时间：2023-05-30 08:56:04
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇硬度测量，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
陕西省产品质量监督检验研究院陕西西安710048
摘要 在物理量测量结果中，通常会出现不确定度，所谓不确定度是指由于存在测量误差，不能准确确定被测量值的程度，也就是说，不确定度代表着测量结果的可信赖程度。在报告物理量测量结果时，给出不确定度的作用主要表现为便于使用它的人评定可靠性，同时增强测量结果的可比性。本文从洛氏硬度测量的角度进行阐述，同时对金属材料洛氏硬度不确定度评定方法进行分析，为评定金属材料落实硬度的不确定度提供参考。
关键词 不确定度；标准偏差；硬度测量
1 概述
测量对象：选择材质为45 钢的钢板；
检测设备：TH300 自动数显洛氏硬度计；
检测环境：室温为23.5益，相对湿度为55%；
检测过程：按照GB/T 230.1 - 2009《金属材料洛氏硬度试验试验方法》的相关要求，先用硬度水平为48.2HRC 的标准硬度块检测硬度计，在硬度块上选择5 点测定其洛氏硬度值，当硬度计正常运行后，再测定试样的洛氏硬度，测定5 点硬度值。
2 数学模型和不确定度分项的评定
2.1 测量标准物质时硬度试验机的不确定度
2.1.1 在整个试验面上，使用标准硬度块均匀分布地压出5 个相应的压痕，分别测定其硬度值，试验结果如下表所示：
2.1.2 单次试验标准偏差
评定选择A 类方法
在评定过程中，按照JJF1059—2012 推荐的极差法进行计算，相应的计算公式如下所示：
其中：
R 为测量结果中的最大值与最小值之差；
C 为极差系数（当n=5 时极差系数C=2.33）。
将R=48.2-47.9=0.3HRC、C=2.33 代入上述公式，
2.1.3 测量标准物质时硬度试验机的不确定度
对标准物质进行测量时，硬度实验机的不确定度选择5 次测量值的平均值，为
2.2 试样测量重复性的标准不确定度ux
2.2.2 测量试样的标准偏差
在测量试样的过程中，采用极差法对测量结果的标准偏差进行处理，当n=5 时，极差系数C=为2.33，将R=0.40HRC 带入下列公式为
2.2.3 评定试样测量重复性标准不确定度对单次测量标准的不确定度进行评定：
2.3 评定标准硬度块的标准不确定度uCRM根据GB/T 230.3-2012 规定，将rrel 定为1.0%、HCMR=48.2HRC带入下列公式：
整理uCRM=0.1703。
2.4 评定标准不确定度uE
在硬度计误差允许的情况下，按照GB/ 230.2-2012 的相关要求，洛氏硬度的允许误差Erel 为1.5HRC
2.5 评定压痕测量分辨力的标准不确定度ums
在测量过程中，测量装置的测压痕分辨率为啄ms=0.1HRC。
3 评定合成标准不确定度
3.1 灵敏系数
通过上述分析，汇总各标准不确定度分项，如下表所示：
3.2 计算合成标准不确定度uc
在计算合成标准不确定度时，将输入量看成彼此相互独立的，同时按照下式对标准不确定度进行合成处理：
4 评定扩展不确定度
置信概率P、包含因子k 分别取95豫和2，那么扩展不确定度U95为
5 测量结果
参考文献
[1]GB/T8170-2008,数值修约规则与极限数值的表示和判定[S].
[2]GB/T230.1-2009,金属材料洛氏硬度试验第1 部分：试验方法[S].
关键词 ：洛氏硬度计 测量误差 产生原因 对策
一、对测量误差来源的分析
无论是在任何的测量过程中，误差都是无法避免的，但是如果我国能够认清误差产生的原因和来源，并尽量避免和想法消除它，那么就可以将测量误差控制在我们可以接受，不影响大局的一定的范围之内，这样一来，我们的目的就达到了。对于洛式硬度计示值误差也是如此，因此首先我们必须认清洛式硬度误差产生的主要原因和来源。我个人经常长期的研究和实践，以及学习广大学者们的研究成果，发现洛式硬度计的示值误差其实主要有以下几大种来源：
首先，洛式硬度计的示值误差的第一大来源是测量重复性引入的标准不确定度，这主要是由于测量人员在测量过程中的操作失误和无法避免的情况下产生的误差。
其次，是由硬度计本身所具有的不确定度所产生的标准的不确定度。不确定度的含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。反过来，也表明该结果的可信赖程度。它是测量结果质量的指标。不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用价值也越低。在报告物理量测量的结果时，必须给出相应的不确定度，一方面便于使用它的人评定其可靠性，另一方面也增强了测量结果之间的可比性。
第三，是由硬度块不确定度所引入的标准不确定度。这主要是由于硬度块本身的问题导致的测量标准的不确定度，硬度块由于受温度、锈蚀、环境等多方面的作用容易对自己的各种属性产生一些影响，而这些影响又间接的影响了最后的测量结果的不确定性。
第四，是全洛氏硬度计的示值调整方法带来的影响，产生的测量误差
示值调整方法是以每10个硬度单位为一个硬度范围段。如发现某一硬度范围段示值超差，则通过加修正量的方法予以调整。但是这各调整方法本身就是存在着问题的，众所周知，全洛氏硬度计的各个硬度范围段都是相互独立的，因此对其中一个范围段的调整无法影响到其它的范围段，所以这种调整必然无法保证全洛氏硬度计在整个硬度范围内合格。在这样的条件下测来的数据必定会有不小的误差，这明显是无法避免的。目前解决此问题的方法是通过已知的硬度范围段的修正量来确定其他硬度范围段的修正量。但此方法麻烦而繁琐，且并不能保证测量数据的精确。
第五，预负荷及主负荷误差、压入时间和负荷的保持时间对硬度值的影响间接的影响了最后的测量值，难以避免的产生了测量误差。而金刚石压头圆锥角比名义值和压头的钢球直径比名义值也对最后的测量值有所影响。
第六，压痕深度的测量系统及硬度值数字转换系统误差也是最后的测量误差的来源之一。
二、保证全洛氏硬度计的示值准确的建议
根据上述产生误差的原因与源头，我个人尝试性的给出了下列一些解决方案和建议。
第一，对于因测量人员在测量过程中的操作失误和无法避免的情况下产生的误差。前者可以通过小心谨慎和小心操作洛式硬度计来避免，而后者无法避免，只要以通过某些公式和计算方法来修正。
第二，硬度计本身的不确定度是无法避免的，但可以通过修正手段来修正。下述公式可以对硬度计及下文的硬度块的误差进行修正：
数学模型
h=Hm-Hb
式中：h―――硬度计的示值误差；
Hm―――硬度计示值的算术平均值；Hb―――硬度块的标准值。
第三，硬度块的不确定度带来的测量误差的解决方案是在标准的环境下进行测量，尽量避免环境对硬度块的影响，及通过修正手段来减少误差。
第四，除了对上述误差产生原因和来源进行预防和控制外，还可以通过对全洛氏硬度计硬度范围段的修正量确定应采取相应的调整措施。这一方法就是需要采取“就高原则”来对态度范围段的修正量进行调整。所谓就高原则指的是在进行示值调整时，首先依据标准硬度块确定其所在的硬度范围段的修正量，在这之后，对于其它相邻的硬度范围段不再不加修正，而是对与之相邻的硬度范围段采取就高原则确定修正量。具体的做法是调整这一级的范围段的修正量与上一级的范围段一到，如： 30～40 hrc范围段修正量与40～50hrc范围段一致。
第五，解决这些问题的方法是进行精确调整，但却并不能完全保证测量数据的准确。及对最后的测量值进行误差修正。
第六，测量系统与数据转换系统的误差无法避免，只能通过制造方给定的或者科学的修正手段来进行修正。
参考文献：
[1]中国计量科学院.力值与硬度计量手册[m].北京：中国计量出版社， 1980.
