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      影響便攜式里氏硬度計(jì)檢測結(jié)果的主要原因分析

      2016-04-22 07:49:58陳海濤周希玉山東科瑞控股集團(tuán)有限公司山東東營257000
      山東工業(yè)技術(shù) 2016年1期

      石 聰,陳海濤,周希玉(山東科瑞控股集團(tuán)有限公司,山東 東營 257000)

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      影響便攜式里氏硬度計(jì)檢測結(jié)果的主要原因分析

      石聰,陳海濤,周希玉
      (山東科瑞控股集團(tuán)有限公司,山東東營257000)

      摘 要:便攜式里氏硬度計(jì)由于其體積小便于攜帶,對材料表面損傷較小,可以很方便快捷的對多種類、多形狀的原材料進(jìn)行硬度檢測,并能實(shí)現(xiàn)在不同硬度之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換,大大提高了檢驗(yàn)員的現(xiàn)場檢驗(yàn)效率,因此在我單位各個分子公司在硬度檢測中應(yīng)用較多。但是由于檢驗(yàn)員對工作原理了解不夠、操作不當(dāng)?shù)冉o檢驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來較大誤差,從而引起了許多不必要的檢測異議。本文以公司常用的TH110型號里氏硬度計(jì)為例,分析找出這些影響檢測結(jié)果的因素,使得檢驗(yàn)員以及其他使用者加以規(guī)避,提高里氏硬度檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性為目的。

      關(guān)鍵詞:TH110;里氏硬度;原因

      1 里氏硬度的檢測原理

      里氏硬度試驗(yàn)方法是一種動態(tài)硬度試驗(yàn)法,用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體在彈簧力作用下以一定速度垂直沖擊試樣表面,以沖擊體在距試樣表面1mm處的回彈速度(VR)與沖擊速度(VA)的比值來表示材料的里氏硬度。

      HL=1000(VR/VA)

      2 影響里氏硬度測量準(zhǔn)確性的原因

      2.1沖擊裝置的選擇(圖1)

      圖1

      D型:常規(guī)測量 DC型:測量孔或圓柱筒內(nèi)

      DL型:測量細(xì)長窄槽 C型:測量小輕薄部件及表面硬件層

      D+15型:測量溝槽或凹入的表面 G型:厚重及表面較粗糙的鑄鍛件

      E型:測量硬度極高的材料

      檢測標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了八種沖擊裝置,常用的有以上幾種,檢驗(yàn)員可根據(jù)本單位的實(shí)際情況配置不同的沖擊裝置。沖擊裝置內(nèi)部有一沖擊球,由于硬度計(jì)使用時間較長,沖擊次數(shù)較多,容易造成球頭的磨損和表面狀態(tài)的變化,檢驗(yàn)員員應(yīng)定期對球頭進(jìn)行更換,從而降低里氏硬度的誤差。

      2.2支撐裝置的選擇

      除DL類型沖擊裝置外,其余沖擊裝置在沖擊頭位置,都配有支撐環(huán)。并且支撐環(huán)上帶有橡膠涂層。在實(shí)際檢測中,我們要特別注意支撐環(huán)底面的清理。由于硬度計(jì)在現(xiàn)場檢測,往往會在此積累塵土、碎屑等,這些將會降低沖擊速度。在檢測開始前,首先要目視檢查底部是否干凈,并予以清理。

      特別要注意對于曲面試樣的檢測,試樣的試驗(yàn)面最好是平面。當(dāng)被測試樣表面曲率半徑R小于30mm(D、DC、D+15、C、E、DL型沖擊裝置)和小于50mm(G型沖擊裝置)時,應(yīng)使用小支承環(huán)或異型支承環(huán)。

      2.3沖擊方向的選擇(圖2,圖3)

      由文中1.里氏硬度的檢測原理我們可以知道,回彈速度與沖擊速度,是影響里氏硬度的兩個變量,而沖擊方向直接影響到?jīng)_擊速度和回彈速度。我單位除常規(guī)板材外、型材外,異形件較多,比如回轉(zhuǎn)體、銷軸類、球面等,無法保證沖擊方向。所以在實(shí)際檢測中,要根據(jù)現(xiàn)場情況,確保沖擊方向與被測試樣垂直。無法垂直沖擊,往往給檢測結(jié)果帶來較大偏差。

