链锯锯链切齿链片硬度测量不确定度分析

佘光宇， 王振东*， 魏 娜， 曲航峰， 何 山

(1.国家林业和草原局哈尔滨林业机械研究所，黑龙江 哈尔滨 150086；2.国家林业和草原局林业机电工程重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150086；3.国家林业和草原局林业装备工程技术研究中心，黑龙江 哈尔滨 150086)

链锯锯链是以汽油机为动力源的油锯和以电机为动力源的电链锯的重要工作部件，影响链锯锯链切削性能的因素有切齿链片的切齿形状和硬度，其切削性能的优劣直接影响油锯或电链锯作业性能。国家林业行业标准《LY/T 1187-2016 林业机械 链锯 锯链》对切齿链片的硬度给出了具体的规定值，用以规范企业产品达到实际使用要求，第三方检测机构依据行业标准对锯链切齿硬度进行测试并评判其是否符合标准规定[1-2]。中国合格评定国家认可委员会(CNAS)对获得认可第三方检测实验室要求在可能的情况下应给出被测对象测量值的不确定度，本文结合检测工作实践对链锯锯链切齿链片硬度测量进行不确定度分析并得出其不确定度值。

1 测量方法

洛氏硬度计是最常用的测量金属硬度的仪器，洛氏硬度测量是对金属样品进行硬度测量和评定的主要方法，根据《LY/T 1187-2016 林业机械 链锯 锯链》的要求，链锯锯链切齿链片硬度的测量方法如下：用洛氏硬度计在每个链片测量三个点，以所测量三个点的算术平均值为测定值。在林业机械实验室中对链锯锯链进行试验时，切齿链片的硬度是主要的检测考察指标。

2 切齿链片硬度测量数学模型

(1)试验材料：生产厂家送检1/4型锯链样品，对切齿链片硬度(52～57 HRC)进行评定。

(2)环境条件：按照GB/T 230.1-2018 《金属材料 洛氏硬度试验》第1部分规定，洛氏硬度的测量试验环境温度一般为10～35 ℃，本次试验室内温度为22 ℃且变化范围很小，符合标准要求，最大限度减小因环境温度改变对试验测量结果产生影响。

(3)测试方法：按照GB/T 230.1-2009，金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)的要求，选用C标尺对1/4链锯锯链切齿链片硬度试验样品和标准洛氏硬度块分别以3 mm间距选取3点进行硬度测量试验，最后测得洛氏硬度值[3]。

(4)测量仪器：HR-150A洛氏硬度计，分辨率0.5 HR，硬度计经国家计量检定部门检定合格。

切齿链片硬度C(HRC)，洛氏硬度计读数为X(HRC)，重复测量引起的测量误差δ1(HRC)，洛氏硬度计最大允许偏差造成的误差δ2(HRC)，硬度计偏差导致的误差δ3(HRC)为：

C=X+δ1+δ2+δ3

(1)

式(1)即为切齿链片硬度的数学模型，如图1所示。

图1 切齿链片硬度数学模型

3 测量不确定度的计算

按照标准的要求，对锯链切齿链片硬度C进行测量，测量结果见表1。

表1 测量结果

利用贝塞尔公式，被测量C十次独立测量的算术平均值为：

(2)

单个测得值xi的实验室标准差s2(xi)为：

(3)

单个测得值xi实验室标准偏差s(xi)为：

(4)

自由度为9，重复性测量引入的不确定度分量为u1=0.467 5。

硬度计最大允许偏差引入的标准不确定度分量u2，洛氏硬度计最大的允许误差为±0.5 HRC，以均匀分布估计：

(5)

故硬度计偏差引入的不确定度分量为u3=0.2 HRC。

合成标准不确定度：

(6)

扩展不确定度，取扩展因子k=2。

U=k×UL=1.169 5 HRC

(7)

4 测量不确定度报告

切齿链片硬度测量扩展不确定度U=1.169 5 HRC，其是由合成标准不确定度UL和扩展因子k相乘得到，置信率为95%。