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超声波硬度计与里氏硬度计的区别

超声波硬度计与里氏硬度计的区别

      超声波硬度计与里氏硬度计的性能比较有哪些传统的硬度试验仪器,如布氏、洛氏、维氏硬度试验讥。都是将特定压头以一定的静载荷压入被试材料表面,在其表面产生压痕,再用机械或光学的方法直接测量此压痕的大小,来评价被试材料的硬度,表征材料硬度值的压痕应是加载时材料的仝部变形,但由于硬度值是在卸载的情况下读取的,被测的压痕只是残余的塑性变形,变形中的弹性恢复被忽略了。另一方面,硬度值是在假定压痕是压头真实几何形状反映的前提下确定的,而材料上残余的压痕与压头形状并不完全相符。以上两个因素对测量值的影响取决于被试材料的弹性模量和屈服极限。超声硬度试验的实质是通过谐振频率增量对压痕间接估值,测量是在测头与被试材料接触的加载情况下进行的,因此,可以避免传统硬度试验中住痕弹性恢复和压痕变形的问题。

      除超声波硬度计之外,另一种发展较快且自动化程度较高的新型便携式硬度计是里氏硬度计。它是基于非完全弹性碰撞原理.通过碰撞中的冲击能量损失确定硬度值的硬度计。由于里氏硬度值的大小取决于被试材料压痕中弹性变形功在全部变形功中所占的比例,而碰撞过程时间极快,使压痕产生过程极短,因此任何影响冲击体回弹速度,消耗冲击能量,使压痕产生不充分的因素都会对测量造成影响,使其在应用过程中的技木条件受到一定的限制。里氏硬度试样的技术条件主要包括试样的质量、表面粗糙度、厚度和几何形状等方面,与超声硬度计的对比情况见表1(表中里氏硬度计技术数据均针对标准D型测头,且测试方向为垂直向下)。

      里氏硬度测试和超声波硬度计都是动态的无损测试方法。当试样具有相当大的质量,尤其是大质量厚壁结构时,可以使里氏硬度计的优势充分发挥;但超声硬度计所基于的超声接触阻抗(UCI)方法的独到优势。使其具有更广泛的应用范围。


表1 超声波硬度计与里氏硬度计的对比


里氏硬度计 超声波硬度计
试样的质量
样质量越大,里氏硬度计硬度值就越可靠,其蕞小质量要求,高硬度试样3KG,低硬度试样1.5KG。若试样不满足要求,需通过耦合或压紧支撑的方法提高试样的惯量,对非密实试样要估算有效碰撞质量,计算质心和偏角,处理不当则会造成较大的误差。
对薄小件,复杂形状的工件,只需用不同的测头适配块,就可直接测量,避免了工装夹具的设计和测量值换算修正等步骤。
试样的表面
粗糙度
击体冲击试样表面产生压痕的过程分为光整阶段和冲击压痕阶段两部分,表面粗糙度越大,光整阶段所消耗掉的冲击体动能也越大,引起测量值低于实际值,对高硬度试样影响较大。要求高硬度试样,Ra≤2um(6以上),低硬度试样Ra≤8um(4以上)。
表面粗糙度越大,表面对谐振杆压头的约束力也越大,谐振杆频率上升,引起测量值偏低,对低硬度试样影响较大,但Ra≤12.5um(3以上)情况下影响不大。
试样的厚度
里氏硬度试验对试验部位在试验方向上的厚度要求,不仅要防止被打穿,还要防止因形状原因而有支撑,无支撑或支撑方式不同,使试样在收到冲击力时发生弹性或塑性位置变化,要求厚度≥3mm
要求厚度≥10倍压痕穿透深度。在1.2KG砝码负荷下,25-65HRC的钢件相应的压痕深度为14~7um左右,因此可适用于非常薄的材料。
试样的曲率
半径
里氏硬度值与参与压痕形成的材料体积大小有着密切的关系,要求对凸曲面试样R≥10mm,凹曲面试验R≥15mm
测量值与压痕接触面积的投影有关,且因在加载情况下测量,受曲率半径影响不大。


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