柱形永磁铁所产生的磁力线由N极出发，先经右侧软铁、右侧铸铁外壳、右侧铸铁夹块、铁磁性试样、左侧铸铁夹块、左侧铸铁外壳、左侧软铁，回到S极；

当所述圆柱形永磁铁的N极朝向上侧以及S极朝向下侧时，或者当所述圆柱形永磁铁的N极朝向下侧以及S极朝向上侧时，所述圆柱形永磁铁所产生的磁力线由N级出发，一部分经左侧软铁、左侧铸铁外壳直接回到S级，另一部分经右侧软铁、右侧铸铁外壳直接回到S级。

作为本发明的优选方案，所述圆柱形永磁铁的端面连接有手柄。

作为本发明的优选方案，所述手柄呈一字形，且位于所述圆柱形永磁铁的N极和S极的分割截面上。

作为本发明的优选方案，所述圆柱形永磁铁的材质为烧结钕铁硼永磁材料。

作为本发明的优选方案，所述左侧铸铁夹块的横截面和所述右侧铸铁夹块的横截面均呈直角梯形，所述左侧铸铁夹块的斜面与所述左侧铸铁夹块的斜面相对并形成V形槽，所述左侧铸铁夹块的下端面与所述左侧铸铁外壳的上端面相适配，所述右侧铸铁夹块的下端面与所述右侧铸铁外壳的上端面相适配。

作为本发明的优选方案，所述左侧铸铁夹块的上端面和所述右侧铸铁夹块的上端面均设有圆弧面凹槽，左右两侧的所述圆弧面凹槽形成半球状凹槽，所述左侧铸铁夹块的下端面与所述左侧铸铁外壳的上端面相适配，所述右侧铸铁夹块的下端面与所述右侧铸铁外壳的上端面相适配。

作为本发明的优选方案，所述左侧铸铁夹块的上端面和所述右侧铸铁夹块的上端面均设有向内凹陷的水平直线通槽，所述水平直线通槽的截面呈圆弧形，左右两侧的所述水平直线通槽相对且位于同一直线上，所述左侧铸铁夹块的下端面与所述左侧铸铁外壳的上端面相适配，所述右侧铸铁夹块的下端面与所述右侧铸铁外壳的上端面相适配。

作为本发明的优选方案，所述左侧铸铁夹块的上端面和所述右侧铸铁夹块的上端面均设有向外凸起的水平直线凸条，所述水平直线凸条的截面呈半圆形，左右两侧的所述水平直线凸条相对且位于同一直线上，所述左侧铸铁夹块的下端面与所述左侧铸铁外壳的上端面相适配，所述右侧铸铁夹块的下端面与所述右侧铸铁外壳的上端面相适配。

作为本发明的优选方案，所述左侧铸铁夹块与所述左侧铸铁外壳之间通过燕尾块和燕尾槽连接；所述右侧铸铁夹块与所述右侧铸铁外壳之间通过燕尾块和燕尾槽连接。

实施本发明提供的一种铁磁性材料硬度试验用的磁力夹具，与现有技术相比，其有益效果在于：

该磁力夹具包括铸铁外壳、圆柱形永磁铁、圆环形软铁、黄铜和铸铁夹块，其中，圆柱形永磁铁为装置在需要的时候提供磁力；圆环形软铁，介于铸铁外壳和圆柱形永磁铁之间，易被圆柱形永磁铁磁化，成为具有N、S磁极的磁铁；铸铁外壳，磁阻较小，起到导磁的作用；黄铜，磁阻较大，是整个装置实现有无磁性转变的关键设计，起到阻隔磁力线的作用，从而实现左侧软铁与右侧软铁之间的磁性隔断以及左侧铸铁外壳与右侧铸铁外壳之间的磁性隔断；铸铁夹块，磁阻较小，起到导磁作用的同时，用于吸附铁磁性试样。因此，该磁力夹具利用磁力线总是从N极出发，沿磁阻最小(磁导率最大)路径，进入与其最邻近的S极，并形成闭合回路的原理，实现了铁磁性延伸件(铸铁夹块)和外界铁磁性物质(铁磁性试样)之间的吸附与分离；无需外接电源，结构简单，使用旋转式结构即可控制铁磁性试样和铸铁夹块之间的吸附与分离，大大节省了固定铁磁性试样的时间，提高试验效率；并且，圆柱形永磁铁所提供的均匀、稳定的磁力能够满足相关标准对试样稳固性要求的同时，确保了试验过程中试样数据采集的准确性，提高试验的精度；此外，铸铁夹块与铸铁外壳之间为可拆卸连接，能够根据铁磁性试样的几何尺寸、型式等进行拆卸更换不同类型的铸铁夹块，适用于多种不规则不同规格尺寸的铁磁性试样，实用性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例提供的一种铁磁性材料硬度试验用的磁力夹具的结构示意图；