[2]史济来.田少岗.洛氏硬度计示值误差调整的一个误区[A].江苏省计量测试学术论文集（2011）[C]，2011年.
[3]张泽孟.金属洛氏硬度计非正常偏差之探讨[A].2008年江苏省计量测试学术论文集[C]，2008年.
1强度与强度指标
强度就是金属材料在承受静载荷作用时，抵抗其发生塑性变形或着断裂的能力。金属材料强度的大小用应力来表示，应力能准确的反映出金属材料内部的受力状态。单位面积上的内力(材料内部与外力相对抗的力)我们称之为应力。金属材料的强度指标通常用屈服强度来表示。金属材料出现屈服现象时，发生塑性变形而载荷不增加时的应力为屈服强度，屈服强度又分为上屈服强度和下屈服强度，分别用Reh和ReL表示。通常我们所用到的零部件一般不允许发生明显的塑性变形，材料的屈服强度越高，其抵抗塑性变形的能力就会越强，材料的使用性能就会越好，因此屈服强度是我们设计零部件和选材的主要依据。
2塑性与塑性指标
所谓的塑性就是金属材料在载荷作用下发生断裂前所能承受的最大塑性变形的能力。塑性指标通常用断后伸长率和断面收缩率表示。断后伸长率用A表示，为式样拉断后的标距长度与原始标距长度之差与原始标距的百分比。断面收缩率用Z表示，为式样原始横截面积与断口处最小横截面积之差与原始横截面积百分比。其中断面收缩率和伸长率相比较，更能比较确切的反映出金属材料的塑性，因为断面收缩率不受试件尺寸的影响。断面收缩率和伸长率越大表明这种金属材料的塑性就会越好，就会越容易进行塑形加工，越容易加工成形状复杂的零部件。其中塑性好的材料在受到比较大的冲击力时，会首先产生塑性变形而不会突然断裂，使用性能比较安全。
3硬度和硬度试验
所谓的硬度就是金属材料抵抗局部塑性变形和破坏的能力。硬度试验方法种类比较多，最常用的有布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法、维氏硬度试验法三种。
(1)布氏硬度试验法①布氏硬度试验原理。使用硬质合金球做压头，同时以一定的试验压力压入金属表面，保持规定时间后消除试验力，最后测量压痕表面直径，通过计算公式计算其硬度值。实验表明布氏硬度值的大小仅与压痕直径的大小有关系。D越大，压痕直径越大，也就是硬度越低。②布氏硬度特点及适用范围。布氏硬度的试验力和压痕直径都比较大，所以压痕也比较大，比较直观准确的测定硬度值。但是，由于压痕比较大，对金属表面的损伤程度也比较大，这就要求布氏硬度试验法不适合测量零部件表面质量要求比较高或薄壁零部件。
(2)洛氏硬度试验法①洛氏硬度实验原理。洛氏硬度实验原理与布氏硬度差不多，区别在于把硬质合金球形压头改为金刚石圆锥压头，通过压痕深度来测量硬度值。常用的洛氏硬度有A、B、C三种标尺，最常用的是C标尺。采用不同标尺下的硬度值是不能互相比较的，必须转化为同一标尺进行比较。②洛氏硬度特点及适用范围。洛氏硬度不同于布氏硬度，其压痕比较小，对零部件的损坏程度比较小，故可以测量一些薄壁及表面质量要求比较高的零部件，同时由于压痕比较小，存在一定的局限性，测量的硬度值也不够准确。
(3)维氏硬度试验法维氏硬度试验与布氏硬度试验不同之处在于压头是一个金刚石正四棱锥体，通过压痕对角线的长度来计算硬度值。维氏硬度试验所施加的试验力比较小，压痕比较不明显，故可以测量薄壁零部件，但对压痕对角线的测量比较复杂。
4冲击韧性与疲劳强度
金属材料在实际使用加工过程中所承受的载荷不仅仅是静载荷，也有冲击载荷和交变载荷，也可能是多种载荷的叠加，只通过拉伸试验和硬度试验研究静载荷是远远不够的，这就要求我们必须研究多种载荷下金属材料的力学性能，故对冲击载荷和疲劳载荷的研究有着重大的意义。
(1)冲击韧性顾名思义，金属材料抵抗冲击载荷如不发生破坏的能力就是冲击韧性。冲击韧性主要通过弯曲试验测量得到的。对于冲击力的测量我们主要取决于冲击韧度的大小，金属材料受到大能量的冲击载荷作用时，冲击抗力的大小主要取决于冲击韧度的大小，而在多次重复冲击作用下，其冲击抗力主要由材料的强度和塑性决定。
材料的强度和硬度是材料力学性能的两个不同特征，在概念定义、研究对象、常用指标、测量方法等方面有区别：
1、概念定义不同：材料的强度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力；材料的硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。二者是完全不同的两个力学特征。
2、研究对象不同：材料强度研究的是结构内部力的分布，包括组织结构、结构在载荷下如何变形和如何失效等。材料硬度研究的是材料在外力作用下的变化。
3、常用指标不同：料强度常用指标为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗弯强度等。材料硬度常用指标为压入硬度、布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。
4、测量方法不同：材料强度是通过静力试验来测定的，通过标准试件的标准试验方法测得的。材料硬度的测量方法因其分类不同，采用的方法不一。
（来源：文章屋网 ）
洛氏硬度与布氏硬度之间的换算在一定条件下满足：洛氏硬度约等于十分之一布氏硬度。
洛氏硬度是由洛克威尔提出来的学术概念，是使用洛氏硬度计所测定的金属材料的硬度值。该值没有单位，用代号HR表示。其测量方法是，在规定的外加载荷下，将钢球或金刚石压头垂直压入待试材料的表面，产生凹痕，根据载荷解除后的凹痕深度，利用洛氏硬度计算公式计算出洛氏硬度。
布氏硬度是由瑞典人布纳瑞首先提出，是表示材料硬度的一种标准。由布氏硬度计测定。其测量方法是，用一定大小的载荷P把直径为D的淬火钢球压入被测金属材料表面，保持一段时间后卸除载荷。载荷P与压痕表面积F的比值即为布氏硬度值，记作HB。
（来源：文章屋网 ）
关键词：螺栓 硬度试验 化学分析试验
中图分类号：TH13 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）002-054-02
1 前言
在飞速发展的的现在，汽车逐渐融入人们的生活之中，成为人们必需品，而螺栓在连接汽车零部件上起着重要的作用。螺栓就是由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件，用于紧固连接两个带有通孔的零件。
2 螺栓的硬度试验
硬度是表示材料性能的指标之一，通常指的是一种材料抵抗其他较坚硬而被视作不发生弹性及塑性变形的刚性物体对它压入的能力。最常见的是用洛氏硬度、维氏硬度、布氏硬度来测定金属硬度。检测螺栓硬度最常用的是洛氏硬度检测法。
