樂金濤

(寶鋼湛江鋼鐵有限公司 制造管理部, 湛江 524072)

我國硬度計制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及方向

樂金濤

(寶鋼湛江鋼鐵有限公司 制造管理部, 湛江 524072)

首先對我國硬度計的發(fā)展歷程、分類以及關(guān)鍵技術(shù)等進行了簡單的回顧和總結(jié)，然后對我國硬度計發(fā)展的優(yōu)勢和不足進行了深入思考，最后提出了當前硬度計行業(yè)急需解決的關(guān)鍵技術(shù)及今后的發(fā)展建議，以期促進我國硬度計行業(yè)整體水平的提升，特別是在高檔硬度計的研發(fā)制造等方面取得重大突破，推動我國硬度計行業(yè)的健康發(fā)展。

硬度計;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展方向；關(guān)鍵技術(shù)

硬度試驗是金屬材料力學性能檢測中比較簡便的一種方法，與其他試驗方法相比，具有快速、相對無損、可現(xiàn)場測試等優(yōu)點。硬度試驗在鋼鐵、造船、電氣、機械制造、航空航天等領(lǐng)域的材料檢測和質(zhì)量控制過程中得到廣泛應用。

在過去很長一段時間里，國內(nèi)并沒有硬度試驗的概念，只能憑有經(jīng)驗的老師傅在現(xiàn)場用看火花或聽金屬撞擊聲音等最原始的方式來估算材料硬度的高低。直到20世紀六七十年代，國內(nèi)才出現(xiàn)了少數(shù)幾家國營硬度計制造廠，如山東華銀試驗儀器廠、上海材料試驗機廠等，這些硬度計廠家也只能制造一些最基本的低端硬度計。改革開放以后，特別是隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)涌現(xiàn)出了一批民營的硬度計制造企業(yè)，并迅速占領(lǐng)了國內(nèi)市場，硬度計產(chǎn)量和品種得到了快速發(fā)展。

筆者主要對我國硬度計制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向進行了評述和展望，以供廣大硬度計使用者和制造者參考，促進我國硬度計行業(yè)的健康發(fā)展。

1 硬度計的分類

硬度計一般可分為靜態(tài)和動態(tài)兩大類。

(1) 靜態(tài)硬度計一般都是固定存放在試驗室里，包括布氏、洛氏、維氏、努氏、韋氏、巴氏、邵氏等硬度計。此類硬度計由于受外來干擾的影響因素比較少，其測試結(jié)果相對比較準確。

(2) 動態(tài)硬度計包括肖氏、里氏、超聲波、錘擊等硬度計。此類硬度計一般都是在現(xiàn)場使用，在測試過程中容易受到外來因素的干擾，不同工況條件下測得的試驗結(jié)果的離散性較大。

2 硬度計的關(guān)鍵核心技術(shù)

硬度計的關(guān)鍵核心技術(shù)主要有以下幾個方面：①硬度計的結(jié)構(gòu)、機身熱處理狀態(tài)、零件加工、裝配精度等；②測力傳感器的范圍、精度、分辨率等；③測量被測材料壓痕幾何尺寸的光學元件和載物臺移動精度；④硬度試驗軟件。

3 目前我國硬度計發(fā)展的優(yōu)勢和不足

3.1 優(yōu)勢

(1) 目前我國市場上各種規(guī)模的硬度計制造企業(yè)數(shù)量眾多，較為有影響力的硬度計制造企業(yè)有：山東煙臺華銀硬度試驗儀器廠、上海尚材試驗機有限公司、北京時代之峰科技公司、上海恒一精密儀器有限公司、奧龍星迪上海材料試驗機廠、沈陽天星試驗儀器有限公司、上海特視精密儀器有限公司、上海泰明光學儀器有限公司等。目前硬度計制造行業(yè)在中國制造業(yè)中僅屬于一個極小的分支，相關(guān)部門公布的數(shù)據(jù)顯示，2015年我國硬度計制造行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值也只有3億元左右，今后發(fā)展空間很大。

