国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析
第1期 李久林等:国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析 53
6508:1和美国ASTM标准E18中关于洛氏硬度测
量值不确定度的评定方法比较可以看出,在总的方面是一致的,但对于影响合成不确定度的各分量有不同考虑。现分析如下。311 洛氏硬度计校准方式
针对硬度试验的特点,对于洛氏硬度计分直接校准和间接校准两种方法,直接校准中主要是检查试验力、压头和压痕深度测量装置,间接校准是用标准块检查硬度计,反映的是整个试验系统的综合误差。由于在考虑不确定度分量时要包括所有单项偏差的来源,比较困难,而间接校验则可反映各分量的综合影响。因此对于测量的洛氏硬度值,ISO和ASTM标准中均以硬度计进行间接校准的方式考虑各不确定度分量。即检定中用二等标准硬度块校验硬度计,用测量平均值和标准值之差作为硬度计的误差,在标准中给出硬度计允许的误差范围。312 评定不确定度的种类 从结构上讲,ISO6508中将洛氏硬度试验分成3个标准,即试验方法、的标定三部分,而这三方面内容洛氏硬度测量值不确定度的内容。对于试验室,直接相关的是评定洛氏硬度测量值不确定度的方法。313 计算方法 根据所考虑到的各个不确定度分量,ISO6508/DIS和ASTME18均采用方根和法计算合成不确定度,扩展不确定度用合成不确定度乘以包含因子(k=2)得到,相应于95%的置信水平。314 修正方法 在ISO/DIS650821中,计算洛氏硬度测量值采用两种方法,即无偏差法和偏差修正法。在无偏差法中,对于相应标尺,用标准规定的洛氏硬度计最大允许误差计算此项不确定度分量;对于偏差修正法,使用硬度计系统偏差,即测得的平均值与标准块值之差作为此项不确定度分量。ASTM标准中使用的方法与ISO标准中偏差修正法相同,即将硬度计的测量偏差绝对值加入扩展不确定度中。315 计算洛氏硬度测量不确定度的分量 在ISO/DIS650821中,针对偏差修正法,对洛氏硬度测量值合成标准不确定度的计算中归纳了5个分量,在ASTME18标准中,计算合成标准不确定度时归纳了4个分量,分析如下。 (1)洛氏标准硬度块的不确定度
按照计量传递程序,标准硬度块的硬度值是用标准硬度计标定的,其硬度值仍受到标准硬度计的误差和稳定性、压痕深度测量仪器等影响,因此在相应标准中要给出洛氏硬度标准块的不确定度。在ISO/DIS650821中给出的是标准块的扩展不确定度,在计算中使用的是标准硬度块的合成不确定度uCRM。对于洛氏标准硬度块的不确定度,ASTME18没有单独作为一项考虑,而是在确定洛氏硬度计误差不确定度时,作为用洛氏硬度标准块校准硬度计时不确定度的一个分项考虑。
(2)用洛氏硬度标准块校准硬度计时的不确定度
ISO/DIS650821中用uH表示,用标准硬度块多次测量数据的标准偏差计算。此分量与ASTME18uMach相应,但E18,即,相当于ISO/DIS650821中公式给出的uH与uCRM的总和。但在此分量中ISO/DIS650821没有包括校准硬度计中压痕测深仪器分辨力产生的不确定度。
(3)测定试样硬度值的标准不确定度
ISO/DIS650821中用ux表示,在试样上测量多点硬度值,求出标准偏差后计算试样的标准不确定度。此项分量与ASTME18的uRep&NU(材料)相应,实际上是硬度计重复性及材料均匀性复合产生的不确定度,即在相同试验条件下以试样连续几次测量的平均值为依据确定的此项分量,反映的是硬度计稳定性和试验材料均匀性的综合影响。
(4)压痕测深仪器分辨力引起的标准不确定度 在ISO/DIS650821中,测量试样的洛氏硬度时压痕测深仪器分辨力产生的标准不确定度符号为ums,分辨力用压入深度表示。此项分量与ASTME18中uResol相应,但分辨力用洛氏硬度表示,而不是ISO/DIS650821公式中给出的压入深度。在确定
此分量时都是按均匀分布计算的。
(5)洛氏硬度计复现性引起的标准不确定度 在ASTME18中构成洛氏硬度测量不确定度的其中一项分量为洛氏硬度计复现性引起的不确定度uReprod,洛氏硬度计工作期间各个时期测定的数据,每次用同一试块测定一组数据,用多组数据的标准偏差计算此项的不确定度。美国标准认为,洛氏