硬度計的發展以及工作原理
由于檢測的對象不同，超聲硬度計和谷物硬度計在材質上還是存在著明顯的差異的。超聲硬度計使用的測頭是鑲有金剛石的，硬度比較的大，可以用在比較堅硬的產品上。在壓頭帶有磁致伸縮傳感器的基礎上就可以構造出小型輕便的硬度計。超聲硬度試驗中機械接觸的等效系統,諧振桿自由端的維氏壓頭與被試材料表面相接觸,利用諧振驅動電路和壓電效應,在桿另一端產生法向作用力,諧振桿被激勵,產生超聲頻率的縱向振動。
這是一種動態的測試方法,施加靜載以得到壓痕,用裝有壓頭的諧振桿的諧振頻率增量來確定壓頭與被試材料的接觸面積,以此來評價硬度。由于測試中所需靜載很小,相應的壓痕也很小,是一種無損測試方法,對局部硬化表面和薄小件也同樣適用。若以不同的載荷對同一點進行測量,可分別得出材料的彈性和塑性硬度以及彈性模量,因此,這種硬度計不僅使用方便,結果準確,對材料無損,而且也是多用途的。
與其他硬度試驗儀器的性能比較
傳統的硬度試驗儀器,如布氏、洛氏、維氏硬度試驗機,都是將特定壓頭以一定的靜載荷壓入被試材料表面,在其表面產生壓痕,再用機械或光學的方法直接測量此壓痕的大小,來評價被試材料的硬度。表征材料硬度值的壓痕應是加載時材料的全部變形,但由于硬度值是在卸載的情況下讀取的,被測的壓痕只是殘余的塑性變形,變形中的彈性恢復被忽略了。另一方面,硬度值是在假定壓痕是壓頭真實幾何形狀反映的前提下確定的,而實際上殘余的壓痕與壓頭形狀并不完全相符。
以上兩個因素對測量值的影響取決于被試材料的彈性模量和屈服極限。超聲硬度試驗的實質是通過諧振頻率增量對壓痕間接估值,測量是在測頭與被試材料接觸的加載情況下進行的,因此,可以避免傳統硬度試驗中壓痕彈性恢復和壓痕變形的問題。除超聲硬度計之外,另一種發展較快且自動化程度較高的新型便攜式硬度計是里氏硬度計。
它是基于非完全彈性碰撞原理,通過碰撞中的沖擊能量損失確定硬度值的硬度計。由于里氏硬度值的大小取決于被試材料壓痕中彈性變形功在全部變形功中所占的比例,而碰撞過程時間極快,使壓痕產生過程極短,因此任何影響沖擊體回彈速度,消耗沖擊能量,使壓痕產生不充分的因素都會對測量造成影響,使其在應用過程中的技術條件受到一定的限制。里氏硬度試樣的技術條件主要包括試樣的質量、表面粗糙度、厚度和幾何形狀等方面, 與超聲硬度計的對比情況。中國糧油儀器網 http://www.de147.cn/
