超聲波硬度計(jì)的工作原理及優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)硬度計(jì)全面對(duì)比解析
硬度測(cè)試在許多行業(yè)的制造和檢測(cè)環(huán)節(jié)中都至關(guān)重要，可以快速識(shí)別不合格的產(chǎn)品，避免后續(xù)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。但在硬度測(cè)試中有時(shí)會(huì)遇到以下情況：大型工件無(wú)法切割送檢、成品部件不允許有可見壓痕、需要在復(fù)雜位置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等等傳統(tǒng)洛氏、布氏、維氏硬度計(jì)無(wú)法解決的大難題。便攜式超聲波硬度計(jì)是一種無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，能夠快速檢測(cè)各種金屬的硬度，且不會(huì)造成任何損傷，目前已經(jīng)逐漸成為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)硬度檢測(cè)的重要工具。
什么是超聲波硬度計(jì)
超聲波硬度計(jì)是一種基于超聲接觸阻抗法的金屬硬度測(cè)試儀器，是典型的非破壞性金屬硬度計(jì)。與洛氏、布氏、維氏等傳統(tǒng)硬度計(jì)不同，它不是依靠壓痕尺寸來(lái)計(jì)算硬度，而是通過(guò)檢測(cè)超聲振動(dòng)頻率的變化反映材料的硬度。壓痕微小，對(duì)材料厚度和質(zhì)量要求低，因此非常適合測(cè)量小尺寸材料、超薄工件和異形復(fù)雜材料。
超聲波硬度計(jì)測(cè)量原理
超聲波硬度計(jì)采用超聲接觸阻抗法測(cè)量材料硬度。即在特定試驗(yàn)力作用下，將端部鑲有金剛石壓頭（如正四棱錐體）的振動(dòng)桿壓入試件表面，同時(shí)激勵(lì)振動(dòng)桿產(chǎn)生縱向超聲振動(dòng)。此時(shí)，壓頭與材料的接觸面會(huì)產(chǎn)生機(jī)械阻抗，導(dǎo)致振動(dòng)桿的諧振頻率發(fā)生改變。該頻率變化量是壓痕表面積和系統(tǒng)有效彈性模量的函數(shù)，通過(guò)精確測(cè)量這一變化量，即可計(jì)算出材料的硬度值。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是當(dāng)你對(duì)材料施加一定壓力時(shí)，材料的軟硬會(huì)改變其抵抗壓頭振動(dòng)的能力，即接觸阻抗不同。材料越軟，它“吞掉”或消耗振動(dòng)能量的能力越強(qiáng)（阻抗大），就像手按在軟沙發(fā)上一樣，振動(dòng)很快就被吸收了。超聲波測(cè)厚儀便是通過(guò)精密測(cè)量超聲振動(dòng)頻率變化，經(jīng)過(guò)科學(xué)換算得出材料的硬度值。
超聲波 vs. 其他硬度計(jì)
如果您想要在不破壞工件的前提下，快速完成材料的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，可以選擇便攜式超聲波硬度計(jì)如LS256超聲波硬度計(jì)，讓您隨時(shí)隨地快速檢測(cè)金屬材料硬度。
| 測(cè)試方式 | 表面損傷 | 薄件測(cè)量 | 便攜性 |
|---|---|---|---|
| 超聲波硬度計(jì) | ★★★★★ 微米級(jí)壓痕，肉眼不可見，對(duì)絕大多數(shù)成 品件外觀和使用沒有影響，是真正的微損 /近無(wú)損檢測(cè)。 |
★★★★★ 對(duì)工件質(zhì)量與厚度要求極低，是檢測(cè)薄片、 薄壁管、刃口、小軸承等的首選便攜硬度 計(jì)。 |
★★★★★ 大多數(shù)為手持式或便攜主機(jī)，可輕松帶至 現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大型、已安裝、復(fù)雜位置的工件進(jìn) 行檢測(cè)。 |
| 洛氏硬度計(jì) | ★★ 壓痕為深度壓坑，相對(duì)較深，破壞性明顯。 即使采用表面洛氏標(biāo)尺（如HR15N），也主 要用于較厚的表面處理層，不適合高價(jià)值 成品件的最終檢驗(yàn)。 |
★ 極不適合。壓痕深，容易擊穿或使薄件變 形，數(shù)據(jù)失真。雖然有表面洛氏標(biāo)尺，但 對(duì)薄件整體而言適用性極差。 |
★★★ 主要為大型臺(tái)式機(jī)。雖有設(shè)計(jì)便攜式洛氏 硬度計(jì)，但精度、重復(fù)性受限，而且同樣 對(duì)工件質(zhì)量、厚度支撐有要求，現(xiàn)場(chǎng)適用 性有限，便攜性遠(yuǎn)不如超聲波硬度計(jì)。 |
| 布氏硬度計(jì) | ★ 壓痕巨大，破壞性最強(qiáng)，會(huì)完全破壞工件 表面，絕對(duì)不可用于任何成品件。 |
★ 完全不適用。專為獲取材料整體平均硬度 設(shè)計(jì)的巨大球面壓痕會(huì)使薄件嚴(yán)重變形崩 潰，無(wú)法獲得有效數(shù)據(jù)。 |
★ 最笨重的臺(tái)式設(shè)備之一。需要巨大的液壓 或機(jī)械加載機(jī)構(gòu)，完全無(wú)法便攜，僅能在 固定工位使用。 |
| 維氏硬度計(jì) | ★★★★ 壓痕較小但清晰可見。對(duì)于成品表面和精 密零件，仍屬于有損檢測(cè)。其優(yōu)勢(shì)在于可 通過(guò)極小試驗(yàn)力減小損傷，適合實(shí)驗(yàn)室精 密測(cè)量。 |
★★★★★ 通過(guò)選用顯微維氏（小載荷，如10gf），可 精確測(cè)量極薄材料、鍍層、滲層的硬度及 梯度，是實(shí)驗(yàn)室顯微硬度測(cè)量的權(quán)威。 |
★ 典型的固定臺(tái)式設(shè)備。體積大，需精密光 學(xué)系統(tǒng)，必須將工件切割或取樣后移至實(shí) 驗(yàn)室檢測(cè)，毫無(wú)便攜性可言。 |
隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)“破壞式檢測(cè)”已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代質(zhì)量控制的需求。超聲波硬度計(jì)以其高精度、無(wú)損檢測(cè)、可測(cè)超薄材料、輕松測(cè)量小工件、機(jī)身小巧方便攜帶等特質(zhì)，逐漸成為金屬材料現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的最佳選擇。