由于硬度計(jì)法定計(jì)量的周期一般是一年，未發(fā)生重大異常時(shí)，實(shí)驗(yàn)室一般不會重新計(jì)量，因此實(shí)驗(yàn)室用硬度計(jì)的穩(wěn)定性直接影響著日常檢測結(jié)果的正確性。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部開展硬度計(jì)在一定時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定性研究具有重要的意義，對于提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平和工作質(zhì)量十分重要，尤其對于實(shí)驗(yàn)室的檢測人員養(yǎng)成良好的質(zhì)量觀念和質(zhì)量意識、實(shí)驗(yàn)室提高市場知名度和開拓檢測市場十分重要。
穩(wěn)定性是指測量儀器保持其計(jì)量特性隨時(shí)間恒定的能力，可以進(jìn)行定量的表征，主要是確定計(jì)量特性隨時(shí)間變化的關(guān)系。對于測量儀器，尤其是基準(zhǔn)、測量標(biāo)準(zhǔn)或某些實(shí)物量具，穩(wěn)定性是重要的計(jì)量性能之一，示值的穩(wěn)定是保證量值準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。測量儀器產(chǎn)生不穩(wěn)定的因素有很多，主要為元器件老化、零部件磨損，以及使用、貯存、維護(hù)工作不仔細(xì)等。測量儀器進(jìn)行的周期檢定或校準(zhǔn)就是對其穩(wěn)定性的一種考核，穩(wěn)定性也是科學(xué)合理地確定檢定周期的重要依據(jù)之一。
JJF 1033-2016?計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范?提出了質(zhì)量控制圖概念，它是統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)的一種方式。建立各自的質(zhì)量控制圖對于實(shí)驗(yàn)室來說很重要，可以幫助檢測人員尤其是新進(jìn)人員快速熟悉檢測設(shè)備的穩(wěn)定性，提高檢測結(jié)果的可靠性。
通過為期2個(gè)月的時(shí)間，使用洛氏硬度計(jì)對標(biāo)準(zhǔn)塊硬度進(jìn)行檢測，建立了硬度檢測結(jié)果的均值和極差隨時(shí)間的變化圖，研究了實(shí)驗(yàn)室用洛氏硬度計(jì)的穩(wěn)定性，以供同行參考。
試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法
試驗(yàn)采用的硬度計(jì)是上海尚材試驗(yàn)機(jī)有限公司生產(chǎn)的數(shù)顯洛氏硬度計(jì)，購置時(shí)間為8a(年)。試驗(yàn)用材料為實(shí)驗(yàn)室購置的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊，經(jīng)上海計(jì)量研究院計(jì)量合格，在計(jì)量合格期內(nèi)使用，HRC標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度分別為25.6，43.7，62.5HRC，HRB標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度分別為50.6，92.6HRB。試驗(yàn)方法依據(jù)GB/T 230.1－2009，試驗(yàn)時(shí)間為2個(gè)月，每周測試5d(天)，每天開機(jī)待硬度計(jì)穩(wěn)定后開始測試，第一點(diǎn)不算，測試3點(diǎn)，計(jì)算3點(diǎn)的平均值和極差。
試驗(yàn)結(jié)果與分析
1、試驗(yàn)結(jié)果
圖1 25.6HRC標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度平均值隨時(shí)間的變化
圖1為25.6HRC標(biāo)準(zhǔn)塊為期2個(gè)月的硬度檢測結(jié)果的平均值，可以看出硬度檢測結(jié)果比較穩(wěn)定。
圖2 25.6HRC標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度極差隨時(shí)間的變化
圖2為其硬度檢測結(jié)果的極差，極差是一組數(shù)據(jù)中最大數(shù)據(jù)與最小數(shù)據(jù)的差，指明了測定值的最大離散范圍，可見其硬度極差的最大值為1.7HRC。
圖3 43.7HRC標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度平均值隨時(shí)間的變化
圖3為43.7HRC標(biāo)準(zhǔn)塊為期2個(gè)月的硬度檢測結(jié)果的平均值，可以看出硬度檢測結(jié)果比較穩(wěn)定。
圖4 43.7HRC標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度極差隨時(shí)間的變化
圖4為其硬度檢測結(jié)果的極差，可見其硬度極差的最大值為2.0HRC。
圖5 62.5HRC標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度平均值隨時(shí)間的變化
