2022 年 4 月 25 日詹姆斯·M·克林頓
齒輪的制造必須能夠承受極端的力和具有挑戰性的條件，因此確定材料完整性的硬度測試是關鍵。了解不同的硬度測試類型和系統有助于確定最佳解決方案。硬度測試功能已經發展，現在用戶可以撥入世界一流的口徑儀器，這些儀器更接近他們手頭的應用程序。
硬度測試定義
今天使用的最常見的壓痕硬度測試之一是洛氏硬度測試，雖然不太廣泛，但也使用了布氏硬度測試和維氏硬度測試。大多數壓痕硬度測試測量的是當被測材料被壓頭穿透時發生的變形。執行洛氏硬度測試時，以指定的速率和停留時間向壓頭施加兩個級別的力。這與 Brinell 和 Vickers 測試不同，后者在壓痕過程之后測量壓痕的大小。材料的洛氏硬度基于測試周期中兩個特定時間的壓頭深度的差異。
無論使用何種洛氏標尺或壓頭，整個洛氏測試程序都是相同的。當今大多數較新的機器會自動執行整個測試。此外，當不能留下標記或壓痕時，可以使用無損超聲波技術。
洛氏硬度
在測試碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬和工程塑料的硬度時，可以使用數字洛氏臺式硬度計直接測量最流行的常規洛氏硬度標尺，并可以將硬度值快速轉換為HB、HV , HK 和許多其他的尺度。理想的硬度測試儀功能包括獲得超精確結果的能力、寬測量范圍和刻度/可選擇的測試力能力。此外，自動主試驗力加載/卸載、高分辨率數字顯示和USB數據存儲都非常有利。
用戶友好的觸摸屏界面可以加快操作速度，并且使用 USB 輸出到閃存驅動器的能力非常適合數據移動性。有施加重量負載的選項，例如在使用重量施加負載或使用閉環稱重傳感器施加重量負載的數字系統上。后者提供更高的精度和可重復性。對于重量加載系統，機器的水平非常重要，這樣重量才能正確下降。在使用稱重傳感器系統時，這是一個不太重要的問題。
該類別的硬度計符合 ASTM E-18 表面洛氏硬度標準，在所有表面洛氏硬度標度中均具有出色的可重復性。表面洛氏硬度測試專為非常薄和柔軟的工件而設計。該系統非常適合各種環境，包括檢驗實驗室、熱處理設施、工具室、車間和實驗室。為了獲得更多功能，雙胞胎硬度計能夠測試所有常規洛氏和表面洛氏硬度標度。
海豚鼻系統允許對內徑和外徑進行硬度測試。這使得更容易接近測試齒輪、齒輪齒和其他難以接近的區域。該系統的尺寸通常比其他 Bench Rockwell 系統更大，提供更大的測試高度和深度。Dolphin 鼻子模型提供激活預加載系統的手動手柄，或先進的自動 z 軸預加載系統。使用自動z軸預載系統，工件放置到測試位置后，操作者只需按下機器的啟動按鈕即可完成測試過程。
布氏硬度
布氏硬度測試通常用于對硬度較低的金屬(例如鑄件)進行非常大的多孔測試。當今可用的臺式系統可以處理最流行的布氏硬度應用，并采用最新的創新閉環技術。測試負載通過帶有稱重傳感器的閉環控制單元施加高達 3,000 kg 的重量負載、直流電機和電子測量和控制單元。結果是在高達 0.5% 的所有測試負載下進行高精度的布氏硬度測量。消除了常見的負載過沖或下沖，也稱為傳統的自重或開環系統。沒有機械重量不僅消除了摩擦問題，而且使設備對振動引起的不對中不敏感。該系統非常適合實驗室、車間、
軟件驅動的數字光學系統比配備多臺硬度試驗機的手動顯微鏡更具優勢。連接到 PC、筆記本電腦或平板電腦后，操作員只需按下一個按鈕即可進行自動和即時測量。所有圖形都可以連同測試結果一起以 word 或 excel 格式保存。
維氏/努氏硬度
