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        淺談JJG 112-2013和ASTM E18-15中關(guān)于硬度計(jì)校準(zhǔn)部分的分析比較

        2015-12-02 03:08:30艾兆春韓若曦薛文瑞劉玉波
        計(jì)測(cè)技術(shù) 2015年1期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)

        艾兆春,韓若曦,薛文瑞,劉玉波

        (黑龍江華安精益計(jì)量技術(shù)研究院有限公司,黑龍江哈爾濱150046)

        0 引言

        針對(duì)金屬洛氏硬度計(jì)的檢定,傳統(tǒng)的方法是依據(jù)JJG 112國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程來(lái)進(jìn)行。近年來(lái),由于產(chǎn)品涉及外貿(mào)、波音、空客和核電制造等項(xiàng)目,很多計(jì)量?jī)x器設(shè)備均要求按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。目前,金屬洛氏硬度計(jì)依據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)的規(guī)范是ASTM E18-15《金屬材料洛氏硬度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》,并在附錄A1和附錄A3給出了詳細(xì)的介紹。其中附錄A1為硬度計(jì)的校準(zhǔn),附錄A3為硬度計(jì)壓頭的校準(zhǔn)。

        ASTM E18-15《金屬材料洛氏硬度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》主要包含洛氏硬度計(jì)的校準(zhǔn)、洛氏硬度標(biāo)準(zhǔn)儀器、硬度計(jì)壓頭的校準(zhǔn)和硬度塊的校準(zhǔn)等,而JJG 112-2013《金屬洛氏硬度計(jì)檢定規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱JJG 112)只規(guī)定了硬度計(jì)的檢定內(nèi)容,對(duì)于硬度塊的檢定是另外一本規(guī)程,規(guī)程代號(hào)為JJG 113-2013。本文主要介紹ASTM E18-15附錄A1,A3部分(以下簡(jiǎn)稱ASTM E18)和JJG 112之間的不同。

        1 檢定/校準(zhǔn)項(xiàng)目的分析比較

        1.1 JJG 112-2013中對(duì)金屬洛氏硬度計(jì)檢定項(xiàng)目的要求

        JJG 112-2013《金屬洛氏硬度計(jì)檢定規(guī)程》中規(guī)定的檢定項(xiàng)目主要分為首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查三個(gè)方面[1]。對(duì)于我們計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定而言,工作所涉及的主要內(nèi)容為首次檢定和后續(xù)檢定。金屬洛氏硬度計(jì)的檢定項(xiàng)目[2]詳見(jiàn)表1。

        表1 金屬洛氏硬度計(jì)檢定項(xiàng)目

        1.2 ASTM E18對(duì)金屬洛氏硬度計(jì)校準(zhǔn)項(xiàng)目的要求

        針對(duì)金屬洛氏硬度計(jì)的校準(zhǔn),ASTM E18中主要分為四個(gè)方面:直接校準(zhǔn)、間接校準(zhǔn)、日常檢驗(yàn)和壓頭的校準(zhǔn)[2]。

        直接校準(zhǔn)可分為硬度計(jì)試驗(yàn)力、壓痕深度測(cè)量系統(tǒng)、機(jī)械滯后和校準(zhǔn)周期內(nèi)檢驗(yàn)四個(gè)部分;間接校準(zhǔn)可分為硬度示值和壓頭兩個(gè)部分;日常核驗(yàn)主要是利用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊對(duì)硬度計(jì)性能進(jìn)行日常監(jiān)督;壓頭的校準(zhǔn)分為洛氏金剛石壓頭和洛氏硬質(zhì)合金球壓頭兩個(gè)部分。

        1.3 檢定/校準(zhǔn)項(xiàng)目比較分析

        由表1中可以看出,JJG 112-2013中對(duì)首次檢定項(xiàng)目要求較多,而對(duì)后續(xù)檢定項(xiàng)目則省略了很多項(xiàng)目,ASTM E18不分首次校準(zhǔn)和后續(xù)校準(zhǔn),對(duì)于新制造和使用中的硬度計(jì)所校準(zhǔn)的項(xiàng)目都是一樣的,這一點(diǎn)比國(guó)家檢定規(guī)程要求更加嚴(yán)格。其次,JJG 112中對(duì)硬度計(jì)的外觀、主軸的垂直度和主軸軸線的同軸度有相關(guān)要求,ASTM E18中沒(méi)有給出這方面的校準(zhǔn)方法。