(2) 當前我國國民經(jīng)濟發(fā)展正處在從速度型增長向質(zhì)量型增長的轉(zhuǎn)變時期，這就需要更全面、精確的檢測數(shù)據(jù)來支撐。另外由于許多企業(yè)的經(jīng)濟效益不理想，原來計劃選用進口硬度計的，現(xiàn)部分改為選用國產(chǎn)硬度計，這給國內(nèi)硬度計制造行業(yè)的發(fā)展帶來了很好的機遇。目前國內(nèi)硬度計市場眼前和潛在的需求均比較旺盛。

(3) 目前我國硬度計的測量、控制、計算機應用等技術(shù)均已取得了重大突破，所制造的常規(guī)硬度計基本可以滿足國內(nèi)一般市場需求，部分硬度計的技術(shù)指標已經(jīng)達到國際同類硬度計的水平，幾個較大規(guī)模的企業(yè)已具備開發(fā)高檔硬度計的實力。

(4) 隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，動態(tài)硬度計的技術(shù)水平也有了較大的提高。

3.2 劣勢

(1) 隨著國有企業(yè)逐步退出硬度計制造行業(yè)，國內(nèi)硬度計的生產(chǎn)格局由集中向分散轉(zhuǎn)化，行業(yè)的集中度極低。據(jù)不完全統(tǒng)計，2015年銷售額超過1 000萬元的國內(nèi)硬度計企業(yè)只有5家左右，年銷售額在500萬元左右的企業(yè)也只有10家左右。

(2) 由于長時間受計劃經(jīng)濟時期的影響，國內(nèi)硬度計制造企業(yè)管理者和技術(shù)人員長期以來形成的一些根深蒂固的舊觀念制約了企業(yè)的發(fā)展。部分硬度計制造企業(yè)本來從事技術(shù)的專業(yè)人員就少，而他們又要忙于處理其他日常事務(wù)，缺乏對技術(shù)業(yè)務(wù)的總結(jié)或提升。另外部分硬度計制造企業(yè)投入的研發(fā)資金少，從事研發(fā)的手段相對落后，因而制造出來的硬度計質(zhì)量、測試重復性、穩(wěn)定性等較差，試驗軟件功能低下。

(3) 硬度計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性矛盾非常突出。一方面常規(guī)硬度計存在著局部過剩；另一方面技術(shù)上較復雜的高檔硬度計卻嚴重短缺，用戶只能購買價格極高的進口硬度計。

(4) 國產(chǎn)硬度計的外型、顏色設(shè)計幾十年不變。如到展覽會參觀，盡管國產(chǎn)和進口硬度計相對集中放置在一起，但只要一看外型和顏色，即可基本判斷出哪些是進口硬度計，哪些是國產(chǎn)硬度計。

(5) 硬度計制造廠家的同質(zhì)化競爭激烈。面對低利潤合同，一般小企業(yè)只能竭盡全力簡化工藝，以次充好，壓低生產(chǎn)成本，根本無法保證硬度計質(zhì)量。對于優(yōu)秀企業(yè)來說，長期陷入資金緊張的狀態(tài)，企業(yè)沒有足夠的資金投入到研發(fā)中，產(chǎn)品的質(zhì)量技術(shù)無法從根本上突破，不能與國外品牌抗衡。最終使廣大用戶成了這種無序競爭的受害者。

(6) 國內(nèi)硬度計行業(yè)缺乏對關(guān)鍵技術(shù)的合作開發(fā)，都是靠各個企業(yè)自己來摸索或仿造。這不利于我國硬度計行業(yè)技術(shù)水平的快速提升和發(fā)展。

(7) 硬度計融入智能化和信息化的程度，相比拉伸試驗機要低得多[1]。傳統(tǒng)的硬度計只是一個獨立的單體設(shè)備，所有操作或設(shè)置都是由操作者人工在硬度計上實現(xiàn)，測試數(shù)據(jù)存儲到本機，再通過打印機打印出或通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)缴衔粰C，不能滿足如遠程控制、融入大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)遠程診斷等現(xiàn)代化需求。