表1 螺栓硬度性能标准表
检测螺栓硬度性能有两种方法：一种是检测表面硬度，另一种是检测芯部硬度。测表面硬度时，首先把螺栓表面的镀层或杂质去除，目的是防止表面镀层或杂志对螺栓的硬度值产生影响。去除表面镀层或杂质时，注意不能使用转速过快的设备，转速过快，使螺栓表面温度升高，导致经过热处理之后的基体，产生新晶体，影响螺栓的硬度值，推荐采用砂纸磨除表面镀层或杂质的方法；测芯部材质硬度时，用设备或手锯进行切割，取芯部的材质即可，取材的大小依据设备而定，一般要求材料厚度不得小于压痕深度的8倍。表面硬度与芯部硬度用HRC检测一般相差4个值。螺栓硬度值的判定：可以测量一个值，对螺栓的硬度进行判定，也可采用测量多个值，然后求平均值，再进行判定。
洛氏硬度HRB, 是采用100Kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球求得的硬度,一般用于测定较软的金属或未淬火的钢材，如测定退火钢、有色金属材料等；洛氏硬度HRC，是采用150Kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,一般用于测定经过热处理淬硬的钢制品材料，8.8级(包括8.8级)以上的螺栓大多经过热处理。
以洛氏硬度HRC为例：10.9级 M12.50的达克罗螺栓硬度值为：34、35、34、37、38、35、平均值为：35.5。在洛氏硬度性能标准表中查找，性能等级为10.9级所对应得洛氏硬度值（HBC）的区间为：32―39，M12.50的达克罗螺栓平均硬度值值为：35.5，硬度符合标准，判定为：合格。
3 螺栓的化学分析试验
化学分析试验主要检测螺栓中的碳、硫、磷、硅、锰的含量，各元素的含量直接关系着材质的整体性能。
各元素在材质所起得作用：碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性；硅（Si）：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用；锰（Mn）：在炼钢过程中，是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%，在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力；磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫（S）：硫在通常情况下是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
表2 不同的材质元素的含量标准
3.1 检测螺栓中碳、硫元素的含量
橡胶材料为超弹性材料，在数值模拟中Mooney模型是应用最广的模型。Mooney模型假定橡胶材料受力时在较短的时间内及恒定的温度下为各向同性不可压缩材料。一般广泛应用的是Mooney－Rivlin模型，橡胶材料的应变能密度函数W是应变张量不变量的函数，其关系为：W＝C10（l1－3）＋C01（l2－3）。（1）式中：l1，l2是应变张量不变量；C10，C01是材料力学性能常数，由试验获得。由橡胶的不可压缩性得泊松比μ＝0．5，由弹性力学理论得E0＝3G。G和E0与材料常数的关系为：G＝2（C10＋C01），E0＝6C10（1＋C01／C10）。（2）橡胶硬度Hr（IRHD硬度）与弹性模量E0的试验数据，经拟合得［5］：logE0＝0．0198Hr－0．5432。（3）橡胶硬度很容易测得，可根据式（2）和式（3）计算C10与C01。
2橡胶材料的显式有限元模拟方法
橡胶密封垫压缩过程的数值模拟难度较大，难点一是橡胶材料本身的非线性，二是橡胶密封垫压缩过程的大变形，三是橡胶密封垫内部孔洞及密封垫与凹槽间的复杂接触。有限元中常用的隐式方法采用的增量步数目较少，在每个增量步中必须求解一套全域的方程租，每一步计算成本较高。在采用隐式方法进行橡胶密封垫压缩过程的模拟时，在密封垫变形较小时一般没有问题，但当变形过大，或密封垫内部孔洞之间及密封垫与凹槽间形成复杂接触时，往往会出现计算不收敛造成计算中断。应用显式动力学方法建立接触条件的公式要比应用隐式方法容易得多。显式求解方法是一种动态求解过程，当求解动力平衡的状态时，非平衡力以应力波的形式在相邻单元之间传播。在求解复杂的接触问题时，显式计算方法相对于隐式过程的一个优势是不存在收敛问题，因此更加容易。本节采用ABAQUS／Explicit显示计算模块，遵循准静态方法以非常小的加载速度（尽可能减小惯性力的影响）模拟橡胶密封垫的压缩过程。计算过程中，依据橡胶密封垫硬度采用的橡胶Mooney－Rivlin。建立密封垫的三维有限元模型，弹性密封垫材料采用Mooney－Rivlin模型，采用刚体来模拟管片凹槽对防水密封垫的侧限作用以及千斤顶加载，所有计算单元采用八节点六面体单元（C3D8R）。有限元模型示意如图1所示。刚体与橡胶密封垫、橡胶密封垫内部孔洞间设置接触对，同时设置上下刚体的边界约束，橡胶密封垫前后表面设置位移约束模拟材料的平面应变行为。
3橡胶密封垫的压缩试验
本次试验采用的密封垫为三元乙丙弹性密封垫，截取一小段长度采用橡胶压缩试验设备进行试验。橡胶压缩试验设备由3部分组成：橡胶垫固定钢槽、试验加载仪器和试验测量仪器试验加载仪器为千斤顶加载仪器。试验加载以位移为变量，加载仪器的位移加载精度为0．1mm。试验测量仪器分为橡胶位移测量仪器和橡胶竖向力测量仪器。橡胶位移测量仪器为千分表，精度为0．01mm。竖向力测量仪器为试验机本身，试验机操作系统可以显示千斤顶的实时压缩力，精度为0．1kN。试验时截取长度为20cm的防水橡胶垫嵌入钢槽进行试验。橡胶垫压缩试验采用逐级增加荷载，并在每级加载之后读取橡胶垫位移，最后得到橡胶垫的力－位移曲线。试验时压缩量为0～8mm，增量为05mm，每隔0．5mm记录一次橡胶垫竖向位移和试验力数据。
4密封垫压缩试验结果与有限元结果对比
图4为试验及有限元模拟所用弹性橡胶密封垫的详图，橡胶硬度为65度。根据设计图纸中橡胶垫高度和管片上的沟槽高度可得到橡胶密封垫的最大压缩量约为5．5mm。橡胶密封垫装配压力－压缩量关系有限元模拟结果与试验结果的对比如图5所示，两者趋势非常吻合，结果也较为接近，显式有限元数值分析可以得到较为理想的弹性橡胶密封垫力学特性曲线。从橡胶密封垫装配压力－压缩量曲线的整体趋势分析，橡胶密封垫的压缩变形主要分为2个阶段：橡胶垫竖向压缩量在0～4mm时，橡胶密封垫受力基本随压缩量呈线性增大；压缩量达到4mm后，随竖向压力增加，橡胶垫压缩速率明显减小，受力急剧增加，装配压力－压缩量曲线呈非线性变化。分析认为第1阶段弹性橡胶密封垫的压缩主要为密封垫内部孔洞的压缩，此时单位压缩量所需要的压力较小。随着橡胶密封垫内部孔洞的逐步压密，密封垫单位压缩量所需要的压力急剧增大。
