里氏硬度D型檢定裝置不確定度分析

問題沒說清楚，究竟是硬度計檢定裝置還是硬度塊檢定裝置？

使用中的硬度計通常只對其示值進行檢定(后續檢定)，所用的標準就是標準硬度塊。依據JJG747—1999《里氏硬度計檢定規程》附錄A中第A.1.3款之規定，標準硬度塊的均勻度不超過9HL。可以按B類評定的方法估計標準硬度塊引入的不確定度。即：區間的半寬度α＝4.5HL，均勻分布，包含概率k＝

，u＝α÷k ≈ 2.6HL。個人觀點，僅供參考。

關于里氏硬度計測量精度的討論
                        
里氏硬度計自從問世以來，為大尺寸工件，特別是大型結構件的現場硬度測試，提供了有效而方便的解決辦法，極大地提高了工作效率，被越來越多的用戶所認同而選擇里氏硬度計。但在實際操作過程中，還是有很多用戶對其精度提出了質疑。

在實際工作中，里氏硬度計出現精度問題的情況，主要由二個方面產生，一是機器本身技術性能差，再一個就是應用時，操作不當造成的測量誤差大。本文主要介紹因硬度計本身，即機器的性能而產生的測量誤差問題。

里氏硬度計就其本身而言，精度其實是很高的。根據我們的測試，瑞士進口的里氏硬度計可以滿足很高的精度要求。但現在國內90%以上的用戶用的都是國產里氏硬度計，其精度表現參差不齊，測量結果實在令人擔憂。國內早期的里氏硬度計是仿造瑞士的產品生產的，而后期的就都是國產仿國產的了。雖然表面看上去，都是里氏硬度計，但實際的表現相差很多。主要有以下幾個問題：

1、線性精度不夠
   國產硬度計的精度指標一般標為：±6HL或±0.8%（HL=800）。意思就是里氏硬度HL=800時，機器的示值允許的上下波動是±6HL值，最大和最小之間可以相差12個HL值。對應洛氏硬度是1個HRC值。這里邊有個條件，就是在HL=800時，允許的誤差是±0.8%。并不是指全范圍都滿足這個誤差要求。±6個HL值才是里氏硬度計真正有意義的指標。當HL=200時，其精度按百分比標誤差值就變成了±3%。所以，這個 0.8%不是里氏硬度計的真正精度指標，而是為了符合人們的習慣，才勉強這樣標的。看上去精度很高，卻沒有太大的實際意義，倒是可以用來參考比較不同品牌機器的精度差別。比如，瑞士的硬度計包括國內個別品牌的硬度計標的是±0.5%，國內甚至有更好的硬度計精度已經達到了±0.3%的程度，已經超過了進口品牌。

使用過里氏硬度計的用戶都知道，隨機的標準硬度試塊都是高硬度值的試塊。原因如上所述，用高塊更容易讓用戶覺得精度高，滿足技術指標，也容易驗收合格。而一臺硬度計的線性精度如何，做為用戶就無從知曉了。線性精度是指一臺機器，是否能在全范圍內都能滿足誤差要求。所以，對頻繁和大量使用里氏硬度計的用戶，建議最好能自備中、低值標準試塊，以此檢驗機器的線性精度。

一臺硬度計，如果精度指標是±6HL，那么在高、中、低值試塊上都應該達到這個指標。能達到的，就說明線性精度沒有問題，否則應視為不合格產品。線性精度不好的機器，高硬度值是準的，而中低值卻不準。有的機器，高低都準，就中值不準，或高中值準，而低值不準。這并不是個別現象（進口機器也有此現象）。有的機器有調值功能，如果高低誤差是反向的，也就是高的高，低的低，按高值調準了后，會造成中低值更大的誤差。

線性精度對大多數用戶都是非常重要的，如果你的工件硬度是中低硬度的，而手里的機器，線性精度差，測隨機的試塊沒有問題，測出的工件硬度總是有問題。這也是很多用戶認為里氏硬度計不準的原因之一。

