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影响里氏硬度检测因素的探讨
王 斌
(中国空空导弹研究院，洛阳
471009)
摘 要：通过对某转轴的里氏硬度测定分析，认为被测物表面的油污和粗糙度及工件曲率半径的大小等将影响里氏硬度检测的结果。
关键词：里氏硬度计；密封转轴；油污；表面粗糙度；曲率半径
在对某输油泵进行故障分析时，对其进行了里氏硬度检测。在检测中发现，被测物表面的油污、粗糙度及其曲率半径的大小等均会影响硬度测定结果。因此，我们对影响里氏硬度检测的因素进行了探讨分析。
1 试验设备及被检材料
1.1 试验设备
里氏硬度计(时代机电新技术公司产)型号：HLN211B。冲击装置：D型。
1.2 被检材料
某型号输油泵密封转轴材质：20CrMnTi；标准硬度：58～64HRC。
2 试验原理
里氏硬度计是根据狄尔马·里伯博士的能量测量原则为基础检测金属硬度的理论设计的。装有碳化钨的冲击测头，从固定位置释放，以一定速度冲击到试样表面，使其产生一个反弹速度，利用电磁感应原理而感应出与速度成正比的电压，其里氏硬度值可用冲击测头回跳速度与冲击速度之比来表示
L=1000×VB/VA
式中 L———里氏硬度值
VB———冲击测头回跳速度
VA———冲击测头冲击速度
通过换算，可以得到材料的HB，HV，HRC，HRB和HSD值。
3 试验方法及结果
(1)在油泵生产现场，对服役的油泵密封转轴进行了检测，共测3次9个点(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三组)。
(2)对更换下来的有划痕的受损轴进行了检测，共测2次6个点(Ⅳ，Ⅴ两组)。
具体测试方法见图1.测试结果见表1.
图1 硬度测定位置示意图
4 结果分析
4.1 油污的影响
表1中Ⅰ组和Ⅱ组的数据是在未擦去油污和擦净油污的生产现场的密封转轴上测得的。Ⅰ组数据明显比Ⅱ组数据低，可见油污的存在降低了密封转轴的测试值。
这是由于冲击测头在空气介质和油污介质中所受摩擦力不一样，在油污介质中冲击能量损失大，从而影响了冲击测头的回跳速度VB，使测得的硬度值偏低。
4.2 表面粗糙度的影响
表中ⅠⅢ三组数据是在生产现场测得的，这时密封转轴刚装配好，未被划伤，而Ⅳ和Ⅴ两组密封转轴已多处划痕受损。两者数据相差较大，前者大于后者。可见表面粗糙度大，测得的里氏硬度值低。
如图2所示，当测头打在波浪形的粗糙试件表面时其能量损失大，而且由于密封转轴表面粗糙深浅不一，冲击测头打下，也易引起工件表面变形，使所测数据偏低。
图2 测头打在粗糙试件表面示意图
4.3 曲率半径的影响
由表1及图1可知，在A段和B段测得的里氏硬度值(平均值58。7HRC)明显高于C段的(平均值55。4HRC)，可见曲率半径的大小对测量值也有一定的影响。
如图3所示，设冲击装置与轴圆弧面直线成α角(里氏硬度计内设置方向垂直向下)，冲击测头重G，则G就分解为与冲击装置套筒垂直的分力G1.G1=Gsinα，当冲头在套筒内下冲时，产生摩擦力F，F=fGsinα(f为摩擦系数)。当α增大，F随之增大，由此产生能量损失，从而造成测试值下降；当α=0即冲击装置与轴完全垂直，则F=0，测得的硬度值就近似其真实值。
图3 冲击测头与轴圆弧面接触示意图
5 结论
在进行里氏硬度检测时，被测物表面的油污、表面粗糙度以及被测物的曲率半径都会影响其硬度值的精确度，因此应当引起足够的重视。当然影响里氏硬度检测结果的因素还有很多，比如环境的温度、湿度，工件本身重量等。因此，在进行硬度测定时，尽量避免这些因素干扰，使得测量值更加精确可靠。
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