維氏/努氏硬度測試是在極薄/極小的工件上進行的，通常用于在實驗室環境中檢查層或小零件上的鍍層和涂層的硬度。此類測試需要高水平的準備工作，包括但不限于高度拋光。
共有三種類型的轉塔控制，包括基本的手動轉塔，用于從光學轉換為壓痕，然后再轉換為光學進行測量。第二種類型包含自動轉塔，使操作員可以通過測試儀鍵盤上的按鈕更自由地更改轉塔位置。最流行的維氏/努氏硬度計有一個轉塔控制選項，使用軟件通過使用校準的自動邊緣檢測的一鍵式過程控制整個測試。精密視頻和測量軟件還允許在軟件中單擊壓痕邊緣，然后在屏幕上得出硬度讀數。
微型維氏硬度計用于對小型精密零件、薄材料、表面硬化層和各種鋼部件進行精確的硬度測試，使用的重量載荷低于 1 kg，而宏觀維氏硬度計使用的載荷更大，可達 50公斤。這種類型的測試彌補了表面 Rockwell 和 Micro Vickers 機器之間的差距。這些系統有一個手動炮塔。
維氏硬度計通常在實驗室類型的環境中操作，并且會進行無損測試。需要高水平的表面光潔度準備，并且測試過程很慢，盡管它可以自動化。這種情況非常適合在后生產線過程中進行齒輪檢查/測試。
海岸測試儀(硬度計)
邵氏便攜式硬度計適用于測試橡膠、軟塑料和皮革等材料，還提供用于測試保齡球和安全帽等硬塑料的版本。用于測量邵氏 A 和邵氏 D 值的電子硬度計旨在舒適牢固地握在用戶手中。大型 LED 顯示屏和簡單的 3 按鈕控制使該設備易于使用。
便攜式硬度計
便攜式硬度測試有兩種流行的數字方法。第一個是“動態沖擊”，基于里氏硬度原理，由 DietMar Leeb 在 1970 年代開發。一個彈簧加載的沖擊體被推向測試表面，影響回彈。初始推力和回彈速度在非接觸模式下測量，計算為里氏硬度值，然后自動轉換為洛氏 C、B、布氏、維氏和肖氏硬度值。此外，便攜式優勢意味著可以將測試儀帶到工件上，這在測試大型和/或笨重的零件時特別有用。這種方法產生了高效、快速和準確的便攜式硬度測試結果。
Starrett 數字羅克韋爾/表面羅克韋爾臺式硬度計具有全自動加載/卸載程序，能夠提供高度準確的讀數。
但是，當必須避免工件上的標記或壓痕時，超聲波檢測是一個很好的解決方案。先進的無損便攜式硬度測試儀利用超聲波和超聲波接觸阻抗 (UCI) 技術，使便攜式硬度測試儀能夠測試小而薄工件上的特殊表面，而無需在表面留下標記。這些裝置可以在所有尺度上測試薄至 2 毫米的金屬，無論是硬的還是軟的。UCI 技術可用于手動和電動系統。電動探針系統用于非常薄的涂層和鍍層測試，或具有非常高拋光光潔度的表面。
超聲波便攜式硬度計可能為齒輪檢查/測試提供了世界上最好的。可以從任何角度進行測試，同時進入齒輪中經常出現的非常狹窄的空間。因為測試可以無損地進行，無論您是檢查材料還是鍍層，測試都可以在大多數金屬上不留下痕跡的情況下完成。UCI 測試的速度約為 2 秒。此外，可以使用夾具和支架將探頭固定到位，從而實現工作量自動化，從而實現快速、連續的測試。
Starrett 3821 超聲波便攜式硬度計將無損測試齒輪齒，并且可以在大約兩秒內讀取幾乎任何刻度。
UCI 基于振動棒末端的 136 度金剛石以固定負載壓入測試表面。然后將超聲波振動頻率的差異計算為硬度值。UCI 測試程序比動態沖擊方式慢，但是 UCI 方法具有無損且能夠測試薄而小的工件的優點。
以前，在此類樣品上進行的破壞性壓痕對那些被測試的人來說意味著垃圾堆。使用超聲波，這不再是結果。這些系統具有開放式架構，可以校準以讀取任何硬度等級的任何金屬，并使用參考樣品進行初始校準。超聲波便攜式硬度測試是齒輪、軸承、活塞和閥門等應用的理想選擇。此類測試的關鍵行業包括航空航天、汽車和醫療零件以及刀片制造，僅舉幾例。