洛氏硬度測試誤差的原因及應(yīng)對(duì)方案研究

彭廣超

江蘇常州檢驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證研究院 江蘇常州 213164

工件的硬度是零部件的一個(gè)重要指標(biāo)，在工件生產(chǎn)完畢之后，需要對(duì)工件進(jìn)行洛氏硬度測試以確保其在應(yīng)用中的安全性和穩(wěn)定性，在測量過程中，會(huì)存在一定的誤差，不過如果誤差過大，就會(huì)造成測量結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致不合格的工件過檢合格，然后造成更為嚴(yán)重的影響，造成不必要的損失。想要將硬度測量誤差控制在一個(gè)可控的范圍內(nèi)，就要對(duì)硬度測試的誤差產(chǎn)生原因了解之后才能加以防范。

1 操作因素

1.1 操作熟練度

當(dāng)檢測人員的操作不夠熟練的時(shí)候，就容易出現(xiàn)測量誤差，只有提高測量人員的操作數(shù)量度，才能避免此類誤差的出現(xiàn)，這類誤差主要包括：

一些特殊的工件需要附加修正值，沒有加修正值就會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差。加荷時(shí)間控制缺乏經(jīng)驗(yàn)，加荷時(shí)間過短、過長都會(huì)導(dǎo)致整體的硬度測量結(jié)果出現(xiàn)偏差，應(yīng)該控制加荷時(shí)間在六秒到十秒之間，并且加荷的時(shí)候操作要平穩(wěn)。另外，工件在進(jìn)行測試前，表面要進(jìn)行打磨。最后，是壓頭與載荷之間不一致，這也會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差。

想要解決操作熟練度帶來的誤差，一方面需要對(duì)操作人員高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求，用明確的獎(jiǎng)懲措施進(jìn)行限制，另外，也要定期對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，操作不熟練的新手不能單獨(dú)進(jìn)行工件硬度檢測工作。

1.2 硬度計(jì)安裝

硬度計(jì)在進(jìn)行安裝的時(shí)候要水平，如果不水平，其測量結(jié)果就要稍低于真實(shí)值，帶來一定的測量誤差。在實(shí)際工作中，為了確保硬度的水平安裝，可以使用水平儀對(duì)硬度計(jì)進(jìn)行水平位置的校正。

1.3 工件安裝

工件的安裝需要與工作臺(tái)貼合，在測試過程中如果出現(xiàn)工件滑動(dòng)、松動(dòng)等情況，會(huì)對(duì)測量結(jié)果造成較大的影響。

對(duì)于這種情況，要在測量前對(duì)工件的情況進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，如果是一些形狀較為特殊的工件，為了讓其在測量期間保持靜止，需要采用特制的工作臺(tái)予以配合。

2 工件因素

2.1 表面粗糙度

如果工件的表面不夠平整，會(huì)造成巨大的測量誤差，主要體現(xiàn)在測量高硬度值的時(shí)候，其結(jié)果往往高于真實(shí)值，測量低硬度值的時(shí)候，其結(jié)果又小于真實(shí)值，也就是測量范圍遠(yuǎn)大于真實(shí)范圍[1]。

解決粗糙度的問題要用砂紙將工件的表面打磨，之后擦拭干凈再進(jìn)行檢測。

2.2 表面潔凈程度

如果工件的表面不干凈，有油污、水漬、沙土、毛刺等，都會(huì)造成測量結(jié)果相較于實(shí)際值較低。

解決辦法是將工件清理干凈之后再進(jìn)行測量。

2.3 表面形狀

在測試的過程中，表面形狀對(duì)測試結(jié)果也會(huì)造成不同的影響，不同的形狀造成誤差的原因也不盡相同。一些斜面、球面、曲面的工件，在實(shí)際操作中就容易出現(xiàn)滑動(dòng)的情況，造成測量結(jié)果偏低，這種情況要使用專業(yè)的操作臺(tái)。如果工件本身表面是凹凸不平的，上文提到過，這時(shí)候?qū)嶋H上相當(dāng)于表面的粗糙度過大，會(huì)導(dǎo)致難以測量的情況，如果是這種情況，一般只能測量平整面。還有當(dāng)工件是細(xì)桿形狀或者是長條板狀的時(shí)候，測量過程中會(huì)出現(xiàn)彎曲和形變而造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確的情況，這時(shí)候要利用一些輔助固定的工具，防止工件發(fā)生形變。

3 硬度計(jì)因素

3.1 壓頭

壓頭原因主要是硬件的尺寸不對(duì)造成的，硬度計(jì)在長期的測試中，可能導(dǎo)致壓頭出現(xiàn)問題，一些指標(biāo)出現(xiàn)變化比如壓頭圓錐角應(yīng)為一百二十度，如果其小于一百二十度，就會(huì)導(dǎo)致測量值出現(xiàn)誤差。同樣的，頂端圓弧和鋼球壓頭如果出現(xiàn)尺寸的問題也會(huì)造成測量結(jié)果的偏差。一般來講，造成這種情況的原因可能是硬度計(jì)部件老化或者硬度計(jì)本身的質(zhì)量問題，需要對(duì)硬度計(jì)進(jìn)行維修校準(zhǔn)或者更換。

3.2 載荷

一般來講，初始載荷為一百牛頓，當(dāng)硬度計(jì)的彈簧、杠桿等出現(xiàn)問題時(shí)，載荷數(shù)值會(huì)出現(xiàn)偏差，一般來講，初始載荷的誤差范圍允許在0.2牛頓上下[2]。除了初始載荷問題，還可能因?yàn)楦軛U比例出現(xiàn)問題而帶來誤差。

如果是初始載荷的問題，需要檢查彈簧。杠桿和百分表，緊固杠桿螺絲，如果是杠桿出現(xiàn)問題，要進(jìn)行人工校直。

3.3 工作臺(tái)

工作臺(tái)不水平可能會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果與實(shí)際值相比偏低，需要用水平儀對(duì)水平臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，另外，特殊的工作臺(tái)一般僅針對(duì)特殊的工件，不能進(jìn)行混用，容易造成誤差。

4 環(huán)境因素

4.1 溫度的影響

硬度計(jì)本身不會(huì)受溫度影響，但是緩沖器的工作原理是利用油的粘著力進(jìn)行緩沖，環(huán)境溫度對(duì)油的粘著力造成一定的影響，最終導(dǎo)致緩沖器的工作效果下降，測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。除此之外，當(dāng)溫度升至80度以上的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致工件表面的硬度值出現(xiàn)偏差，不過硬度計(jì)測量一般在室溫環(huán)境下進(jìn)行，這種情況不太容易發(fā)生。

4.2 周圍震動(dòng)的影響

當(dāng)硬度測試時(shí)周圍出現(xiàn)震動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致硬度計(jì)的某些部件松動(dòng)，對(duì)測量結(jié)果造成一定的影響[3]。在測量過程中，應(yīng)該保持周圍的環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，不要擊打和晃動(dòng)工作中的硬度計(jì)。

總之，工件的硬度測試工作非常重要，是工件壽命和質(zhì)量的重要衡量指標(biāo)，在進(jìn)行硬度測試的過程中，可能會(huì)因?yàn)橐恍┎僮鞑划?dāng)和環(huán)境因素或者硬度計(jì)、工件本身的情況而帶來一定的誤差，通過上文分析我們可以發(fā)現(xiàn)，大部分的誤差實(shí)際上都是可以避免的，在實(shí)際工作中，要做到積極避免誤差，才能讓測量更加精準(zhǔn)，測量結(jié)果才更有說服力和實(shí)際意義。