Твердость характеризует свойство поверхности твердого тела сопротивляться вдавливанию или царапанию. Обыч­но ее измеряют по высоте отскока бойка или по глубине вдавли­вания индентора: наконечника из более твердого вещества в виде шарика (Твердость по Бринеллю) или пирамидки (твердость по Виккерсу или Роквеллу). Акустический контроль твердости осно­ван на применении импедансного метода. Он позволяет измерять

Подпись: Рис. 3.36. Схема ультразвукового прибора для измерения твердости твердость деталей сложной формы (шестерен, резьб, пружин) в труднодо­ступных местах.

Преобразователь ультразвукового твердомера (рис. 3.36) — стержень 1, совершающий продольные колебания под действием пьезоэлемента 2. Стер­жень прижимают к ОК 8 с постоянной силой. На конце стержня имеется ин — дентор 7 в виде алмазной пирамидки, который внедряется в ОК тем глубже, чем меньше его твердость. С ростом глубины внедрения увеличивается пло­щадь соприкосновения индентора с ОК. В результате гибкость К контакт­ной зоны уменьшается, а модуль меха­нического импеданса |gK| растет про­порционально 1/Ксо, где ш — круговая частота (см. п. 3.2.2). Упругая нагруз^ ка увеличивает собственную частоту колебаний стержня на вели­чину Дf, которая служит информативным параметрам.

Приемный пьезоэлемент 6 подает на вход усилителя 3 гармо­нический сигнал с частотой, соответствующей колебанию стержня. Усилитель усиливает этот сигнал и, работая как генератор, воз­буждает колебания стержня. В результате в системе «усилитель—’ стержень» устанавливаются автоколебания с частотой, определяе-

мой частотой колебаний стержня. Частотомер 4 измеряет эту час­тоту и подает ее на цифровой индикатор 5, показания которого со­ответствуют единицам шкалы твердости. После измерений на по­верхности ОК остаются отпечатки глубиной в несколько микро­метров.

В импедансном методе АК (см. п. 3.2.3) наличие дефекта опре­деляли по изменению импеданса |н, обусловленного гибкостью участка ОК. В случае измерения твердости определяют изменение импеданса gK, обусловленного контактной гибкостью. Поскольку на эквивалентной схеме (см. рис. 2.24) элементы, соответствующие этим двум импедансам, включены параллельно, измерение |к воз­можно только при условии |gH| » |Ек|. Для увеличения gH ОК не­больших размеров крепят к массивным предметам (например, за­жимают в тиски), а для уменьшения |к применяют более высокие частоты (30 … 80 кГц).

Прибор «Микродур» фирмы «Крауткремер» (ФРГ) измеряет твердость от 50 до 990 в единицах шкалы Виккерса или от 20 до 68 в единицах шкалы Роквелла с погрешностью 3…6%. Нагруз­ка при испытаниях — 7,7 Н, глубина внедрения индентора — 5… 25 мкм. Питание автономное, масса 1,3 кг.

Развитие этого принципа измерения в нашей стране состоит в использовании изгибных и крутильных колебаний (в последнем случае стержень крепят к ОК сургучом). Метод используют для измерения упругих постоянных в зоне контакта, упругой анизо­тропии (при изгибных колебаниях в двух перпендикулярных плос­костях), ползучести и температуропроводности материалов типа полимеров. Наблюдают за изменением этих величин под влиянием температуры, радиационного облучения. Вопрос контроля твердо­сти чугуна рассмотрен далее.