2022 年 4 月 25 日詹姆斯·M·克林顿
齿轮的制造必须能够承受极端的力和具有挑战性的条件，因此确定材料完整性的硬度测试是关键。了解不同的硬度测试类型和系统有助于确定最佳解决方案。硬度测试功能已经发展，现在用户可以拨入世界一流的口径仪器，这些仪器更接近他们手头的应用程序。
硬度测试定义
今天使用的最常见的压痕硬度测试之一是洛氏硬度测试，虽然不太广泛，但也使用了布氏硬度测试和维氏硬度测试。大多数压痕硬度测试测量的是当被测材料被压头穿透时发生的变形。执行洛氏硬度测试时，以指定的速率和停留时间向压头施加两个级别的力。这与 Brinell 和 Vickers 测试不同，后者在压痕过程之后测量压痕的大小。材料的洛氏硬度基于测试周期中两个特定时间的压头深度的差异。
无论使用何种洛氏标尺或压头，整个洛氏测试程序都是相同的。当今大多数较新的机器会自动执行整个测试。此外，当不能留下标记或压痕时，可以使用无损超声波技术。
洛氏硬度
在测试碳钢、合金钢、铸铁、有色金属和工程塑料的硬度时，可以使用数字洛氏台式硬度计直接测量最流行的常规洛氏硬度标尺，并可以将硬度值快速转换为HB、HV , HK 和许多其他的尺度。理想的硬度测试仪功能包括获得超精确结果的能力、宽测量范围和刻度/可选择的测试力能力。此外，自动主试验力加载/卸载、高分辨率数字显示和USB数据存储都非常有利。
用户友好的触摸屏界面可以加快操作速度，并且使用 USB 输出到闪存驱动器的能力非常适合数据移动性。有施加重量负载的选项，例如在使用重量施加负载或使用闭环称重传感器施加重量负载的数字系统上。后者提供更高的精度和可重复性。对于重量加载系统，机器的水平非常重要，这样重量才能正确下降。在使用称重传感器系统时，这是一个不太重要的问题。
该类别的硬度计符合 ASTM E-18 表面洛氏硬度标准，在所有表面洛氏硬度标度中均具有出色的可重复性。表面洛氏硬度测试专为非常薄和柔软的工件而设计。该系统非常适合各种环境，包括检验实验室、热处理设施、工具室、车间和实验室。为了获得更多功能，双胞胎硬度计能够测试所有常规洛氏和表面洛氏硬度标度。
海豚鼻系统允许对内径和外径进行硬度测试。这使得更容易接近测试齿轮、齿轮齿和其他难以接近的区域。该系统的尺寸通常比其他 Bench Rockwell 系统更大，提供更大的测试高度和深度。Dolphin 鼻子模型提供激活预加载系统的手动手柄，或先进的自动 z 轴预加载系统。使用自动z轴预载系统，工件放置到测试位置后，操作者只需按下机器的启动按钮即可完成测试过程。
布氏硬度
布氏硬度测试通常用于对硬度较低的金属(例如铸件)进行非常大的多孔测试。当今可用的台式系统可以处理最流行的布氏硬度应用，并采用最新的创新闭环技术。测试负载通过带有称重传感器的闭环控制单元施加高达 3,000 kg 的重量负载、直流电机和电子测量和控制单元。结果是在高达 0.5% 的所有测试负载下进行高精度的布氏硬度测量。消除了常见的负载过冲或下冲，也称为传统的自重或开环系统。没有机械重量不仅消除了摩擦问题，而且使设备对振动引起的不对中不敏感。该系统非常适合实验室、车间、
软件驱动的数字光学系统比配备多台硬度试验机的手动显微镜更具优势。连接到 PC、笔记本电脑或平板电脑后，操作员只需按下一个按钮即可进行自动和即时测量。所有图形都可以连同测试结果一起以 word 或 excel 格式保存。
维氏/努氏硬度
维氏/努氏硬度测试是在极薄/极小的工件上进行的，通常用于在实验室环境中检查层或小零件上的镀层和涂层的硬度。此类测试需要高水平的准备工作，包括但不限于高度抛光。
