Точное оценивание твердости: акустический метод
Каждый специалист знает, что недостаточно купить сверлильный станок или другое оборудование. Нужно еще адекватно подобрать режущий инструмент для обработки тех или иных материалов. В этом плане очень важным является качество сплава, из которого изготовлен этот инструмент и который должен соответствовать определенным стандартам, как, к примеру, фрезы Karnasch, однако не менее значимым является правильный подбор параметров его твердости.
Как определяется твердость различных материалов? Методов для этого существует немало. Каждый из них используется для разных случаев и обеспечивает различную степень точности оценивания этого параметра стали, металла, его сплава и т. д. Однако одними из лидеров именно по точности измерения считаются динамический и акустический методы.
Использование акустического метода предполагает определение величины относительного изменения механического ампеданса в колебательной системе применяемого при испытании материала устройства (преобразователя) в зависимости от механических параметров поверхности испытываемого образца.
Акустический преобразователь в целом состоит из:
– стержня из никеля или другого магнитострикционного материала;
– интентора в виде алмазной призмы, укрепленного на конце стержня;
– прикрепленного к стержню пьезоэлемента, необходимого для возбуждения в устройстве упругих продольных колебаний, частота которых составляет от 30 до 40 кГц.
Воздействие на исследуемую поверхность осуществляется таким образом:
– стержень с индентором прижимается к поверхности;
– прижимание происходит с постоянной силой;
– индентор углубляется вглубь исследуемого материала.
Проникновение индентора в поверхность оказывается тем более глубоким, чем менее твердым является этот материал. В итоге – с увеличением глубины внедрения индентора увеличивается площадь его контакта (соприкосновения) с испытываемым образцом и абсолютная величина упругого сопротивления растет.
По изменению величины собственной частоты преобразователя, находящегося в процессе работы, определяют изменение импенданса. Эта величина измеряется частотомером, шкала которого соответствует шкале по Роквеллу, то есть выражается в тех же единицах твердости.
Следует отметить, что акустический метод позволяет оценивать твердость данного материала в тех случаях, когда обычные классические методы оказываются бессильными в силу тех или иных причин.