5橡胶密封垫力学性能影响因素分析
5．1橡胶硬度对密封垫力学性能的影响采用硬度为45，50，55，65度的不同硬度橡胶材料建立有限元模型计算其装配压力－压缩量关系。橡胶密封垫的截面详图及材料参数见前文。采用不同硬度橡胶材料计算得到的橡胶密封垫装配压力－压缩量关系。可知：不同硬度橡胶密封垫的装配压力－压缩量曲线趋势一致，在压缩量较小时，装配压力与压缩量基本呈线性关系；在压缩量超过一定程度（此处约为4mm）后，装配压力与压缩量呈非线性关系，随着压缩量的增加，所需压力急剧增长。橡胶材料硬度对橡胶密封垫的硬度有显著影响，随着材料硬度的增加，密封垫变“硬”，在相同压缩量形状下，硬度越大的橡胶密封垫所需要的装配压力也越大。无错位情况下，在达到最大压缩量时，橡胶硬度为65度时需要的装配压力约为41．5kN／m；橡胶硬度为55度时需要的装配压力约为26．6kN／m；橡胶硬度为45度时需要的装配压力约为19．3kN／m。上海地区盾构千斤顶可提供的密封垫装配压力经验值约为60kN／m，若橡胶垫完全压密时所需的装配压力超过该值时将造成装配困难。
5．2橡胶密封垫开孔率对密封垫力学性能的影响调整橡胶密封垫孔洞大小，得到橡胶密封垫截面。采用有限元分析得到的不同开孔率条件下的橡胶密封垫装配压力－压缩量关系可知：在材料硬度一致情况下，橡胶密封垫开孔率对橡胶密封垫的力学特性有显著影响，不同开孔率橡胶密封垫的装配压力－压缩量曲线基本一致。随着橡胶密封垫开孔率的增加，橡胶垫越来越“软”，变得更易压缩。过软的弹性橡胶密封垫在接缝张开时形成的接触面压应力过小，容易造成该处渗水。
6结论与建议
本文针对盾构隧道弹性橡胶密封垫的数值分析难点，提出了采用显式有限元分析方法对弹性橡胶密封垫的压缩过程进行模拟。结合具体的橡胶密封垫断面形式，采用有限元软件ABAQUS的Explicit显式计算模块建立三维有限元模型进行了橡胶密封垫的压缩过程分析。得到以下主要结论：
1）将有限元得到的橡胶密封垫的装配压力－压缩量曲线与力学试验结果进行对比，验证了显式有限元方法模拟密封垫压缩过程的适用性。
关键词：铝合金；建筑型材；检验
中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：
引言：目前在建筑材料不断更新发展的情况下，越来越多的新型材料被广泛应用在现代建筑工程施工中。铝合金作为一种自重小、强度高、防火防潮、美观耐用的高性能建筑型材，在建筑的门窗安装和幕墙安装中具有广泛的应用。是一种具有很大发展前景的建筑型材。然而，铝合金门窗或幕墙在使用中发生变形，甚至脱落的现象却困扰着用户，为人们的正常生活带来很大的不便。基于此，在使用铝合金型材进行建筑施工时，必须要加强铝合金的质量检验，在原材料上严格把关，提高门窗的施工质量，确保铝合金型材在建筑中的安全性、耐久性。
1 对铝合金建筑型材进行检验的重要性
铝合金型材是一种重要的建筑结构材料，作为建筑物的受力构件之一，承受荷载及外界对它的作用力，其质量是否合格至关重要，它不仅涉及质量问题，而且涉及安全问题。目前，铝型材生产企业众多，生产水平参差不齐，产品质量和售价差别大，市面存在伪劣产品，这就损害了消费者利益，有可能留下工程质量隐患。铝合金门窗工程按面积计价，而铝型材进货以重量成交。相同重量时，薄壁型材必然多出面积，多盈利，少部分承包单位为了多赢利，不顾国家标准的规定和消费者利益，大量使用薄壁型材，从而给工程质量留下隐患。综上所述，为了保证铝型材质量，消除工程质量隐患，开发铝合金建筑型材检验势在必行。
2 铝合金建筑型材的检验项目和方法
根据国家规定的相关标准，在对铝合金材料进行检验时，需要监测的项目涉及到几十种种类，这些项目又根据需求的不同而分为一般检验项目和其他检验项目。一般检验项目是在铝合金建筑型材的检验中大多数都会检测到的项目，如外观、形状等等。而其他检验项目则是指根据工程实际的需要进行检验的项目，如硬度、强度等等。本文中主要对铝合金型材的韦氏硬度、膜厚、壁厚等这三种项目的检测方法进行介绍。
铝合金型材的强度主要由其力学性能和壁厚两个因素决定。硬度在一定程度上反映了金属材料在化学成分、金相组织和热处理工艺上的差异，是一个由材料的弹性、塑性、韧性等一系列不同力学性能组成的综合性指标。力学性能的测定有两种方法，一种是拉伸试验，一种是硬度试验。
璧厚和硬度是影响铝合金型材强度和刚度的主要因素，直接影响其使用功能和安全性能，铝合金型材作为门窗和幕墙的主要受力构件，应满足一定力学性能要求。GB/T5237规定，门窗受力杆件的型材壁厚不小于1.2mm，幕墙受力杆件的型材壁厚不小于3.0mm。壁厚过小，铝合金框容易变形而不能满足抗弯要求，锚固点容易破坏，对构件连接也不利。壁厚检测较简单，一把千分尺（分辨率0.02mm或0.05mm）或一部金属用/非金属测厚仪（分辨率0.1mm）即可。铝合金型材表面膜层主要对铝合金型材起防腐保护作用，提高铝合金型材使用的耐久性和美观性。膜厚的测量方法主要有两种，一种是横截面显微法（GB6462），一种是涡流法（GB4957），前者是仲裁性检验方法，后者是常规检验方法。
型材的表面质量通过观察检验。型材表面应清洁、色泽均匀，表面不应有裂纹、起皮、腐蚀斑点、气泡、电灼伤、黑斑、凹凸条痕以及膜（涂）层脱落等情况。一般情况下，型材表面质量由施工单位进行检验。
3 铝合金建筑型材检验时的注意事项
3.1 膜厚检测时注意事项：选择足够精度的膜厚检测仪；明显的温度变化对检测结果有影响，在检测前，涡流测厚仪应在温度大致相近的情况下进行校准：注意清除型材表面附着物质，使涡流测厚仪的探头与被测试表面直接接触；注意使探头与试样表面垂直；注意边缘效应；探头置于试样上施压应保持恒定：型材同一装饰面不同部位的测区不应少于5个，同一测区的测点不少于3个，取其平均值。
3.2韦氏硬度检测前，用标准硬度片校准硬度计；加载要平衡、均匀；检测时注意压针与试验面垂直；注意压痕到边缘的距离大于3mm；相邻压痕中心距离应大于6mm；试验面如有涂层，应先彻底消除后再检测硬度；注意测区不少于5个，同一测区测量点不少于3个，取其平均值。
3.3 壁厚检测时，要在型材同一截面的不同部位测量，测点不应少于5个，取最小值。
4 铝合金型材检测中测量误差的分析
在对铝合金型材进行测量时，往往会存在一定的测量误差，这对于确定铝合金型材的质量来讲，是非常不利的。而引起这种误差发生的原因有很多种，有主观因素，也有客观因素，有随机误差与系统误差两种误差方式。
一般来将，取样时未能选取具有足够代表性的铝合金型材样品易导致测量误差的出现。而取样时有可能会因为取样人员不够专业，也有可能受各种条件限制而不能全面均匀取样，这都会使取样不能具备代表性，引起测量误差。
当然，测量仪器的性能对于铝合金型材的检测结果也有着很大的影响。分辨率低、鉴别力不高的仪器，其稳定性、灵敏度以及分辨力都不能达到检验标准的需求，自然会对结构产生一定的误差影响。
除此之外，各种环境的影响，如温度、湿度变化等，也会对检测结构造成影响。同时，检验人员的专业技能水平与检验工作经验不足也会造成测量误差。
5 目前存在问题与建议
5.1 目前，多数工程的铝合金型材使用前没有检验，部分工程是把铝合金型材加工成产品并安装完毕，再要求铝合金型材检验，这种情况，很难对硬度及壁厚进行检测，再者，假如检测结果不合格，处理时，难度大，造成了人力和财力极大浪费。故建议施工单位先对铝合金型材进行检验，检验合格后再进行加工安装。
5.2 目前，建设工程领域中开展铝合金型材检验工作的单位较少。建议还没有开展此项工作的单位加强自身建设，拓宽检测范围，增加检测手段，提高社会效益，为保证建筑工程质量多做贡献。
5.3 建筑工程参建人员对铝合金型材相关知识及标准了解较少。建议相关部门加强宣传、贯彻工作，促使工程参建各方重视铝合金型材质量。保证铝合金建筑型材质量，消除工程质量隐患，保护消费者的利益。
6 结束语
总之，在建筑工程施工中对铝合金型材进行质量检验是非常有必要的。在实际的检验工作中，要切实做好取样工作，加强检测管理，提高检验人员的专业水平，尽量减少测量误差，以最大程度保证铝合金型材的应用质量。
参考文献：
【关键词】爆炸喷涂；耐磨涂层；二硫化钼
0.引言
作为常用的一种耐磨涂层，WC-Co有较高的硬度，优异的耐磨粒磨损性能，广泛应用于航空航天、石油化工等领域。但由于其较高的硬度，导致体系中的摩擦系数偏高，在服役过程中加剧了与之匹配的摩擦副的磨损。因此通过添加具有性能的组分，研究出同时具有高硬度和低剪切强度的复合涂层，其研究具有可行性，同时对于提高关键部件的硬度、耐磨性、降低其摩擦系数达到一定的减摩性，提高设备寿命、延长设备检修周期具有重要的意义。
爆炸喷涂做为制备耐磨涂层主要技术之一，具有喷涂速度快（最高可达1200m/s），涂层致密，孔隙率低等优点[1]。本研究向碳化钨涂层添加了固体材料镍包二硫化钼，采用爆炸喷涂技术制备一系列耐磨减摩涂层，研究二硫化钼的添加对涂层组织、力学性能、摩擦磨损性能的影响。
1.实验材料及方法
实验所用材料为WC88-Co12wt%，MoS225-Ni75%wt，采用星式机械球磨机进行混粉，基体材料为45#钢，喷涂前经喷砂处理。
实验采用乌克兰“第聂伯”型爆炸喷涂装置，C2H2，O2和压缩空气的进入是由一个“步进气缸”来完成的。喷涂参数在保证MoS2能够在涂层中保留的前提下，需要兼顾WC-Co粉末能够充分熔化，同时其氧化程度较小。基于此，试验研究了喷涂参数对WC-Co、MoS2-Ni复合涂层的影响后，确定喷涂参数为：炮距170mm，氧、乙炔比为1.33，爆炸频率5Hz，涂层厚度控制在0.25～0.3mm。
此实验主要考虑MoS2-Ni添加量对涂层组织、摩擦磨损性能、力学性能的影响，并找出其合理的添加量。
2.实验结果与讨论
2.1 镍包二硫化钼对涂层组织的影响
本实验使用扫描电镜观察涂层截面形貌，采用图像法测量涂层孔隙率，X射线衍射仪分析涂层组成。图1给出爆炸喷涂具有不同含量（0、10、20、30wt.%，分别以a、b、c、d代表）MoS2-Ni的涂层截面形貌。采用EDS分析得知，图b、c、d中浅灰色细长条状区域为MoS2-Ni，随其添加量的增加，涂层中浅灰色区域面积增大。由图还可发现随着MoS2-Ni含量增加，涂层有孔隙增多且孔径增大的趋势，但整体上涂层组织均致密，孔隙率均在0.5～2.0之间。图2给出对不同MoS2-Ni含量涂层进行XRD表征结果，从图可看出涂层均有W2C峰，涂层有不同程度的脱碳现象，但W2C峰强度均小于WC峰，说明涂层的组成仍以WC相为主。
2.2 镍包二硫化钼对涂层力学性能的影响
本试验采用HXS-1000A智能显微硬度仪测量涂层硬度，试验载荷为300 g，加载时间为15s。结合强度采用WDW200型拉伸试验机测量。具体测量步骤请参看文献[2]。在爆炸喷涂过程中产生的强大的冲击气流使粉末粒子飞行速度迅速提高，可高达1200m/s，同时粒子在高温下逐渐软化，以很大的动能撞击基体表面，与基体形成冶金、机械等结合，牢固的嵌合在基体表面，后来的粉末逐层叠加在其上，使涂层表现出非常高的显微硬度的同时还拥有较高的结合强度。MoS2-Ni含量对涂层显微硬度、结合强度的影响如表1所示。分析表明，随着MoS2-Ni含量的增加，涂层显微硬度逐渐下降，这与MoS2-Ni硬度较小，与WC-Co结合较差等有关。同时，由于二硫化钼的强度与塑性几乎为零，可近似看成裂纹，因此随着MoS2-Ni含量的增加，涂层结合强度逐渐减小[3]。
2.3镍包二硫化钼对涂层摩擦性能的影响
在HK-1500数控摩擦磨损试验机上以45#钢、WC为摩擦副分别进行摩擦磨损试验。试验条件为常温、常压，载荷300N，转速为300转/min，每对摩擦副摩擦时间30min，介质为水。
从表2可知，随着MoS2-Ni含量的增加，涂层体积磨损逐渐减小，但当其含量为30wt%时，体积磨损反而增大。分析认为当涂层中MoS2-Ni含量过多时，涂层显微硬度、结合强度等均有大幅度降低，涂层组织疏松，导致磨损加剧。图3给出了涂层磨损表面形貌图，由图可看出随MoS2-Ni含量的增加，涂层表面磨损宽度逐渐变窄，但当其含量为30wt%时，表面磨损宽度反而变宽。由此可知，当添加20wt%MoS2-Ni时，涂层具有较好的耐磨损性能。
由图4分析可知，当以45#钢、WC为摩擦副时摩擦系数均随MoS2-Ni含量的增加而减小，但当其含量为20wt%、30wt%时摩擦系数值相近，由此可分析出添加20wt%MoS2-Ni时，涂层能得到较低的摩擦系数值。
3.结论
通过向WC涂层添加固体剂成功制备耐磨减摩涂层。随MoS2-Ni的添加，涂层显微硬度、结合强度均下降。涂层摩擦磨损性能随其含量的增加有所改善，当MoS2-Ni添加量为20wt%时，涂层得到较好的耐磨减摩性能。
参考文献：
[1] 徐滨士.表面工程与维修[M].北京：机械工业出版社.1996：85-87.
关键词：普通磨床 高硬度材料 配套工装 深孔角度对接
中图分类号：K826文献标识码： A
1 引言
近年来，随着计算机技术的快速发展，我国在机械加工领域出现了大批的数控加工设备。但不容忽视，传统的普通设备，在我国偌大的加工领域，尤其是中小企业，还占据着不可代替的主导地位。如何发挥这些普通设备的潜力，有着重大的意义。
数控加工设备一个很大的优点是能够准确地加工普通设备难以完成的复杂曲面。本文涉及到的是肉眼难以观测的深孔角度对接，数控加工设备可以靠程序把形状准确地加工出来，但在普通设备上靠人控制加工就很困难了。如何用简单有效的方法，解决在普通设备上的这个加工难题，就是本文要解决的技术问题。本文以在M250A普通内圆磨床上的加工为例，具体地阐述了高粘硬材料深孔角度对接难点及应用。
2 加工实例
2.1模套加工实例
某压药模具的模套，外圆为Ø130mm，总高为200mm，内孔为Ø76.9mm，在孔深185mm处是69°±5′内锥，内孔与内锥同轴度要求不大于0.025，整个内形的粗糙度要求为0.8。模套是压药模具的主要成型件，工作时在310吨油压机上承受很大的径向和轴向压药力。鉴于此模套结构孔径大、有深孔内锥，并结合使用时的受力需要，选用模套材料为Cr12MoV，淬火硬度定为58HRC-62HRC。此种材料淬火过程不易开裂，且机械性能好。根据模套的大小，选用与其相匹配的的M250A普通内圆磨床加工其内孔内锥。
2.2 模套加工难点
2.2.1难磨削。Cr12MoV这种材料，热处理淬透性好，淬火后硬度强度和韧性各种机械性能都很好，但这种材料的粘性很大，对砂轮的粘结很厉害，再加上硬度高，很难磨削，对砂轮和砂轮杆的抗力也很大。
2.2.2深孔角度对接困难。由于69°±5′在孔深185mm处，肉眼不能准确地判断其位置，所以在普通内圆磨床上加工，靠手工操作很难将角度与内孔直径对接好。
2.2.3没有合适的砂轮杆。现实中，在M250A普通内圆磨床上加工内孔，适合加工孔深度的砂轮杆一般不超过100mm，即使有一些较长的砂轮杆，在强力磨削的抗力下，刚性也不够，尤其是这样深孔所需要的细长砂轮杆。
2.2.4轴向受力大。此结构内锥角度为69°±5′，角度很大。使砂轮磨削受径向磨削力的同时，受很大的轴向力。内圆磨床主要是磨削内孔，受径向力磨削，而轴向力受力会使得磨削砂轮及砂轮杆产生抗力而颤动加剧，难以满足磨削工件的精度要求。
3 加工方案探究
3.1针对此模套，首先考虑了分体方案，即从185mm深处，69°的角度大端分开，将模套分成两体，则在口部磨削角度的难度大大降低。但此方案有两个弊端，一是模具压药时的强度不够；二是在两体对接的地方，压药时受到巨大的压药力会让药挤到缝隙里不能脱模。因此此分体方案被否决。
3.2我们根据多年的经验，结合具体的加工情况，针对模套的加工难点进行分析，最终决定自制一些现实中没有的，能解决问题的一系列工装，包括砂轮杆、成型砂轮、成型砂轮样板和二类量具锥样柱。砂轮杆与成型砂轮粘结在一起用于深孔及角度对接磨削加工，成型砂轮样板用于成型砂轮的修复测量，二类量具锥样柱用于深孔角度对接测量。
4 加工方案实施
4.1砂轮杆的制作
传统制作的砂轮杆，材料为40Cr，硬度为HRC45-HRC48。砂轮杆细长超过100mm时，刚性差，尤其磨削硬度高的工件，会引起颤抖，影响磨削精度。本案例模套结构不但有深孔角度加工，并且是难磨削的高粘硬材料工件，所以要改进传统的制作方案。
4.1.1 为提高砂轮杆的刚性，选择砂轮杆的材料为Cr12MoV，硬度为58HRC-62HRC。Cr12MoV这种材料淬透性好，淬火变形小，淬火后强度、韧性都非常好，能很好地提高砂轮杆的刚性。
4.1.2 加工制作砂轮杆，要保证砂轮杆的各个部位同轴对称。砂轮杆的各外圆外锥都要磨削；砂轮杆的尾部（与设备连接部分）外锥还要求与其相连接的设备配件配研，研合面不小于80%；装夹用的工艺扁，也要采用线切割加工，保证与回转中心轴对称，防止不对称产生的离心力不同导致砂轮杆摆动。通过这些关键制作过程的控制，砂轮杆的整体同轴性好，旋转的稳定性好。
4.2成型砂轮的制作
成型砂轮就是把工件内孔与角度对接部分的形状整体地反应在砂轮上，做成角度与内孔对接的整体砂轮。工件的角度对接，靠对接好的整体砂轮磨削来保证。
修磨成型砂轮，用成型砂轮样板测量，成型砂轮与成型砂轮样板之间的间隙小于0.02（可用塞尺检查）。
4.3成型砂轮样板的制作
成型砂轮样板的形状尺寸，与模套角度对接部分的整体内形一致，公差取模套尺寸公差的三分之一到二分之一，采用线切割加工，材料采用报废的机锯条，机锯条性能好，适合做样板材料。
4.4 锥样柱的制作
锥样柱的形状与成型砂轮一致，公差取模套尺寸公差的三分之一到二分之一，外形采用磨削加工，用于模套深孔角度及角度对接的测量（也用于测量小端直径深度测量，不是本内容重点），保证模套角度的准确性。锥样柱材料和硬度等指标按一般标准即可，无特殊要求。
5 工装装配使用和模具加工
将制作好的砂轮杆与砂轮进行粘结装配，制作成整体的深孔磨削砂轮工具，将此工具装配到内孔磨床的尾座孔内。然后用成型砂轮样板测量修磨砂轮成为成型砂轮。磨削模套内形，内锥及角度对接用制作的锥样柱测量。锥样柱的测量，要求深孔角度及角度对接与锥样柱的研磨接合面要大于80%。
6 结论
本文提出了一种在普通中小型内圆磨床上磨削高粘硬材料角度对接的加工方法，制作了一系列工艺装备。得出了如下结论：
1）使用高合金工具钢材料制作砂轮杆，提高了砂轮杆的硬度、强度和韧性，提高了砂轮杆的刚性，减少了砂轮杆的变形。这种提高了加工成本的投入是值得的，因为砂轮杆可以多产品长期重复使用，创造的价值也是可观的。
2）提高砂轮杆的形位公差要求，增加同轴度和对称度要求，增加了砂轮杆的稳定性。
3）成型砂轮的修配加工，解决了深孔的角度对接问题。
4）此一系列工艺装备，对同行业中，都有一定的参考价值。防变形砂轮杆的制作，也可以应用到数控设备的加长杆使用。推广使用时，需根据加工工件的具体情况决定砂轮杆的长度、锥样柱的角度、样板的尺寸及规格。
参考文献
[1]《金属工艺学》高等教育出版社罗志斌著2003年
关键词：水性金属加工液； 监控指标；更换；节能减排
中图分类号：TE626.39文献标识码：A
0引言
在目前的机械加工生产中，机床有的为干式加工，有的采用微量（MQL），也有的用油性产品，但大部分机床使用水性加工液，水性金属加工液包含：切削液、清洗剂、淬火液、成型液等等。而水性切削液是使用量最大，涉及面最广的产品，是本文讨论的重点。而其他的水性产品，诸如淬火液、清洗剂等，也可以参考或部分参考这些检测项目。
众所周知，水性产品在使用过程中，会产生有异味、寿命短、容易变质、废水排放量大等诸多问题。但由于成本低廉，冷却性能优异，操作环境良好而仍然是机械加工的首选。由于切削液的生产目前没有国家标准，生产厂家良莠不齐，对切削液日常管理也无统一的标准方法，因此有很多用户纠结于怎么监控切削液，如何延长使用寿命，如何判断切削液是否需要更换。本文将逐一介绍水性切削液日常监控指标及各项指标的含义，为最终客户提供生产依据。
