影響里氏硬度計測試精度因素分析

1、    影響里氏硬度計測試精度因素分析    梁振榮摘 要：分析影響里氏硬度計測試精度的因素，簡述里氏硬度測試的原理，提出了提高測試精度相應的對策，以期能為有關方面的需要提供參考建議。關鍵詞：里氏硬度計；沖擊體；精確度；標準方向：th871.5 ：a ：2095-6835（2014）06-0012-02里氏硬度計是一種測試器材，具有測量簡易、痕跡小等優(yōu)點，被廣泛應用于金屬制造業(yè)中。里氏硬度計是在動態(tài)力作用下測定金屬硬度的，因此，影響里氏硬度計測試結果精確性的因素比較多，對影響因素進行分析是十分必要的。1 里氏硬度測試原理將硬度傳感器的沖擊體以一定的速度沖

2、擊被測工件，測量沖擊頭距工件表面1 mm處的沖擊速度va和反彈速度vb，反彈速度與沖擊速度的比值乘以1 000即為里氏硬度，可用下式表示：hl=（vb/va）×1 000. （1）式（1）中：hl里氏硬度值；vb沖擊體反彈速度；va沖擊體沖擊速度。通過硬度計微電腦可以將hl換算成hrb，hrc，hb，hv等。2 里氏硬度測試影響因素2.1 硬度計沖擊方向使用里氏硬度計前應根據(jù)工件被測部位選擇沖擊方向（如圖1所示），且盡可能選擇硬度計規(guī)定的標準方向（如圖2所示）。因為沖擊方向不同，沖擊頭沖擊速度和反彈速度不同，因而，如果沖擊方向不準確，將影響沖擊速度與反彈速度的比值，即影響里氏硬度值的

3、準確度。在設備實際檢測過程中，特別是對大型石油化工設備等進行全面檢驗時，大多數(shù)是根據(jù)檢驗方案事先拆除指定部位的保溫層。硬度測試的方向與硬度計規(guī)定的標準方向可能有一定差別，這種無法避免的偏差可由檢驗人員根據(jù)自身經(jīng)驗選擇恰當?shù)臏y試點，將誤差降低到最小。另外，同一臺設備可能需要對多個方向進行測試，需要根據(jù)檢驗現(xiàn)場腳手架搭配和被檢工件位置限制等具體情況，不停地改變測試方向，短時間之內要完成數(shù)百臺設備的檢驗，這樣大量重復的工作很容易讓檢驗人員在測試之前忘記調整硬度計的沖擊方向。為了檢驗數(shù)據(jù)的嚴謹，大多需要重新測試，這便加大了工作量。2.2 工件表面清潔度在現(xiàn)場硬度測試過程中發(fā)現(xiàn)，被測工件表面油污的存在會

4、降低硬度測定值，這是因為硬度計沖擊頭在空氣介質和油污介質中所受的摩擦力不同，在油污介質中沖擊能量損失大，減小了沖擊頭的反彈速度，使測試值偏低。同時，被檢工件表面鐵銹、防腐層等的致密度、硬度與工件本體不同，對沖擊頭具有一定的緩沖作用，同樣有能量損失，減小沖擊頭的反彈速度，對硬度值的影響與油污相似。因此，在現(xiàn)場檢驗硬度測試之前，必須擦除工件表面的油污，打磨鐵銹和防腐層，直至露出本體金屬光澤。工件表面的防腐層被打磨后以粉塵狀彌散在工件周圍空氣中，有一部分粉塵會沉積在被檢工件表面，黏附?jīng)_擊頭進入硬度計導管。這加大了測試過程中沖擊頭的摩擦力，影響硬度值的準確性。同時，黏附的粉塵會使沖擊頭磨損加快，縮短硬

