超聲波硬度是以壓縮聲的形式傳遞到零件表面進(jìn)行加工的一種硬度測(cè)量方法，其主要原理是利用超聲波震動(dòng)產(chǎn)生二次空化現(xiàn)象，從而產(chǎn)生的二次空化效應(yīng)是在材料表面發(fā)生一系列的微裂紋擴(kuò)展事件，即產(chǎn)生塑性變形。產(chǎn)生塑性變形的原因有很多，主要有：金屬表面與基體間相互摩擦；金屬本身產(chǎn)生塑性變形；金屬表面發(fā)生損傷等因素都會(huì)導(dǎo)致塑性變形。塑性變形一般以壓痕為主并伴隨一定程度的撕裂、穿孔和剝落；另外一些材料在應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生脆性斷裂。因此為了避免脆性斷裂現(xiàn)象的發(fā)生和避免材料進(jìn)一步的收縮而產(chǎn)生塑性變形并使其失去應(yīng)有的韌性就需要在一定溫度范圍內(nèi)施加一定壓力讓塑性變形得以恢復(fù)。而使用超聲波進(jìn)行硬度檢測(cè)可以很好地避免上述情況。

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一、作用原理

超聲波硬度的檢測(cè)方法主要是利用材料（如金屬、陶瓷等）作為介質(zhì)，在超聲波作用下在基體內(nèi)發(fā)生二次空化現(xiàn)象從而引起微裂紋擴(kuò)展的方法。這種微裂紋擴(kuò)展是在材料內(nèi)部而不是在其表面產(chǎn)生的。二次空化現(xiàn)象就像一系列微裂紋進(jìn)行擴(kuò)展，此時(shí)超聲會(huì)產(chǎn)生足夠大的壓力，這種巨大的壓力就會(huì)造成基體內(nèi)部的金屬被壓碎，從而出現(xiàn)所謂的壓痕。對(duì)于脆性金屬表面還可以形成一層氧化膜，這樣就會(huì)使這些微裂紋逐漸擴(kuò)展并向金屬外層擴(kuò)展，最終導(dǎo)致這種薄膜開(kāi)裂。如果金屬與基體之間有間隙可以通過(guò)將基體注入間隙形成縫隙相來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)（注意不是向完全閉合的縫隙）。由于這種間隙存在于兩種材料之間并且只在材料內(nèi)部發(fā)生作用，因此也稱(chēng)為缺陷。當(dāng)超聲波頻率到達(dá)目標(biāo)物體時(shí)會(huì)產(chǎn)生聲波回聲從而獲得了硬度值，由于二次空化將聲波帶入材料內(nèi)部使其回聲變?yōu)槁晧杭?jí)，由此可以確定樣品表面的硬度值和硬度狀態(tài)（如：表面硬度、基體硬度、裂紋擴(kuò)展程度、開(kāi)裂速度等）。

二、適用范圍

超硬材料檢測(cè)：金屬材料的硬度檢測(cè)。一般不適用于大尺寸及復(fù)雜形狀的零件檢測(cè)，以及材料與孔等孔接觸部位。對(duì)于微小的塑性變形，則可通過(guò)超聲強(qiáng)度測(cè)試，從而判斷其硬度。對(duì)于形狀復(fù)雜的金屬零件，如模具、大型工件，則可通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行化學(xué)成分和熱處理等工藝過(guò)程以及硬度值來(lái)判斷其硬度。由于硬度值比較小，所以可采用單點(diǎn)或多點(diǎn)取樣，檢測(cè)方法有多種，根據(jù)具體情況選擇合適的取樣方法工件硬度測(cè)試：可用于各種形狀及復(fù)雜形狀零件硬度檢測(cè)，比如零件表面有棱角、凹陷、凸臺(tái)、凹槽等情況或要求硬度值較大時(shí)可采用硬度檢測(cè)；工件硬度檢測(cè)：可用于金屬精密零件硬度檢測(cè)，比如各種精密沖床零件。

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三、使用方法

超聲波探頭固定在工件上，探頭可轉(zhuǎn)動(dòng)，也可安裝在模具上。使用時(shí)只需把探頭放在工件表面即可，因?yàn)橐M(jìn)行超聲測(cè)試可以直接測(cè)量工件各個(gè)部位的硬度參數(shù)并自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。檢測(cè)時(shí)可以調(diào)節(jié)探頭的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，也可以改變探頭上的壓力，使探頭處于理想范圍之內(nèi)，提高儀器測(cè)量精度和檢測(cè)效率。硬度測(cè)試要保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確客觀，因此我們應(yīng)對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行合理設(shè)計(jì)并且具有很好的穩(wěn)定性，以便確保工作人員安全完成工作。由于測(cè)量設(shè)備本身存在一定危險(xiǎn)因素，因此最好配備具有較強(qiáng)防爆能力、抗干擾能力和抗機(jī)械沖擊能力的高精度防爆型檢測(cè)設(shè)備。在測(cè)量過(guò)程中，我們要保證檢測(cè)設(shè)備穩(wěn)定工作，并始終保持一個(gè)良好的工作狀態(tài)，以防止受到外來(lái)因素干擾影響工作結(jié)果，因此應(yīng)對(duì)測(cè)試設(shè)備采用必要的防護(hù)措施（如絕緣手套、防靜電眼鏡、隔離罩、防震泡沫罩等）以保證其安全穩(wěn)定工作。對(duì)需要進(jìn)行超聲測(cè)試設(shè)備檢測(cè)的用戶(hù)而言，使用設(shè)備前需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)了解、熟悉使用要求、檢查設(shè)備各項(xiàng)性能是否符合技術(shù)規(guī)范要求等。

蘇州思艾博自動(dòng)化自主研發(fā)的螺紋、硬度和位置多合一檢測(cè)設(shè)備，可以檢測(cè)工件的螺紋孔是否合格、硬度是否打標(biāo)、位置是否正確。多工位合一，大大提高了檢測(cè)效率。