關(guān)樹(shù)枝

(湖北江鉆股份公司，武漢 433124)

0 引言

對(duì)滾珠、鋼球等凸柱面、凸球面試樣進(jìn)行洛氏硬度檢測(cè)時(shí)，為了檢測(cè)方便或標(biāo)準(zhǔn)要求直接檢測(cè)零件工作面硬度，必須借助特殊V型槽載物臺(tái)，進(jìn)行洛氏檢測(cè)，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的系數(shù)進(jìn)行修正。V形槽載物臺(tái)包括V形錐槽載物臺(tái)和V形槽載物臺(tái)(以下統(tǒng)稱V形槽)。V型槽的作用是在硬度檢測(cè)中對(duì)圓柱狀和球狀樣品提供穩(wěn)固、準(zhǔn)確的支撐作用。在硬度機(jī)精度準(zhǔn)確的情況下，任何由V型槽引起，影響檢測(cè)過(guò)程對(duì)試樣穩(wěn)固、合適支撐的因素，都會(huì)造成檢測(cè)結(jié)果的偏差。另一方面，相關(guān)計(jì)量檢定規(guī)程[1]中沒(méi)有明確規(guī)定需對(duì)V形槽進(jìn)行檢定。日常用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊校準(zhǔn)硬度機(jī)時(shí)只用平臺(tái)支撐座，不會(huì)使用V型槽，定期檢定中通常也會(huì)忽視V型槽的檢定[2]。V型槽的硬度、工作面粗糙度等因素，都可能會(huì)對(duì)洛氏硬度檢測(cè)結(jié)果造成較大影響。

根據(jù)洛氏硬度試驗(yàn)原理，規(guī)定條件下，將壓頭分2個(gè)步驟壓入試樣表面。卸除主試驗(yàn)力后，在初試驗(yàn)力下測(cè)量壓痕殘余深度h。以h代表硬度的高低。由此可知，任何影響試驗(yàn)力或殘余壓痕深度的因素，都將對(duì)洛氏硬度結(jié)果產(chǎn)生影響。

1 V形槽載物臺(tái)硬度的影響

對(duì)軸承零件鋼球、滾珠等樣品使用V形錐槽載物臺(tái)(見(jiàn)圖1)和V形槽載物臺(tái)(見(jiàn)圖2)支撐，進(jìn)行洛氏硬度檢測(cè)時(shí)，樣品與載物臺(tái)接觸面積明顯小于使用平臺(tái)支撐座檢測(cè)具有兩個(gè)平行平面樣品硬度時(shí)的接觸面積，這時(shí)需要載物臺(tái)有足夠的硬度，以提供堅(jiān)固的支撐。V型槽載物臺(tái)硬度過(guò)低，受力時(shí)載物臺(tái)與試樣接觸面會(huì)產(chǎn)生一定形變，對(duì)樣品的堅(jiān)固支撐作用下降，通常會(huì)造成洛氏硬度檢測(cè)數(shù)據(jù)降低。因此，載物臺(tái)硬度值應(yīng)不低于60HRC[2]。

圖1 V形錐槽載物臺(tái)

圖2 V形槽載物臺(tái)

2 V形槽工作面粗糙度等狀況的影響

載物臺(tái)工作面粗糙度不夠，可能會(huì)對(duì)結(jié)果造成很大影響。硬度機(jī)投入使用前，會(huì)按相關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證載物臺(tái)符合要求，而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，V形槽載物臺(tái)工作面會(huì)因?yàn)榫植磕p、劃痕、表面銹跡、附著污垢等因素，造成工作面粗糙度下降，失去對(duì)檢測(cè)樣品平穩(wěn)、剛性的支撐作用，使實(shí)驗(yàn)力不能完全傳遞到樣品上，導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

筆者對(duì)兩個(gè)外形相同V形槽載物臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)使用多年后，在同一臺(tái)硬度機(jī)上使用不同V形槽載物臺(tái)，檢測(cè)出洛氏硬度的結(jié)果相差較大。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)V形槽載物臺(tái)工作面磨損程度及表面附著的污垢、銹跡有區(qū)別。用專用的油石對(duì)工作面仔細(xì)研磨，除去表面附著的污垢、銹跡，使工作面恢復(fù)光潔、平整后，兩件不同V形槽載物臺(tái)的差異明顯減小，結(jié)果趨于一致?？梢?jiàn)V形槽載物臺(tái)表面粗糙度、平整度、污物等狀況會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