切削液的测试内容有很多项指标，其中大部分是针对特殊情况的分析方法。而作为在用液日常检验，行业内一般采用如下的监控指标：
表1切削液的日常监控指标
项目方法范围外观目测pH8.5～9.5BS 1647折光浓度，%工艺要求LAM 05滴定浓度，%工艺要求LAM 06游离油，%≤2LAM 27总硬度/ppm≤500LAM 26电导率/ms・cm≤5LAM 07氯含量/μg・g-1≤200LAM 04细菌真菌/mL0LAM 02注：LAM为企业实验室分析方法。
1外观
水性切削液根据矿物油含量的不同，在业内普遍分为三种，乳化液、半合成和全合成三类。前两者含有5%～70%的矿物油。而全合成切削液，原液不含有矿物油。这两种产品外观有很大区别。乳化液及半合成产品配制好后，呈牛奶状乳白色或浅黄色液体，而全合成切削液配制好后，是无色透明的。随着科技的进步，向切削液内添加染料的做法已经被淘汰，因此客户如果买到有其他颜色的切削液，请咨询供应商相关原因，是否添加了染料，及添加的染料信息。
（1）外观是重要的监控指标，需要每天监控、记录。
（2）外观监控包括：切削液颜色、气味、切削液状态，是否有泡沫等异常情况。
（3）随着切削液的使用，切削液外观会逐渐变化，一般新配制的乳化液是白色乳状，由于在生产中混入了很多杂油和其他杂质，导致颜色变成浅黄色，全合成切削液变模糊。但这些微观变化不影响使用。如果颜色发生了很大的变化，比如变成棕色或者灰色，则说明切削液内混入杂质过量，或者滋生了大量细菌。因此需要采取相应的措施进行管理。
（4）切削液基本都含有乳化剂，因此在运行过程中肯定会产生泡沫。适量的泡沫是可以接受的，但如果溢出或者出现长期不能消失的泡沫，需要联系供应商解决。
（5）如果切削液出现了很大的刺激性气味，说明已经滋生大量细菌，需要及时处理，否则会导致切削液报废、工件生锈，因此发现异味需及时处理。
尽管单一凭借外观，无法做出切削液是否需要更换的决定，但外观无疑是一项重要的日常监控指标。
2pH值
pH值是监控切削液一项非常重要的指标，因为切削液原液内都含有很多碱储备，用于抵御细菌等微生物的侵蚀。一旦pH过低，意味着碱储备不足，pH值将快速下降，细菌同时大量繁殖。由于细菌在pH值高于8.5时，繁殖很缓慢，因此，日常控制范围为8.5～9.5。而过高的pH会导致皮肤腐蚀。
（1） pH值需要每天监控、记录，建议采用精密试纸（6.5～10范围）或精确到小数点后两位的pH测试仪。广泛试纸是不可接受的，也是无效的。
（2）良好的切削液管理，pH值基本稳定不变。一旦出现大幅下降，很可能是滋生细菌（因为细菌在繁殖过程中释放酸性物质，消耗碱性物质）。
（3）一旦pH值低于8.5，也不意味着切削液必须更换，完全可以通过添加原液，或者pH提高剂来提升pH值到正常稳定值。注意pH值提高剂必须与现用的切削液兼容，否则会导致事倍功半，甚至切削液不稳定，出现破乳等极端情况。
（4）好的pH提高剂或者pH稳定剂应该是长效缓释，而且安全环保的，切记不能滥用强碱性物质，以免出现操作人员皮肤过敏、腐蚀等风险。
（5）有少量切削液考虑与加工金属的兼容性，pH值为中性。因此初始的pH值就是7.5～8.5。这类产品的抑菌并不是靠碱储备。但稳定的pH值仍然是关键指标。
（6）冰冻三尺非一日之寒，pH值也不是很快就会降低到8.5以下。只要保持日常监控，发现异常及时处理，就能保证pH值在正常范围。
3折光浓度
折光浓度的测量是依据水和油对光折射的不同，观察含油量，折算成浓度值。对于新配制的切削液，折光浓度是很准确的。但随着切削液内进入杂油，折光仪的界面慢慢模糊。混入机床的液压油、导轨油、齿轮油、淬火油、防锈油等，都会使测量值较实际值偏高。
（1）折光浓度测量方便，是衡量切削液含量的主要指标，需每天监控、记录。
（2）折光浓度在测量前需要用配制切削液的水来校正折光仪。
（3）折光浓度过低，需要立即添加原液，否则容易出现加工工件不良、切削液变质等严重后果。
（4）由于杂油对测量结果的干扰，因此建议在夏季将折光浓度的控制上限提高1%～2%。
4滴定浓度
因为折光浓度有较大的测量误差，所以滴定浓度不失为一种更准确的分析方法，原理是利用盐酸滴定切削液内碱性物质，直至pH值到4。利用消耗盐酸量计算切削液的浓度。
（1）切削液滴定浓度需要有实验室，有条件的用户可以保证每天测量，否则建议每周测量一次。
（2）向切削液内添加pH提高剂等物质，会影响滴定浓度，导致测量值偏高。
（3）过高的总硬度，也会使滴定测量值偏高。
（4）基于以上的原因，同一样品，折光浓度和滴定浓度会有一定的误差。
5游离油
游离油的含义为切削液无法吸收，而游离出来的杂油。测量方法很简单，将均匀的切削液倒入100 mL量筒中，静止24 h，然后观察量筒中杂油的液面高度，建议不超过2%。
（1）正常切削液内都会含有过量的乳化剂，因此会吸收一部分外来油，但如果杂油过多，则无法吸收，游离出来。过量的游离油覆盖在液体表面，隔绝空气，为厌氧菌的繁殖提供良好的环境。因此建议定期撇油，每周测量一次游离油含量。
（2）过量的游离油会消耗大量乳化剂，导致配方的不平衡，易出现油水分离的情况，也就是破乳。因此需及时处理。
（3）采用有效的撇油器和使用滤纸过滤，是去除游离油的最好办法。
6总硬度
总硬度，含义是切削液内总的钙镁离子含量，目前可以方便的用试纸测定，也可采用滴定方法测量。
（1）由于水中的钙镁离子会和阴离子型表面活性剂发生反应，生成有机钙，形成皂化物，堵塞滤芯等过滤系统。过硬的水会消耗大量的乳化剂，导致切削液直接破乳。因此建议每周必须测量一次，控制总硬度低于500 ppm。
（2）在机加过程中，切削液喷溅到加工部位，水分蒸发，而水中的钙镁离子不断累积。因此，切削液的总硬度不断升高。
（3）抗硬水能力是衡量切削液稳定性能的重要指标，目前质量好的切削液能够达到在1500 ppm以上稳定，无皂化物和分层。但如此高的硬度，残留在工件表面的切削液水分蒸发后，会有很多固体残留，影响加工工件的表面质量。因此日常添加去离子水或软化水是最好的控制硬度过高和延长切削液寿命的办法。
（4）目前还没有降低切削液总硬度的办法，而当使用时间长后，硬度达到上限值，切削液也会变得不稳定，所以即使其他的指标正常，也要考虑换液。
（5）供应商给出的500 ppm上限值可以作为参考。如果在此硬度下，切削液稳定，而加工的工件也符合生产要求，则可以适当提高控制范围。但前提是充分评估此切削液的抗硬水能力。
7电导率
纯净水不导电，新配制的切削液导电率在1～2 ms/cm，而切削液的电导率控制范围为
（1）电导率衡量了切削液系统内离子含量的多少，电导率越高，说明切削液杂质越多。
（2）日常添加采用去离子水或软化水，会有效降低电导率的升高。