图2是磁力夹具表现为具有磁性的原理示意图；

图3是磁力夹具表现为不具有磁性的原理示意图；

图4是铸铁外壳的结构示意图；

图5是圆环形软铁和黄铜的结构示意图；

图6是圆柱形永磁铁的结构示意图；

图7是铸铁夹块示例一的结构示意图；

图8是铸铁夹块示例二的结构示意图；

图9是铸铁夹块示例三的结构示意图；

图10是铸铁夹块示例四的结构示意图。

图中标记：

铸铁外壳1，轴向圆孔10，左侧铸铁外壳11，右侧铸铁外壳12，燕尾槽13；圆柱形永磁铁2；圆环形软铁3，左侧软铁31，右侧软铁32；黄铜4；铸铁夹块5，左侧铸铁夹块51，右侧铸铁夹块52，燕尾块53，V形槽5a，半球状凹槽5b，水平直线通槽5c，水平直线凸条5d；手柄6；铁磁性试样7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1至图6所示，本发明优选实施例提供了一种左右移动带旋转运动的六角轴套装置，其包括铸铁外壳1、圆柱形永磁铁2、圆环形软铁3、黄铜4和铸铁夹块5；所述铸铁外壳1的中部设有轴向圆孔10；所述圆环形软铁3固定覆设在所述轴向圆孔10的孔壁上；所述圆柱形永磁铁2可转动地设置于所述圆环形软铁3内；所述圆柱形永磁铁2的磁极沿其轴线截面一分为二，一侧为N极，另一侧为S极；所述圆环形软铁3的上侧和下侧分别连接有所述黄铜4，所述黄铜4将所述圆环形软铁3分隔形成互不相连的左侧软铁31和右侧软铁32，并将所述铸铁外壳1分隔形成互不相连的左侧铸铁外壳11和右侧铸铁外壳12；所述铸铁夹块5包括呈对称相隔布置的左侧铸铁夹块51和右侧铸铁夹块52，所述左侧铸铁夹块51与所述左侧铸铁外壳11可拆卸连接，所述右侧铸铁夹块52与所述右侧铸铁外壳12可拆卸连接。

其中，圆柱形永磁铁2为装置在需要的时候提供磁力；圆环形软铁3，介于铸铁外壳1和圆柱形永磁铁2之间，易被圆柱形永磁铁2磁化，成为具有N、S磁极的磁铁；铸铁外壳1，磁阻较小，起到导磁的作用；黄铜4，磁阻较大，是整个装置实现有无磁性转变的关键设计，起到阻隔磁力线的作用，从而实现左侧软铁31与右侧软铁32之间的磁性隔断以及左侧铸铁外壳11与右侧铸铁外壳12之间的磁性隔断；铸铁夹块5，磁阻较小，起到导磁作用的同时，用于吸附铁磁性试样。因此，该磁力夹具利用磁力线总是从N极出发，沿磁阻最小(磁导率最大)路径，进入与其最邻近的S极，并形成闭合回路的原理，实现了铁磁性延伸件(铸铁夹块5)和外界铁磁性物质(铁磁性试样7)之间的吸附与分离；无需外接电源，结构简单，使用旋转式结构即可控制铁磁性试样7和铸铁夹块5之间的吸附与分离，大大节省了固定铁磁性试样7的时间，提高试验效率；并且，圆柱形永磁铁2所提供的均匀、稳定的磁力能够满足相关标准对试样稳固性要求的同时，确保了试验过程中试样数据采集的准确性，提高试验的精度；此外，铸铁夹块5与铸铁外壳1之间为可拆卸连接，能够根据铁磁性试样7的几何尺寸、型式等进行拆卸更换不同类型的铸铁夹块5，适用于多种不规则不同规格尺寸的铁磁性试样7，实用性更强。

使用时，通过旋转圆柱形永磁铁2，使磁极转向至所需的角度，实现铸铁夹块5和铁磁性试样7之间的吸附与分离。具体工作原理如下：

当圆柱形永磁铁2被旋转至如图2所示状态时，即当所述圆柱形永磁铁2的N极朝向左侧以及S极朝向右侧时，因为磁力线具有总是从N极出发，沿磁阻最小(磁导率最大)路径，进入与其最邻近的S极，并形成闭合回路的特性，所以圆柱形永磁铁2所产生的磁力线由N极出发，先经左侧软铁31、左侧铸铁外壳11、左侧铸铁夹块51、铁磁性试样7、右侧铸铁夹块52、右侧铸铁外壳12、右侧软铁32，回到S极；此时的磁力夹具表现为具有磁性，铁磁性试样7吸附在铸铁夹块5上。同理地，在其它实施例中，当所述圆柱形永磁铁2的N极朝向右侧以及S极朝向左侧时，所述圆柱形永磁铁2所产生的磁力线由N极出发，先经右侧软铁32、右侧铸铁外壳12、右侧铸铁夹块52、铁磁性试样7、左侧铸铁夹块51、左侧铸铁外壳11、左侧软铁31，回到S极；此时的磁力夹具表现为具有磁性，铁磁性试样7吸附在铸铁夹块5上。