圖5為62.5HRC標(biāo)準(zhǔn)塊為期2個(gè)月的硬度檢測結(jié)果的平均值，可以看出硬度檢測結(jié)果比較穩(wěn)定。
圖6 62.5HRC標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度極差隨時(shí)間的變化
圖6為其硬度檢測結(jié)果的極差，可見硬度極差的最大值為1.0HRC。
圖7 50.6HRB標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度均值隨時(shí)間的變化
圖7為50.6HRB標(biāo)準(zhǔn)塊為期2個(gè)月的硬度檢測結(jié)果的平均值，可見硬度檢測結(jié)果不穩(wěn)定，最小值為50.0HRB，最大值為52.5HRB。
圖8 50.6HRB標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度極差隨時(shí)間的變化
圖8為其硬度檢測結(jié)果的極差，可見極差的最大值為2.5HRB。
圖9 92.6HRB標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度均值隨時(shí)間的變化
圖9為92.6 HRB標(biāo)準(zhǔn)塊為期2個(gè)月的硬度檢測結(jié)果的平均值，可見硬度平均值最小為90.2HRB，最大為91.6 HRB，均小于標(biāo)準(zhǔn)硬度。
圖10 92.6HRB標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度極差隨時(shí)間的變化
圖10為其硬度檢測結(jié)果的極差，可見極差最大值為1.5HRB，且分布比較均勻。硬度檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)硬度之間的偏差較小，但硬度計(jì)的檢測結(jié)果均低于標(biāo)準(zhǔn)塊硬度。
2、分析與討論
從HRC標(biāo)尺的檢測結(jié)果來看，中值硬度標(biāo)準(zhǔn)塊(43.7HRC)的檢測結(jié)果較為穩(wěn)定，低值硬度標(biāo)準(zhǔn)塊(25.6HRC)和高值硬度標(biāo)準(zhǔn)塊(62.5HRC)的檢測結(jié)果均有一定的偏差，但一般均在硬度塊的均勻度范圍之內(nèi)，說明該硬度計(jì)的性能穩(wěn)定，一年的檢定周期是合適的。從HRB標(biāo)尺的檢測結(jié)果來看，高值硬度標(biāo)準(zhǔn)塊(92.6HRB)的偏差比較大，而從HRB標(biāo)尺的檢測范圍20~100HRB來看，硬度在90HRB左右發(fā)生一些偏差是可以理解的。
從該次洛氏硬度計(jì)穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果來看，硬度檢測結(jié)果的最大極差為2.5HRB，遠(yuǎn)超過該不確定度，因此在此范圍內(nèi)檢測硬度時(shí)一定要仔細(xì)。但在HRB標(biāo)尺中值硬度(50HRB)附近發(fā)生較大范圍的波動是不正常的，應(yīng)在實(shí)際的檢測工作中予以重視。從實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況來看，洛氏硬度檢測業(yè)務(wù)繁忙，試驗(yàn)洛氏硬度計(jì)已使用8a，HRC和HRB標(biāo)尺之間的轉(zhuǎn)換頻率高，容易造成硬度計(jì)的機(jī)械部分磨損以及電子控制系統(tǒng)的失穩(wěn)。在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，將洛氏硬度計(jì)的HRC標(biāo)尺參數(shù)調(diào)整合適后HRC標(biāo)準(zhǔn)塊的檢測結(jié)果正確，而HRB標(biāo)準(zhǔn)塊的檢測結(jié)果偏差較大，這也是實(shí)驗(yàn)室僅有一臺洛氏硬度計(jì)的情況下經(jīng)常會碰到的問題。洛氏硬度試驗(yàn)方法的附錄中雖然也指出了需加強(qiáng)洛氏硬度計(jì)的期間核查，但沒有給出核查的周期，通過洛氏硬度計(jì)穩(wěn)定性研究，可以幫助實(shí)驗(yàn)室確定各自的硬度計(jì)核查周期。對于檢驗(yàn)業(yè)務(wù)比較繁忙的實(shí)驗(yàn)室，建議再購置一臺硬度計(jì)，兩臺硬度計(jì)分別測試HRB硬度和HRC硬度。如果實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)緊張，建議實(shí)驗(yàn)室縮短硬度計(jì)的計(jì)量檢定周期或增加期間核查的頻次，來提高檢測結(jié)果的穩(wěn)定性。
結(jié)論
(1)硬度計(jì)的穩(wěn)定性研究工作可以有效幫助實(shí)驗(yàn)室確定期間核查周期，提高工作質(zhì)量。
(2)HRC洛氏硬度標(biāo)尺的穩(wěn)定性比較好，硬度計(jì)的檢測周期可以維持正常。HRB洛氏硬度標(biāo)尺的穩(wěn)定性相對較差，建議增加期間核查的頻次。
(3)對于檢測業(yè)務(wù)繁忙的實(shí)驗(yàn)室，建議一臺硬度計(jì)只進(jìn)行一種標(biāo)尺(HRC或HRB)的硬度試驗(yàn)，或通過縮短計(jì)量檢定周期、提高期間核查頻次來提高檢測結(jié)果的穩(wěn)定性。
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