5、度計壽命。因此，檢驗前必須吹掃或擦拭干凈被檢部位。2.3 工件表面粗糙度在布氏硬度、維氏硬度等靜態(tài)硬度試驗中，粗糙度對測試值的影響更多是因為較大的粗糙度容易使壓痕邊緣不清晰導致測試讀數(shù)不準。而里氏硬度計測試值通過自身儀器電路自動顯示，容易使人誤認為粗糙度對其影響較小。里氏硬度測試原理與布氏硬度、維氏硬度測量原理迥異，里氏硬度是測試硬度計沖頭沖擊速度與反彈速度的動態(tài)物理量，粗糙度對硬度的影響是通過改變沖擊頭的反彈方向影響回彈速度來影響硬度值，粗糙度較大時影響較明顯。另外，粗糙度對硬度的影響還通過對沖擊頭的能量吸收來體現(xiàn)，粗糙度不同引起的能量損失也不同。沖擊頭沖擊不同粗糙度表面示意圖見圖3和圖4.

6、工件表面凹凸不平，當沖頭落在工件表面時，使凸起部位產生變形，吸收了沖頭的沖擊能量（圖3b和圖4b）。表面粗糙度數(shù)值越大，表面凹凸起伏越大，吸收沖擊能量越大，沖頭損失能量越多，里氏硬度值越偏?。▓D3）。反之，表面粗糙度值越小，沖頭能量損失小，硬度值偏大（圖4）。此處的硬度值偏大、偏小只是相對而言，因為從理論上講，受粗糙度的影響里氏硬度測試值只會偏低。另外，同一工件粗糙度差異較大會引起硬度測試數(shù)據(jù)離散度較大。特別是對大批量、大型設備聯(lián)合檢驗時，大批打磨工人聯(lián)合作業(yè)，一臺設備可能由多個持有不同型號、不同數(shù)目的砂輪打磨機和打磨技術迥異的打磨工完成，這在一定程度上也影響到硬度值的準確測定。因此，檢驗中應

7、盡可能由一位打磨工完成整臺設備的打磨，從而使檢驗結果相對可靠。在現(xiàn)場檢驗過程中，硬度測試部位的表面粗糙度要符合gb/t173941998金屬里氏硬度試驗方法中對粗糙度的要求。工件表面粗糙度的要求如表1所示。2.4 工件厚度現(xiàn)場的金屬工件厚薄不均，最厚的可達130 mm，最薄的僅有5 mm，其中還包括許多管件。采用里氏硬度計測量，對厚工件影響不大；但對于薄管工件，由于工件剛性較低，容易吸收沖擊能量產生彈性變形、塑性變形、振動，從而使沖頭反彈速度降低，造成測量值偏低，有的甚至無法進行測試。金屬里氏硬度試驗方法中規(guī)定的不同沖擊裝置對工件最小厚度的要求見表2。但有時受現(xiàn)場測試條件的限制，工件厚度無法滿

8、足要求，而又無法使用其他測量方法，只能經(jīng)過對比試驗，分析同種材料厚度變化與硬度值之間的關系，從而對薄壁工件硬度值進行修正，盡可能保證測試值準確。2.5 工件不規(guī)則性在檢驗容器焊接接頭硬度時，一般需要測試焊縫、熱影響區(qū)和母材的硬度。實際檢驗中發(fā)現(xiàn)有些焊縫高而窄，且為弧形曲面（圖5），硬度計常配的支撐環(huán)不能緊密、穩(wěn)定地緊貼被檢表面，而是隨測試人員的施力方向左右搖擺，影響測試值的準確度。一般的解決辦法是給硬度計配上合適的異型支撐環(huán)。不過，現(xiàn)場檢驗中采用更多的是在條件允許下將焊縫弧形曲面打磨成容易進行硬度測試的平面。在測試焊縫熱影響區(qū)時還發(fā)現(xiàn)有些容器成形不好，棱角較大，焊縫兩邊的熱影響區(qū)有些甚至向內有

