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影响布氏硬度计准确测量的因素及排除方法
                                                                                 影响布氏硬度计的精度原因及排除方法
      布氏硬度计的工作原理是把一定直径的钢球, 在一定试验力作用下,以一定的速度压入试样表面, 经规定的试验力保持时间后卸除试验
力, 以试样压痕球形表面积上的平均压力来表示金属的布氏硬度值。凡影响压痕产生及测量的因素,均影响布氏硬度值。影响测量准确度的因素主要由四部分组成。
一、布氏硬度计试样
试样厚度及表面质量能明显影响布氏硬度测量结果。( 1) 尽管布氏方法受粗糙表面的影响小, 对表面研磨要求不高, 但为使压痕边缘清晰,保证测量结果的准确性, 该方法对表面粗糙度也有一定的限制。( 2)表面清洁度对布氏硬度测量值和不均匀性也是比较关键的,油脂、氧化
物或灰尘对表面的污染会给硬度测量结果带来明显影响。试样更不允许存在表面缺陷。( 3) 试验后试样边缘及背面呈现变形痕迹时,则认为该试验无效, 因此, 作布氏硬度测定的试样厚度不应小于压痕深度的10倍。( 4) 试验时的试样温度应保持常温, 在特殊情况下,黑色金属的温度不得超过100℃, 有色金属应严格保持在常温下。
二、硬度计
布氏硬度计本身性能对准确测量的影响主要反映在试验力、压头和测量读数显微镜上。
( 1) 布氏硬度计试验力偏离规定的数值, 则压痕也随之发生变化。试验力偏大,压痕随之增大, 则硬度值偏低;反之,硬度值偏高。其对低硬度的影响较大, 对高硬度的影响较小。同时, 试验力也会受多种因素的影响而产生误差。主要影响因素是:①砝码重量及杠杆比。砝码重量或杠杆比增时, 试验力偏大; 反之, 试验力偏小。砝码的重量超差, 可经修整, 并在天平上校验,使之在要求的范围内; 因杠杆比的误差而引起的试验力偏差,可松开支点和力点刀子的紧固螺钉。正超差时, 在支点刀子与杠杆的贴合面间加垫片,以减小杠杆比; 负超差时, 则在力点刀子与杠杆的贴合面间加垫片,以增大杠杆比。②摩擦力。给试验力带来负差。摩擦力主要产生于主轴系统的压轴在衬套中的导向、大杠杆支点轴承、大小杠杆的刀刃支承。其中以压轴在衬套中的导向大杠杆支点轴承所产生的摩擦力对试验力的影响较为明显。对主轴系统和支点轴承应定期进行清冼和润滑,一般注以微量的仪表油或钟表油即可。③主轴倾斜。主轴倾斜后,受其倾斜角度的影响, 实际垂直作用于试样表面的力就小, 即主轴倾斜, 给试验力带来负差。
( 2) 布氏硬度计钢球压头直径偏大, 则压痕就大, 所得硬度值偏低; 反之, 硬度值偏高。钢球压头硬度不高, 则当它压向试样时,本身就会变形, 导致压痕
增大, 硬度值偏低, 这种影响在高硬度时尤其明显。钢球压头表面粗糙度应不大于0.2μm,否则对硬度较低的金属的测试结果有较大影响。当它压入试样时, 会遇到较大阻力, 使压痕减小, 导致硬度值偏高。
( 3) 测量读数显微镜对布氏硬度计的测量结果的影响是极明显的。
①测量读数显微镜视场模糊, 影响压痕直径的测量。可用脱脂棉花蘸取少许酒精和乙醚的混合液擦洗透镜和分划板。但需注意,分划板不宜多洗,以免洗掉刻线。②测量读数显微镜的刻度, 以标准刻度尺检查时误差过大。一般是物镜座与物镜管之间松动或其间垫圈丢了,从而改变了镜筒的长度。应检查、固紧物镜座或配上垫圈( 垫圈厚度经调试确定) 。另外,布氏硬度计的机架和试样支撑系统的过大变形也可能产生影响。由于试样的不良支撑和机架过大变形的影响, 产生( 1~3)个硬度单位的偏差是比较常见的。
三、布氏硬度计使用环境
环境温度、清洁度和震动所造成的影响往往被忽视, 但这些都会造成测量结果的偏差, 因此, 硬度计应安装在干燥、清洁、无震动的环境中,并应安装在稳固的工作台上。
四、布氏硬度计操作
加荷速度及保荷时间控制不准,瞄准有误、读数不准, 操作不规范, 均会带来误差。( 1) 加荷速度过快, 则惯性力加大, 使压痕增大,导致布氏硬度值偏低; 反之, 硬度值偏高。( 2) 试验力保持时间长, 试样受力作用发生塑性变形充分, 压痕就大, 因此,所得硬度值偏低; 反之, 硬度值偏高。
作者单位【陕西省铜川市计量测试所】影响布氏硬度计准确测量的因素及排除方法
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