        ASTM E18中對(duì)校準(zhǔn)周期內(nèi)的檢驗(yàn)做了較詳細(xì)的介紹,包含了JJG 112中加力及保持時(shí)間項(xiàng)目,還包含了壓頭接觸速率和最初試驗(yàn)力保持時(shí)間,這兩項(xiàng)在JJG 112中沒(méi)有給出檢定要求。

        壓頭的檢定中,JJG 112給出的結(jié)論只有合格與不合格兩種,ASTM E18可將壓頭進(jìn)行等級(jí)劃分,洛氏金剛石壓頭和洛氏硬質(zhì)合金球壓頭可分為A級(jí)和B級(jí)兩種。對(duì)于球壓頭,JJG 112分為鋼球壓頭和硬質(zhì)合金球壓頭兩種,允許使用鋼球壓頭,而ASTM E18中規(guī)定,不允許使用鋼球壓頭作為校準(zhǔn)結(jié)果。

        2 檢定/校準(zhǔn)方法的分析比較

        ASTM E18和JJG 112在檢定/校準(zhǔn)方法上有很多相似之處,但也有較大的區(qū)別。如在硬度計(jì)試驗(yàn)力、硬度示值和壓痕測(cè)深等檢定/校準(zhǔn)方法上基本是相同的。在硬度計(jì)試驗(yàn)力的檢定/校準(zhǔn)過(guò)程中,唯一的區(qū)別就是對(duì)使用的測(cè)力儀有不同要求,ASTM E18中規(guī)定測(cè)力儀的最大允許誤差至少為±0.25%,JJG 112中規(guī)定測(cè)力儀的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.3級(jí)。ASTM E18對(duì)硬度計(jì)示值的校準(zhǔn)要求是可至少選用高和低兩種范圍進(jìn)行校準(zhǔn),JJG 112則要求選用高、中、低三種范圍進(jìn)行檢定。在ASTM E18和JJG 112中都對(duì)硬度計(jì)壓痕測(cè)量裝置的檢定做了詳細(xì)的介紹,JJG 112中提到“若對(duì)壓痕測(cè)深裝置不能直接檢定,可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)硬度塊和標(biāo)準(zhǔn)壓頭間接檢定壓痕測(cè)深裝置”;而在ASTM E18中則沒(méi)有提及,只對(duì)壓痕測(cè)深標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行了介紹。

        ASTM E18和JJG 112在試樣位移、機(jī)架變形和機(jī)械滯后有較大的差別。例:ASTM E18中對(duì)機(jī)械滯后校準(zhǔn)的規(guī)定是使用壓頭支撐面直接作用于砧座或非常硬的硬度塊,重復(fù)進(jìn)行10次測(cè)量,當(dāng)使用B,E,F(xiàn)等標(biāo)尺時(shí),其值為(130±1.0)HR,當(dāng)使用C,N等標(biāo)尺時(shí),其值應(yīng)為(100±1.0)HR。JJG 112中規(guī)定使用一個(gè)直徑不小于10 mm的球壓頭,將不低于60 HRC的硬度塊放在平臺(tái)上,重復(fù)測(cè)量6次,取后3次結(jié)果作為最終結(jié)果,對(duì)于不帶鎖緊機(jī)構(gòu)的硬度計(jì)其結(jié)果不應(yīng)超過(guò)1.5 HR,對(duì)于帶鎖緊機(jī)構(gòu)的硬度計(jì),其結(jié)果不超過(guò)0.5HR。

        3 技術(shù)指標(biāo)分析比較

        ASTM E18和JJG 112中檢定/校準(zhǔn)項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)有相同之處也有很多不同之處。本文主要從直接檢驗(yàn)和間接檢驗(yàn)兩個(gè)部分進(jìn)行分析,在直接檢驗(yàn)部分中,硬度計(jì)試驗(yàn)力、壓痕測(cè)深裝置、加力及保持時(shí)間等項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析結(jié)果見(jiàn)表2。壓頭項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)比較見(jiàn)表3。

