洛氏硬度計測量數值誤差及排除的探討

林浩然

摘 ?要：對洛氏硬度計測量數值的誤差問題展開了探討，對影響硬度計示值準確度的幾種誤差作了系統分析，并給出了一系列有效的排除方法，以期為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：洛氏硬度計;金屬材料;硬度值;測角儀

中圖分類號：TH87 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.106

洛氏硬度計是一種依據洛氏硬度試驗原理設計的檢測金屬硬度的儀器，在各種金屬材料的硬度測定中有著廣泛應用。但是洛氏硬度計在金屬硬度檢定中依然存在誤差，進而影響了硬度計的測量結果。因此，需要對洛氏硬度計存在的誤差進行分析，并采取有效措施，以保障硬度計測量結果的準確。

1 ?硬度計誤差和排除方法

本文以HR-150型洛氏硬度計為例，介紹了測量數值誤差及其排除方法。

1.1 ?壓頭的影響

《金屬洛氏硬度計檢定規程》（JJG 112-2013）中規定，金剛石壓頭的圓錐角應為（120±0.35）°，頂端球面半徑為（0.2±0.01）mm;當壓頭角度增大時，硬度值偏高，反之則偏低;當壓頭頂端球面半徑增大時，硬度值偏高，反之則偏低，具體如表1所示。

《金屬洛氏硬度計檢定規程》（JJG 112-2013）中規定，鋼球壓頭的直徑為1.587 5 mm，允差為±0.003 5 mm，當鋼球壓頭直徑增大時，硬度值增高，反之則降低。

產生原因：金剛石受沖擊損壞或已磨損，鋼球壓頭已變形或銹蝕。

排除方法：用測角儀、工具顯微鏡和投影儀等儀器對壓頭進行測量，如果超差，則需更換合格的壓頭，具體如表2所示。

表1 ?金剛石壓頭圓錐角和頂端球面半徑對洛氏硬度值的影響

硬度值 圓錐角比名義值大

1°時的誤差/HRC 頂端球面半徑比名義值

大10 μm時的誤差/HRC

20 HRC 1.44 0.10

30 HRC 1.25 0.23

45 HRC 1.00 0.39

65 HRC 0.45 0.52

65 HRC 0.34 0.44

85 HRC 0 0.58

表2 ?鋼球壓頭直徑對洛氏硬度值的影響

硬度值 鋼球直徑比名義值大10 μm時的誤差/HRBW

60 HRBW 0.33

80 HRBW 0.23

95 HRBW 0.16

1.2 ?負荷的影響

初負荷：當初負荷增大時，硬度計的示值偏高;當初負荷減小時，硬度計的示值偏低。

產生原因：彈簧、主軸、杠桿與百分表之間有摩擦;調整螺絲松動、塊位移、頂桿位置不當、起始線有差異等。

排除方法：用柴油清洗主軸，涂上潤滑油使主軸靈活;調整彈簧、主軸、杠桿與百分表等處的配合;調整塊的位置移動、緊固調整螺絲，同時，緊固杠桿，調好后用標準測力儀檢測初負荷的力值，誤差應<±2%.

總負荷：總負荷增大時，硬度計示值偏低，反之則偏高，具體如表3所示。

表3 ?初負荷、總負荷誤差對洛氏硬度值的影響

硬度值 預負荷比名義值大

10 N時的誤差/HR 總負荷比名義值大

10 N時的誤差/HR

20 HRC 1.40 -0.36

30 HRC 1.10 -0.31

40 HRC 0.70 -0.27

60 HRC 0.31 -0.18

65 HRC 0.24 -0.16

70 HRA 0.48 -0.42

80 HRA 0.32 -0.30

75 HRW 0.75 -0.56

95 HRW 0.48 -0.35

產生原因：杠桿比例錯誤;吊桿和砝碼的配重有誤差;主軸、杠桿和砝碼偏斜;砝碼吊桿過長等因素。

排除方法：杠桿比例錯誤時可調整主刀口的位置，一般情況下，杠桿比例為20∶1;如果刀口有磨損，則應修復或更換，主軸變形時需校直;主軸、杠桿和砝碼偏斜可用改錐調整主刀口，觀察其主杠桿移動到中間位置即可;砝碼吊桿過長可用手松開吊桿鎖緊螺母，調整吊桿長度，同時，觀察百分表的大指針轉至三圈半的位置即可，最后用標準測力儀檢測總負荷的力值，誤差應<±0.5%.

