超聲波硬度計與里氏硬度計的區(qū)別

      超聲波硬度計與里氏硬度計的性能比較有哪些傳統(tǒng)的硬度試驗儀器，如布氏、洛氏、維氏硬度試驗譏。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，再用機械或光學(xué)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(yīng)是加載時材料的仝部變形，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(fù)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，而材料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(zhì)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(tǒng)硬度試驗中住痕彈性恢復(fù)和壓痕變形的問題。

      除超聲波硬度計之外，另一種發(fā)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(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對測量造成影響，使其在應(yīng)用過程中的技木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，與超聲硬度計的對比情況見表1(表中里氏硬度計技術(shù)數(shù)據(jù)均針對標(biāo)準(zhǔn)D型測頭，且測試方向為垂直向下)。

      里氏硬度測試和超聲波硬度計都是動態(tài)的無損測試方法。當(dāng)試樣具有相當(dāng)大的質(zhì)量，尤其是大質(zhì)量厚壁結(jié)構(gòu)時，可以使里氏硬度計的優(yōu)勢充分發(fā)揮；但超聲硬度計所基于的超聲接觸阻抗(UCI)方法的獨到優(yōu)勢。使其具有更廣泛的應(yīng)用范圍。

表1 超聲波硬度計與里氏硬度計的對比

	里氏硬度計	超聲波硬度計
試樣的質(zhì)量	樣質(zhì)量越大，里氏硬度計硬度值就越可靠，其*小質(zhì)量要求，高硬度試樣3KG，低硬度試樣1.5KG。若試樣不滿足要求，需通過耦合或壓緊支撐的方法提高試樣的慣量，對非密實試樣要估算有效碰撞質(zhì)量，計算質(zhì)心和偏角，處理不當(dāng)則會造成較大的誤差。	對薄小件，復(fù)雜形狀的工件，只需用不同的測頭適配塊，就可直接測量，避免了工裝夾具的設(shè)計和測量值換算修正等步驟。
試樣的表面 粗糙度	擊體沖擊試樣表面產(chǎn)生壓痕的過程分為光整階段和沖擊壓痕階段兩部分，表面粗糙度越大，光整階段所消耗掉的沖擊體動能也越大，引起測量值低于實際值，對高硬度試樣影響較大。要求高硬度試樣，Ra≤2um(6以上)，低硬度試樣Ra≤8um(4以上)。	表面粗糙度越大，表面對諧振桿壓頭的約束力也越大，諧振桿頻率上升，引起測量值偏低，對低硬度試樣影響較大，但Ra≤12.5um(3以上)情況下影響不大。
試樣的厚度	里氏硬度試驗對試驗部位在試驗方向上的厚度要求，不僅要防止被打穿，還要防止因形狀原因而有支撐，無支撐或支撐方式不同，使試樣在收到?jīng)_擊力時發(fā)生彈性或塑性位置變化，要求厚度≥3mm	要求厚度≥10倍壓痕穿透深度。在1.2KG砝碼負(fù)荷下，25-65HRC的鋼件相應(yīng)的壓痕深度為14~7um左右，因此可適用于非常薄的材料。
試樣的曲率 半徑	里氏硬度值與參與壓痕形成的材料體積大小有著密切的關(guān)系，要求對凸曲面試樣R≥10mm,凹曲面試驗R≥15mm	測量值與壓痕接觸面積的投影有關(guān)，且因在加載情況下測量，受曲率半徑影響不大。

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