        值得注意的是在硬度計(jì)試驗(yàn)力、壓頭、加力及保持時(shí)間等項(xiàng)目上技術(shù)指標(biāo)的要求存在較大差異,而在壓痕測(cè)深裝置的檢定/校準(zhǔn)上,其技術(shù)指標(biāo)要求基本相同。

        表2 直接檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)比對(duì)

        對(duì)于硬度計(jì)壓頭的檢定/校準(zhǔn),美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E18分為A級(jí)、B級(jí)和參考級(jí),而JJG 112則分為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)和普通級(jí)兩類,參考級(jí)壓頭的技術(shù)指標(biāo)沒(méi)有給出。

        4 檢定/校準(zhǔn)周期的比較分析

        國(guó)家檢定規(guī)程要求金剛石壓頭檢定周期一般不超過(guò)4年,鋼球壓頭的檢定周期未給出,金屬洛氏硬度計(jì)的檢定周期一般不超過(guò)1年。

        美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E18-15針對(duì)不同級(jí)別的壓頭分別給出不同的要求。等級(jí)B的金剛石壓頭要求在新購(gòu)買時(shí)和懷疑有損壞時(shí)需要重新校準(zhǔn);等級(jí)A的金剛石壓頭要求在1年內(nèi)和懷疑有損壞時(shí)需重新校準(zhǔn);參考級(jí)壓頭要求新購(gòu)買時(shí)和懷疑有損壞時(shí)需要重新校準(zhǔn)。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)還給出了等級(jí)A和等級(jí)B硬質(zhì)合金球壓頭的校準(zhǔn)要求,當(dāng)新購(gòu)買時(shí)和懷疑有損壞時(shí)重新校準(zhǔn)固定器,即固定壓頭的壓頭冒,在重新校準(zhǔn)固定器方法上,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E18-15中A1.5.3.1中日常核驗(yàn)方法有所提及,由于國(guó)家檢定規(guī)程JJG 112中沒(méi)有說(shuō)明,這里將不進(jìn)行分析比較。

        表3 硬度計(jì)壓頭的技術(shù)指標(biāo)比對(duì)

        5 結(jié)論

        本文分別對(duì)ASTM E18-15和JJG 112-2013兩本規(guī)范進(jìn)行了系統(tǒng)的分析比較,主要包含檢定/校準(zhǔn)項(xiàng)目、檢定/校準(zhǔn)方法、技術(shù)指標(biāo)和檢定/校準(zhǔn)周期四個(gè)方面。通過(guò)比較,我們得知兩者之間存在的差異還是很大的(JJG 112-2013同歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN ISO 6508-2較相似),而美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM自成體系,在技術(shù)指標(biāo)要求上更加嚴(yán)格,在校準(zhǔn)方法上更加細(xì)致。ASTM E18-15包含了硬度計(jì)校準(zhǔn)、壓頭校準(zhǔn)、硬度塊的校準(zhǔn)以及一些試驗(yàn)方法,內(nèi)容涉及范圍較廣,而國(guó)家檢定規(guī)程JJG 112中只包含了硬度計(jì)和壓頭兩個(gè)方面,對(duì)于洛氏硬度塊的檢定是另外一本規(guī)程。實(shí)際表明,我國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程等效歐洲一些標(biāo)準(zhǔn),代表著國(guó)際平均水平,同美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家還存在這一定差距。在日常工作中,國(guó)產(chǎn)硬度計(jì)若按美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn),有些參數(shù)是不能滿足其要求的,尤其注意到的地方是壓頭的校準(zhǔn),現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)水平與國(guó)外有一定差距,在日常校準(zhǔn)工作中應(yīng)引起重視。

        [1]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 112-2013金屬洛氏硬度計(jì)(A,B,C,D,E,F(xiàn),G,H,K,N,T標(biāo)尺)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.

        [2]國(guó)防科工委科技與質(zhì)量司.力學(xué)計(jì)量:上冊(cè)[M].北京:原子能出版社,2002.

        [3]The American association of test materials.ASTM E18-15 Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials[S].2010.

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