当圆柱形永磁铁2被旋转至如图3所示状态时，即当所述圆柱形永磁铁2的N极朝向上侧以及S极朝向下侧(或者所述圆柱形永磁铁2的N极朝向下侧以及S极朝向上侧)时，同样因为磁力线具有总是从N极出发，沿磁阻最小(磁导率最大)路径，进入与其最邻近的S极，并形成闭合回路的特性，所以圆柱形永磁铁2所产生的磁力线由N级出发，一部分经左侧软铁31、左侧铸铁外壳11直接回到S级，另一部分经右侧软铁32、右侧铸铁外壳12直接回到S级，而不会再经过铸铁夹块5和铁磁性试样7；此时的磁力夹具表现为不具有磁性，实现铸铁夹块5和铁磁性试样7之间的分离。

示例性的，如图1至图3、图6所示，为方便旋转圆柱形永磁铁2，所述圆柱形永磁铁2的端面连接有手柄6。进一步地，所述手柄6呈一字形，且位于所述圆柱形永磁铁2的N极和S极的分割截面上。这样的设计，能够方便操作员识别圆柱形永磁铁2的磁极位置，如：手柄6呈一字形竖直布置，圆柱形永磁铁2的N极和S极位于左右两侧，磁力夹具表现为具有磁性；手柄6呈一字形水平布置，圆柱形永磁铁2的N极和S极位于上下两侧，磁力夹具表现为不具有磁性。

示例性的，所述圆柱形永磁铁2的材质优选为烧结钕铁硼永磁材料。

示例性的，如图1、图7至图10所示，为使铸铁夹块5与铸铁外壳1紧密贴合，所述左侧铸铁夹块51与所述左侧铸铁外壳11之间通过燕尾块53和燕尾槽13连接；所述右侧铸铁夹块52与所述右侧铸铁外壳12之间通过燕尾块53和燕尾槽13连接。

示例性的，如图7所示，所述左侧铸铁夹块51的横截面和所述右侧铸铁夹块52的横截面均呈直角梯形，所述左侧铸铁夹块51的斜面与所述左侧铸铁夹块51的斜面相对并形成V形槽5a，所述左侧铸铁夹块51的下端面与所述左侧铸铁外壳11的上端面相适配，所述右侧铸铁夹块52的下端面与所述右侧铸铁外壳12的上端面相适配。由此，这种铸铁夹块5结构能够适用于板状、块状或其它形状较厚的铁磁性试样7，放置在上端平面上或中间的V形槽5a上。

示例性的，如图8所示，所述左侧铸铁夹块51的上端面和所述右侧铸铁夹块52的上端面均设有圆弧面凹槽，左右两侧的所述圆弧面凹槽形成半球状凹槽5b，所述左侧铸铁夹块51的下端面与所述左侧铸铁外壳11的上端面相适配，所述右侧铸铁夹块52的下端面与所述右侧铸铁外壳12的上端面相适配。由此，这种铸铁夹块5结构能够适用于圆球形的铁磁性试样7，半球状凹槽5b可设计成各种不同半径大小。

示例性的，如图9所示，所述左侧铸铁夹块51的上端面和所述右侧铸铁夹块52的上端面均设有向内凹陷的水平直线通槽5c，所述水平直线通槽的截面呈圆弧形，左右两侧的所述水平直线通槽5c相对且位于同一直线上，所述左侧铸铁夹块51的下端面与所述左侧铸铁外壳11的上端面相适配，所述右侧铸铁夹块52的下端面与所述右侧铸铁外壳12的上端面相适配。由此，这种铸铁夹块5结构能够适用于受热面为圆管侧弧面的硬度检测，可将一段圆管沿着水平直线通槽5c的轴向放置在中间位置，水平直线通槽5c也可设计成各种不同半径大小。

示例性的，如图10所示，所述左侧铸铁夹块51的上端面和所述右侧铸铁夹块52的上端面均设有向外凸起的水平直线凸条5d，所述水平直线凸条的截面呈半圆形，左右两侧的所述水平直线凸条5d相对且位于同一直线上，所述左侧铸铁夹块51的下端面与所述左侧铸铁外壳11的上端面相适配，所述右侧铸铁夹块52的下端面与所述右侧铸铁外壳12的上端面相适配。由此，这种铸铁夹块5结构能够适用于薄的圆弧板的硬度检测，选择半径接近与水平直线凸条5d的圆弧板放置在水平直线凸条5d中间位置即可，水平直线凸条5d也可设计成各种不同半径大小。

具体使用时，将铸铁外壳1、圆柱形永磁铁2、圆环形软铁3和黄铜4构成的磁力释放装置平放在台式硬度检测仪的平台上，将磁力释放装置置于对应的压痕装置的正下方，根据所做硬度试验试样的型式、规格选择合适的铸铁夹块5，将铸铁夹块5沿着燕尾块53和燕尾槽13构成的连接结构与铸铁外壳1实现紧密贴合，然后将铁磁性试样7放置在铸铁夹块5的合适位置，旋转手柄6至ON位置，则铁磁性试样7被吸附在铸铁夹块5上，进行硬度检测，检测完成后，旋转手柄6至OFF位置，则装置不再具有磁性，可以轻松拿下铁磁性试样7，更换试样进行下一组硬度的检测。如需更换铸铁夹块5，则更换铸铁夹块5后继续下一组硬度的检测。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。