浅析洛氏硬度计校准过程中常见的问题

浅析洛氏硬度计校准过程中常见的问题

洛氏硬度检测法最初是由美国人洛克威尔（S.P.RocKwell和H.M.RocKwell）在1914年提出的。以后他们在1919年和1921年两次对硬度计的设计进行了改进，奠定了现代洛氏硬度计的雏形。到1930年威尔逊（C.H Wilson）进行了更新设计，使洛氏硬度检测方法和设备更趋完善，一直沿用至今。

０前言

硬度试验是一种比较迅速，比较方便的机械性能试验方法。金属洛氏硬度计广泛应用于各种金属材料的硬度测定，它的试验原理是用金刚石圆锥体（锥角为１２０°，顶端球面半径为０ ２ｍｍ）或一定直径的钢球作为压头，在预负荷Ｆ０和总负荷Ｆ先后作用压入试样，即Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２，以在总负荷作用后，卸除主负荷Ｆ１而保留预负荷时的压入深度ｈ１与在预负荷作用下的压入深度ｈ０之差ｈ表示洛氏硬度，即ｈ＝ｈ１－ｈ０。洛氏硬度用符号ＨＲ表示，并注以用标尺Ａ、Ｂ、Ｃ等字样，如ＨＲＡ、ＨＲＢ、ＨＲＣ等。

１影响硬度计示值准确度的几种误差分析及排除方法

本文以ＨＲ－１５０型洛氏硬度计为例介绍误差分析及排除故障：

１ １压头的影响

（１）ＪＪＧ１１２－２００３金属洛氏硬度计校准规程中规定，金刚石压头的圆锥角应为（１２０±０ ３５）°，顶端球面半径为（０ ２±０ ０１）ｍｍ；当压头角度增大时，硬度值偏高，反之偏低；当压头顶端球面半径增大时，同样硬度值也偏高，反之偏低，见表１。（２）规程规定钢球压头的直径为１ ５８７５ｍｍ，允差为±０ ００３５ｍｍ，当钢球压头直径增大时，硬度值增高，反之相反。产生原因：金刚石受冲击损坏或已磨损，钢球压头已变形或锈蚀。排除方法：用测角仪、工具显微镜、投影仪等仪器对压头进行测量，若超差，则需更换合格的新压头，见表２。

１ ２负荷的影响

（１）初负荷：当初负荷增大时，硬度计的示值偏高，当初负荷减小时，硬度计的示值偏低。产生原因：弹簧和主轴、杠杆和百分表之间有摩擦；调整螺钉松动，调整块位移，顶杆位置不当，起始线有差异等引起。排除方法：用柴油清洗主轴，然后涂上润滑油使之主轴灵活；并调整弹簧、主轴、杠杆、百分表等处的配合；调整块的位置移动合适后，紧固调整螺丝，同时紧固杠杆的位置，调好后用标准测力仪检测初负荷的力值，误差应小于±２％。

（２）总负荷：总负荷增大时，硬度计示值偏低，反之相反，见表３。产生原因：杠杆比例不对，吊杆和砝码的配重有误差，主轴、杠杆和砝码之间有偏斜，砝码吊杆过长等因素。排除方法：杠杆比例不对，可调整主刀口的位置，一般杠杆比例为２０：１；若刀口有磨损应修复或更换，主轴变形需进行校直。主轴、杠杆和砝码偏斜可用改锥调整主刀口，观察其主杠杆移动到中间位置即可；砝码吊杆过长可用手松开吊杆锁紧螺母，调整吊杆长度，同时观察百分表的大指针转至三圈半位置即合适。最后用标准测力仪检测总负荷的力值，误差应小于±０ ５％。１ ３加

荷速度的影响负荷的施加速度对高硬度影响较大，对低硬度影响则不太显著，在低速度试验时所获得的硬度值常高于在高速度试验时所获得的硬度值，见表４。

产生原因：硬度计加荷速度的快与慢主要是靠缓冲器来控制的。排除方法：将ＨＲＣ中硬度标准硬度块放在工作台上，加好初负荷，在加总负荷时用秒表测试指针从开始转动到停止这段时间内是否在（４～６）ｓ内，若不在此范围内，可打开后盖，看到缓冲装置，内有一调节旋钮，反复调节后达到要求即可，锁紧调节旋钮，若在加载过程中指针有抖动现象，则需向缓冲器中加液压油，在加油的过程中同时排除空气。

１ ４总负荷保持时间的影响试验证明总负荷保持时间愈长，则硬度值愈低，对低硬度影响极为显著，对高硬度影响较小，见表５。此因素主要是人为造成，试验时只要把负荷保持时间控制在（５～１０）ｓ内即可。

１ ５总负荷卸除时速度的影响总负荷卸除时速度慢，则硬度值较低，若卸除速度快则获得的硬度值就高，则对低硬度影响较大。此因素也是人为操作造成，试验时应按照规定速度控制在（２～３）ｓ内平稳卸除，即可得到准确的实验数据。１ ６主轴倾斜时的影响试验证明主轴的倾斜度愈大，则测得的硬度值越低，对低硬度的影响较大，见表６。产生的原因主要是硬度计在生产组装时没安装好造成。排除方法：用内六角板子将主轴下方的紧固螺钉松开，然后进行调整。使主轴与试验台台面垂直度小于０ ２／１００即合适。

１ ７同轴度的影响ＪＪＧ１１２－２００３金属洛氏硬度计校准规程规定：硬度计升降丝杆轴线与主轴轴线的同轴度≤Φ０ ３ｍｍ。若同轴度超差，对硬度计的低硬度示值影响较大，特别是对圆柱形试样试验时的影响最明显。排除方法：用扳手将丝杆下面的四个紧固螺钉松开进行调整。

１ ８硬度计安装不水平时的影响硬度计安装不水平将造成硬度试验结果偏低。排除方法：用水平仪放在工作台上，调整硬度计使之达到水平状态。

２结束语

在对硬度计进行校准、修理的工作中，经常发现硬度工作不正常，示值严重超差等现象，这就要求仪器校准员需掌握硬度计的结构、工作原理以及判断误差来源等知识和技术。能够准确及时判断分析出硬度计的故障所在，将大大提高硬度计校准、修理的工作效率，同时也保证了校准质量的可靠性。