9、一定的凹陷（圖6）。這些凹陷會導致沖頭距離工件的距離增大，使反彈速度減小，導致測試結果偏小。如果將沖頭向焊縫方向移動，可能會得出焊縫硬度。而將沖頭向熱影響區(qū)外移動，可能會得出母材的硬度。因此現(xiàn)場檢驗中應盡量避免出現(xiàn)此情況，選擇成形較好的部位進行硬度測試。另外，多次打磨后留下的凹坑對硬度測試結果也有同樣的影響。3 結束語綜上所述，里氏硬度計是一種相對先進的便攜式硬度測試儀器，具有體積小、操作方便、適用范圍廣等特點，適合測試一些大型、重型和不易移動的試件。由于存在許多影響測量精確度的因素，因此，需要對這些影響因素進行分析，并采取相應的防范措施，從而避免里氏硬度計出錯。參考文獻1張恒巖，廉恩常，柏忠

10、澤，等.淺談影響里氏硬度計測量精度的因素j.計測技術，2010（02）.2黃山松.里氏硬度計的測量原理與準確性分析j.科技創(chuàng)業(yè)家，2013（04）.編輯：劉曉芳 摘 要：分析影響里氏硬度計測試精度的因素，簡述里氏硬度測試的原理，提出了提高測試精度相應的對策，以期能為有關方面的需要提供參考建議。關鍵詞：里氏硬度計；沖擊體；精確度；標準方向：th871.5 ：a ：2095-6835（2014）06-0012-02里氏硬度計是一種測試器材，具有測量簡易、痕跡小等優(yōu)點，被廣泛應用于金屬制造業(yè)中。里氏硬度計是在動態(tài)力作用下測定金屬硬度的，因此，影響里氏硬度計測試結果精確性的因素比較多，對影響因素進行分

11、析是十分必要的。1 里氏硬度測試原理將硬度傳感器的沖擊體以一定的速度沖擊被測工件，測量沖擊頭距工件表面1 mm處的沖擊速度va和反彈速度vb，反彈速度與沖擊速度的比值乘以1 000即為里氏硬度，可用下式表示：hl=（vb/va）×1 000. （1）式（1）中：hl里氏硬度值；vb沖擊體反彈速度；va沖擊體沖擊速度。通過硬度計微電腦可以將hl換算成hrb，hrc，hb，hv等。2 里氏硬度測試影響因素2.1 硬度計沖擊方向使用里氏硬度計前應根據(jù)工件被測部位選擇沖擊方向（如圖1所示），且盡可能選擇硬度計規(guī)定的標準方向（如圖2所示）。因為沖擊方向不同，沖擊頭沖擊速度和反彈速度不同，因而，

12、如果沖擊方向不準確，將影響沖擊速度與反彈速度的比值，即影響里氏硬度值的準確度。在設備實際檢測過程中，特別是對大型石油化工設備等進行全面檢驗時，大多數(shù)是根據(jù)檢驗方案事先拆除指定部位的保溫層。硬度測試的方向與硬度計規(guī)定的標準方向可能有一定差別，這種無法避免的偏差可由檢驗人員根據(jù)自身經(jīng)驗選擇恰當?shù)臏y試點，將誤差降低到最小。另外，同一臺設備可能需要對多個方向進行測試，需要根據(jù)檢驗現(xiàn)場腳手架搭配和被檢工件位置限制等具體情況，不停地改變測試方向，短時間之內要完成數(shù)百臺設備的檢驗，這樣大量重復的工作很容易讓檢驗人員在測試之前忘記調整硬度計的沖擊方向。為了檢驗數(shù)據(jù)的嚴謹，大多需要重新測試，這便加大了工作量。2

