洛氏硬度计示值误差测量不确定度的评定

洛氏硬度计示值误差测量不确定度的评定

摘要:“洛氏硬度计检定装置”该标准主要选用洛氏硬度块作为标准器。该标准器采用仪器结构原理即是以顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为Φ1.588mm的淬火钢球作压头,以规定的试验力使其压入标准块表面。试验时,先加初试验力,然后加主试验力。压入试样表面之后卸除主试验力,在保留初试验力的情况下,根据标准块表面压痕深度,确定被测金属材料的洛氏硬度值。

关键词:洛氏硬度计误差测量

1 测量方法及数学模型

1.1 测量依据

依据JJG 112—2003《金属洛氏硬度计检定规程》

根据国家JJG 112—2003《金属洛氏硬度计检定规程》的规定,使用中的洛氏硬度计主要是进行示值误差的检定。所以,示值是硬度计检定和使用的主要指标。洛氏硬度计示值误差是用标准硬度块进行本校准。

2 计算分量标准不确定度

2.1 硬度计示值的标准不确定度分量

2.1.1 示值重复性影响的标准不确定度分量

洛氏硬度计示值重复性来源于硬度计本身测量的重复性和硬度块的均匀性。硬度块的均匀性在硬度计示值重复性中起重要作用。为避免重复,将硬度计均匀性影响从中扣除,得到硬度计实际的示值重复性。按测量次数为5次计,采用极差法,估算出相应的试验标准差,查表得c=2.33,故:。

高硬度重复性为0.5HR,中硬度重复性为0.6HR,实际为测量5次的平均值,则:

2.1.2 总试验力保持时问引起的不确定度分量

总试验力保持时间对低硬度的影响较为明显,保持时间规定为10s,实际能控制在1s～2s,对低、中、高硬度的示值影响分别在±0.2,0.1,0.05HRC,按三角形分布,则:

2.1.3 读数时间引起的不确定分量

检定时读数时间的快慢影响硬度计机架变形及硬度块弹性的恢复,使读数值产生差异,一般控制在卸除主试验力后2s～3s完成读数。对硬度示值影响分别为低硬度±0.15RC,中硬度士0.10HRC,高硬度±0.05HRC,按三角形分布,则:

2.1.4 硬度示值读数误差引起的不确定度分量

无论是表头式的还是光学投影的硬度计,检定时对示值读数都存在指示器读数误差,一般估读能力控制在±0.10HRC,按三角形分布,则:

2.2 标准洛氏硬度块的不确定度分量

2.2.1 标准洛氏硬度计引起的不确定度分量

根据国家对硬度量值传递系统的规定,检定标准洛氏硬度块的标准洛氏硬度计小确定度为0.3HR。按均匀分布,则:

2.2.2 硬度块均匀度引起的不确定度分量

国家检定规程规定,标准洛氏硬度块的均匀度(HRC)允许在0.8～1.2HRC范围。按最大值取1．2HRC。采用极差法估算其标准偏差。实际测量次数n=5。查表得c=2.33。

2.2.3 硬度块稳定性引起的不确定度分量

标准洛氏硬度块的稳定性为首次检定的硬度值与前后二次检定值提差值,前述检定规程规定:HRC高、中、低值为0.6HRC～0.4HRC。取最大值为0.6HRc,按极限计算,则: