金屬布氏硬度測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定

QG/JJJL(BL)0111-2006第1頁(yè)共6頁(yè)金屬布氏硬度測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定1被測(cè)對(duì)象滿足GB/T231.1—2002金屬布氏硬度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的金屬材料硬度試樣使用HB－3000型布氏硬度計(jì)，檢定證書(shū)給出Urel=0.68%K=22引用文獻(xiàn)JJF1059—1999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示JJG147—1991標(biāo)準(zhǔn)布氏硬度塊檢定規(guī)程GB/T231.1—2002金屬布氏硬度試驗(yàn)第一部分：試驗(yàn)方法3環(huán)境條件硬度計(jì)在下列條件下檢定并正常工作：室溫10℃～35℃環(huán)境清潔，無(wú)震動(dòng)；周圍無(wú)腐蝕性氣體；安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，并調(diào)至水平。4測(cè)量基準(zhǔn)采用二等標(biāo)準(zhǔn)硬度塊。根據(jù)JJG2005—1987和JJG147—1991判斷，本文中的硬度范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的示值誤差應(yīng)為：△≤±1.5%5測(cè)量過(guò)程根據(jù)GB/T231.1—2002，在20℃±2℃環(huán)境條件下，借助檢定合格的HB—3000型布氏硬度計(jì)和（53×15）mm讀數(shù)顯微鏡，加載條件為選用壓頭直徑為D=5mm的硬質(zhì)合金球，試驗(yàn)力為7355N（0.102×F/D2=30）,保荷時(shí)間為15秒，對(duì)兩種硬度值水平的硬度試樣，各測(cè)20個(gè)點(diǎn)，各得到一個(gè)測(cè)量列，結(jié)果見(jiàn)下表1表1不同檢測(cè)人員連續(xù)測(cè)量五次所得結(jié)果HBW值檢測(cè)人員第一人第二人測(cè)定次數(shù)1234512345高B1樣HBW5/750（HB值）325325317321315311323319311321低B2樣HBW5/750（HB值）161165165164167165161163164164檢測(cè)人員第三人第四人測(cè)定次數(shù)1234512345高B1樣HBW5/750（HB值）313311311315325321323321311313低B3樣HBW5/750（HB值）1661671651611631641631611641676評(píng)定結(jié)果的使用在室溫條件下測(cè)量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評(píng)定結(jié)果。7數(shù)學(xué)模型（1）8標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定8.1不同檢測(cè)人員重復(fù)測(cè)量HB值所引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量本評(píng)定在此崗位操作的四位檢測(cè)人員，按GB/T231.1—2002標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，硬質(zhì)合金的直徑為5mm，試驗(yàn)力為7355N（0.102×F/D2=30）,保荷時(shí)間為10～15秒，分別對(duì)滿足標(biāo)準(zhǔn)的（B1B2）兩類試樣進(jìn)行重復(fù)測(cè)定五次，結(jié)果見(jiàn)表1：計(jì)算公式如下：布氏硬度總平均值：=每一組測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差：S＝測(cè)量過(guò)程穩(wěn)定，對(duì)樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行合并：測(cè)試結(jié)果是觀測(cè)列HBi中的任一次值，所以該標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：，＝Sp表2統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)結(jié)果B1B2總平均值318164試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差Sp5.382.13人員重復(fù)性試驗(yàn)5.382.138.2硬度試驗(yàn)機(jī)所引入的不確定度分量uE根據(jù)JJG150－2005其示值最大允許誤差和示值重復(fù)性符合表3。表3硬度計(jì)示值最大允許誤差和示值重復(fù)性（JJG150－2005）硬度范圍（HBW）示值最大允許誤差示值重復(fù)性≤125±3≤3.5125＜HBW≤225±2.5≤3＞225±2≤2.5示值重復(fù)性最大允許差可以看作為重復(fù)性限。采用B類方法進(jìn)行評(píng)定所以對(duì)于B1試樣：硬度值水平示值重復(fù)性≤2.5%uE=所以對(duì)于B2試樣：硬度值水平示值重復(fù)性≤3%uE=8.3布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)塊引入的不確定度分量uCRM在檢定硬度試驗(yàn)機(jī)時(shí)，布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)塊所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量也會(huì)傳遞到測(cè)試結(jié)果中，國(guó)家計(jì)量部門(mén)給出了所使用標(biāo)準(zhǔn)塊的擴(kuò)展不確定度：337HBW5/750urel=0.7%；199HBW5/750urel=0.7%K=2所引入的不確定度分量uCRM（HB）＝＝＝0.35%所以對(duì)于B1試樣：uCRM=337X0.35%=1.18所以對(duì)于B2試樣：uCRM=164X0.35%=0.578.4壓痕測(cè)量分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)式中：—靈敏系數(shù)；—分辨力。由式中:HB—硬度值；D－壓頭鋼球直徑，mm；d－壓痕直徑，mm。已知壓痕測(cè)量裝置能分辨壓痕直徑的0.5%對(duì)于B1試樣：D=5mm；d=1.708mm；ms=0.0085mm；=372.36ums=3.17對(duì)于B2試樣：D=5mmd=2.345mm；ms=0.0117mm；=148.96ums=1.748.5用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行檢定時(shí)平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)的評(píng)定表4.布氏硬度實(shí)測(cè)值HBW硬度值水平12345平均值337HBW339339339341341339.8202HB4用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行檢定時(shí)平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度按下式計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)偏差及的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5表5標(biāo)準(zhǔn)偏差及的計(jì)算結(jié)果硬度值水平337HBW202HBW標(biāo)準(zhǔn)偏差HBW0.8580.429HBW0.3840.1928.6測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)值修約所導(dǎo)致的不確定度分量uoff由GB/T231.1—2002標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)布氏硬度測(cè)量結(jié)果大于等于100時(shí)，修約間隔δx＝1，所以引入的不確定度分量是：u0ff＝0.29δx＝0.299合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算表6輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表HBW標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度B1318HBW硬度水平B2164HBW硬度水平試樣硬度測(cè)量重復(fù)性5.372.13硬度計(jì)誤差2.811.74標(biāo)準(zhǔn)硬度塊1.180.57壓痕測(cè)量分辨力3.171.74檢定時(shí)平均值0.3840.192Urou數(shù)據(jù)修約0.290.29輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式計(jì)算：318HBW硬度值水平：（HBW）HBW164HBW硬度值水平：（HBW）HBW10擴(kuò)展不確定度的評(píng)定擴(kuò)展不確定度U為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc與所選擇的包含因之K之積，K的選擇是以區(qū)間有關(guān)的理想置信水平為依據(jù)的，通常選區(qū)2--3。K＝2時(shí)，區(qū)間的置信概率P約為95%擴(kuò)展不確定度可用如下公式進(jìn)行計(jì)算，K＝2，Ur＝KUc（HB）＝2Uc（HB）對(duì)于B1試樣：U＝KUc＝2×6.96＝13.914對(duì)于B2試樣：U＝KUc＝2×3.42＝6.84711測(cè)量不確定度報(bào)告根據(jù)上述的評(píng)定，評(píng)定報(bào)告是：對(duì)于B1試樣：318HBW5/750U＝12K＝２對(duì)于B