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邵氏硬度計使用及檢定中的問題
閱讀：1786 發布時間：2018-11-8一、硬度計使用中的問題
1.支架使用
邵氏硬度計以小巧、便捷、快速著稱，可安置在支架上用于實驗室使用，也可獨立手持于現場測量。支架的使用，在一定程度上可降低人員操作的影響因素，提高測量結果的可靠性。支架配置的工作臺面應平整，并能使硬度計的壓足底面與工作臺完整無縫隙地緊密貼合，硬度計指示在(100±0.5)的位置上。如果無法實現完整密合或擺動變化較大的，則不應使用支架進行試驗。
2.試驗速度
邵氏硬度計使用主要應用在彈性橡膠制品中的測量，也有使用邵氏硬度計測量其他非金屬制品的，如紙張、木材、紡織、松蠟等。由于這些制品具有一定程度的彈性或明顯的塑性蠕變過程，試驗速度的快慢對測量值有性影響。速度的數量量化上不應有統一的要求，但有一個的原則要求。試驗速度應連續平緩進行，并讀取在3s內不應明顯變化的上限數值。試驗時應根據不同的材料對象、硬度范圍進行適當調整，以達到這一狀態，接近真值。
3.試驗樣品
任何制品的試驗都有對樣品的要求，這是為了獲取有效比較數據而設立的統一性規范。邵氏硬度是以其壓針伸出于壓足面的長度量表示硬度的。伸出量越長，硬度值越低，反之越高。因此硬度的試驗對象應按ISO7619或GB/T531中相關條款，具有一定的厚度和平整性要求。也規定了邵氏硬度試驗不能用于曲面、球面等非平面樣品的測試。
4.試驗范圍
邵氏硬度計的設計測量范圍為0～100，低為0無硬度；高為100滿量程硬度，可用范圍20～90，有效范圍則為30～90。這是由于彈簧體需要形變和壓針前端作用的局限性所致。當所測數據在硬度計的20以下或90以上的，應更換其他相適合的邵氏硬度計進行測量。現常用的邵氏硬度計F、AO、A、D型可依次分別測量高發泡橡膠(低彈性海綿)、低發泡橡膠(高彈性海綿)、高彈性橡膠、低彈性橡膠(硬塑膠)。
5.硬度計的修約
硬度試驗不允許修約。誤差是存在的，檢定只是確定誤差量大小的程度。由于硬度試驗屬破壞性試驗，是約定值，按現在表述為序量。其真值的獲取有一定的局限性。只要硬度計各項指標符合要求就可以使用，不符合的則應停止使用，而不應對測量誤差作修正使用。
雖然橡膠有一定的彈性，測量的表面不一定有破壞，但不是所有影響因素都被量化合成一起的。如硬度計的壓頭對硬度值有性的影響，但硬度的計算公式中并沒有體現壓頭變量函數；再如硬度計主軸的垂直度影響硬度值的變化等問題。
邵氏硬度是一個綜合值，它包含多個參數指標，這些參數相互影響，都不能簡單單一地進行修約、補償。如計量部門對邵氏硬度計試驗力的檢定，僅是其分部指標中的一部分。邵氏硬度的試驗力是指在進行試驗時所應當產生的力，而不是指力所對應的硬度關系。
6.振動裝置的使用
在一些標準中提到“硬度計的輕微振動裝置。例如電動蜂鳴器，以克服任何輕微的摩擦力。”但現行關于邵氏硬度的標準中都沒再有這種不科學的表述。由于支架上配有的振動器沒有統一的量化要求，每個廠家設置的振幅大小不一，很難鑒定什么程度的量為“輕微”。再者，通過振動得到的數據與手持無振動的數據，狀態不一、相差甚遠，橫向比較時也會出現離散加大的情況。因此，不提倡在使用中附加振動，以保持硬度計手持與支架使用兩種狀態的一致性。
二、硬度計檢定中的問題
目前所有認可關于邵氏硬度計的測量有效方法文件是分部法。要求分別對硬度計的壓針幾何尺寸、伸出量、測量指示裝置、彈簧試驗力等進行測量。硬度計檢定標準依據的制定以及檢定方法的實施應遵循一個基本原則:檢定狀態應與實際使用狀態相符合。只有這樣，檢定采集的數據才具有實際意義。
1.壓頭的檢定
硬度計的壓頭檢定按相關的有效標準進行。其中，在JJG304-2003《A型邵氏硬度計檢定規程》增設了對使用中硬度計35°±45′的要求。它對使用中硬度計放寬是基于角度的偏差對硬度值影響較小，以及使用中壓針表面理想狀態不佳影響不確定度的原因。但對于新制造出廠的仍應按照35°±15′的要求進行。壓頭的檢定應在至少50×工具顯微鏡下，兩個垂直軸向方向進行檢測，任一方向均應符合要求。高倍數的工具顯微鏡能提高識別壓頭輪廓的清晰度和測量的準確性。幾何尺寸的結果不能以平均值計算，是每一測量方向的結果要求。邵氏硬度計的檢定，必須包含對壓針尺寸部分的檢定，以確定滿足試驗條件的程度。
2.伸出量的檢定
硬度計伸出量是指壓針突出壓足表面的狀況。壓針伸出量對硬度示值的影響是硬度計誤差主要因素之一，它對高硬度值的影響比對低硬度值的影響要大，硬度值高影響越大，反之則小。以2.5mm計算，每0.025mm為一個硬度單位變化量。在JJG304-2003中要求為(0±0.5)HA、(100±0.5)HA；即±0.0125mm，比其他同等相關標準要嚴格。D型硬度計伸出量的檢定只能在(1200-1300)HV或88HRA的平面鋼塊上進行測量。
3.測量指示裝置的檢定
邵氏硬度計的測量指示裝置與壓針的伸出量是重合落疊在一起的，是伸出量的一部分。以量塊或有孔的量塊進行檢測。以2.00mm、1.25mm、0.50mm時分別對應(20±1.0)HA、(50±1.0)HA、(80±1.0)HA的要求。這項要求與其他相關標準等同。
對D型硬度計指示裝置的檢定也要在(1200～1300)HV或88HRA的平面鋼塊上進行測量。
4.彈簧試驗力的檢定
彈簧作為試驗力的力源，對硬度計示值的影響是性的。在同等條件下，試驗力越大所獲得的硬度值越低，反之則大。試驗力的大小，對低硬度值的影響比高硬度值的影響要明顯。試驗力的檢定包括了對硬度計的彈簧力、主軸摩擦力、傳遞系統(齒輪咬合、轉軸旋動等)摩擦力等的要求。機械部分的摩擦力越小，彈簧力的復現性越好，硬度計測量的穩定性越高。反之越差。
試驗力檢定時值得注意的是，主軸運動方向應與使用時一致；檢定中不得對主軸進行任何動作的調整，包括所謂的“輕微振動”。在JJG304-2003中要求3次中的任意一次的測量點的偏差都為±0.08N，約1.1HA。其他同等相關標準為±0.075N。
5.檢定的測量點
檢定時的測量點選取主要是針對試驗力而言。按JJG304-2003的要求，測量點應在0～100范圍內均勻選取5點測量，同時也要考慮到有效30～90要求，因此建議在20、40、60、80、90點上進行測量，既覆蓋30點時的使用，也避免100點時壓足限制的影響。當使用范圍不在測量覆蓋區域而必須使用的，可另行增加測量點，但一般不建議超要求使用。
6.使用的主要標準設備
所有檢定時使用的標準設備準確度應小于或等于被測允差的，低程度也不得大于使用大工鏡、投影儀或影像儀測量壓針幾何尺寸時，選用的放大倍數盡可能地大，以提高分辨識別。放大倍數應不小于實物尺寸的50×起開始選取倍數。對于較大的壓針尺寸，如F、FO型的壓針，可使用數顯卡尺進行測量。
試驗力的檢定使用傳感器，傳感器的使用具有簡便、準確、快捷的特性，在檢定試驗力時能夠模擬硬度計的使用狀態，與硬度計主軸運動方向保持一致，測量結果具有真實性。
7.示值誤差的符合性判定
現行的有效標準對邵氏硬度計的檢定是分部檢定法，因此其測量結果的不確定度也是分別給出的。
按正態分布，取置信水平95%，包含因子k=2，U=k×uc(k=2)
U=2×0.011=0.022(N)
A型邵氏硬度計力值的允許誤差為±0.080N。
結論:用分部法檢定A型邵氏硬度計力值，所使用的計量器具，采用的測量方法，還有對允許誤差的限定，都是切實可行的。