洛氏硬度計(jì)的計(jì)量檢定及常見(jiàn)故障探究

陳小龍

（福建省計(jì)量科學(xué)研究院， 福建 福州 350003）

0 引言

現(xiàn)代生活中人們喜歡用物質(zhì)作為實(shí)際的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，比如硬度、長(zhǎng)度、強(qiáng)度、高度、力度等等。就以力度來(lái)說(shuō)，力度可以看做是一個(gè)人力氣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上也是一種抵抗能力的評(píng)價(jià)，實(shí)際上硬度也是如此。從本質(zhì)來(lái)看，硬度其實(shí)就是一種材料對(duì)抗另一種不同材料擠壓的能力。硬度既可以被我們理解為是一種材料抵抗彈性和塑性變形等改變它原有形狀其變形的能力，也可以表述為這種材料抵抗它殘余變形和抵抗破壞的能力。

1 人為誤差

(1)由于有些技術(shù)人員實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少，對(duì)洛氏硬度計(jì)的熟悉程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，導(dǎo)致測(cè)量的人為誤差較大。所以，在操作時(shí)，應(yīng)該讓那些對(duì)洛氏硬度計(jì)熟悉的人來(lái)測(cè)量。

(2)如果加荷太過(guò)于快速，那么就會(huì)導(dǎo)致持荷的時(shí)間太短，所測(cè)量的低硬度的零件的測(cè)量值偏高，然而如果加荷速度太過(guò)于慢，就會(huì)導(dǎo)致持荷的時(shí)間太長(zhǎng)，使零件硬度的測(cè)量值偏低，所以說(shuō)加荷速度太快或太慢都會(huì)使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，只有保持一個(gè)合適的加荷時(shí)間，測(cè)量結(jié)果才會(huì)精準(zhǔn)。

2 被測(cè)零件影響的因素

(1)被測(cè)零件表面是否光滑平整，也是決定洛氏硬度計(jì)的測(cè)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確與否的一大原因。被測(cè)零件的表面越是光滑平整，測(cè)出的硬度值就越高；被測(cè)零件的表面越是不光滑也不平整，測(cè)出的硬度值就越低。

(2)被測(cè)零件的表面是否干凈也會(huì)對(duì)洛氏硬度計(jì)的檢測(cè)結(jié)果有一定影響。被測(cè)零件的表面不能有特別厚重的灰塵、鹽漬，也不能有油膩。在零件加負(fù)荷的時(shí)候，零件會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)，當(dāng)零件表面有油膩時(shí)，就相當(dāng)于有潤(rùn)滑劑存在，減小了壓頭在壓入時(shí)的摩擦，從而導(dǎo)致壓深增加，就會(huì)使零件的硬度測(cè)量值偏低。如果被測(cè)零件測(cè)試的部位的氧化層疏松，也會(huì)使零件硬度測(cè)量值偏低。而氧化層比較厚的，就會(huì)導(dǎo)致硬度測(cè)量值偏高。所以說(shuō)，在測(cè)量零件的硬度時(shí)，必須把零件的表面擦拭干凈，那樣才會(huì)得到準(zhǔn)確的硬度測(cè)量值。

(3)對(duì)表面不平整或不規(guī)則的零件進(jìn)行硬度測(cè)量，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的誤差較大，所以在對(duì)零件進(jìn)行硬度測(cè)量時(shí)，應(yīng)選用和零件形狀相吻合的工作臺(tái)，使零件安放穩(wěn)當(dāng)。

3 壓頭的影響

(1)金剛石壓頭不符合技術(shù)要求或是使用一段時(shí)間后有磨損，操作者如不能判斷金剛石的好壞，可由計(jì)量測(cè)試機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定。

(2)鋼球壓頭強(qiáng)度和硬度不夠，容易產(chǎn)生變形。鋼球扳壓扁產(chǎn)生變形后呈橢圓，短軸垂直于零件表面時(shí)，壓痕淺，示值高；長(zhǎng)軸垂直于零件表面時(shí)，壓痕加深，示值降低。

4 載荷方面的問(wèn)題

(1)初負(fù)荷：如果硬度計(jì)的彈簧和主軸、杠桿或是百分表之間存在摩擦力，這就會(huì)導(dǎo)致100N 的增大或者減小。那么我們就需要去調(diào)整那些松曠的螺絲并且把頂桿放到恰當(dāng)?shù)奈恢?。而且起始線也不能有差異，那樣就會(huì)導(dǎo)致初負(fù)荷錯(cuò)誤。所以我們應(yīng)該事先調(diào)整彈簧、杠桿、主軸和百分表的位置，讓各處默契的配合。在將調(diào)整塊移動(dòng)到合適的位置之后擰緊螺絲，同時(shí)也要將頂桿的位置固定好，這樣才能確保初負(fù)荷的誤差在2%以內(nèi)。

(2)主負(fù)荷：若是杠桿的比例不正確，那么就會(huì)出現(xiàn)砝碼和吊桿的配重不準(zhǔn)確；主軸、杠桿和砝碼都應(yīng)該端正水平，不能出現(xiàn)偏斜，否則都會(huì)均會(huì)有誤差的產(chǎn)生。如果杠桿配比不對(duì)，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以防側(cè)量數(shù)據(jù)有誤造成不必要的損失。若是刀口使用時(shí)間太長(zhǎng)而出現(xiàn)了磨損，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)修補(bǔ)，修補(bǔ)不了的應(yīng)及時(shí)更換，切不能因小失大。主軸是一個(gè)易疏忽的部位，要多注意它是否已變形，如若變形，應(yīng)及時(shí)矯正。做到了這些，才有可能使主負(fù)荷的誤差范圍控制在0.5%以內(nèi)。