（3）过高的电导率，会导致工件表面的残留。不但影响表面光洁度，甚至出现工件锈蚀等问题。
（4）电导率过高对切削液的稳定性能不会造成太大冲击，但对工件的加工质量及防锈周期会有很大影响。
8氯含量
众所周知，氯元素能够加速工件和设备的锈蚀，因此在机加过程中，需严格控制切削液中氯离子含量。供应商给出的建议是
（1）自来水是氯元素的主要来源，因此日常添加水需要用去离子水。
（2）当氯含量高于200 ppm后，在夏季湿度很高的沿海地区，很容易导致工件生锈。但即使切削液氯含量很低，也不能靠切削液本身进行防锈。超过一天的工序间防锈都需要利用防锈油或其他手段来实现。
（3）衡量切削液的防锈性能，也可以采用国际通用的铸铁屑防锈测试方法（IP287）。当切削液的防锈性能达标，则氯含量也可以适当放宽。
9细菌/真菌含量
细菌真菌目前可以用菌板快速测量。由于细菌大量繁殖时会释放酸性物质，导致pH下降，同时伴有强烈异味。同时菌板价格较贵，检测时间需要72 h。因此对切削液细菌的监控，15～30 d为一个周期为宜。
（1）很多客户谈“菌”色变，认为切削液生菌就需要换液了，其实细菌完全可以消灭。
（2）当细菌含量低于105 mL时，完全可以通过添加原液，增加循环来控制细菌。当细菌含量高于105 mL时，需要添加杀菌剂和原液。
（3）当切削液出现细菌后，细菌会消耗油性成分，导致加入切削液原液后，浓度不上升，反而下降很快，就像一个甲亢病人永远吃不饱一样。所以彻底消灭细菌，pH值稳定后，才算系统稳定。很多用户发现加入很多杀菌剂和原液，pH值仍然未达到正常值，从而放弃杀菌，彻底换液，导致停工停产，增加了换液成本和废水排放。
（4）目前市场上有碱性长效杀菌剂，如吗啉类、三嗪类等，杀菌效果缓慢，持续时间长，适宜作为系统稳定剂，如果滋生大量细菌，需要大剂量添加。而异噻唑啉酮类的杀菌剂多为酸性杀菌剂，为广谱杀菌，对真菌和细菌均有良好的杀菌效果。药效时间只有8 h。当添加此类杀菌剂后，pH值会略微下降，需要添加大量原液和pH提高剂，将pH提高到新配制液的正常水平，浓度提高至正常控制范围的上限。同时监控pH值变化，如果不继续下降，则细菌彻底被消灭。
（5）细菌都有抗药性，如果长期生菌，需要更换杀菌剂类型。
（6）防范胜于救灾，良好的日常管理，杜绝细菌滋生，是维护系统稳定运行、节能减排的最好办法。
10其他监控指标
切削液的分析项目还有很多，比如：防锈性能测试，性能测试，稳定性试验测试，元素含量分析，亚硝酸盐含量测试等等，针对不同的客户需求，可以采用对应的分析方法，给客户一个指导生产的理论依据，在此不一一赘述。
11结论
尽可能延长切削液的使用寿命，是降低生产成本，减少废水排放，提高生产效率的最好办法。通过科学管理，降低消耗，把每一滴金属加工液都用到极致，是我们人一生的致力方向。
参考文献：
[1] （美） 杰里・P・拜尔斯（Jerry p.byers）.金属加工液[M].2版.北京：化学工业出版社，2011：156-183
关键词：磷酸氢钙 胶基糖果
中图分类号：TS245.8 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）24-0000-00
磷酸氢钙是由食用磷酸和碳酸钙等钙化合物反应后，经分离沉淀、干燥而制成的一类食品添加剂。其外观为白色结晶性粉末，无臭无味。相对密度2.32，分子式为CaHPO4・2H2O，分子量172.09（无水）。目前在食品工业中应用比较广泛。结合磷酸氢钙本身具有的功能，在口香糖中，使用磷酸氢钙的主要目的是改善口香糖的稳定性，使其具有稳定的组织结构，易于保持口香糖外观形状，不易变形，从而有利于生产。
硬度和粘度是影响口香糖稳定性的重要参数，本实验分析了磷酸氢钙在口香糖的应用中对口香糖物性的稳定性所产生的实际效果，主要针对应用前后口香糖产品的硬度、粘度分别进行了试验。
1 口香糖硬度
1.1实验材料与设备
添加磷酸氢钙的口香糖样品，T-1磷酸氢钙添加量1.0%，T-2磷酸氢钙添加量2.0%。对照样品中不添加磷酸氢钙。将三个口香糖样品做成相同的尺寸规格：长×宽×厚=470×72×1.80（mm）。 所有样品均在20±2℃，相对湿度50±5%的条件下保存24小时后测量。
自制糖片硬度测试装置，装置平板由两段组成，较长一段固定，较短另一段为单边固定，利用销子将未固定端卡住，通过搬动销子来实现其的自由下落。
1.2实验方法
测试过程如图1-1，将口香糖置于平板之上，搬动开关，右侧平板迅速自由落下，口香糖在只受重力作用的情况下逐渐弯折到平板上，记录口香糖片从开始下落到完全弯折所需的时间。
1.3实验结果
从实验结果中可以看出，T-2样品形变能力最弱，弯折所需时间最长；对照样品弯折最快，最容易变形；T-1样品介于两者之间。实验结果表明：添加磷酸氢钙后增强了口香糖的硬度，使其不容易变形；磷酸氢钙添加量越大，结果越明显。
口香糖生产时，对于片型的口香糖包装要求较高，过软不利于包装。太软（即弯折时间很短）会造成包装机堵塞。弯折实验的实际生产意义在于在上机前判断产品软硬度。软料在高速的包装机中易发生更多不良。如实验中的对照样品切割时有变形，刀口弯曲，T-2产品切割时相对较齐整。所以添加磷酸氢钙量多的产品生产性能较好。
2 口香糖粘性的测定
2.1实验材料与设备
添加磷酸氢钙的口香糖样品，T-1磷酸氢钙添加量1%，T-2磷酸氢钙添加量2%。对照中不添加磷酸氢钙。将口香糖做成相同的尺寸规格：长×宽×厚=72×19×1.80（mm），重量为每片3.0±0.05g。所有样品均在20±2℃，相对湿度50±5%RH的条件下保存24小时后测量。
实验用设备为岛津制作所制造的流动测试机CFT-500。参数如下：
2.2实验方法
将2g样品卷成直径为1cm的圆柱状，放入测量设备中，利用活塞从样品上部挤压，样品从小孔中挤出3-5mm时测试粘度，重复测定3次取平均值。硬度越低的口香糖挤出的速度越快即粘度越小。
2.3实验结果
添加了磷酸氢钙的口香糖粘度随着添加量增大而变大（图1-4），整体表现为流动性变差，产品结构更稳定，不容易变形。这一点与前面所做弯折实验等的结论一致。在口香糖生产中，更有利于切成片和包装。
3 结语
综合上面的实验结果可以得出，在口香糖中添加磷酸氢钙可改变口香糖的硬度和粘度，从而达到结构组织稳定性的要求，添加后的产品更倾向于保持本身的状态，从而易于加工生产。
试验中磷酸氢钙的添加量相对较多，因不同的配方和辅料可以减少磷酸氢钙的添加量，从而满足食品添加剂法规要求。磷酸氢钙作为安全性较高的食品添加剂目前已广泛应用于食品行业，口香糖属于休闲食品，人们每日的摄入量有限，故在口香糖中添加一定量的磷酸氢钙不会对人体产生什么危害，生产中根据实际情况的需要适量添加磷酸氢钙能产生积极的作用。
参考文献
[1]蔡云升，张文治.新版糖果巧克力配方.北京：中国轻工业出版社，2002.
[2]陶丹英.胶姆糖的种类及作用.国外医学口腔医学分册，2003.9.351-353.