1.3 ?加荷速度的影響

負荷的施加速度對高硬度的影響較大，對低硬度的影響則不太明顯，在低速度試驗時獲得的硬度值常高于在高速度試驗時獲得的硬度值，具體如表4所示。

表4 ?加荷速度對洛氏硬度計的影響

硬度值/HRC 加荷時間/s

1 5 10

影響數/HRC

60 -0.50 0 0.10

40 -0.30 0 0.10

30 -0.20 0 0.05

20 -0.10 0 -0.10

產生原因：硬度計加荷速度主要是靠緩沖器控制的。

排除方法：將HRC中硬度標準硬度塊放在工作臺上，加好初負荷，在加總負荷時用秒表測試指針從開始轉動到停止的時間是否在4～6 s內，如果不在此范圍內，則可打開后蓋查看緩沖裝置，內有一調節旋鈕，反復調節后達到要求即可，并鎖緊調節旋鈕;如果在加載過程中指針有抖動現象，則需向緩沖器中加液壓油，在加油過程中需同時排出空氣。

1.4 ?總負荷保持時間的影響

試驗證明，總負荷保持的時間越長，則硬度值越低，對低硬度影響極為明顯，對高硬度影響較小，具體如表5所示。

該因素是因人為操作造成的，試驗時只要將負荷保持時間控制在5～10 s即可。

1.5 ?總負荷卸除時速度的影響

總負荷卸除時的速度慢，則硬度值較低;卸除速度快，則獲得的硬度值高、對低硬度的影響較大。

該因素是因人為操作造成的，試驗時應將速度控制在2～3 s，平穩卸除，即可得到準確的實驗數據。

1.6 ?主軸傾斜時的影響

試驗證明，主軸的傾斜度越大，則測得的硬度值越低，對低硬度的影響較大，具體如表6所示。

表5 ?總負荷保持時間對洛氏硬度值的影響

硬度值/HRC 負荷保持時間/s

2 10 30

影響數/HRC

65 0.3 0 -0.10

40 0.5 0 -0.20

20 0.7 0 -0.40

表6 ?主軸傾斜度對洛氏硬度值的影響

硬度值/HRC 主軸傾斜率

1° 2° 3°

影響數/HRC

30 HRC -0.08 -0.30 -0.63

40 HRC -0.07 -0.25 -0.55

50 HRC -0.06 -0.22 -0.45

65 HRC -0.04 -0.15 -0.30

80 HRBW -0.40 -0.70 -1.60

90 HRBW -0.20 -0.60 -1.40

產生原因：硬度計在生產組裝時不規范。

排除方法：用內六角板將主軸下方的緊固螺釘松開、調整，使主軸與試驗臺臺面垂直度<2‰即可。

1.7 ?同軸度的影響

《金屬洛氏硬度計檢定規程》（JJG 112-2013）中規定，硬度計升降絲桿軸線與主軸軸線的同軸度≤Φ0.3 mm。如果同軸度超差，對硬度計的低硬度示值影響較大，特別是對圓柱形試樣試驗時的影響最明顯。

排除方法：用扳手將絲桿下面的4個緊固螺釘松開后調整。

1.8 ?硬度計安裝不水平時的影響

硬度計安裝不水平將造成硬度試驗結果偏低。

排除方法：將水平儀放在工作臺上，調整硬度計使之達到水平狀態。

2 ?結束語

綜上所述，洛氏硬度計在許多單位中都被大量使用，是工廠和檢測機構在質量管理和質量控制中一種常用的檢測儀器。在測定工作中，由于存在一定的誤差，必須要準確、及時判斷硬度計誤差所在，并采取解決措施，保證檢定質量的可靠性和檢定結果的準確性。

參考文獻

[1]呂秋勁.洛氏硬度計示值誤差的原因分析[J].中國新技術新產品，2014（08）.

[2]左新建.HR-150A洛氏硬度計常見故障及排除[J].中國計量，2012（06）.

〔編輯：張思楠〕

Discussion on the Numerical Error and the Exclusion of the

Measurement of the Rockwell Hardness Tester

Lin Haoran

Abstract： For Rockwell hardness tester of numerical measurement are discussed， to affect the hardness meter indication accuracy of several error system analysis， and gives a series of effective troubleshooting， to the need for relevant provide a useful reference and reference.

Key words： Rockwell hardness tester; hardness of the metal; hardness; angle of the angle of the instrument

文章編號：2095-6835（2015）14-0108-01