13、.2 工件表面清潔度在現(xiàn)場硬度測試過程中發(fā)現(xiàn)，被測工件表面油污的存在會降低硬度測定值，這是因為硬度計沖擊頭在空氣介質和油污介質中所受的摩擦力不同，在油污介質中沖擊能量損失大，減小了沖擊頭的反彈速度，使測試值偏低。同時，被檢工件表面鐵銹、防腐層等的致密度、硬度與工件本體不同，對沖擊頭具有一定的緩沖作用，同樣有能量損失，減小沖擊頭的反彈速度，對硬度值的影響與油污相似。因此，在現(xiàn)場檢驗硬度測試之前，必須擦除工件表面的油污，打磨鐵銹和防腐層，直至露出本體金屬光澤。工件表面的防腐層被打磨后以粉塵狀彌散在工件周圍空氣中，有一部分粉塵會沉積在被檢工件表面，黏附?jīng)_擊頭進入硬度計導管。這加大了測試過程中沖擊頭的

14、摩擦力，影響硬度值的準確性。同時，黏附的粉塵會使沖擊頭磨損加快，縮短硬度計壽命。因此，檢驗前必須吹掃或擦拭干凈被檢部位。2.3 工件表面粗糙度在布氏硬度、維氏硬度等靜態(tài)硬度試驗中，粗糙度對測試值的影響更多是因為較大的粗糙度容易使壓痕邊緣不清晰導致測試讀數(shù)不準。而里氏硬度計測試值通過自身儀器電路自動顯示，容易使人誤認為粗糙度對其影響較小。里氏硬度測試原理與布氏硬度、維氏硬度測量原理迥異，里氏硬度是測試硬度計沖頭沖擊速度與反彈速度的動態(tài)物理量，粗糙度對硬度的影響是通過改變沖擊頭的反彈方向影響回彈速度來影響硬度值，粗糙度較大時影響較明顯。另外，粗糙度對硬度的影響還通過對沖擊頭的能量吸收來體現(xiàn)，粗糙度

15、不同引起的能量損失也不同。沖擊頭沖擊不同粗糙度表面示意圖見圖3和圖4.工件表面凹凸不平，當沖頭落在工件表面時，使凸起部位產生變形，吸收了沖頭的沖擊能量（圖3b和圖4b）。表面粗糙度數(shù)值越大，表面凹凸起伏越大，吸收沖擊能量越大，沖頭損失能量越多，里氏硬度值越偏小（圖3）。反之，表面粗糙度值越小，沖頭能量損失小，硬度值偏大（圖4）。此處的硬度值偏大、偏小只是相對而言，因為從理論上講，受粗糙度的影響里氏硬度測試值只會偏低。另外，同一工件粗糙度差異較大會引起硬度測試數(shù)據(jù)離散度較大。特別是對大批量、大型設備聯(lián)合檢驗時，大批打磨工人聯(lián)合作業(yè)，一臺設備可能由多個持有不同型號、不同數(shù)目的砂輪打磨機和打磨技術迥

16、異的打磨工完成，這在一定程度上也影響到硬度值的準確測定。因此，檢驗中應盡可能由一位打磨工完成整臺設備的打磨，從而使檢驗結果相對可靠。在現(xiàn)場檢驗過程中，硬度測試部位的表面粗糙度要符合gb/t173941998金屬里氏硬度試驗方法中對粗糙度的要求。工件表面粗糙度的要求如表1所示。2.4 工件厚度現(xiàn)場的金屬工件厚薄不均，最厚的可達130 mm，最薄的僅有5 mm，其中還包括許多管件。采用里氏硬度計測量，對厚工件影響不大；但對于薄管工件，由于工件剛性較低，容易吸收沖擊能量產生彈性變形、塑性變形、振動，從而使沖頭反彈速度降低，造成測量值偏低，有的甚至無法進行測試。金屬里氏硬度試驗方法中規(guī)定的不同沖擊裝置

17、對工件最小厚度的要求見表2。但有時受現(xiàn)場測試條件的限制，工件厚度無法滿足要求，而又無法使用其他測量方法，只能經(jīng)過對比試驗，分析同種材料厚度變化與硬度值之間的關系，從而對薄壁工件硬度值進行修正，盡可能保證測試值準確。2.5 工件不規(guī)則性在檢驗容器焊接接頭硬度時，一般需要測試焊縫、熱影響區(qū)和母材的硬度。實際檢驗中發(fā)現(xiàn)有些焊縫高而窄，且為弧形曲面（圖5），硬度計常配的支撐環(huán)不能緊密、穩(wěn)定地緊貼被檢表面，而是隨測試人員的施力方向左右搖擺，影響測試值的準確度。一般的解決辦法是給硬度計配上合適的異型支撐環(huán)。不過，現(xiàn)場檢驗中采用更多的是在條件允許下將焊縫弧形曲面打磨成容易進行硬度測試的平面。在測試焊縫熱影響

