Оценка точности измерений микротвердости на установке ИМАШ-9 » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Оценка точности измерений микротвердости на установке ИМАШ-9

18.05.2021

Весьма важной характеристикой любого измерительного прибора является повторяемость его показаний. Последняя достаточно полно характеризуется средней квадратичной ошибкой одного измерения о, вычисляемой по формуле, которая справедлива, если измерения подчиняются нормальному закону распределения:
Оценка точности измерений микротвердости на установке ИМАШ-9

где n — число измерений;

е — разность между средним арифметическим из п измерений и результатом данного измерения.

Средняя квадратичная ошибка измерения оценивает величину разброса показаний прибора, причем 68% результатов всех измерений располагается в интервале ±o от среднего арифметического, 95% — в интервале ±2o, 99,5% —в интервале ±3о и т. д. Вероятность получения измерений, отличающихся от среднего арифметического на величину ±4 с, исчезающе мала.

Средняя квадратичная ошибка oc среднего арифметического из n измерений определяется по формуле

Зная среднюю квадратичную ошибку одного измерения и величину ожидаемого эффекта изменения исследуемого свойства можно заранее подсчитать, сколько измерений необходимо произвести, чтобы с уверенностью утверждать, что данный эффект имеет место.

Повторяемость результатов измерения микротвердости зависит от свойств прибора (воспроизводимости режима нанесения отпечатков и точности их измерений) и от однородности испытываемого материала. Точность измерения отпечатков определяется разбросом данных, получаемых при многократных измерениях одного и того же отпечатка. Для прибора микротвердости ПМТ-3 эта характеристика исследована В.А. Егоровым на каменной соли. Полученные им данные помещены в табл. 18, из которой можно видеть, что погрешность измерения одного и того же отпечатка тем выше, чем меньше его диагональ.

При измерении диагонали отпечатка окулярным микрометром случайные погрешности вносятся вследствие ошибок отсчета по шкале барабана и неточности установки перекрестия окулярного микрометра в противолежащих углах отпечатка.

При определении микротвердости металла обычно делают несколько отпечатков. В этом случае на число микротвердости влияют неточности прибора и структурная неоднородность материала. Результаты таких измерений рассеяны больше, чем результаты многократных измерений одного и того же отпечатка, но и они распределяются по нормальному закону.

Поэтому свойства материала всегда можно охарактеризовать некоторым средним числом. Обычно за такое число принимают модальное (наиболее вероятное) значение определяемой величины или среднее арифметическое результатов измерения. Средняя квадратичная ошибка определения микротвердости по многим отпечаткам свидетельствует о точности прибора, зависящей от погрешностей нанесения и измерения отпечатков, а также опт степени однородности материала испытуемого образца.

Поэтому нами было проведено исследование точности работы установки ИМАШ-9 при различных температурах. Результаты исследования при комнатной температуре сравнивали с рассеянием данных измерения микротвердости на приборе ПМТ-3, а также с рассеянием значений микротвердости при нанесении отпечатков на опытном приборе ПМТ-3 с автоматическим опусканием индентора, разработанным в Лаборатории износостойкости Института машиноведения АН бывш. СССР.

Исследование было проведено В.С. Миротворским и автором на образцах технического железа. После приготовления металлографических шлифов механической полировкой для снятия наклепа в поверхностном слое образцы отжигали в течение 1 часа в вакууме при 950 °С.

Критерием, характеризующим повторяемость результатов, была выбрана средняя квадратичная ошибка одного определения микротвердости при измерении 60—100 отпечатков.

Были исследованы следующие варианты:

1) нанесение отпечатков на установке ИМАШ-9 при комнатной температуре с последующим их фотографированием на фотопластинку и измерением на негативе при помощи проекционного инструментального микроскопа;

2) измерение тех же отпечатков при помощи окулярного микрометра АМ9-2 при увеличении в 120 раз на установке ИМАШ-9;

3) измерение этих же отпечатков на приборе ПМТ-3 при увеличении в 480 и 130 раз;

4) нанесение отпечатков на опытном приборе ПМТ-3, оборудованном механизмом автоматического опускания и подъема индентора с последующим измерением на приборе ПМТ-3 при увеличении в 480 раз.

Нагрузка на индентор во всех случаях составляла 70 г. В каждом варианте измерялось 100 отпечатков. Результаты исследований приведены в табл. 19, из которой следует, что рассеяние результатов измерения микротвердости технического железа на установке ИМАШ-9 практически такое же, как и на приборе ПМТ-3. Автоматическое опускание индентора, хотя оно несомненно, представляет важную составную часть прибора для измерения микротвердости, заметно не снижает рассеяния его показаний. Это становится понятным, если учесть данные табл. 18, свидетельствующие о том, что при размерах отпечатка 30—60 мк средняя квадратичная ошибка одного измерения колеблется около 2%. Диагональ отпечатка на техническом железе под нагрузкой 70 г приблизительно равна 35 мк, а средняя квадратичная ошибка одного измерения — около 2,3%. Поэтому для повышения точности измерения микротвердости необходимо прежде всего увеличить точность измерения отпечатков. Это требование можно выполнить путем уменьшения отношения между видимой толщиной линии перекрестия в окулярном микрометре, которым измеряется диагональ отпечатка, и размером диагонали. Для оценки точности измерения микротвердости на установке ИМАШ-9 определялась также средняя квадратичная ошибка измерения диагоналей отпечатков, нанесенных под нагрузкой 70 г при различных температурах на образец технического железа.

Отпечатки измеряли двумя способами: на проекционном инструментальном микроскопе (при использовании негативов, снятых с испытуемой зоны во время опыта) и на приборе ПМТ-3 после охлаждения образцов и извлечения их из рабочей камеры установки ИМАШ-9. Результаты исследований (по данным измерений 60 отпечатков при каждой температуре) помещены в табл. 20.

Результаты описанных выше опытов подтверждают возможность получения на установке ИМАШ-9 достоверных данных при определении горячей микротвердости металлов и сплавов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: