A型、D型邵氏橡膠硬度計的基本原理:是將規定形狀和硬度的壓針,在試驗力作用下壓入試樣表面,當壓足平面與試樣表面緊密貼合時,測量壓針相對壓足平面的伸長長度。試驗力越大,壓針伸長長度越短,邵氏硬度值越大。通過邵氏硬度計原理得知,邵氏硬度值的大小與試驗力的大小成正相關。因此,邵氏硬度計檢定裝置(以下簡稱檢定裝置)就可以通過測試力值來檢定邵氏硬度計,由此可分以下幾種:
一、靜重式。在定負荷架上裝上定荷砝碼,當壓下手柄,使工作臺向上移動,將邵氏硬度計的壓針與工作臺面完全貼合,直至托起邵氏硬度計,將定荷砝碼略微抬起為止。定荷砝碼的自重落在邵氏硬度計上,邵氏硬度計上顯示出邵氏硬度值。這種檢定裝置特點:結構簡單,穩定性好,考慮因素不多,但定荷砝碼往往只配一個,只能檢定滿量程示值。目前,市場上購買邵氏硬度計配套測試裝置的都是這種類型。早期生產邵氏硬度計的企業也使用這種類型,配多個砝碼加載,裝卸砝碼操作比較麻煩。
二、杠桿式。把邵氏硬度計固定在支架上,垂直地放置在工作臺面的上方,杠桿一端加砝碼產生的力通過支點傳遞到另一端使工作臺面上升,與邵氏硬度計的壓針相接觸而受力,檢定裝置類似架盤天平。這種檢定裝置特點:檢定點增多了;用手輕敲砝碼產生震動提高其示值準確度;但垂直方向受力有影響(杠桿一端受力后將使另一端向上傾斜,杠桿兩端不水平;邵氏硬度計壓針受力后將向表殼內縮進,垂直方向有一定位移),需多次調整邵氏硬度計下降位移。
三、力傳感器式。把邵氏硬度計固定在支架上,通達下降絲桿將邵氏硬度計的壓針頂在工作臺面上,使工作臺面下的力傳感器受力,在儀表上顯示邵氏硬度值。這種檢定裝置特點:可切換檢定模式(顯示邵氏硬度值或力值);可切換檢定類型(A型或D型);有微震裝置,提高示值準確度;操作方便;儀表有數據處理功能和儲存功能。
通過以上介紹可以看出,前二種檢定裝置弊端比較明顯,目前計量部門基本不采用,主要采用力傳感器式檢定裝置,主要產品有無錫市計量科學研究所的FY-8型、常州計量所、上海嘉定等。
硬度計通常使用硬度塊進行檢定,可目前還沒有邵氏硬度塊,無法用邵氏硬度塊對邵氏硬度計進行檢定。但邵氏硬度值和國際橡膠硬度值IRHD具有可比性,據此可用國際橡膠硬度塊作為標準裝置對邵氏硬度計進行校準。橡膠硬度塊按照GB/T6031要求,對邵氏硬度計進行定期校準,校準時間間隔不超出6月。這種方法本人認為可以用,但可靠性比較低。國際橡膠硬度值與邵氏硬度值進行比較,準確度肯定受影響;并且橡膠硬度塊屬于易耗品。這種方法也不適宜推廣應用。
依據JJG304-2003《A型邵氏硬度計》、JJG1039-2008《D型邵氏硬度計》的檢定規程,用檢定裝置對邵氏硬度計檢定還需注意以下事項:
1. 檢定前,把邵氏硬度計固定在檢定裝置上,左右、前后位置須調整好。做到邵氏硬度計的壓針垂直向下,防止傾斜,和檢定裝置下的力傳感器的受力點在同一軸線上,確保檢定的力值數據正確。
2. 配一塊高硬度的平面鋼塊(1200HV1~1300HV1),放在檢定裝置工作臺面上,檢定時邵氏硬度計的壓針頂在鋼板上。壓針接觸面積小,試驗力大,防止壓針對工作臺面的損壞。
3. 每一個檢定點檢定時,需按微震裝置。目的是減少邵氏硬度計壓針的主軸摩擦,消除呆滯現象,提高其示值準確度。
4. 每一個檢定點試驗力保持3秒后進行讀數。理由一:消除邵氏硬度計中彈簧的彈滯性。理由二:和邵氏硬度計測量硫化橡膠等材料時的狀況相符,符合GB/T531.1-2008/ISO 7619-1:2004《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第1部分:邵氏硬度計法(邵爾硬度)》(以下簡稱國家標準)中規定。邵氏硬度值隨時間延長有所減小并趨于穩定。理由三:用國際橡膠硬度塊對邵氏硬度計進行校準,試驗力也是保持3秒后讀數,正確度較高,已有論證。
5. 檢定過程中,加載試驗力需平穩勻速進行,防止震動、沖擊。速度過快將使邵氏硬度值偏高。
6. 用專用量塊檢測邵氏硬度計壓針的伸長長度時,把平面鋼塊放在專用量塊下,手握硬度計,使硬度計的壓針穿過量塊的孔內,用手加壓至硬度計的壓足平面與量塊平面緊密貼合。根據本人對邵氏硬度計檢定所得到的經驗,邵氏硬度計壓針的伸長長度超差的,邵氏硬度值絕對超差。
由于國家標準發布比檢定規程晚,內容變化較大。例如,邵氏硬度計原有A型、D型,現增加了AO型、AM型。國家標準中試驗力的允差是檢定規程的一半等等。因此檢定裝置還須不斷完善、改進,才能緊跟時代的步伐,為社會提供更好地服務。
文章背景:2009年在江蘇省力學計量學會年會上,宣貫JJG1039-2008《D型邵氏硬度計》的檢定規程,由江蘇省常熟計量測試所的小歸撰寫的,謝謝小歸。
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