日常要對(duì)載物臺(tái)表面進(jìn)行必要的檢查，保證載物臺(tái)工作面不能有影響硬度檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的磨損、劃痕、污物和銹斑；另外也需要做好防銹、清除表面污垢等工作，防止其影響載物臺(tái)對(duì)樣品的剛性支撐作用，而導(dǎo)致硬度檢測(cè)數(shù)值的降低。

3 V形槽載物臺(tái)中心凹槽或中心孔的影響

通常在V形槽載物臺(tái)中心有一個(gè)中心孔或中心槽，孔或槽的尺寸會(huì)對(duì)直徑較小的鋼球或滾珠硬度檢測(cè)結(jié)果造成較大影響。尤其對(duì)小直徑的試樣而言，檢測(cè)結(jié)果影響更大。筆者曾使用的兩個(gè)不同V形槽載物臺(tái)對(duì)同一批滾珠硬度檢測(cè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)平均硬度結(jié)果相差很大。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)主要存在兩方面原因：1)以前從未檢測(cè)過(guò)直徑僅為6.2mm滾珠的硬度；2)兩個(gè)V形槽載物臺(tái)主要區(qū)別在于中心凹槽寬度不同，其中一個(gè)中心凹槽寬度較大，約5.0mm，載物臺(tái)不能對(duì)小滾珠提供平穩(wěn)剛性的支撐(示意圖見(jiàn)圖3a)，導(dǎo)致硬度檢測(cè)結(jié)果偏低。

圖3 V形載物臺(tái)中心槽尺寸對(duì)滾珠洛氏硬度檢測(cè)結(jié)果影響的兩種典型示意圖

因此，V形槽中心槽或中心孔的尺寸要與試樣的尺寸相匹配。對(duì)直徑較小的滾珠或鋼球，使用V形槽載物臺(tái)或錐形槽載物臺(tái)檢測(cè)洛氏硬度時(shí)，應(yīng)充分考慮載物臺(tái)中心凹槽寬度或中心孔直徑的影響，避免檢測(cè)結(jié)果與硬度真值產(chǎn)生較大偏差。

4 中心不對(duì)中的影響

壓頭、試樣、載物臺(tái)V形槽與硬度機(jī)支撐座的中心應(yīng)對(duì)中，否則檢測(cè)過(guò)程壓頭中心會(huì)偏離柱狀或球狀樣品凸起部分的最上端中心，通常會(huì)導(dǎo)致洛氏硬度檢測(cè)數(shù)值低于真值。中心位置偏差相同時(shí)，柱狀或球狀樣品的直徑越小，造成硬度偏差的情況就會(huì)越明顯。

5 其它因素的影響

使用V型槽檢測(cè)圓柱狀試樣硬度時(shí)，壓痕距離試樣端面太近、操作不當(dāng)?shù)纫蛩囟紩?huì)對(duì)結(jié)果造成影響。本文只討論容易被忽視的重要因素，其它可能存在的影響因素不再逐一詳細(xì)討論。

6 結(jié)語(yǔ)

1)在硬度機(jī)本身的精度良好的前提下，V形槽載物臺(tái)本身硬度、V形槽載物臺(tái)工作面狀況、載物臺(tái)中心凹槽或中心孔尺寸、中心對(duì)中度等因素都可能會(huì)對(duì)洛氏硬度檢測(cè)數(shù)據(jù)造成不同程度的偏差，甚至可能造成檢測(cè)質(zhì)量事故，對(duì)小直徑的柱狀或球狀樣品硬度檢測(cè)結(jié)果的影響尤為明顯。

2)金屬洛氏硬度計(jì)檢定規(guī)程沒(méi)有明確規(guī)定需對(duì)V形槽載物臺(tái)進(jìn)行檢定，但在日常自檢和定期檢定中不應(yīng)忽視對(duì)V形槽載物臺(tái)的硬度、表面狀況、中心對(duì)中度等指標(biāo)進(jìn)行檢定。

3)檢測(cè)時(shí)，注意根據(jù)樣品大小和V形槽載物臺(tái)特性，選用恰當(dāng)?shù)腣形槽載物臺(tái)。

[1] JJG 112—2003 金屬洛氏硬度 (A B C D E F G H K N T標(biāo)尺)檢定規(guī)程.北京.中國(guó)計(jì)量出版社，2003

[2] 沈運(yùn)杰，等.洛氏硬度計(jì)在校準(zhǔn)時(shí)易被忽略的現(xiàn)象分析 .計(jì)量技術(shù)，2013(1)

[3] GB/T 230.1—2009 金屬材料 洛氏硬度實(shí)驗(yàn) 第1部分：實(shí)驗(yàn)方法(A B C D E F G H K N T標(biāo)尺).北京.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009