18、區(qū)時還發(fā)現(xiàn)有些容器成形不好，棱角較大，焊縫兩邊的熱影響區(qū)有些甚至向內有一定的凹陷（圖6）。這些凹陷會導致沖頭距離工件的距離增大，使反彈速度減小，導致測試結果偏小。如果將沖頭向焊縫方向移動，可能會得出焊縫硬度。而將沖頭向熱影響區(qū)外移動，可能會得出母材的硬度。因此現(xiàn)場檢驗中應盡量避免出現(xiàn)此情況，選擇成形較好的部位進行硬度測試。另外，多次打磨后留下的凹坑對硬度測試結果也有同樣的影響。3 結束語綜上所述，里氏硬度計是一種相對先進的便攜式硬度測試儀器，具有體積小、操作方便、適用范圍廣等特點，適合測試一些大型、重型和不易移動的試件。由于存在許多影響測量精確度的因素，因此，需要對這些影響因素進行分析，并采取

19、相應的防范措施，從而避免里氏硬度計出錯。參考文獻1張恒巖，廉恩常，柏忠澤，等.淺談影響里氏硬度計測量精度的因素j.計測技術，2010（02）.2黃山松.里氏硬度計的測量原理與準確性分析j.科技創(chuàng)業(yè)家，2013（04）.編輯：劉曉芳 摘 要：分析影響里氏硬度計測試精度的因素，簡述里氏硬度測試的原理，提出了提高測試精度相應的對策，以期能為有關方面的需要提供參考建議。關鍵詞：里氏硬度計；沖擊體；精確度；標準方向：th871.5 ：a ：2095-6835（2014）06-0012-02里氏硬度計是一種測試器材，具有測量簡易、痕跡小等優(yōu)點，被廣泛應用于金屬制造業(yè)中。里氏硬度計是在動態(tài)力作用下測定金屬硬

20、度的，因此，影響里氏硬度計測試結果精確性的因素比較多，對影響因素進行分析是十分必要的。1 里氏硬度測試原理將硬度傳感器的沖擊體以一定的速度沖擊被測工件，測量沖擊頭距工件表面1 mm處的沖擊速度va和反彈速度vb，反彈速度與沖擊速度的比值乘以1 000即為里氏硬度，可用下式表示：hl=（vb/va）×1 000. （1）式（1）中：hl里氏硬度值；vb沖擊體反彈速度；va沖擊體沖擊速度。通過硬度計微電腦可以將hl換算成hrb，hrc，hb，hv等。2 里氏硬度測試影響因素2.1 硬度計沖擊方向使用里氏硬度計前應根據(jù)工件被測部位選擇沖擊方向（如圖1所示），且盡可能選擇硬度計規(guī)定的標準方向

21、（如圖2所示）。因為沖擊方向不同，沖擊頭沖擊速度和反彈速度不同，因而，如果沖擊方向不準確，將影響沖擊速度與反彈速度的比值，即影響里氏硬度值的準確度。在設備實際檢測過程中，特別是對大型石油化工設備等進行全面檢驗時，大多數(shù)是根據(jù)檢驗方案事先拆除指定部位的保溫層。硬度測試的方向與硬度計規(guī)定的標準方向可能有一定差別，這種無法避免的偏差可由檢驗人員根據(jù)自身經(jīng)驗選擇恰當?shù)臏y試點，將誤差降低到最小。另外，同一臺設備可能需要對多個方向進行測試，需要根據(jù)檢驗現(xiàn)場腳手架搭配和被檢工件位置限制等具體情況，不停地改變測試方向，短時間之內要完成數(shù)百臺設備的檢驗，這樣大量重復的工作很容易讓檢驗人員在測試之前忘記調整硬度計