5 硬度計(jì)放置不正

（1）對(duì)于那些被人們檢測(cè)其性能的材料來(lái)說(shuō)，硬度這一特征表示著在適當(dāng)?shù)膲侯^和各種負(fù)載作用下，被檢測(cè)的材料所表現(xiàn)出的彈性的大小、強(qiáng)度的大小、塑性的好壞、韌性好壞等各種物理性質(zhì)的綜合性能。由于人們對(duì)材料進(jìn)行檢測(cè)，就可以知道這一材料的硬度，那么就可以了解到不同金屬材料的差異，進(jìn)而可以反應(yīng)出導(dǎo)致這些差異的原因，如它們的化學(xué)成分和內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)以及它們?cè)诓煌瘜W(xué)處理時(shí)的變化。在了解這些產(chǎn)生差異的原因后，專業(yè)技術(shù)人員就可以開(kāi)展更深層次的研究。因此，硬度的檢測(cè)極其重要，它被廣泛地應(yīng)用到各種工廠中，以防止生產(chǎn)因硬度不合格而導(dǎo)致殘次的產(chǎn)品。

在工業(yè)發(fā)展如此之快的今天，對(duì)產(chǎn)品的硬度檢測(cè)更是必不可少的。因?yàn)橛捕鹊臏y(cè)試方法有所不同，所以可分為以下幾種：靜壓法、劃痕法、回跳發(fā)等。其中靜壓法包括布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等；劃痕法有莫氏硬度；回跳法有肖氏硬度和里氏硬度。下面將重點(diǎn)介紹靜壓法中的一種——洛氏硬度。洛氏硬度在檢測(cè)金屬材料的硬度是特別常用的，這是因?yàn)槁迨嫌捕葔汉圯^小，所以可以直接對(duì)材料進(jìn)行檢測(cè)，操作和其他方法比起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單一些，用時(shí)更短一些。而且，用洛氏硬度還可以使用不同的標(biāo)尺，那么就可以測(cè)定不同軟硬程度和薄厚不同的各種試樣的硬度，測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)，工作效率會(huì)更高，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在大批次加工的半成品的檢測(cè)中更為常用。

使用洛氏硬度計(jì)的工作原理也是非常簡(jiǎn)單，那就是在規(guī)定的條件下把洛氏硬度計(jì)的壓頭壓入材料的表面。

（2）將洛氏硬度計(jì)的壓頭壓入試樣表面需要分成兩個(gè)步驟。在卸除了主試驗(yàn)力之后，通過(guò)初試驗(yàn)力來(lái)測(cè)量試樣表面的壓痕殘余深度h。壓痕殘余深度越深說(shuō)明試樣的硬度越小，壓痕殘余深度越淺，說(shuō)明試樣的硬度越大。

洛氏硬度計(jì)的結(jié)構(gòu)雖然很簡(jiǎn)單，但如果操作不當(dāng)也會(huì)遇到很多的問(wèn)題。下面，我們將為大家介紹在檢定過(guò)程中最常見(jiàn)的導(dǎo)致誤差的原因，同時(shí)也為大家說(shuō)明一下遇到這種情況時(shí)的處理方法。如果在測(cè)量試樣硬度時(shí)，硬度計(jì)沒(méi)有擺放到水平位置，那么測(cè)得的數(shù)據(jù)就會(huì)偏低，不會(huì)準(zhǔn)確。所以，在測(cè)量之前，應(yīng)該先用水平儀測(cè)量一下是否水平，如果不水平，則需要把硬度計(jì)放平才能使用。

6 因工作臺(tái)和試樣的形狀導(dǎo)致安放不平穩(wěn)

如果試樣的表面不合格，那么就會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)、滾動(dòng)或是一端翹起的現(xiàn)象，出現(xiàn)這種情況，不僅僅得不到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，更是會(huì)對(duì)硬度計(jì)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，所以，工作臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)試樣的形狀來(lái)確定。

7 硬度計(jì)周圍特殊環(huán)境的影響。

通常情況下， 大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定程度的震動(dòng)，當(dāng)所有的生產(chǎn)機(jī)器一起運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的震動(dòng)會(huì)更大，此時(shí)，硬度計(jì)受到震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)微小變化，導(dǎo)致示數(shù)忽高忽低，從而影響測(cè)量結(jié)果，因此，硬度計(jì)應(yīng)該安放在離生產(chǎn)機(jī)器較遠(yuǎn)的沒(méi)有震動(dòng)感的地方。

8 結(jié)語(yǔ)

洛氏硬度計(jì)的結(jié)構(gòu)雖然很簡(jiǎn)單，操作起來(lái)也比較方便，但是如果操作人員長(zhǎng)期操作不當(dāng)，檢驗(yàn)硬度就會(huì)失去它原來(lái)的準(zhǔn)確性，洛氏硬度計(jì)就無(wú)法檢驗(yàn)出硬度不夠的產(chǎn)品，從而使次品流入到市場(chǎng)中，這不僅會(huì)對(duì)客戶造成影響，也會(huì)對(duì)廠家的聲譽(yù)造成很大的影響。