關于瓦楞輥硬度測量解決方案

一、測試試樣和要求：

測試試樣：瓦楞輥（圖1）（注①）

試樣材質：鋼材

表面處理：激光熔覆 （注②）

試樣硬度：50HRC~60HRC，瓦楞輥齒面硬度在HRC55-60，可以避免裂紋（詳見注①）

試樣厚度：0.5mm以上。

測試要求：測試表面硬度，測試前會稍微機加或者磨平。

使用設備：電動超聲硬度計SU-300M

二、測試難點：

臺式硬度計因其比較重，只能放在實驗室、車間固定場所使用。而需要測量瓦楞輥種類較多，工件較大，使用臺氏維氏硬度測量需要先切割后才能測試，對操作者要求高、效率低。臺氏洛氏和布氏硬度計采用宏觀測量壓力大，壓頭球徑大，測試后試樣會留下明顯壓痕（圖2）。不同軟硬材料試樣要選擇和更換壓頭及檢測力，操作時間長。使用臺式硬度計測試后試樣還需要再加工處理或將試樣報廢。因此臺氏硬度計不適用于批量檢測、大型工件現(xiàn)場檢測及無損檢測。

便攜里氏硬度計采用沖擊原理，通過回彈的速度與沖擊速度的比值計算硬度值。因里氏硬度計對測量工件的大小、重量和粗糙度要求較高，只能測量大型和中型工件（理論要求5kg)，不能測量較小工件、薄工件（包括電鉻層、噴涂層、氮化層等工件表面的硬度），因此也無法用里氏硬度計測試瓦楞輥的硬度。

客戶希望能找到一種高效、無損的硬度測量方法進行快速測量和篩選。

超聲波硬度計與臺氏布、洛、維硬度計在同一試樣上測試，用顯微鏡放大后壓痕對比圖

三、解決方案:

根據(jù)當前的測量難點，我們推薦使用超聲硬度計對試樣進行測量。

超聲硬度計工作原理

超聲接觸阻抗法。因其方便攜帶、測試速度快、無損、應用范圍廣等優(yōu)點，近幾十年被大量使用，成為重要、可靠的硬度檢驗方法之一。

超聲接觸阻抗法是一種非直接測量壓痕的動態(tài)壓入法。端部鑲有特定壓頭(如正四棱錐體金剛石 壓頭)的振動桿受到激勵做縱向超聲振動,用一定的試驗力將壓頭壓入試驗表面,振動桿的縱向振動將 受到阻抗,諧振頻率發(fā)生變化。其變化量與壓痕表面積和系統(tǒng)的有效彈性模量成函數(shù)關系,硬度值由頻率變化量得到。

超聲硬度計通常包括5個部分:探頭(見圖3)、激振裝置、振動檢測裝置、數(shù)據(jù)處理電路和硬度指示裝置。

與傳統(tǒng)的臺氏硬度計相比，超聲波具有其獨特的優(yōu)點：

1.測試速度快、效率高

傳統(tǒng)洛氏硬度計、布氏硬度計、維氏硬度計需要對工件加載一定力值后卸載及保荷后測量工件壓痕深度、直徑、對角線，測試一個工件需要時間約30~50秒。

而超聲硬度計采用電子測量法，超聲測頭傳感器通過超聲頻率的變化來測量，測試一個工件只需要3~5秒，效率提高了10倍以上。

2.便于攜帶、現(xiàn)場測量

使用洛氏硬度計、布氏硬度計、維氏硬度計檢測硬度，需要先將工件切小后檢測。

超聲硬度計體積小巧，可以不損壞工件下進行硬度檢測，適用于大型或異形工件現(xiàn)場硬度檢測，廣泛應用于航空、航天、工業(yè)等鄰域。

3.對工件無損檢測

傳統(tǒng)臺氏洛氏和布氏測量采用宏觀測方法壓痕較大。

超聲硬度計采用小負荷的超聲測頭，測量后不會留下明顯可見的壓痕，因為適用于對表面要求較高的需要無損檢測的用戶。使用超聲波和洛氏硬度計在同一試樣上測試（圖4），將測試壓痕放大412倍超聲硬度計測量后壓痕直徑是0.026mm，測量洛氏硬度計測量后壓痕直徑0.484mm，使用用超聲硬度計測量后不影響用戶后續(xù)的裝配使用，不用擔心硬度檢測后造成產品報廢的問題，可用于大批量和大型成品工件的現(xiàn)場硬度檢測。

4.精度高、穩(wěn)定性好

超聲波硬度計采用小負荷的試驗力，可以在標定后，不損壞工件的前提下對瓦楞輥的硬度進行測試，有效保障產品的生產質量。

四、測試現(xiàn)場:

在客戶現(xiàn)場測試瓦楞輥的硬度（瓦欏輥刀紋很粗，使用打磨機拋后測量）

產品特點：

精度高：測試精度可達HV: ±3% HV，HR:±1.5HR，HB: ±3%HB;

壓痕小：肉眼無法直接觀測，需要用高倍金相顯微鏡才能發(fā)現(xiàn);

速度快：測試結果在6秒內輸出，比顯微硬度計效率提高了20倍;

大屏幕：3.2″的彩色屏幕上直接顯示當前測量值、最大值、最小值、平均值和硬度轉換值;

操作簡便：只需輕輕一鍵操作，就可快速出測試結果;

無線打印：支持無線藍牙打印和數(shù)據(jù)傳輸