22、的沖擊方向。為了檢驗數(shù)據(jù)的嚴謹，大多需要重新測試，這便加大了工作量。2.2 工件表面清潔度在現(xiàn)場硬度測試過程中發(fā)現(xiàn)，被測工件表面油污的存在會降低硬度測定值，這是因為硬度計沖擊頭在空氣介質和油污介質中所受的摩擦力不同，在油污介質中沖擊能量損失大，減小了沖擊頭的反彈速度，使測試值偏低。同時，被檢工件表面鐵銹、防腐層等的致密度、硬度與工件本體不同，對沖擊頭具有一定的緩沖作用，同樣有能量損失，減小沖擊頭的反彈速度，對硬度值的影響與油污相似。因此，在現(xiàn)場檢驗硬度測試之前，必須擦除工件表面的油污，打磨鐵銹和防腐層，直至露出本體金屬光澤。工件表面的防腐層被打磨后以粉塵狀彌散在工件周圍空氣中，有一部分粉塵會沉

23、積在被檢工件表面，黏附?jīng)_擊頭進入硬度計導管。這加大了測試過程中沖擊頭的摩擦力，影響硬度值的準確性。同時，黏附的粉塵會使沖擊頭磨損加快，縮短硬度計壽命。因此，檢驗前必須吹掃或擦拭干凈被檢部位。2.3 工件表面粗糙度在布氏硬度、維氏硬度等靜態(tài)硬度試驗中，粗糙度對測試值的影響更多是因為較大的粗糙度容易使壓痕邊緣不清晰導致測試讀數(shù)不準。而里氏硬度計測試值通過自身儀器電路自動顯示，容易使人誤認為粗糙度對其影響較小。里氏硬度測試原理與布氏硬度、維氏硬度測量原理迥異，里氏硬度是測試硬度計沖頭沖擊速度與反彈速度的動態(tài)物理量，粗糙度對硬度的影響是通過改變沖擊頭的反彈方向影響回彈速度來影響硬度值，粗糙度較大時影響

24、較明顯。另外，粗糙度對硬度的影響還通過對沖擊頭的能量吸收來體現(xiàn)，粗糙度不同引起的能量損失也不同。沖擊頭沖擊不同粗糙度表面示意圖見圖3和圖4.工件表面凹凸不平，當沖頭落在工件表面時，使凸起部位產生變形，吸收了沖頭的沖擊能量（圖3b和圖4b）。表面粗糙度數(shù)值越大，表面凹凸起伏越大，吸收沖擊能量越大，沖頭損失能量越多，里氏硬度值越偏?。▓D3）。反之，表面粗糙度值越小，沖頭能量損失小，硬度值偏大（圖4）。此處的硬度值偏大、偏小只是相對而言，因為從理論上講，受粗糙度的影響里氏硬度測試值只會偏低。另外，同一工件粗糙度差異較大會引起硬度測試數(shù)據(jù)離散度較大。特別是對大批量、大型設備聯(lián)合檢驗時，大批打磨工人聯(lián)合作業(yè)，一臺設備可能由多個持有不同型號、不同數(shù)目的砂輪打磨機和打磨技術迥異的打磨工完成，這在一定程度上也影響到硬度值的準確測定。因此，檢驗中應盡可能由一位打磨工完成整臺設備的打磨，從而使檢驗結果相對可靠。在現(xiàn)場檢驗過程中，硬度測試部位的表面粗糙度要符合gb/t173941998金屬里氏硬度試驗方法中對粗糙度的要求。工件表面粗糙度的要求如表1所示。2.4 工件厚度現(xiàn)場的金屬工件厚薄不均，最厚的可達130 mm，最薄的僅有5 mm，其中還包括許多管件。采用里氏硬度計測量，對厚