ビッカース硬度計の校正は測定精度を保証する鍵であり、核心は荷重力、圧痕測定システム、テーブル平坦度などの核心部品の検査と調整を通じて、硬度値誤差が標準許容範囲内に制御されることを確保することにある。以下に具体的なキャリブレーション方法と操作ポイントを示します。
なぜ校正するのですか。これらの一般的な誤差を避ける
ビッカース硬度計の測定原理は、特定の荷重力によってダイヤモンド圧子を試料に圧入し、圧痕対角線長を測定して硬度を計算する(HV=0.1891×F/d²、Fは荷重力、dは対角線平均値)。荷重力が不正確で、圧子が摩耗したり、システムの偏差を測定したりすると、結果が歪むことがあります。例えば
負荷力の実際値は設定値より10%大きく、硬度値を8-12%高くする可能性がある、
インデンテーション測定システムの誤差は0.5μmであり、10μmのインデンテーションに対して、硬度計算誤差は10%以上に達することができる。
キャリブレーション前の準備:ツールと環境要件
環境要求:温度20±2℃、湿度45%-75%で、振動(例えばプレス、空圧機から離れる)と気流干渉(ファン、ドア、窓を閉じる)を避け、機械の起動予熱が30分以上であることを確保する。
ステップキャリブレーション:コア部品から全体精度へ
1.荷重力の較正:「力」の正確性を確保する
検証手順:
3つの常用荷重力(例えば1 kgf、5 kgf、10 kgf、9.807 N、49.03 N、98.07 Nに対応)を選択する、
力値標準装置(例えば力センサ)を圧子の下に接続し、硬度計を起動して対応力値を加え、計器の表示値と標準装置の差を記録する、
誤差が±1%(GB/T 4340.1標準要求)を超える場合、ロードシステムを調整する必要がある:
機械レバー式:重量分銅またはレバー支点位置を調整することにより、
電子ロード式:キャリブレーションモードに入り、標準力値で再キャリブレーションする(例えば実際に測定した5.05 kgfを入力し、機器は自動的に5.00 kgfに修正する)。
注意:負荷過程に衝撃がないこと(観察力値曲線は滑らかに上昇すべき)、もし負荷力の変動が±0.5%を超える場合、油圧システムの油漏れ(油圧式)或いはモータ駆動故障(電子式)を検査する必要がある。
2.打痕測定システムの校正:「見る」偏差を解決する
倍率キャリブレーション:
顕微鏡顕微鏡(既知の目盛値、例えば1マス当たり10μm)をテーブル上に置き、硬度計の接眼鏡やカメラで観察する。
マイクロメータ上の10格子の表示長を測定し、標準100μmが実際に102μmと表示されている場合、拡大倍率は2%大きいことを示し、ソフトウェアまたは接眼レンズスケールリングを通じて誤差≦0.5%に調整する必要がある。
十字線アラインメント較正:
標準硬度ブロックを用いて明確な打痕を出し、テーブルを90°回転させた後、同じ対角線を再測定し、2回の示度差が0.5μmを超える場合、十字線とテーブル回転中心の同心度を調整する必要がある(接眼レンズ固定ネジを緩めて微調整する)。
3.圧子の検査と校正:「圧子」の歪みを避ける
外観検査:200倍顕微鏡を用いてダイヤモンド圧子の稜線を観察し、もし崩壊、摩耗(稜線が丸くなる)或いは表面傷が発生した場合、圧子を交換する必要がある(新圧子の2稜線の挟角は136°±30')。
打痕形状検査:標準硬度ブロック(例えばHV 300)を用いて5 kgf負荷力下で打痕をプレスし、両対角線長d 1とd 2を測定し、d 1/d 2偏差が2%を超える場合、圧子の取り付けが傾いているか、破損していることを示し、再取り付けまたは交換が必要である。
4.テーブルと主軸の垂直度較正:「置き」の安定を保証する
水平計をテーブル面に置き、それぞれX、Y軸方向に測定し、水平度の偏差が0.05 mm/mを超える場合、調整器の底部の調整ネジによって補正する。
垂直度検具(例えばパーセンテージゲージ付き直角定規)を用いて主軸(圧子軸線)とテーブル面の垂直度を検査し、偏差が0.03 mm/100 mmを超える場合、主軸固定ナットを緩めて合格まで微調整する必要がある。
5.全体精度検証:標準ブロックで最終確認
3枚の異なる硬度範囲の標準硬度ブロック(例えばHV 100、HV 500、HV 1000)を選択し、常用荷重力下(例えば1 kgf、10 kgf)で各3回測定する、
各測定値と標準ブロックの公称値の誤差を計算し、すべての誤差が≦±3%(二級標準ブロック要求)であれば、校正は合格である、
もしある範囲の誤差が基準を超えた場合、遡及検査が必要で、対応する荷重力または押込測定システム(例えばHV 100の誤差が大きく、小さい荷重力が正確ではない可能性がある、HV 1000は誤差が大きく、圧子摩耗の可能性がある)。