洛氏硬度計(jì)測(cè)量數(shù)值誤差及排除的探討

林浩然

摘 ?要：對(duì)洛氏硬度計(jì)測(cè)量數(shù)值的誤差問(wèn)題展開(kāi)了探討，對(duì)影響硬度計(jì)示值準(zhǔn)確度的幾種誤差作了系統(tǒng)分析，并給出了一系列有效的排除方法，以期為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：洛氏硬度計(jì);金屬材料;硬度值;測(cè)角儀

中圖分類號(hào)：TH87 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.106

洛氏硬度計(jì)是一種依據(jù)洛氏硬度試驗(yàn)原理設(shè)計(jì)的檢測(cè)金屬硬度的儀器，在各種金屬材料的硬度測(cè)定中有著廣泛應(yīng)用。但是洛氏硬度計(jì)在金屬硬度檢定中依然存在誤差，進(jìn)而影響了硬度計(jì)的測(cè)量結(jié)果。因此，需要對(duì)洛氏硬度計(jì)存在的誤差進(jìn)行分析，并采取有效措施，以保障硬度計(jì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確。

1 ?硬度計(jì)誤差和排除方法

本文以HR-150型洛氏硬度計(jì)為例，介紹了測(cè)量數(shù)值誤差及其排除方法。

1.1 ?壓頭的影響

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

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

產(chǎn)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(cè)角儀、工具顯微鏡和投影儀等儀器對(duì)壓頭進(jìn)行測(cè)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(duì)洛氏硬度值的影響

硬度值 圓錐角比名義值大

1°時(shí)的誤差/HRC 頂端球面半徑比名義值

大10 μm時(shí)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(duì)洛氏硬度值的影響

硬度值 鋼球直徑比名義值大10 μm時(shí)的誤差/HRBW

60 HRBW 0.33

80 HRBW 0.23

95 HRBW 0.16

1.2 ?負(fù)荷的影響

初負(fù)荷：當(dāng)初負(fù)荷增大時(shí)，硬度計(jì)的示值偏高;當(dāng)初負(fù)荷減小時(shí)，硬度計(jì)的示值偏低。

產(chǎn)生原因：彈簧、主軸、杠桿與百分表之間有摩擦;調(diào)整螺絲松動(dòng)、塊位移、頂桿位置不當(dāng)、起始線有差異等。

排除方法：用柴油清洗主軸，涂上潤(rùn)滑油使主軸靈活;調(diào)整彈簧、主軸、杠桿與百分表等處的配合;調(diào)整塊的位置移動(dòng)、緊固調(diào)整螺絲，同時(shí)，緊固杠桿，調(diào)好后用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢測(cè)初負(fù)荷的力值，誤差應(yīng)<±2%.

總負(fù)荷：總負(fù)荷增大時(shí)，硬度計(jì)示值偏低，反之則偏高，具體如表3所示。

表3 ?初負(fù)荷、總負(fù)荷誤差對(duì)洛氏硬度值的影響

硬度值 預(yù)負(fù)荷比名義值大

10 N時(shí)的誤差/HR 總負(fù)荷比名義值大

10 N時(shí)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(chǎn)生原因：杠桿比例錯(cuò)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(guò)長(zhǎng)等因素。

排除方法：杠桿比例錯(cuò)誤時(shí)可調(diào)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(yīng)修復(fù)或更換，主軸變形時(shí)需校直;主軸、杠桿和砝碼偏斜可用改錐調(diào)整主刀口，觀察其主杠桿移動(dòng)到中間位置即可;砝碼吊桿過(guò)長(zhǎng)可用手松開(kāi)吊桿鎖緊螺母，調(diào)整吊桿長(zhǎng)度，同時(shí)，觀察百分表的大指針轉(zhuǎn)至三圈半的位置即可，最后用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢測(cè)總負(fù)荷的力值，誤差應(yīng)<±0.5%.

