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对平板检定中评定刮研接触斑点的探讨
本文导读：
一、对平板检定中评定刮研接触斑点的探讨
平板是广泛就用于机械行业精密测试、检验、划线的重要工具。为延长平板的使用寿命，保证使用精度，刮研接触斑点质量是铸铁平板的一项重要技术指标。
目前，对刮研接触斑点的评定认为：一是检查平板工作表面的微观质量即微小峰谷的平面度，表面微观质量高，耐磨性好，才能保证平板的使用寿命。二是防止平板工作表面有小范围的局部畸变，来保证平板的使用精度。JJG 117-91平板检定规程对刮研接触斑点要求见下表：
JJG 117-91平板检定规程对刮研接触斑点要求
| 级别 | 00级、0级 | 1级 | 2级 |
| 刮制平板的接触斑点（25×25毫米） | |||
| 斑点数 | ≥25 | ≥20 | ≥12 |
| 最多与最少斑点数之差 | 不大于5个点 | ||
上表对接触斑点的面积（单点面积、单位面积内的接触面积）、刮研深度均未作出具体规定，导致了对评定刮研接触斑点的不同见解。
合理的平板刮研接触斑点可以延长平板的使用寿命，本文就对此进行以下探讨：
一、磨擦对刮研接触斑点的磨损速度影响。
由于固体表面较粗糙，两物体表面总是在个别点上发生接触，因此，实际接触面积比理论接触面积要小得多。因为实际接触面小，所以即使在负荷很小的情况下，也会产生很大的单位压力。由于表面粗糙度不同，在单位压力作用下，接触面的磨损也随磨擦力的不同而不同。
在单位压力作用下，重复磨擦、磨损随时间的变化曲线如下图：
曲线所表示的在初期磨损量大，这是由于磨损面不平滑，实际接触面积小，比压大所造成的。对于平板来说，使用中平板刮研接触斑点始终处于初期磨损阶段，这是造成刮研接触斑点磨损主要原因之一。根据磨擦速度、接触压力磨损曲线（下图）可以看出，磨损速度v=0.3～0.5m/s的状态下，磨损量****，这一段称为粘着磨损。平板的使用状态下，工件在平板上移动速度也正是在这一阶段上进行工作的，这是造成刮研接触斑点磨损的原因之二。
另外，平板材料、硬度、环境以及维护、保养等因素也会对刮研接触斑点的磨损产生不同影响。为了研究不同的刮研深度，不同接触面积确切的磨损状况，本文以常用的试验方法，以及收集的资料加以分析探讨。
二、刮研深度、刮研接触斑点面积的测定与评板的使用寿命分析
下表是对常见的河北泊头平板和瓦房店平板的测试数据：
| 测 点 号 |
刮研深度（μm） | 测 点 号 |
刮研深度（μm） | 测 点 号 |
刮研深度（μm） | 测 点 号 |
刮研深度（μm） | 测 点 号 |
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号平板接触斑点25～27，接触面积为20%左右；2号平板接触斑点25～29，接触面积为10%左右。
对20块平板所做的磨损情况调查结果为：2块河北泊头平板，一块使用在5年以上，仍在正常使用；另一导体使用也在5年以上，由于保管不善，造成锈蚀进行了修复。其余18块瓦房店刮研的平板，使用时间均为1年，经检定，10块磨损严重已经不合格，需要重新修复；8块仍可使用，但已出一部分斑点连片现象。
对刮研深度作一简单处理取其平均值，1号平板刮研深度为37.36微米，2号平板刮研深度为9.06微米，二者相差3倍之多。根据磨擦曲线损量与磨擦时间的关系，平板使用始终处于初期磨损阶段，曲线呈线性，磨损量与磨擦时间成正比。由于平板磨损情况的调查可知，河北泊头平板使用寿命为瓦房店平板的5倍。显而易见，刮研深度对平板使用寿命的影响是不可忽略的。JJG 117-91平板检定规程对刮研深度没有做出规定，这无疑是一种缺陷。
从以上测试结果还可以看出，二者接触斑点大致相同，但所测接触面积分别为20%和10%，悬殊是非常大的。从使用的角度讲，在不致引起工件与平板发生研合的情况下，尽可能提高接触面积，可提高平板的使用寿命。JJG 117-91平板检定规程也未对此项予以适当限制。
为了提高平板的使用寿命，保证其工作精度，建议对刮研深度或控制在0.02mm以上，这样可保证平板有较长的使用寿命和检定周期。根据有关资料对刮研深度介绍以及刮研深度测得数据，此工艺加工要求是可以达到的。
对接触斑点面积的控制，英国平板和平台标准规范中规定，对于AA级（相当于JJG 117-91规程0级）、A级（相当于JJG 117-91规程1级）平板的支承现积比例不低于20%，对B级（相当于JJG 117-91规程2级）平板支承面积比例不低于10%。高点应当均匀分布，并且支承面积的比例数不应高到使工件引起粘合的程度。这一规定即保证了平板的使用精度，又兼顾了平板的使用寿命，是可以借鉴的。
二、常用材料极限强度
| 材料名 | 拉压 疲劳极限 |
弯曲 疲劳极限 |
扭转 疲劳极限 |
拉压脉动 疲劳极限 |
弯曲脉动 疲劳极限 |
扭转脉动 疲劳极限 |
| 结构钢 铸铁 铝合金 结构钢 铸铁 铝合金 |
≈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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