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        洛氏硬度(HRC)測量不確定度的評定

        2019-10-29 09:15:48王先偉楊春亮
        關(guān)鍵詞:氏硬度壓痕示值

        王先偉 楊春亮

        遼寧省交通高等??茖W(xué)校 遼寧 沈陽 110122

        1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

        洛氏硬度測試的基本原理是將特定尺寸、形狀和材料的壓頭按規(guī)定分兩級試驗(yàn)力壓入試樣表面,初試驗(yàn)力加載后,測量初始壓痕深度。隨后施加主試驗(yàn)力,在卸除主試驗(yàn)力后保持初試驗(yàn)力時測量最終壓痕深度,洛氏硬度根據(jù)最終壓痕深度和初始壓痕深度的差值及常數(shù)通過公式計(jì)算給出[1]。

        試驗(yàn)材料為32.5HRC±1.5HRC的標(biāo)準(zhǔn)金屬塊標(biāo)準(zhǔn)硬度塊,表面平整程度及粗糙度等質(zhì)量符合《金屬材料 洛氏硬度試驗(yàn) 第1部分:試驗(yàn)方法》(GB/T 230.1-2018)的要求。依據(jù)《金屬洛氏硬度計(jì)(A,B,C,D,E,F(xiàn),G,H,K,N,T標(biāo)尺)》(JJG 112-2013)及試驗(yàn)方法的要求進(jìn)行洛氏硬度測試。硬度計(jì)采用R(D)150A1型洛氏硬度計(jì)(分辨力為0.5HRC),且硬度計(jì)經(jīng)過國家相關(guān)計(jì)量部門檢定校準(zhǔn)。硬度計(jì)最大允許誤差和示值重復(fù)性如表1所示:

        表1 硬度計(jì)(C標(biāo)尺)示值最大允許誤差和示值重復(fù)性

        為消除溫度對測試結(jié)果產(chǎn)生的影響,測試工作在溫度22℃±1℃,相對濕度52%的試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

        2 建立數(shù)學(xué)模型

        試中:y為被測硬度塊硬度讀出值;

        x為被測硬度塊硬度測量值。

        3 洛氏硬度試驗(yàn)測量的不確定度來源分析

        4 硬度標(biāo)準(zhǔn)塊獨(dú)立重復(fù)性試驗(yàn)的檢測結(jié)果

        硬度塊獨(dú)立重復(fù)性試驗(yàn)檢測結(jié)果如表2所示

        表2 硬度塊獨(dú)立重復(fù)性試驗(yàn)檢測結(jié)果

        5 各分量引入的不確定度計(jì)算

        硬度計(jì)示值不均勻度最大允值可以看作儀器重復(fù)性極限,根據(jù)JJG 112-2013洛氏硬度計(jì)的示值重復(fù)性≤0.02(100-)或0.8HRC。32.5HRC硬度值水平:不均勻度最大允許值為0.02×(100-32.5)=1.4HRC

        用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的均勻度來評定,按矩形分布考慮32.5 HRC 硬度值水平:

        硬度計(jì)測量系統(tǒng)分辨力為0.5 HRC,引起的不確定度按半寬,并按矩形分布考慮,則測量系統(tǒng)的分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量:

        按照GB/T230.1-2018標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定HRC值的修約間隔為0.5HRC,其半寬區(qū)間為0.25,此分布為均勻分布,包含因子,不確定度:

        6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc的評定

        各分量不確定度互不相關(guān),所有靈敏系數(shù)為1,則合成不確定度:

        7 擴(kuò)展不確定度的評定

        8 測量不確定度的報(bào)告與表示

        硬度計(jì)測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度對32.5 HRC標(biāo)準(zhǔn)硬度塊為=32.5±1.076HRC,k=2。

        9 結(jié)論

        通過對32.5HRC±1.5HRC標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行洛氏硬度測試結(jié)果的不確定度評定,并結(jié)合洛氏硬度計(jì)的實(shí)際情況,可以看出影響洛氏硬度測試結(jié)果的最大不確定度分量來源于硬度計(jì)允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。因此在金屬洛氏硬度測試時,應(yīng)優(yōu)先選用性能穩(wěn)定、允許誤差較小的硬度計(jì)來完成測試,以此來有效提高金屬硬度試驗(yàn)的準(zhǔn)確度。

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