2、重復精度差
   重復精度也稱重復性。里氏硬度計的重復精度是指，一臺機器在同一個部位多次測量而上下波動的差值。±6HL的標識實際上也體現了重復性。在精度指標里，主要是與標準值去比較，是否接近。而在重復性上，關鍵不在與標準值比較。重復性好的機器，精度不會差；而精度高的機器，重復性不一定好。因為，精度往往是取平均值出來的，上下波動很大，一取平均，剛好與標準值吻合，滿足了精度要求。但在我們看來，作為計量器具，重復性要比精度指標更重要，更有實際意義。精度是可以校準的，而重復性是沒辦法提高的，這是由機器的性能來決定的。在實際應用中，重復性好的機器，測一、二個測試點就可以了，大大提高測量效率。而重復性不好的機器要測很多點，取平均才能得出相對真實的硬度值。對于要求極高的工件，工藝上只允許測一、二點取硬度值，重復性不好的機器，根本無法滿足要求，這已經不是精度的問題了。

通常國內硬度計的精度為±6HL，其重復性也就是±6HL。最大跟最小值相差12HL值。好點的機器包括瑞士進口的是±4HL，而國內有的機器已經可以做到±2HL了。這種高重復性機器在實際工作中的作用是不言而譽的。通過對比與實踐，重復性更能體現硬度計的好壞。

3、系統誤差
根據里氏硬度計的測量原理及試驗標準，其標準測量值均是按照垂直向下測量時得出的。當需要按一定角度水平或向上測量時，其測量條件已經不再符合測量標準的要求了。此時，測出的結果隨角度的變化而有所不同，同時，在相同的角度下，對硬度值高低不同的工件，其產生的誤差也是不同的。所以，測試的角度和不同硬度的工件所帶來的測量誤差是一種復合的影響。這就是里氏硬度計原理上的系統誤差。

如何解決這種系統誤差，各廠家使用的方法也不盡相同。有線性和非線性補償二種不同的解決方法。目前市面上絕大多數硬度計廠家包括進口品牌用的都是非線性補償的方法。具體做法就是按照探頭測量角度每45°的變化進行補償，主要有斜下45°、水平、斜上45°及垂直向上。同時再根據每個角度按照每50HL個值從低到高進行補償。根據分析，可以看出這種補償顯然是非線性的，是跳躍式，每個補償值之間有很大的臺階。雖然，理論上單純這一種誤差可以通過補償來滿足精度要求，但在實際中加上其它因素，如重復性、線性精度差等，而生產的誤差累計和疊加，其偏差值可以是巨大的。而這方面，用戶是很難發現的。有些用戶就是忘了設置測試角度，甚至不知道要改變儀器上的角度設置，造成工件的硬度測量問題，帶來不必要的損失。

線性補償就是將補償過程進行數字化處理，細化到每個HL值進行補償，大大提高補償的精度。基本上與向下的測量效果是一樣的。

國內新推出一款全角度里氏硬度計，不僅是線性補償，甚至是全角度(5°)范圍內線性補償。需要指出的是，全角度與自動識別方向是二個概念。全角度里氏硬度計的特點不僅是沒有角度設置，其實就不存在所謂的角度問題。在全角度范圍內均為線性測量。而自動識別沖擊方向，只是方向的設置由機器代替手動，但根本的非線性問題并沒有解決。

全角度硬度計在實際工作中，為廣大用戶提供了高效而可靠的硬度測試手段。對于批量多截面工件的硬度測試，對于大型結構件的現場測試，更是便利。

就目前而言，各廠家都是以硬度計在標準試塊上的示值來表明該產品的精度水平。用戶也是以此來驗收是否合格的依據。很顯然這是不夠的，還需要做其它方面進一步地檢驗。這里給出幾個方法，供大家參考。
1、對隨機試塊進行重復性檢驗。在試塊的同一部位多次打值，每次測試點僅離開上次測試點5mm左右，不必關心示值與試塊本身的差異，只看重復性好不好。由于試塊本身的熱處理工藝，使得試塊表面硬度隨部位不同有很大差異。通常中間硬，邊上軟。如果隨機在試塊上胡亂打值，既看不出所以然，也無法分辨機器的好壞。
2、自備里氏硬度高、中、低標準試塊。通過對高、中、低塊的檢驗，可以判斷機器的線性精度是否合格。
3、對試塊進行水平和向上測試，以此判斷機器的系統誤差怎樣。

總之，影響硬度計精度的因素是多方面的，只有每個環節都控制地好才能使產品的綜合性能達到滿意的程度。如果上述3項檢驗都合格，相信你手里的產品一定是一款非常精準的性能優越的好產品。