淺析V型槽載物臺對洛氏硬度檢測結果的影響

關樹枝

(湖北江鉆股份公司，武漢 433124)

0 引言

對滾珠、鋼球等凸柱面、凸球面試樣進行洛氏硬度檢測時，為了檢測方便或標準要求直接檢測零件工作面硬度，必須借助特殊V型槽載物臺，進行洛氏檢測，再根據(jù)標準規(guī)定的系數(shù)進行修正。V形槽載物臺包括V形錐槽載物臺和V形槽載物臺(以下統(tǒng)稱V形槽)。V型槽的作用是在硬度檢測中對圓柱狀和球狀樣品提供穩(wěn)固、準確的支撐作用。在硬度機精度準確的情況下，任何由V型槽引起，影響檢測過程對試樣穩(wěn)固、合適支撐的因素，都會造成檢測結果的偏差。另一方面，相關計量檢定規(guī)程[1]中沒有明確規(guī)定需對V形槽進行檢定。日常用標準硬度塊校準硬度機時只用平臺支撐座，不會使用V型槽，定期檢定中通常也會忽視V型槽的檢定[2]。V型槽的硬度、工作面粗糙度等因素，都可能會對洛氏硬度檢測結果造成較大影響。

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

1 V形槽載物臺硬度的影響

對軸承零件鋼球、滾珠等樣品使用V形錐槽載物臺(見圖1)和V形槽載物臺(見圖2)支撐，進行洛氏硬度檢測時，樣品與載物臺接觸面積明顯小于使用平臺支撐座檢測具有兩個平行平面樣品硬度時的接觸面積，這時需要載物臺有足夠的硬度，以提供堅固的支撐。V型槽載物臺硬度過低，受力時載物臺與試樣接觸面會產(chǎn)生一定形變，對樣品的堅固支撐作用下降，通常會造成洛氏硬度檢測數(shù)據(jù)降低。因此，載物臺硬度值應不低于60HRC[2]。

圖1 V形錐槽載物臺

圖2 V形槽載物臺

2 V形槽工作面粗糙度等狀況的影響

載物臺工作面粗糙度不夠，可能會對結果造成很大影響。硬度機投入使用前，會按相關檢驗標準進行檢驗，以保證載物臺符合要求，而經(jīng)過長期使用后，V形槽載物臺工作面會因為局部磨損、劃痕、表面銹跡、附著污垢等因素，造成工作面粗糙度下降，失去對檢測樣品平穩(wěn)、剛性的支撐作用，使實驗力不能完全傳遞到樣品上，導致結果產(chǎn)生較大影響。

筆者對兩個外形相同V形槽載物臺進行試驗，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過使用多年后，在同一臺硬度機上使用不同V形槽載物臺，檢測出洛氏硬度的結果相差較大。經(jīng)過仔細分析，發(fā)現(xiàn)V形槽載物臺工作面磨損程度及表面附著的污垢、銹跡有區(qū)別。用專用的油石對工作面仔細研磨，除去表面附著的污垢、銹跡，使工作面恢復光潔、平整后，兩件不同V形槽載物臺的差異明顯減小，結果趨于一致。可見V形槽載物臺表面粗糙度、平整度、污物等狀況會對結果產(chǎn)生較大影響。

日常要對載物臺表面進行必要的檢查，保證載物臺工作面不能有影響硬度檢測結果準確性的磨損、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，防止其影響載物臺對樣品的剛性支撐作用，而導致硬度檢測數(shù)值的降低。

3 V形槽載物臺中心凹槽或中心孔的影響

通常在V形槽載物臺中心有一個中心孔或中心槽，孔或槽的尺寸會對直徑較小的鋼球或滾珠硬度檢測結果造成較大影響。尤其對小直徑的試樣而言，檢測結果影響更大。筆者曾使用的兩個不同V形槽載物臺對同一批滾珠硬度檢測對比實驗時，發(fā)現(xiàn)平均硬度結果相差很大。經(jīng)過仔細分析發(fā)現(xiàn)主要存在兩方面原因：1)以前從未檢測過直徑僅為6.2mm滾珠的硬度；2)兩個V形槽載物臺主要區(qū)別在于中心凹槽寬度不同，其中一個中心凹槽寬度較大，約5.0mm，載物臺不能對小滾珠提供平穩(wěn)剛性的支撐(示意圖見圖3a)，導致硬度檢測結果偏低。

圖3 V形載物臺中心槽尺寸對滾珠洛氏硬度檢測結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。對直徑較小的滾珠或鋼球，使用V形槽載物臺或錐形槽載物臺檢測洛氏硬度時，應充分考慮載物臺中心凹槽寬度或中心孔直徑的影響，避免檢測結果與硬度真值產(chǎn)生較大偏差。

4 中心不對中的影響

壓頭、試樣、載物臺V形槽與硬度機支撐座的中心應對中，否則檢測過程壓頭中心會偏離柱狀或球狀樣品凸起部分的最上端中心，通常會導致洛氏硬度檢測數(shù)值低于真值。中心位置偏差相同時，柱狀或球狀樣品的直徑越小，造成硬度偏差的情況就會越明顯。

5 其它因素的影響

使用V型槽檢測圓柱狀試樣硬度時，壓痕距離試樣端面太近、操作不當?shù)纫蛩囟紩Y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討論。

6 結語

1)在硬度機本身的精度良好的前提下，V形槽載物臺本身硬度、V形槽載物臺工作面狀況、載物臺中心凹槽或中心孔尺寸、中心對中度等因素都可能會對洛氏硬度檢測數(shù)據(jù)造成不同程度的偏差，甚至可能造成檢測質量事故，對小直徑的柱狀或球狀樣品硬度檢測結果的影響尤為明顯。

2)金屬洛氏硬度計檢定規(guī)程沒有明確規(guī)定需對V形槽載物臺進行檢定，但在日常自檢和定期檢定中不應忽視對V形槽載物臺的硬度、表面狀況、中心對中度等指標進行檢定。

3)檢測時，注意根據(jù)樣品大小和V形槽載物臺特性，選用恰當?shù)腣形槽載物臺。

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

[2] 沈運杰，等.洛氏硬度計在校準時易被忽略的現(xiàn)象分析 .計量技術，2013(1)

[3] GB/T 230.1—2009 金屬材料 洛氏硬度實驗 第1部分：實驗方法(A B C D E F G H K N T標尺).北京.中國標準出版社，2009