(8) 現(xiàn)在許多國外知名的硬度計品牌都已經(jīng)打入中國市場，如美國Wilson、日本Future、英國Foundrax、德國Kb、德國Zwick、荷蘭Innovatest等。這些品牌不但壟斷了國內(nèi)高檔硬度計的市場份額，而且還與國內(nèi)企業(yè)爭奪中檔硬度計的市場份額。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2015年我國硬度計的進口額度有1.5億元左右,約為國內(nèi)硬度計制造企業(yè)總產(chǎn)值的一半。另外部分國內(nèi)硬度計用戶的需求定位也極不合理，不分需求一味將需要配置的硬度計全部選擇為進口產(chǎn)品，結(jié)果造成了許多硬度計功能和投資的浪費，同時也阻礙了國產(chǎn)高端硬度計的發(fā)展。

4 硬度計行業(yè)急需解決的關(guān)鍵技術(shù)

當前，國內(nèi)硬度計行業(yè)急需解決以下幾個方面的關(guān)鍵技術(shù)：①通用或萬能硬度計的核心零件——全量程高精度、高分辨率力傳感器；②高、低溫硬度計的配套附件——高、低溫模擬試驗箱及測量裝置；③自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在硬度計上的應用，如硬度計壓頭自動轉(zhuǎn)換技術(shù)、智能機械手與硬度計的聯(lián)動等；④高檔硬度計的研發(fā)制造，如大空間硬度計、全量程的通用或萬能硬度計、全自動硬度計、高低溫硬度計、現(xiàn)場在線硬度計等；⑤提高便攜式硬度計測試結(jié)果的準確性；等等。

5 對我國硬度計行業(yè)發(fā)展的建議

(1) 要加快我國硬度計行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的形成步伐。我國硬度計行業(yè)強勢品牌效應不足，少數(shù)優(yōu)秀硬度計企業(yè)如何率先做大做強，引導行業(yè)發(fā)展，已成為我國硬度計行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。優(yōu)秀硬度計企業(yè)要在運用控制系統(tǒng)、數(shù)字技術(shù)等方面發(fā)揮特長，對照國外硬度計先進技術(shù)尋找差距，加快硬度計更新?lián)Q代速度，加強高端硬度計的開發(fā)研制，提高產(chǎn)品的附加值，進一步提升產(chǎn)品的智能化程度[2]。

(2) 要完善硬度試驗相關(guān)領(lǐng)域的標準化工作。由于體制上的原因，目前國內(nèi)同時存在著以試驗機生產(chǎn)計量單位為主導的試驗機標準化技術(shù)委員會、全國力值硬度重力計量技術(shù)委員會，和以試驗機用戶為主導的試驗方法標準化技術(shù)委員會，這與國際上將試驗方法標準、試驗設(shè)備檢定/校準與標準物質(zhì)檢定/校準標準歸屬一個技術(shù)委員會，同列一個大標準的通用做法有比較大的差異。由于相互之間缺乏協(xié)調(diào),經(jīng)常造成在標準制訂上各行其事，建議政府主管部門協(xié)調(diào)和管理好與硬度試驗相關(guān)的標準化工作。

(3) 硬度計的外觀設(shè)計在滿足功能的前提下要有重大的突破，也要追求外觀“高大上”的俊靚形象，改變傳統(tǒng)的老面孔。

(4) 硬度計用戶要逐步地改變觀念?，F(xiàn)在的許多進口硬度計，基本都是國際化采購或制造的，許多硬度計或零部件其實是由中國生產(chǎn)制造的，裝配后再貼國外硬度計產(chǎn)品的牌子，屬于偽進口。近幾年國內(nèi)相關(guān)單位經(jīng)常組織由各類試驗室和硬度計制造企業(yè)參加的硬度比對試驗，通過對試驗結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)優(yōu)秀硬度計制造企業(yè)制造的硬度計完全能夠滿足硬度試驗方法、硬度計制造和硬度計計量等國家標準的要求?，F(xiàn)在國產(chǎn)常規(guī)硬度計功能齊全、精度高、重復性好、性價比高、售后服務(wù)方便，因此如不是特殊需求，完全沒有必要只圖其虛名，選購進口硬度計，廣大用戶也要給國內(nèi)硬度計制造企業(yè)提供亮相的機會。

