Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5887-2:2008 Vật liệu kim loại – Thử độ cứng Knoop – Phần 2: Kiểm định và hiệu chuẩn

• Số hiệu: TCVN5887-2:2008
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2008

Lực thử, F N	Dung sai %
0,098 07 ≤ F < 1,961	± 1,5
1,961 ≤ F ≤ 19,614	± 1,0

4.3 Kiểm định mũi thử

4.3.1. Bốn mặt của mũi thử kim cương hình tháp phải được đánh bóng và không được có khuyết tật bề mặt.

4.3.2. Kiểm định hình dạng mũi thử có thể được thực hiện bằng cách đo trực tiếp hoặc đo quang học. Thiết bị được sử dụng cho kiểm định phải có độ chính xác tới ± 0,07 0.

4.3.3. Góc α giữa hai mặt đối diện tại đỉnh của mũi thử kim cương hình tháp phải là (172,5 ± 0,1) ^o (xem Hình 1).

4.3.4. Góc β giữa hai mặt đối diện tại đỉnh của mũi thử kim cương hình tháp phải là (130 ± 1,0) ^o (xem Hình 1).

Hình 1 – Nguyên lý thử và hình dạng mũi thử

4.3.5. Hằng số mũi thử c (xem TCVN 5887-1: 2008, Bảng 1) phải nằm trong khoảng sai khác 1 % so với giá trị lý tưởng 0,07028, (0,06958 ≤ c ≤ 0,07098).

CHÚ THÍCH Để đạt được miền dung sai cho hằng số mũi thử c, giá trị của góc α và/hoặc góc β nên được giữ đúng trong miền dung sai cho ở trên.

...

...

...

4.3.7. Bốn mặt phải giao nhau tại một điểm chung. Chiều dài cho phép lớn nhất của đường giao nhau giữa hai mặt đối diện phải nhỏ hơn 1,0 µm (xem Hình 2).

CHÚ THÍCH Đối với vết lõm nhỏ hơn 0,020 mm, chiều dài cho phép lớn nhất của đường giao nhau phải nhỏ hơn tương ứng theo tỷ lệ. Đường giao nhau có thể được xác định bằng việc đo một vết lõm.

Hình 2 - Cạnh giao nhau của hai mặt đối diện tại đỉnh mũi thử (minh họa)

4.4 Hiệu chuẩn thiết bị đo

4.4.1. Thiết bị đo đường chéo dài của vết lõm phải được hiệu chuẩn tại mỗi độ khuếch đại được sử dụng dựa trên một thang chia chính xác (micromet vật kính) hoặc thiết bị có độ chính xác tương đương. Sai số của thang đo phải trong giới hạn độ không đảm bảo là 0,1 µm hoặc 0,05 %.

4.4.2. Thiết bị đo phải được kiểm định bằng các phép đo được thực hiện trên micromet vật kính tại ít nhất năm đoạn trên từng phạm vi làm việc.

4.4.3. Sai số cho phép lớn nhất của thiết bị đo phải là ± 0,5 % hoặc 0,4 µm, lấy giá trị nào lớn hơn. Nếu cần thiết, có thể sử dụng hệ số hiệu chuẩn để tuân thủ dung sai này.

4.5. Kiểm định chu trình thử

...

...

...

5. Kiểm định gián tiếp

5.1. Kiểm định gián tiếp phải được tiến hành ở nhiệt độ (23 ± 5) oC bằng tấm chuẩn đã được hiệu chuẩn phù hợp với TCVN 5887-3. Nếu việc kiểm định được tiến hành ở ngoài khoảng nhiệt độ này thì phải được ghi trong báo cáo kiểm định.

5.2. Đo vết lõm chuẩn trên từng tấm chuẩn. Đối với từng tấm chuẩn, độ chênh lệch giữa giá trị trung bình đo được và giá trị đường chéo dài được chứng nhận không được vượt quá 0,5 % và 0,4 µm.

5.3. Khi kiểm định máy thử sử dụng nhiều giá trị lực thử, tất cả các lực thử được sử dụng phải được chọn lựa. Phải sử dụng lực thử nhỏ nhất và lực thử kia được chọn trong số một nửa các lực lớn. Đối với mỗi lực thử được chọn lựa, hai tấm chuẩn khác nhau phải được chọn trong khoảng đo của máy được sử dụng. Tỉ số giữa các giá trị độ cứng của hai tấm chuẩn phải bằng hoặc lớn hơn 2.

5.4. Khi kiểm định máy thử độ cứng chỉ sử dụng một lực thử, phải sử dụng ba tấm chuẩn, được phân bố đều trên khoảng đo của máy.

5.5. Trên từng tấm chuẩn, phải tạo thành và đo năm vết lõm. Phép thử phải được tiến hành theo TCVN 5887-1.

5.6. Đối với từng tấm chuẩn, d₁, d₂, d₃, d₄, d₅ là các giá trị của các đường chéo vết lõm đo được, được sắp xếp theo thứ tự tăng dần về độ lớn, và

5.7. Độ lặp lại của máy thử, r, trong từng điều kiện kiểm định được tính bằng:

...

...

...

Độ lặp lại, được thể hiện như là phần trăm của  được tính như sau:

Độ lặp lại của máy thử đạt yêu cầu nếu r  ≤ 0,001 mm. Nếu r > 0,001 mm, độ lặp lại của máy thử được coi là đạt yêu cầu khi r_rel nhỏ hơn hoặc bằng phần trăm cho trong Bảng 2.

Bảng 2 – Phần trăm độ lặp lại

Dải độ cứng của tấm thử đã chuẩn hóa

Lực thử

N

r_rel cho phép lớn nhất

%

...

...

...

250 < HK ≤ 650

HK > 650

0,098 07 ≤ F ≤ 4,903

9

5

4

100 ≤ HK ≤ 250

250 < HK ≤ 650

...

...

...

4,903 < F ≤ 19,614

8

5

4

HK: Độ cứng Knoop

5.8. Sai số, E, của máy thử dưới điều kiện kiểm định riêng được tính bằng công thức sau:

E =  – d_c                                                                   (4)

Sai số phần trăm, E_rel, được tính bằng công thức sau:

...

...

...

Trong đó d_c là chiều dài đường chéo trung bình được chứng nhận gián tiếp cho tấm chuẩn, tính bằng milimét.

Sai số của máy thử đạt yêu cầu nếu E ≤ ± 0,0005 mm. Nếu E > 0,0005 mm, sai số của máy thử được coi là đạt yêu cầu khi E_rel ≤ ± 2 %.

5.9. Sự xác định độ không đảm bảo đo của kết quả hiệu chuẩn máy thử độ cứng được cho trong Phụ lục B.

6. Chu kỳ kiểm định

Các yêu cầu đối với kiểm định trực tiếp máy thử độ cứng cho trong Bảng 3.

Kiểm định gián tiếp phải được thực hiện ít nhất 12 tháng một lần và sau khi kiểm định trực tiếp.

Bảng 3 - Kiểm định trực tiếp máy thử độ cứng

Yêu cầu kiểm định

Lực

...

...

...

Chu trình thử

Mũi thử ^a

Trước khi thực hiện phép thử đầu tiên

x

x

x

x

Sau khi tháo dỡ và lắp đặt lại, nếu lực, hệ thống đo hoặc chu trình thử bị ảnh hưởng

x

...

...

...

x

Kiểm định gián tiếp không đạt ^b

x

x

x

Kiểm định gián tiếp quá 14 tháng

x

...

...

...

x

^a Ngoài ra nên kiểm định trực tiếp mũi thử sau hai năm sử dụng.

^b Kiểm định trực tiếp các thông số này có thể tiến hành liên tục (trừ khi máy đã đạt khi kiểm định trực tiếp) và không được yêu cầu nếu có thể chứng minh (nghĩa là bằng phép thử với mũi thử chuẩn) rằng mũi thử là nguyên nhân không đạt.

7. Báo cáo kiểm định/chứng nhận hiệu chuẩn

Báo cáo kiểm định/chứng nhận hiệu chuẩn phải bao gồm các thông tin sau:

a) viện dẫn tiêu chuẩn này, TCVN 5887-2;

b) phương pháp kiểm định (trực tiếp và/hoặc gián tiếp);

c) số liệu nhận biết máy thử độ cứng;

...

...

...

e) lực thử được sử dụng;

f) giá trị độ cứng của tấm chuẩn đã chuẩn hóa được sử dụng;

g) nhiệt độ kiểm định, nếu nằm ngoài phạm vi được qui định trong Điều 4;

h) kết quả đạt được;

i) ngày tháng năm kiểm định và chứng nhận của cơ quan kiểm định;

j) độ không đảm bảo của kết quả kiểm định.

Phụ lục A

(tham khảo)

...

...

...

Kinh nghiệm đã chỉ ra rằng có nhiều mũi thử ban đầu thỏa mãn song có thể bị hư hỏng sau khi sử dụng một thời gian tương đối ngắn. Đó là do các vết nứt nhỏ, lỗ rỗ hoặc các khuyết tật khác trên bề mặt. Nếu các khuyết tật đó được phát hiện đúng lúc, kịp thời, nhiều mũi thử có thể  được sửa chữa bằng cách mài lại. nếu không, bất kỳ khuyết tật nhỏ nào trên bề mặt cũng nhanh chóng trở nên xấu hơn và làm cho mũi thử không sử dụng được nữa.

Do đó:

- phải kiểm soát trạng thái của mũi thử bằng kiểm tra bằng mắt thường bề mặt của vết lõm trên tấm chuẩn hàng ngày khi sử dụng máy thử;

- việc kiểm định của mũi thử sẽ không còn giá trị khi mũi thử có khuyết tật;

- mũi thử đã được mài lại hoặc sửa chữa khác phải đáp ứng tất cả các yêu cầu trong 4.3.

Phụ lục B

(tham khảo)

Độ không đảm bảo đo của kết quả hiệu chuẩn máy thử độ cứng

...

...

...

B.1. Hiệu chuẩn trực tiếp máy thử độ cứng

B.1.1. Hiệu chuẩn lực thử

Độ không đảm bảo chuẩn tương đối tổng hợp của việc hiệu chuẩn lực thử được tính theo công thức sau:

Trong đó

u_FRS là độ không đảm bảo đo tương đối của bộ chuyển đổi lực (từ chứng chỉ hiệu chuẩn);

u_FHTM là độ không đảm bảo chuẩn tương đối của lực thử do máy thử độ cứng tạo ra.

Độ không đảm bảo đo của dụng cụ chuẩn, bộ chuyển đổi lực được chỉ ra trong chứng chỉ hiệu chuẩn lực tương ứng. Các tác nhân ảnh hưởng như là:

- sự phụ thuộc nhiệt độ,

...

...

...

- sai lệch của phép nội suy.

cần được xem xét đối với việc áp dụng tới hạn. Tùy theo kết cấu của bộ chuyển đổi lực, vị trí quay của bộ chuyển đổi lực so với trục của mũi thử máy thử độ cứng phải được xem xét.

VÍ DỤ

Độ không đảm bảo đo của bộ chuyển đổi lực (từ chứng chỉ hiệu chuẩn): u_FRS = 0,24 % (k = 2)

Giá trị hiệu chuẩn của bộ chuyển đổi lực F_RS = 9,8067 N

Bảng B.1 - Kết quả hiệu chuẩn lực thử

Số vị trí độ cao đối với hiệu chuẩn lực thử

Loạt 1, F₁

N

...

...

...

N

Loạt 3, F₃

N

Giá trị trung bình

 , N

Sai lệch tương đối

∆F_rel, %

Độ không đảm bảo đo chuẩn tương đối

u_FHTM, %

...

...

...

9,809

9,815

9,822

9,815

0,08

0,04

Trong đó

s_Fi là độ lệch chuẩn của giá trị lực thử chỉ thị ở vị trí độ cao thứ i

...

...

...

Giá trị X_i

Giá trị ước lượng x_i

Giá trị giới hạn tương đối a_i

Kiểu phân bố

Độ không đảm bảo đo chuẩn tương đối u(x_i)

Hệ số độ nhạy c_i

Thành phần độ không đảm bảo tương đối u_i(H)

u_FRS

294,2 N

...

...

...

chuẩn

1,2 x 10^−3

1

1,2 × 10^−3

u_FHTM

chuẩn

4,0 × 10^−4

...

...

...

4,0 × 10^−4

Độ không đảm bảo chuẩn tổng hợp tương đối u(F)

1,26 ×10^−3

Độ không đảm bảo đo mở rộng tương đối U(F) (k = 2)

2,5 ×10^−3

Bảng B.3 – Tính sai số tương đối lớn nhất của lực thử kể cả độ không đảm bảo đo của dụng cụ chuẩn

Sai lệch tương đối của lực thử

∆F_rel,

%

...

...

...

%

Sai lệch tương đối lớn nhất của lực thử kể cả độ không đảm bảo đo của dụng cụ chuẩn

∆F_max,

%

0,08

0,25

0,33

Trong đó

∆F_max =|∆F_rel| + U_F                                                                                              (B.4)

...

...

...

B.1.2. Hiệu chuẩn hệ thống đo quang học

Độ không đảm bảo chuẩn tương đối tổng hợp của dụng cụ chuẩn đối với hệ thống đo được tính như sau:

trong đó:

u_LRS là độ không đảm bảo đo tương đối của trắc vi thị kính (tiêu chuẩn viện dẫn) từ chứng chỉ hiệu chuẩn đối với k= 1;

u_ms là độ không đảm bảo đo tương đối theo khả năng phân giải của hệ thống đo;

u_LHTM là độ không đảm bảo đo chuẩn tương đối của máy thử độ cứng.

Độ không đảm bảo đo của trắc vi thị kính dụng cụ chuẩn đối với hệ thống đo quang học được chỉ ra trong chứng chỉ hiệu chuẩn tương ứng. Các tác nhân ảnh hưởng như là:

− sự phụ thuộc nhiệt độ;

...

...

...

− sai lệch phép nội suy.

không gây ra các ảnh hưởng chủ yếu đến độ không đảm bảo đo trắc vi thị kính.

VÍ DỤ:

Độ không đảm bảo đo của trắc vi thị kính: U_LRS = 0,0005 mm (k = 2)

Độ phân giải của thiết bị đo δ_ms =0.1 µm

Bảng B.4 - Kết quả hiệu chuẩn của hệ thống đo

Giá trị chỉ thị của trắc vi thị kính

L_RS,

mm

...

...

...

L₁

mm

Loạt 2,

L₂

mm

Loại 3,

L₃

mm

Giá trị trung bình,

...

...

...

mm

Sai lệch tương đối

∆L_rel, %

Độ không đảm bảo đo chuẩn tương đối u_LHTM, %

0,05

0,050 1

0,050 0

0,050 1

0,050 1

...

...

...

0,07

0,10

0,100 2

0,100 0

0,100 1

0,100 1

0,10

0,06

0,20

...

...

...

0,199 5

0,200 1

0,199 9

−0,05

0,10

0,30

0,299 7

0,300 1

0,300 1

...

...

...