共有三种类型的转塔控制，包括基本的手动转塔，用于从光学转换为压痕，然后再转换为光学进行测量。第二种类型包含自动转塔，使操作员可以通过测试仪键盘上的按钮更自由地更改转塔位置。最流行的维氏/努氏硬度计有一个转塔控制选项，使用软件通过使用校准的自动边缘检测的一键式过程控制整个测试。精密视频和测量软件还允许在软件中单击压痕边缘，然后在屏幕上得出硬度读数。
微型维氏硬度计用于对小型精密零件、薄材料、表面硬化层和各种钢部件进行精确的硬度测试，使用的重量载荷低于 1 kg，而宏观维氏硬度计使用的载荷更大，可达 50公斤。这种类型的测试弥补了表面 Rockwell 和 Micro Vickers 机器之间的差距。这些系统有一个手动炮塔。
维氏硬度计通常在实验室类型的环境中操作，并且会进行无损测试。需要高水平的表面光洁度准备，并且测试过程很慢，尽管它可以自动化。这种情况非常适合在后生产线过程中进行齿轮检查/测试。
海岸测试仪(硬度计)
邵氏便携式硬度计适用于测试橡胶、软塑料和皮革等材料，还提供用于测试保龄球和安全帽等硬塑料的版本。用于测量邵氏 A 和邵氏 D 值的电子硬度计旨在舒适牢固地握在用户手中。大型 LED 显示屏和简单的 3 按钮控制使该设备易于使用。
便携式硬度计
便携式硬度测试有两种流行的数字方法。第一个是“动态冲击”，基于里氏硬度原理，由 DietMar Leeb 在 1970 年代开发。一个弹簧加载的冲击体被推向测试表面，影响回弹。初始推力和回弹速度在非接触模式下测量，计算为里氏硬度值，然后自动转换为洛氏 C、B、布氏、维氏和肖氏硬度值。此外，便携式优势意味着可以将测试仪带到工件上，这在测试大型和/或笨重的零件时特别有用。这种方法产生了高效、快速和准确的便携式硬度测试结果。
Starrett 数字罗克韦尔/表面罗克韦尔台式硬度计具有全自动加载/卸载程序，能够提供高度准确的读数。
但是，当必须避免工件上的标记或压痕时，超声波检测是一个很好的解决方案。先进的无损便携式硬度测试仪利用超声波和超声波接触阻抗 (UCI) 技术，使便携式硬度测试仪能够测试小而薄工件上的特殊表面，而无需在表面留下标记。这些装置可以在所有尺度上测试薄至 2 毫米的金属，无论是硬的还是软的。UCI 技术可用于手动和电动系统。电动探针系统用于非常薄的涂层和镀层测试，或具有非常高抛光光洁度的表面。
超声波便携式硬度计可能为齿轮检查/测试提供了世界上最好的。可以从任何角度进行测试，同时进入齿轮中经常出现的非常狭窄的空间。因为测试可以无损地进行，无论您是检查材料还是镀层，测试都可以在大多数金属上不留下痕迹的情况下完成。UCI 测试的速度约为 2 秒。此外，可以使用夹具和支架将探头固定到位，从而实现工作量自动化，从而实现快速、连续的测试。
Starrett 3821 超声波便携式硬度计将无损测试齿轮齿，并且可以在大约两秒内读取几乎任何刻度。
UCI 基于振动棒末端的 136 度金刚石以固定负载压入测试表面。然后将超声波振动频率的差异计算为硬度值。UCI 测试程序比动态冲击方式慢，但是 UCI 方法具有无损且能够测试薄而小的工件的优点。
以前，在此类样品上进行的破坏性压痕对那些被测试的人来说意味着垃圾堆。使用超声波，这不再是结果。这些系统具有开放式架构，可以校准以读取任何硬度等级的任何金属，并使用参考样品进行初始校准。超声波便携式硬度测试是齿轮、轴承、活塞和阀门等应用的理想选择。此类测试的关键行业包括航空航天、汽车和医疗零件以及刀片制造，仅举几例。