里氏硬度仪应用于球墨铁铸件测试精度的试验研究
里氏硬度仪应用于球墨铁铸件
测试精度的试验研究
——一汽集团公司二铸厂 徐广才
一、前言
里氏硬度仪是当前在世界上广泛应用的先进的动态硬度测试仪，具有灵敏度高，使用方便灵活，可应用于生产现场直接测试工件本体等优点。我厂拥有多台时代公司生产的里氏硬度测试仪。在使用中我们发现用其测试我厂生产的球墨铸铁件（主要用于曲轴），仪器所显示的HB 值与解剖后在静态硬度仪（HB—3000 型）所测得的HB 值有较大差异。这给我们正确鉴定和评价铸件的材质质量带来困难，甚至产生矛盾。为了使里氏硬度仪能为我们提供可靠的数据，使其在生产中发挥更大的作用，我们进行了这项试验研究。
二、试验方法
1.选择试样与硬度仪
1）由于是在生产条件下进行试验，因此以我厂生产的典型铸件曲轴作为试件。该产品材质牌号QT550-3,单件重19.5kg。
2）硬度测试仪用 时代里氏硬度计，分别用D 型冲头和G 型冲头，一台HB—3000 型静态布氏硬度仪。
2.试验步骤
1）任取一批曲轴，用锉刀和砂纸将其硬度测试点（产品设计时确定的）处理成表面粗糙度Ra＜2μm。
2）用同一里氏硬度仪，但用D 型和G 型两种不同的冲击头，在处理过的测试平台上不同部位各测5点（测试平台的面积有限不能多测）取其平均值。
3）将里氏硬度仪测试过的曲轴主轴径用锯床切割下来，制成布氏硬度仪测试块。
4）在HB-3000 型硬度仪上对制成的试块在其剖断面靠近硬度测试平台一侧测其布氏硬度值。
测试参数列表1 如下：
试样编号 1 2 3 4 5 6 7
里氏硬度值XD : (HLD) 507 508 517 500 489 513 517
里氏硬度值XG : (HLD) 480 480 490 476 466 487 491
布氏硬度值Xi : (HB) 229 229 235 225 221 230 234
试样编号 8 9 10 11 12 13 14
里氏硬度值XD : (HLD) 526 556 541 538 506 505 557
里氏硬度值XG : (HLD) 500 524 512 580 473 470 525
布氏硬度值Xi : (HB) 234 246 244 239 226 228 245
试样编号 15 16 17 18 19 20 21
里氏硬度值XD : (HLD) 533 551 498 497 54 525 550
里氏硬度值XG : (HLD) 504 518 474 477 518 499 523
布氏硬度值Xi : (HB) 40 241 44 225 245 235 241
三、测试数据的回归处理
1、按表1 所列参数绘制XD：与Yi 及XG；与Yi 的相关图。
2、求得两个回归方程（1）和（2）：
YD i =34.751＋0.381125XD i （1）
YG i =33.878＋0.404664XG i （2）
方程（1）的相关系数rD＝0.960327
方程（2）的相关系数rG＝0.963226
3、做回归换算曲线。
把表1 测试数据自变量值XD i（HLD）、 XG i（HLG）分别代入方程式（1）、（2），便得出相应的回归布氏硬度值Ŷ，（HB），如表2、表3 所示。
根据表2、表3 的测试参数XD i（HLD）、XG i（HLG）与相对应的回归换算布氏硬度值Ŷi（HB）绘制回归换算曲线图。
测试值Y : 与回归换算值Y i 对比 表2
试样编号 1 2 3 4 5 6 7
里氏硬度值XDi : (HLD) 507 508 517 500 489 513 517
里氏硬度值Yi : (HB) 223 229 235 225 221 230 234
布氏硬度值Ŷi : (HB) 228 228 232 225 221 230 232
试样编号 8 9 10 11 12 13 14
里氏硬度值XDi : (HLD) 526 556 541 538 506 505 557
里氏硬度值Yi : (HB) 234 249 244 239 226 226 245
布氏硬度值Ŷi : (HB) 235 247 241 240 228 228 247
试样编号 15 16 17 18 19 20 21
里氏硬度值XDi : (HLD) 533 551 498 497 542 525 550
里氏硬度值Yi : (HB) 240 241 224 225 245 235 241
布氏硬度值Ŷi : (HB) 238 245 224 224 241 235 244
测试值Y i 与回归换算值Ŷ i 对比 表3
试样编号 1 2 3 4 5 6 7
里氏硬度值XG i (HLD) 473 480 490 476 466 487 491
里氏硬度值Yi (HB) 223 229 235 225 221 230 234
布氏硬度值Ŷi : (HB) 223 228 232 226 222 231 232
试样编号 8 9 10 11 12 13 14
里氏硬度值XD : (HLD) 526 556 541 538 506 505 557
里氏硬度值XG : (HLD) 500 524 512 580 473 470 525
布氏硬度值Xi : (HB) 234 246 244 239 226 228 245
试样编号 15 16 17 18 19 20 21
里氏硬度值XG i (HLD) 504 518 474 477 518 499 538
里氏硬度值Yi (HB) 240 241 224 225 245 235 239
布氏硬度值Ŷi : (HB) 238 243 226 227 243 236 245
通过以上分析可以看出,利用方程(1)和方程(2)对测试值进行回归换逄具有较小的误差，其结果是可靠的。
四、结论
1、用里氏硬度仪测球墨铸铁件，经适当的回归换算后，其测试结果是可靠的。
2、对同一状态的球铁测试表面，用G 型冲头比用D 型冲头所测数值的分散度要小。这是因为G 型冲头的冲击功大，硬度压痕亦大，从而减小了对测试表面组织不均匀性及粗糙度不均匀的敏感性。
3、虽然G 冲头测值分散度较D 冲头小，但取几点平均值的换算误差两者基本相同。
4、此试验是在生产条件下进行的，有其局限性。如取值范围不够宽（只在HB221-249 之间）。因此所配回归方程也只是在此范围之间的硬度值应用起来才比较理想。
5、今后要进一步做的工作是加大试验的取值范围，使之更具有普通性。还要在其它牌号的球铁件上做试验，以使里氏硬度计得到更广泛的应用并取得更高的测试精度。
