硬度計(jì)的發(fā)展以及工作原理
由于檢測(cè)的對(duì)象不同，超聲硬度計(jì)和谷物硬度計(jì)在材質(zhì)上還是存在著明顯的差異的。超聲硬度計(jì)使用的測(cè)頭是鑲有金剛石的，硬度比較的大，可以用在比較堅(jiān)硬的產(chǎn)品上。在壓頭帶有磁致伸縮傳感器的基礎(chǔ)上就可以構(gòu)造出小型輕便的硬度計(jì)。超聲硬度試驗(yàn)中機(jī)械接觸的等效系統(tǒng),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(qū)動(dòng)電路和壓電效應(yīng),在桿另一端產(chǎn)生法向作用力,諧振桿被激勵(lì),產(chǎn)生超聲頻率的縱向振動(dòng)。
這是一種動(dòng)態(tài)的測(cè)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(píng)價(jià)硬度。由于測(cè)試中所需靜載很小,相應(yīng)的壓痕也很小,是一種無損測(cè)試方法,對(duì)局部硬化表面和薄小件也同樣適用。若以不同的載荷對(duì)同一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)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(jì)不僅使用方便,結(jié)果準(zhǔn)確,對(duì)材料無損,而且也是多用途的。
與其他硬度試驗(yàn)儀器的性能比較
傳統(tǒng)的硬度試驗(yàn)儀器,如布氏、洛氏、維氏硬度試驗(yàn)機(jī),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(chǎn)生壓痕,再用機(jī)械或光學(xué)的方法直接測(cè)量此壓痕的大小,來評(píng)價(jià)被試材料的硬度。表征材料硬度值的壓痕應(yīng)是加載時(shí)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(cè)的壓痕只是殘余的塑性變形,變形中的彈性恢復(fù)被忽略了。另一方面,硬度值是在假定壓痕是壓頭真實(shí)幾何形狀反映的前提下確定的,而實(shí)際上殘余的壓痕與壓頭形狀并不完全相符。
以上兩個(gè)因素對(duì)測(cè)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(yàn)的實(shí)質(zhì)是通過諧振頻率增量對(duì)壓痕間接估值,測(cè)量是在測(cè)頭與被試材料接觸的加載情況下進(jìn)行的,因此,可以避免傳統(tǒng)硬度試驗(yàn)中壓痕彈性恢復(fù)和壓痕變形的問題。除超聲硬度計(jì)之外,另一種發(fā)展較快且自動(dòng)化程度較高的新型便攜式硬度計(jì)是里氏硬度計(jì)。
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(jì)。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(shí)間極快,使壓痕產(chǎn)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(chǎn)生不充分的因素都會(huì)對(duì)測(cè)量造成影響,使其在應(yīng)用過程中的技術(shù)條件受到一定的限制。里氏硬度試樣的技術(shù)條件主要包括試樣的質(zhì)量、表面粗糙度、厚度和幾何形狀等方面, 與超聲硬度計(jì)的對(duì)比情況。中國(guó)糧油儀器網(wǎng) http://www.pfyin.com/