      圖2 (錯誤)

      圖3?。ㄕ_)

      2.4被測試樣的質(zhì)量和厚度(表1)

      表1 試樣質(zhì)量和厚度要求

      被測試樣的質(zhì)量和厚度也是影響檢測結(jié)果的一個主要因素,表中耦合意思是:試樣與更重的支撐物牢固連接,且試樣不會出現(xiàn)應(yīng)力或應(yīng)變。從表中我們可以看出,對于D型沖擊裝置不適用于厚度<25mm的未耦合試樣,這點(diǎn)在實(shí)際檢測中要額外注意,對于薄板和薄管檢測中更要引起重視。

      對重量大于5kg的重型試樣,不需要支承;重量在2-5kg的試件有懸伸部分的試件及薄壁試件在檢測時應(yīng)加以物體支撐,以避免沖擊力引起試件變形、變曲和移動;對中型試樣,必須置于平坦、堅(jiān)固的平面上,保證試樣平穩(wěn)置放,不得有任何晃動。

      2.5被測試樣的表面粗糙度(表2)

      表2 推薦的表面粗糙度值Ra

      由于試樣表面的附著物,很容易造成沖頭摩擦力的改變,沖擊速度的下降;所以在檢測前,試樣的表面要精心處理,去除表面涂層、氧化物、污物、油漬。此外在打磨過程中也要注意避免材料過熱引起的表面硬化。由于現(xiàn)場檢測的條件限制,往往表面粗糙度不容易達(dá)到要求,也是導(dǎo)致檢測誤差的主要原因之一。

      2.6數(shù)據(jù)換算產(chǎn)生的誤差

      在現(xiàn)場檢測中一般我們是將里氏換算為其他硬度使用,由于各硬度之間并沒有本質(zhì)的關(guān)系,換算中就產(chǎn)生了誤差。里氏硬度換算為其它硬度時的誤差包括兩個方面:一方面是里氏硬度本身測量誤差較大,這涉及到按方法進(jìn)行試驗(yàn)時的分散性和對于多臺同型號里氏硬度計(jì)的之間的測量誤差。另一方面是比較不同硬度試驗(yàn)方法所測硬度產(chǎn)生的誤差,這是由于各種硬度試驗(yàn)方法之間不存在明確的物理關(guān)系。下面舉例說明下轉(zhuǎn)換誤差,由GB/T 17394.2可知,對于D型沖擊裝置,里氏硬度允許誤差為±12 HLD。根據(jù)GB/T 17394.4中查表,允許誤差±12 HLD;對于低合金鋼,換算洛式硬度約為±1.5HRC;對于軋制材料,換算誤差布氏硬度約為±10HBW,對于鍛造材料,換算誤差布氏硬度約為±15HBW。

      2.7其他影響因素

      檢測時被測試樣不得帶磁,檢測點(diǎn)周圍不得有磁場或電磁場。沖擊點(diǎn)距試樣邊緣位置大于10mm。兩壓痕中心距離至少應(yīng)為壓痕直徑的3倍。試驗(yàn)前至少在標(biāo)準(zhǔn)塊上擊打三點(diǎn)計(jì)算平均值,如果硬度值之差大于20HL,應(yīng)增加試驗(yàn)次數(shù)。

      3 總結(jié)

      綜上所述,檢驗(yàn)員在便攜式里氏使用當(dāng)中,要首先檢查樣品的符合性,然后根據(jù)不同的樣品選擇合適的沖擊裝置和支撐裝置,確保試驗(yàn)力垂直于檢測面。另外換算值最好作為定性分析參考值,而不作為定量分析的準(zhǔn)確值。如想要得到更精確的其他硬度值,應(yīng)選擇其他硬度試驗(yàn)方法。

      參考文獻(xiàn):

      [1]《GB/T 17394.2-2012 (硬度計(jì)的檢驗(yàn)和校準(zhǔn))》.

      [2]《GB/T 17394.3-2012 (標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)定)》.

      DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.040

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