(5) 要真正重視對硬度試驗測量軟件的評定問題。長期以來國內(nèi)只對硬度計力值、壓痕尺寸等進行計量檢定，而對硬度試驗測試軟件的評價檢定幾乎還是空白。隨著全數(shù)字測控技術(shù)逐漸成為硬度計技術(shù)發(fā)展的主流，需要開始重視對硬度試驗軟件的評定工作。同時建議國家相關(guān)部門也要定期組織一系列硬度試驗的比對活動，以促進國內(nèi)硬度試驗軟件設(shè)計水平的提高。

(6) 積極開發(fā)智能型硬度計。希望未來的硬度計通過手機端、電腦端等軟件平臺，可以遠程控制完成整個硬度試驗過程：接收上位機試驗指令→根據(jù)指令自動完成壓頭更換和切換試驗參數(shù)配置→機械手按指令自動將試樣傳遞或正確放置到硬度計自動載物臺上→硬度計自動完成單點或多點的加載、保載、卸載、壓痕測量等試驗過程→上傳和保存試驗結(jié)果→試驗數(shù)據(jù)分析→機械手按照試驗結(jié)果是否合格將殘樣分別放置到不同的殘樣收集裝置→數(shù)據(jù)共享及報表打印等。另外可以實現(xiàn)硬度試驗軟件的遠程升級、設(shè)備故障診斷等功能。

6 結(jié)束語

最近國家正式發(fā)布了《智能制造“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，為我國智能制造明確了發(fā)展思路和目標，智能制造日益成為我國未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢，用“工業(yè)4.0”概念建造智能工廠，以促進工業(yè)向高端化發(fā)展。硬度計智能制造的步伐也應該不斷加快，中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會試驗儀器分會、中國儀器儀表學會試驗機分會作為行業(yè)管理和行業(yè)科研機構(gòu)要發(fā)揮積極引導作用，要重視行業(yè)共性技術(shù)的研發(fā)，促進我國硬度計行業(yè)技術(shù)水平的提升，特別是在高檔硬度計的研發(fā)制造等方面要獲得重大突破，以切實減少高檔硬度計的進口數(shù)量，為我國在硬度試驗領(lǐng)域趕超世界先進水平共同努力。

[1] 樂金濤, 李玲,劉樂.對拉伸試驗方法標準GB/T 228.1-2010的思考[J].理化檢驗-物理分冊,2015,51(2):83-86,91.

[2] 李榮鋒,凃應宏.淺述當前國內(nèi)試驗機行業(yè)發(fā)展面臨的問題[J].工程與試驗,2009,49(z1):3-5,29.

Development Status and Direction for the Hardness Testing Machine Manufacturing Industry in China

LE Jintao

(Department of Manufacture Management, Zhanjiang Iron & Steel Co., Ltd., Baosteel, Zhanjiang 524072, China)

Firstly, the development history, classification and key technologies of the hardness testing machines were reviewed and summarized briefly. Then, the advantages and disadvantages of the development of the hardness testing machines in our country were given deep consideration. Finally, the key technologies to be solved urgently and suggestions for future development of hardness testing machine industry were put forward with the aim to promote the upgrading of the overall level of hardness testing machine industry in China with prosperous and healthy development, especially in the R&D breakthrough of modern and advanced hardness testing machines.

hardness testing machine; development status; development direction; key technology

10.11973/lhjy-wl201706001

2017-03-05

樂金濤(1959-)，男，高級工程師，主要從事金屬材料力學性能測試和試樣加工工作，lejintao2005@163.com

TH873.5

A

1001-4012(2017)06-0379-03