−0,01

0,01

0,40

0,400 2

0,400 9

0,400 7

0,400 6

0,15

0,05

...

...

...

s_Li là độ lệch chuẩn của giá trị chỉ thị chiều dài đối với giá trị chỉ thị thứ i của trắc vi thị kính.

Bảng B.5 – Tính độ không đảm bảo đo của hệ thống đo

Đại lượng X_i

Giá trị ước lượng x_i

Giá trị giới hạn a_i

Kiểu phân bố

Độ không đảm bảo đo chuẩn tương đối u(x_i)

Hệ số độ nhạy c_i

...

...

...

u_{LRS rel}

0,40 mm

Chuẩn

6,25 x 10^-4

1

6,25 x 10^-4

u_{LRS rel}

...

...

...

Hình chữ nhật

0,7 x 10^-4

1

0,7 x 10^-4

u_LHTM

0,40 mm

Chuẩn

10,0 x 10^-4

...

...

...

10,0 x 10^-4

0,12

Độ không đảm bảo đo tổng hợp tương đối u_L, %

...

...

...

Bảng B.6 – Tính sai lệch tương đối lớn nhất của hệ thống đo, bao gồm cả độ không đảm bảo đo của dụng cụ đo độ dài chuẩn

Chiều dài thử

L_RS

Sai lệch tương đối của hệ thống đo

DL_rel, %

Độ không đảm bảo đo tương đối mở rộng

U_L, %

Sai lệch tương đối lớn nhất của hệ thống đo, bao gồm độ không đảm bảo đo của dụng cụ đo chiều dài chuẩn

DL_max, %

...

...

...

0,15

0,24

0,39

Trong đó

∆ L_max = | ∆ L_rel | + U_L                                                                              (B.8)

Kết quả của ví dụ có nghĩa là sai lệch của hệ thống đo, bao gồm độ không đảm bảo đo của dụng cụ đo độ dài chuẩn qui định trong 4.4.3 lên đến ± 0,5 % là đạt yêu cầu.

B.1.3. Kiểm định mũi thử

Mũi thử bao gồm đỉnh và đầu giữ mũi thử không thể được kiểm định hoặc hiệu chuẩn tại chỗ được. Phải có chứng chỉ hiệu chuẩn còn hiệu lực của phòng thử nghiệm được công nhận bao gồm sai lệch hình học của mũi thử (xem 4.3).

B.1.4. Kiểm định chu trình thử

...

...

...

B.2. Kiểm định gián tiếp máy thử độ cứng

CHÚ THÍCH Trong phụ lục này chỉ số “CRM (Vật liệu chuẩn được chứng nhận)” có nghĩa là, phù hợp với định nghĩa của tiêu chuẩn thử độ cứng, “Tấm chuẩn độ cứng”.

Bằng cách kiểm định gián tiếp với tấm chuẩn độ cứng, toàn bộ chức năng của máy thử độ cứng được kiểm tra và xác định độ lặp lại cũng như là sai lệch của máy thử độ cứng so với độ cứng thực.

Độ không đảm bảo đo của kiểm định gián tiếp máy thử độ cứng theo công thức sau:

Trong đó:

u_CRM là độ không đảm bảo hiệu chuẩn của tấm chuẩn độ cứng theo chứng chỉ hiệu chuẩn đối với k = 1;

u_CRM-D là sự thay đổi độ cứng của tấm chuẩn độ cứng kể từ khi hiệu chuẩn lần cuối do sai lệch (không đáng kể đối với việc sử dụng tấm chuẩn độ cứng theo tiêu chuẩn);

u_H là độ không đảm bảo chuẩn của máy thử độ cứng khi đo CRM;

...

...

...

