洛氏硬度计常见故障分析

洛氏硬度计因具有简单的操作性而广泛应用于各种金属材料硬度值的计量上，而传统的洛氏硬度计是采用杠杆加载的，在使用过程中容易出现各种故障，因此本文结合笔者多年的工作经验对洛氏硬度计常见的故障及相应的检修方法等进行详细的阐述，以此提高洛氏硬度计计量的科学性，便于实践应用。

在工业生产过程中硬度对衡量金属产品是否达到硬度要求方面起着重要的作用，而洛氏硬度计则为检定金属产品硬度提供了简单快速的方法，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、洛氏硬度计检定误差的原因分析

在实践中由于洛氏硬度计精度的高低是使用误差来衡量的，在具体的检定中存在一定的误差，结合工作经验导致误差产生的原因：一方面是由于洛氏硬度计本身因素导致的误差，例如洛氏硬度计压头轴线方法出现变形而导致检定结果不准确。另一方面是由于人工操作不当以及环境条件而造成的影响。“硬度”表示的不是确定的物理量，只是对材料变形能力的表征。一般在具体的测定中必须要按照统一的检定规程进行，但是由于具体操作人员的专业技术以及操作环节存在差异都会导致检定结果出现误差。

当然随着我国检定技术的不断发展、检定人员素质及检定环境的不断优化，此种误差因素会越来越低。

2、洛氏硬度计常见故障及检修方法

参考JJG112-2013《洛氏硬度计检定规程》的要求，洛氏硬度计的检定项目有外观、垂直度、同轴度、加力及保持时间、初试验力、总试验力、硬度计示值等十余项，结合实践工作，在洛氏硬度计检定中常见的故障主要包括以下方面：

2.1压头故障及检修方法

在JJG112-2013《洛氏硬度计检定规程》中规定：洛氏硬度计金刚石压头的圆锥角应为(120±0.35)°。压头是硬度检定试验的重要环节，如果压头出现故障则会对检定结果产生直接的影响，尤其是压头的外部和内在质量对硬度测量值的影响比较大。根据相关实践表明一般压头出现的故障主要包括：压头的几何形状出现偏差、压头的表面光洁度以及压头的焊接牢固程度等等都是影响压头的直接因素。例如当压头的光洁度出现问题时就会导致在具体的检定检测中出现示值的偏差。

总之，随着圆锥角和压头球面半径的不断增大，检定硬度值也就不断地。造成此种故障发生的根据原因是因为接触面积的增大或者降低影响检定硬度的结果。例如当压头的角度增大之后，压头与被检测金属物的接触面也就会增大，这样一来就会因为接触深度的减少而导致出现变形，当然出现此种故障后对于低硬度的检定对象影响较小，而对于高硬度的影响非常大。当然压头端球面直径超过名义直径时，检测的硬度值就会增大，当然此种故障对于低硬度的影响是很大的，但是对于高硬度的影响有限。

为更好的解决该问题，本文在金刚石合格的前提下对金刚石椎体压头对硬度计产生的误差进行实验分析，具体的实验操作步骤为：在同一台基准机上用同一块标准块对不同的合格标准压头进行示值比对，其示值Zda相差为：0.4HR。用同一标准压头在两台基准上的示值Zda相差为：0.2HR。

这是标准压头在正、副基准机上的比较结果，而我们现在要知道的是不同的压头对硬度计所引起的示值误差量。为此由大量的实验得出：几何尺寸均为合格的工作压头，其在硬度计上所产生的Zda相差量为0.5HR。也就是说硬度计应具有可比性，不应因更换压头而相差甚远。因此对于同一台硬度计(分部检定合格)更换不同的压头(合格)，其示值应具有可比性，所得的硬度示值相差Zda为0.5HR。

2.2负荷误差故障

洛氏硬度的试验力与其它硬度的试验力不同，一般洛氏硬度的试验力是由初试验力和主试验力两个部分组成的，如果初试验力越大，检定的硬度值也就会高，当然此种现象相对于低硬度的影响比较大，但是对于高硬度的影响比较小。根据实践负荷误差故障主要分为：

一是初负荷。

初负荷增大时硬度计示值偏高，导致此种现象的原因主要是有多方面的因素造成的：弹簧与主轴之间的摩擦作用、螺钉出现松动而造成位移，起始线差异等等都会影响示值偏高。对于该故障的解决方法主要是：首先降低摩擦，在主轴上涂抹润滑油等使主轴与弹簧之间减少摩擦；其次对螺丝进行紧固，并且调整块位置的移动，并且将各个配置之间的距离等进行Zyou配合的调整;Z后对各个部件进行调整之后利用标准力仪检测初负荷的力值，保证力差误差控制在±2%。

二是总负荷。

总负荷增大时，硬度值就会偏低。此种现象比较明显，也就是当检定负荷压力增加时，导致对于被检定对象受力就会大，进而导致实际测量的示值小于被检定对象示值。导致此种故障产生的原因是由于杠杆比例不对。因此对于该故障主要采取的解决对策是：调整主刀口的位置，如果刀口出现磨损，则需要及时更换刀口，当然如果能进行修复的则选择修复。如果不属于刀口问题则看是否属于砝码吊杆过长，如果过长的话则用手将吊杆螺母拧松调整吊杆长度即可。

2.3压头轴线方向的变形和位移

洛氏硬度计如果出现压头轴线方向的变形和位移也会影响试验结果，例如在具体的试验中如果机架出现弹性变形则会造成硬度试验结果出现偏差。根据以往的试验结果看，机架弹性变形对于硬度值的影响为0.05HR，针对该问题需要在选择机架时控制机架的刚性，达到试验洛氏硬度计硬度要求。当然入股主轴出现倾斜也会影响到试验结果，具体的影响是随着主轴倾斜度的不断增会导致洛氏硬度计的硬度值越小。

所以在具体的试验中需要控制主轴的方向，避免出现位移现象，一旦出现需要及时进行修正。另外压头的安装不正确也会影响试验结果，同一压头可能会因为安装步骤的不一致而产生1HR的差距。造成该问题的很大原因是因为压头在插入主轴内时，采取螺钉固定的方式会因为工作过程的振动等而产生松动，进而出现压头变形及位移。

2.4加卸时速度的影响

其具体表现为：一是主试验力的施加速度对硬度值的影响。基于物理原理，在较快的速度下尤其是加荷速度下会使高硬度的材质在标准的负荷基础上增加一个惯性的附加力，进而导致硬度降低。例如在洛氏硬度计试验时，如果速度过快就会导致试验结果出现偏差。所以在具体的试验过程中需要在负荷施加没有冲击的情况下，保证压头从接触试验表明到全部加上有足够的时间，避免因为施加速度过快而产生惯性附加力，导致压痕深度增大，降低硬度值。

另一方面总负荷保持时间和负荷施加速度的影响。总试验力保持时间越长，所得硬度值越低。根据检定规程规定，在检定时，主试验力施加时间(1~8)s；总试验力保持时间在(5±1)s；主试验力在(2~3)s内平稳卸除。因此，在日常检定时，也应执行检定规程要求。

3、结束语

总之，洛氏硬度计是检测金属硬度的重要设备，洛氏硬度计准确与否关系到试验的结果，结合工作经验，洛氏硬度计在检定过程中会经常出现故障，例如示值超差、工作不正常以及压头轴线变形等，所以基于检定工作本质而言，需要计量检定工作人员及时了解故障发生的原因，从而采取有效的解决对策，保证洛氏硬度计检定质量。