在许多工业领域,硬度计是常用的测试设备,用于测量材料的耐磨性、硬度和其他重要的物理性能。 近年来,随着技术的进步,便携式硬度计得到了广泛的应用。 这些设备重量轻,易于操作,可以很容易地用于各种材料和场景。
但是,在选择便携式硬度计时,您需要根据自己的特定应用需求进行选择。 本文从检测目标、检测技术、外界干扰因素等多个角度进行详细分析,针对不同场景匹配相应的硬度测试方案,帮助您事半功倍。
在决定硬度计和测试方法之前,必须分析应用环境。 需要评估测试中存在的主要变量,以确定哪种硬度计对测试结果的影响最小。 此外,重要的是要事先考虑是否需要电子文档以及测试表面上的压痕要求。
在大多数情况下,可靠的测试结果要求压痕尺寸与材料的微观结构相比是显而易见的。 因此,在测试粗晶材料时,应首先考虑压痕较大的里氏硬度计,而不是维氏或洛氏硬度计,因为它们的压痕相对较小,这也意味着后两种产品更适合(但不限于)测试细晶粒材料和不同形状和尺寸的薄零件或金属板。
在检测锻造和铸造大型零件的典型粗晶材料时,里氏硬度计产生的压痕比其他仪器更大,从而产生更一致的结果。 然而,对于某些应用,例如在热影响区 (HAZ) 的一小块区域进行测试,以确定焊接工艺是否正确,需要使用维氏法或洛氏熔透测量原理进行较小的压痕。 在这里,主要检测高硬度峰值,如果使用回弹法,可能会受到焊缝或母材的影响,因此可能无法检测到大的压痕。
根据里氏硬度和维氏硬度测试方法,测试对象的壁厚和重量会影响硬度测试结果。
相关标准规定了最小壁厚和最小重量,如果不能满足这些要求,则必须采取额外的措施,例如耦合或支撑试样,或其他更合适的方法。
Leeb 方法(冲击装置 D、DL、DC、E 和 S)要求部件重量至少为 5 公斤,厚度至少为 25 毫米,以防止部件在冲击产生的巨大力下屈服或弯曲。
对于维氏法,该标准要求权重至少为 03 kg,厚度至少为 5 mm 或 15 mm (ASTM A1038)。 对于涂层或表面涂层,要求最小厚度至少为压痕深度的十倍。
如果不满足这些最低要求,被测物体将进入自然振动状态,导致读数偏差。 如果试样的重量小于 DIN EN ISO 16859 和 ASTM A956 中规定的里氏试验的最小称量值,或 DIN 50159-1 中规定的维氏最小称量值,或重量足够大但小于规定的最小厚度的试样,需要重支撑和/或与固体物体耦合,Screening Eagle 的同事可以联系,了解对耦合物体的要求。
便携式洛氏硬度计是不同的,因为它们是一种纯粹的静态测量方法。 物体不能摆动,仪器不会引起振动。 但是,必须提供一定的厚度以防止物体被刺穿,并且最小厚度必须是压痕深度的十倍。
同一种材料可以通过多种方式进行检测,但有些方法可能需要更深入的表面处理才能达到高精度。
基本上,所有硬度测试方法都需要一定的表面条件,并且在大多数情况下需要表面处理。
然而,有些方法对表面条件(粗糙度)的要求更高,表面处理可能更耗时,处理不当会导致常见的检查错误。 例如,使用智鹰智检的便携式硬度计 Rockwell 或 Leeb C 进行硬度测试时,需要比 Leeb G 更精细的表面光洁度,因为便携式 RockWell、UCI HV1 或 Leeb C 的压痕深度比 Leeb G 浅得多。
硬度较高的材料具有较低的渗透深度,需要更好的表面处理。 可以使用砂轮进行磨削,注意确保材料表面在磨削过程中不会产生过多的热量,因为这可能会改变硬度梯度。
目前,ISO 9712 或 ASNT TC 标准对培训、资格和认证没有正式要求,资格不足或缺乏测量经验是导致错误的两个主要原因。
在所有便携式硬度测试方法中,维氏硬度计是最容易出现错误测量的方法。 这是由于大多数操作人员缺乏经验以及他们对硬度测试程序的不熟悉。 例如,用维氏硬度计测量时,探头的压头必须垂直于试件,角度偏差只能在+-5°范围内,因为金刚石压头的表面是对称的金字塔形,与材料的接触面不同; 在进行维氏试验时,必须牢牢握住探头,必须施加适当的压力以达到压痕,测量完成后才能松开探头。
较小的测量误差是里氏测量方法,它要求探头的支撑环与被测物体的表面完全接触。 里氏DL探头(长鼻探头)除外,由于探头的结构,它可能会给测量过程带来一些惯性。 便携式洛氏硬度计作为一种直接压痕方法,不易出现操作错误,只需要熟悉一些测量方法即可。 因此,如果您想快速上手并且操作员没有经验,里氏硬度计可能是首选。
里氏和维氏测试原理的一个共同点是它们对材料弹性(杨氏模量,弹性模量 e)的依赖性,这是由测试原理本身的性质决定的。
例如,在维氏测量方法中,仪器监测谐振频率并计算达到所需测试负载时的频移。 频移是在弹性模量 e 下定义的压头压痕尺寸的函数。 默认情况下,维氏硬度计通常在弹性模量 E 为 210 GPA + - 10 GPA 的非低合金钢上校准。 因此,要对不同的材料进行测试,必须在等效的弹性模量内校准仪器。 使用里氏方法可以得出类似的结论。
便携式洛氏硬度计是一种直接压入方法,没有这些问题,可以作为上述方法的参考方法,例如通过HRC刻度。 使用便携式洛氏硬度计获得的HRC可以直接与其他方法进行比较。
因此,在不同性能的材料的转换中,洛氏硬度计更加直接,直接读取结果。