球壓痕硬度基準裝置研制

劉吉萍, 王敬濤, 崔園園, 曾利民

(1.中國計量科學研究院,北京 100029;2.萊州華銀試驗儀器有限公司,山東 萊州 261400;3.浙江省計量科學研究院,浙江 杭州 310018)

1 引 言

球壓痕硬度曾稱之為塑料球壓痕硬度,是從布氏硬度試驗方法演變而來,可以取代布氏硬度測量塑料等較軟材料的硬度[1],曾用H表示塑料球壓痕硬度符號,現國標用HB表示球壓痕硬度符號[2]。

在塑料球壓痕硬度基準中,只有H5/36.5這一個標尺,開展量值傳遞范圍為70～170 H。基準中的H5/36.5標尺的擴展不定度U=2.5 H(k=3)[3], 用相對不確度表示Urel=1.0%(k=2)。

新研制的球壓痕硬度基準,具有全部標尺,可在全硬度范圍:8.45～467.2 HB開展量值傳遞。所有標尺的擴展不確定度均為Urel=1.0%(k=2)。

2 參數精度要求的確定

球壓痕硬度量值是由試驗力值F、球壓頭直徑D和測量壓痕深度h這3個量值的導出量,研制基準裝置首先必須確定各個量值的精度要求。用分部法推導出各分量的權重再合成評估[4]。

依據球壓痕硬度試驗的定義[5]:在規定條件下,用直徑為φ5 mm的鋼球壓頭,用9.8 N初試驗力壓入試樣表面,保持初試驗力到達一定時間(5 s)后,標記壓痕測量系統此時位置h1,再施加主試驗力,在總試驗力保持一定時間(30 s)后,測量鋼球壓入試樣深度h2。球壓痕硬度值HB是以總試驗力除以壓痕表面積的商表示:

(1)

式中:HB為球壓痕硬度符號,N/mm2;F為總試驗力,N; D為壓頭球直徑,mm; h為修正機架變形后的壓痕深度,h=h2-h1-h0,h0為常數,表示機架變形量,mm; h1為初試驗力作用下的壓入深度,mm; h2為總試驗力作用下的壓入深度,mm。

為推導方便,令:L=h-0.04,式(1)變為

(2)

試驗力F、球……