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對平板檢定中評定刮研接觸斑點的探討
本文導讀：
一、對平板檢定中評定刮研接觸斑點的探討
平板是廣泛就用于機械行業精密測試、檢驗、劃線的重要工具。為延長平板的使用壽命，保證使用精度，刮研接觸斑點質量是鑄鐵平板的一項重要技術指標。
目前，對刮研接觸斑點的評定認為：一是檢查平板工作表面的微觀質量即微小峰谷的平面度，表面微觀質量高，耐磨性好，才能保證平板的使用壽命。二是防止平板工作表面有小范圍的局部畸變，來保證平板的使用精度。JJG 117-91平板檢定規程對刮研接觸斑點要求見下表：
JJG 117-91平板檢定規程對刮研接觸斑點要求
| 級別 | 00級、0級 | 1級 | 2級 |
| 刮制平板的接觸斑點（25×25毫米） | |||
| 斑點數 | ≥25 | ≥20 | ≥12 |
| 最多與最少斑點數之差 | 不大于5個點 | ||
上表對接觸斑點的面積（單點面積、單位面積內的接觸面積）、刮研深度均未作出具體規定，導致了對評定刮研接觸斑點的不同見解。
合理的平板刮研接觸斑點可以延長平板的使用壽命，本文就對此進行以下探討：
一、磨擦對刮研接觸斑點的磨損速度影響。
由于固體表面較粗糙，兩物體表面總是在個別點上發生接觸，因此，實際接觸面積比理論接觸面積要小得多。因為實際接觸面小，所以即使在負荷很小的情況下，也會產生很大的單位壓力。由于表面粗糙度不同，在單位壓力作用下，接觸面的磨損也隨磨擦力的不同而不同。
在單位壓力作用下，重復磨擦、磨損隨時間的變化曲線如下圖：
曲線所表示的在初期磨損量大，這是由于磨損面不平滑，實際接觸面積小，比壓大所造成的。對于平板來說，使用中平板刮研接觸斑點始終處于初期磨損階段，這是造成刮研接觸斑點磨損主要原因之一。根據磨擦速度、接觸壓力磨損曲線（下圖）可以看出，磨損速度v=0.3～0.5m/s的狀態下，磨損量最大，這一段稱為粘著磨損。平板的使用狀態下，工件在平板上移動速度也正是在這一階段上進行工作的，這是造成刮研接觸斑點磨損的原因之二。
另外，平板材料、硬度、環境以及維護、保養等因素也會對刮研接觸斑點的磨損產生不同影響。為了研究不同的刮研深度，不同接觸面積確切的磨損狀況，本文以常用的試驗方法，以及收集的資料加以分析探討。
二、刮研深度、刮研接觸斑點面積的測定與評板的使用壽命分析
下表是對常見的河北泊頭平板和瓦房店平板的測試數據：
| 測 點 號 |
刮研深度（μm） | 測 點 號 |
刮研深度（μm） | 測 點 號 |
刮研深度（μm） | 測 點 號 |
刮研深度（μm） | 測 點 號 |
刮研深度（μm） | |||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |||||
| 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
35 42 31 37 36 25 36 38 35 36
|
5 8 10 7 5 7 8 11 8 7
|
11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
31
33 46 42 20 52 35 24 31 47 |
8
11 9 6 4 8 10 12 11 10 |
21
22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
39
49 48 31 41 26 32 32 56 38 |
9
11 10 13 12 9 10 10 10 11 |
31
32 33 34 35 36 37 38 39 40 |
37
26 24 34 54 36 41 36 35 54 |
8
10 7 8 10 12 11 11 10 11 |
41
42 43 44 45 46 47 48 49 50 |
50
37 42 45 57 37 32 34 39 37 |
13
10 8 7 5 8 6 9 11 8 |
1號平板接觸斑點25～27，接觸面積為20%左右；2號平板接觸斑點25～29，接觸面積為10%左右。
對20塊平板所做的磨損情況調查結果為：2塊河北泊頭平板，一塊使用在5年以上，仍在正常使用；另一導體使用也在5年以上，由于保管不善，造成銹蝕進行了修復。其余18塊瓦房店刮研的平板，使用時間均為1年，經檢定，10塊磨損嚴重已經不合格，需要重新修復；8塊仍可使用，但已出一部分斑點連片現象。
對刮研深度作一簡單處理取其平均值，1號平板刮研深度為37.36微米，2號平板刮研深度為9.06微米，二者相差3倍之多。根據磨擦曲線損量與磨擦時間的關系，平板使用始終處于初期磨損階段，曲線呈線性，磨損量與磨擦時間成正比。由于平板磨損情況的調查可知，河北泊頭平板使用壽命為瓦房店平板的5倍。顯而易見，刮研深度對平板使用壽命的影響是不可忽略的。JJG 117-91平板檢定規程對刮研深度沒有做出規定，這無疑是一種缺陷。
從以上測試結果還可以看出，二者接觸斑點大致相同，但所測接觸面積分別為20%和10%，懸殊是非常大的。從使用的角度講，在不致引起工件與平板發生研合的情況下，盡可能提高接觸面積，可提高平板的使用壽命。JJG 117-91平板檢定規程也未對此項予以適當限制。
為了提高平板的使用壽命，保證其工作精度，建議對刮研深度或控制在0.02mm以上，這樣可保證平板有較長的使用壽命和檢定周期。根據有關資料對刮研深度介紹以及刮研深度測得數據，此工藝加工要求是可以達到的。
對接觸斑點面積的控制，英國平板和平臺標準規范中規定，對于AA級（相當于JJG 117-91規程0級）、A級（相當于JJG 117-91規程1級）平板的支承現積比例不低于20%，對B級（相當于JJG 117-91規程2級）平板支承面積比例不低于10%。高點應當均勻分布，并且支承面積的比例數不應高到使工件引起粘合的程度。這一規定即保證了平板的使用精度，又兼顧了平板的使用壽命，是可以借鑒的。
二、常用材料極限強度
| 材料名 | 拉壓 疲勞極限 |
彎曲 疲勞極限 |
扭轉 疲勞極限 |
拉壓脈動 疲勞極限 |
彎曲脈動 疲勞極限 |
扭轉脈動 疲勞極限 |
| 結構鋼 鑄鐵 鋁合金 結構鋼 鑄鐵 鋁合金 |
≈0.3σb ≈0.225σb ≈σb/6+73.5MPa ≈0.3σb ≈0.225σb ≈σb/6+73.5MPa |
≈0.43σb ≈0.45σb ≈σb/6+73.5MPa ≈0.43σb ≈0.45σb ≈σb/6+73.5MPa |
≈0.25σb ≈0.36σb ≈(0.55～0.58)σ-1 ≈0.25σb ≈0.36σb ≈(0.55～0.58)σ-1 |
≈1.42σ-1l ≈1.42σ-1l ≈1.5σ-1l ≈1.42σ-1l ≈1.42σ-1l ≈1.5σ-1l |
≈1.33σ-1 ≈1.35σ-1 -- ≈1.33σ-1 ≈1.35σ-1 -- |
≈1.5τ-1 ≈1.35τ-1 -- ≈1.5τ-1 ≈1.35τ-1 -- |
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