1.3 ?加荷速度的影響

負(fù)荷的施加速度對(duì)高硬度的影響較大，對(duì)低硬度的影響則不太明顯，在低速度試驗(yàn)時(shí)獲得的硬度值常高于在高速度試驗(yàn)時(shí)獲得的硬度值，具體如表4所示。

表4 ?加荷速度對(duì)洛氏硬度計(jì)的影響

硬度值/HRC 加荷時(shí)間/s

1 5 10

影響數(shù)/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(chǎn)生原因：硬度計(jì)加荷速度主要是靠緩沖器控制的。

排除方法：將HRC中硬度標(biāo)準(zhǔn)硬度塊放在工作臺(tái)上，加好初負(fù)荷，在加總負(fù)荷時(shí)用秒表測(cè)試指針從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到停止的時(shí)間是否在4～6 s內(nèi)，如果不在此范圍內(nèi)，則可打開(kāi)后蓋查看緩沖裝置，內(nèi)有一調(diào)節(jié)旋鈕，反復(fù)調(diào)節(jié)后達(dá)到要求即可，并鎖緊調(diào)節(jié)旋鈕;如果在加載過(guò)程中指針有抖動(dòng)現(xiàn)象，則需向緩沖器中加液壓油，在加油過(guò)程中需同時(shí)排出空氣。

1.4 ?總負(fù)荷保持時(shí)間的影響

試驗(yàn)證明，總負(fù)荷保持的時(shí)間越長(zhǎng)，則硬度值越低，對(duì)低硬度影響極為明顯，對(duì)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(yàn)時(shí)只要將負(fù)荷保持時(shí)間控制在5～10 s即可。

1.5 ?總負(fù)荷卸除時(shí)速度的影響

總負(fù)荷卸除時(shí)的速度慢，則硬度值較低;卸除速度快，則獲得的硬度值高、對(duì)低硬度的影響較大。

該因素是因人為操作造成的，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將速度控制在2～3 s，平穩(wěn)卸除，即可得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.6 ?主軸傾斜時(shí)的影響

試驗(yàn)證明，主軸的傾斜度越大，則測(cè)得的硬度值越低，對(duì)低硬度的影響較大，具體如表6所示。

表5 ?總負(fù)荷保持時(shí)間對(duì)洛氏硬度值的影響

硬度值/HRC 負(fù)荷保持時(shí)間/s

2 10 30

影響數(shù)/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(duì)洛氏硬度值的影響

硬度值/HRC 主軸傾斜率

1° 2° 3°

影響數(shù)/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(chǎn)生原因：硬度計(jì)在生產(chǎn)組裝時(shí)不規(guī)范。

排除方法：用內(nèi)六角板將主軸下方的緊固螺釘松開(kāi)、調(diào)整，使主軸與試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)面垂直度<2‰即可。

1.7 ?同軸度的影響

《金屬洛氏硬度計(jì)檢定規(guī)程》（JJG 112-2013）中規(guī)定，硬度計(jì)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(duì)硬度計(jì)的低硬度示值影響較大，特別是對(duì)圓柱形試樣試驗(yàn)時(shí)的影響最明顯。

排除方法：用扳手將絲桿下面的4個(gè)緊固螺釘松開(kāi)后調(diào)整。

1.8 ?硬度計(jì)安裝不水平時(shí)的影響

硬度計(jì)安裝不水平將造成硬度試驗(yàn)結(jié)果偏低。

排除方法：將水平儀放在工作臺(tái)上，調(diào)整硬度計(jì)使之達(dá)到水平狀態(tài)。

2 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，洛氏硬度計(jì)在許多單位中都被大量使用，是工廠和檢測(cè)機(jī)構(gòu)在質(zhì)量管理和質(zhì)量控制中一種常用的檢測(cè)儀器。在測(cè)定工作中，由于存在一定的誤差，必須要準(zhǔn)確、及時(shí)判斷硬度計(jì)誤差所在，并采取解決措施，保證檢定質(zhì)量的可靠性和檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]呂秋勁.洛氏硬度計(jì)示值誤差的原因分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014（08）.

[2]左新建.HR-150A洛氏硬度計(jì)常見(jiàn)故障及排除[J].中國(guó)計(jì)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(hào)：2095-6835（2015）14-0108-01