การทดสอบความแข็งของ UCI

(ความต้านทานต่อการสัมผัสอัลตราโซนิก) วิธีการ

เช่นเดียวกับในการทดสอบความแข็งแบบ Vickers หรือ Brinell มาตรฐาน คำถามเกี่ยวกับขนาดของรอยเยื้องทดสอบในวัสดุที่เกิดจากโหลดทดสอบบางอย่างก็เกิดขึ้นในการทดสอบความแข็งของ Vickers ตามวิธี UCI (Ultrasonic Contact Impedance)

อย่างไรก็ตาม เส้นทแยงมุมของการเยื้องทดสอบ ซึ่งจะต้องทราบเพื่อกำหนดค่าความแข็งของวิคเกอร์ส จะไม่ได้รับการประเมินเชิงแสงตามปกติ แต่พื้นที่เยื้องจะถูกตรวจจับด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของความถี่อัลตราโซนิก.

โดยทั่วไป หัววัด UCI จะประกอบด้วยเพชร Vickers ที่ติดอยู่ที่ปลายแท่งโลหะ (รูปที่ 1) ก้านนี้ตื่นเต้นกับการสั่นตามยาวที่ประมาณ 70 kHz โดยทรานสดิวเซอร์เพียโซอิเล็กทริก

เมื่อใช้โหลดทดสอบ การเปลี่ยนความถี่จะเกิดขึ้นเมื่อเพชรแทรกซึมเข้าไปในวัสดุ

การเปลี่ยนความถี่นี้จะมากขึ้นเมื่อการทดสอบการเยื้องมีขนาดใหญ่ขึ้น นั่นหมายความว่าเมื่อเพชรเจาะลึกเข้าไปในวัสดุที่ "อ่อน" ในทำนองเดียวกัน การเปลี่ยนความถี่ที่น้อยที่สุดนั้นเกิดจากวัสดุทดสอบที่แข็ง เพชรจะแทรกซึมเข้าไปในวัสดุเพียงเล็กน้อยและทิ้งรอยเยื้องไว้เล็กน้อย

นี่คือความลับของการทดสอบความแข็งของ UCI: การเปลี่ยนความถี่จะแปรผันตามขนาดของการเยื้องทดสอบที่เกิดจากเพชร Vickers สมการ (1) อธิบายความสัมพันธ์พื้นฐานนี้เมื่อเปรียบเทียบกับคำจำกัดความของค่าความแข็งของวิคเกอร์

เพื่อดำเนินการตามหลักการ UCI โพรบที่ประกอบด้วยแท่งที่มีเพชร Vickers ติดอยู่ที่ปลายหน้าสัมผัสจะถูกสะท้อนด้วยเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกที่ความถี่อัลตราโซนิก

สปริงจะส่งน้ำหนักและความถี่ของแท่งจะเปลี่ยนไปตามสัดส่วนพื้นที่สัมผัสของการเยื้องที่เกิดจากเพชร Vickers ดังนั้นค่าความแข็งจึงไม่ได้ถูกกำหนดด้วยสายตาโดยเส้นทแยงมุมของการเยื้อง แต่โดยการวัดทางอิเล็กทรอนิกส์ของการเปลี่ยนความถี่ภายในไม่กี่วินาที

เครื่องมือจะตรวจสอบความถี่อย่างต่อเนื่อง ทำการคำนวณ และแสดงค่าความแข็งทันที

อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนความถี่ยังขึ้นอยู่กับโมดูลัสความยืดหยุ่นของ Young ซึ่งเป็นค่าคงที่ของวัสดุด้วย สำหรับการประยุกต์วิธี UCI ในทางปฏิบัติ จึงต้องพิจารณาโมดูลัสของ Young ด้วย จะต้องสอบเทียบเครื่องมือเมื่อต้องพิจารณาความแข็งของวัสดุที่แตกต่างกันซึ่งมีค่าโมดูลัส Young ต่างกัน

หลังจากเสร็จสิ้นการสอบเทียบแล้ว สามารถใช้วิธี UCI กับวัสดุทั้งหมดที่แสดงโมดูลัสความยืดหยุ่นนี้ได้ เมื่อผลิตขึ้น หัววัดจะถูกสอบเทียบบนเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำหรือเหล็กกล้าไร้อัลลอยด์ อย่างไรก็ตาม เครื่องมือทดสอบสมัยใหม่สามารถปรับเทียบได้อย่างรวดเร็วที่สถานที่ทดสอบกับวัสดุอื่นๆ เช่นกัน เช่น ไทเทเนียมหรือทองแดง