VÍ DỤ

Độ cứng của tấm chuẩn độ cứng H_CRM = (802,7 ± 12,0) HK1

Độ không đảm bảo đo của tấm chuẩn độ cứng u_CRM = ± 12,0 HK1

Độ phân giải của máy thử độ cứng δ_ms = 0,1 µm

Bảng B.7 - Kết quả kiểm định gián tiếp

Số vết lõm

Đường chéo vết lõm đo được, d

mm

Giá trị độ cứng tính được, H

...

...

...

1

0,133 2

802,0

2

0,133 3

800,8

3

0,133 5_max

798,4_min

...

...

...

0,133 0_min

804,4_max

5

0,133 1

803,2

Giá trị trung bình

0,133 2

801,7

Sai lệch chuẩn s_H

...

...

...

2,3

^a HK: Độ cứng Knoop

=  – H_CRM = 801,7 – 802,7 = - 1,0 HK                                                                                   (B.10)

uH =                                                                                                                                (B.11)

Khi t = 1,14, n = 5 và s_H = 2,3 HK thì:

u_H = 1,18 HK

B.3. Thành phần độ không đảm bảo đo

Bảng B.8 – Thành phần độ không đảm bảo đo

Đại lượng X_i

...

...

...

Độ không đảm bảo đo chuẩn u(x_i)

Kiểu phân bố

Hệ số độ nhạy c_i

Thành phần độ không đảm bảo u_i(H)

u_CRM

402,7 HK

6,0 HK

Chuẩn

1,0

...

...

...

u_H

0 HK

1,18 HK

Chuẩn

1,0

1,18 HK

u_ms

0 HK

0,000 029 mm

...

...

...

4 284,6a

0,00 HK

u_CRM-D

0 HK

0 HK

Hình tam giác

1,0

0 HK

Độ không đảm bảo đo tổng hợp u_HTM

...

...

...

Độ không đảm bảo đo mở rộng U_HTM (k = 2)

12,2 HK

HK : độ cứng Knoop

^a c = ¶H / ¶d = 2 (H/d) cho H = 801,7 HK1 và d = 0,1331 mm

Bảng B.9 – Sai số lớn nhất của máy thử độ cứng bao gồm độ không đảm bảo đo

Độ cứng đo được trên máy thử độ cứng

H

HK

Độ không đảm bảo đo mở rộng U_HTM

...

...

...

Sai số của máy thử khi hiệu chuẩn bằng tấm chuẩn

HK

Sai số lớn nhất của máy thử bao gồm độ không đảm bảo đo

∆H_HTMmax

HK

801,7 HK1

12,2

1,0

...

...

...

HK: Độ cứng Knoop

trong đó

 =  – H_CRM                                                                                                  (B.12)

∆H_HTMmax = U_HTM + ∆H_HTM = 12,2 + 1,0 = 13,2 HK

Kết quả của ví dụ có nghĩa là sai lệch cho phép của máy thử, bao gồm độ không đảm bảo đo của máy thử được qui định trong 5.8 lên đến ±  2 % là đạt yêu cầu.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] A. SAWLA: Uncertainty of measurement in the verification and calibration of the force measuring systems of testing machines, Proceedings of the Asia-Pacific symposium on measurement of force, mass and torque (APMF), Tsukuba, Japan, November 2000 (Độ không đảm bảo đo trong phép kiểm định và hiệu chuẩn hệ thống đo lực của máy thử, biên bản lưu của hội nghị khoa học Châu Á – Thái Bình Dương về đo lực, khối lượng và mômen).

[2] A. WEHRSTEDT, I. PATKOVSZKY: News in the field of standardization about verification and calibration of materials testing machines, May 2001, EMPA Academy 2001 (Thông tin trong lĩnh vực tiêu chuẩn hóa về kiểm định và hiệu chuẩn máy thử vật liệu).

...

...

...

[4] T. POLZIN, D. SCHWENK: Method for Uncertainty Determination of Hardness Testing; PC File for Determination, Materialprüfung 44 (2002) 3, pp. 64-71 (Phương pháp xác định độ không đảm bảo của phép thử độ cứng).