Прибор для определения прочностных характеристик металлов

 

ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛОВ, содержащий корпус, расположенные в нем инерционную массу, связанный с ней индентор, вза,имодействукадие с инерционной массой пружину и два токосъемника, последовательно соединенные пьезодатчнк, взаимодействующий с индентором, усилитель и катушку .возбуждения индентора, индикатор , сумматор, частотомер, блок динамической коррекций УСИЛИЯ вдавливания и блок задания-параметров металла, выходы которых соединены с входами суМматора, выход усилителя соединен с первым входом блока динамической коррекции усилия вдавливания, а первый токосъемник с вторым его входом, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью расширения объема измеряемых характеристик , он снабжен последовательно соединенными блоком контроля динамического нагружения индентора и логическим элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым токосъемником, а выход - с входом частотомера, блоком изменения режима возбуждения катушки, первый вход которого соединен с выходом блока контроля динамического нагружения индентора, второй вход с первьм выходом частотомера, а выход - с вторым входом усилителя, последовательно соединенньами клюСО чом и запоминающим устройством, выход которого соединен с индикатором , блоком определения упрочняемости , выходы которого соединены с выходами запоминающего устройства , сумматора и вторым выходом часто томера, который соединен с управляющим входом ключа, первый вход блока контроля динамического нагружения индентора соединен с третьим выходом частотомера, а второй с выходом усилителя. 00 СП

„„SU„„1068767 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИДЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 3 01 К 3 44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l ) 3344671/25-28 (22) 05.10.81 (46) 23. 01. 84. Бюл. Р 3 (72) Б.С. Толс тых (71) Научно-производственное объединение Атомкотломаш (53) 620.178.152.3 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 297900, кл. G 01 N 3/48, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 637637, кл. Q 01 М 3/44, 1977 (прототип) . (54) (57) ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛОВ, со.— держащий корпус, расположенные в нем инерционную массу, связанный с ней индентор, взаимодействукщие с . инерционной массой пружину и два токосъемника, последовательно соединенные пьезодатчик, в заимодействующий с индентором, усилитель и катушку, возбуждения индентора, индикатор, сумматор, частотомер, блок динамической коррекции усилия вдавливания и блок задания-параметров металла, выходы которых соединены с входами сумматора, выход усилителя соединен с первым входом блока динамической коррекции усилия вдавливания, а первый токосъемник с вторым его входом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения объема измеряемых характе" ристик, он снабжен последовательно соединенными блоком контроля динамического нагружения индентора и логическим элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым токосъемником, а выход — с входом частотомера, блоком изменения режима возбуждения катушки, первый вход которого соединен с выходом блока контроля динамического нагружения индентора, второй входс первьм выходом частотомера, а выход — с вторым входом усилителя, С последовательно соединенными ключом и запоминающим устройством, выход которого соединен с индикатором, блоком определения упрочняемости, выходы которого соединены с выходами запоминающего устройст- Я ва, сумматора и вторым выходом часто томера, который соединен с управляющим входом ключа, первый вход блока контроля динамического нагружения индентора соединен с третьим выходом частотомера, а второйс выходом усилителя.

1068767

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измерениям прочностных характеристик материалов.

Известны устройства, позволякщие определять прочностные характеристики материалов путем вдавливания в испытуемый образец стержней, в которых возбуждаются механические (колебания 3Д .

Иедостатками указанных устройств 10 являются относительно низкая точность и незначительный объем изме-. ряемых параметров.

Иаиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае. мому эфФекту является прибор для определения прочностных характеристик металлов, содержащий корпус, расположенные в нем инерционную массу, связанный с ней индентор, вза- 20 имодействукшие с инерционной массой пружину и два токосъемника, последовательно соединенные пье-. зодатчик, вэаимодействука ий с индентором, усилитель и катушку возбуж- 25 дения индентора, индикатор, сумматор. частотомер, блок динамической коррекции усилия вдавливания и блок задания параметров металла, выходы которых соединены с входами суммато- 30 ра, выход усилителя соединен с первым входом блока динамической коррекции усилия вдавливания, а первый токосъемник — с вторим его входом t;2j

Недостатком известного прибора является то, что он не позволяет проводить измерения предела прочности и предела текучести. !

Бель изобретения — расширение объема измеряемых характеристик.. 40

Эта цель достигается тем, что прибор для определения прочностных характеристик металлов, содержащий корпус, расположенные в нем инерционную массу, связанный с ней инден- 45 тор, взаимодействующие с инерционной массой пружину и два токосъемника, последовательно соединенные пьезодатчик, взаимодействующий с индентором, усилитель и катушку возбуждения индентора, индикатор, сумматор, частотомер, блок динамической коррекции усилия вдавливания и блок задания параметров, выходы которых соединены с входами сумматора, выход усилителя соединен с первым входом блока динамической коррекции усилия вдавливания, а первый токосъемник — с вторьм его входом, снабжен последова тель íî соединенными блоком контроля динами- 60 ческого нагружения индентора логическим элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым .токосъемником, а выход — с входом частотомера, блоком изменения ре- 65 жима возбуждения катушки, первый вход которого соединен с выходом блока контроля динамического нагружения индентора, второй вход— с первым выходом частотомера, а выход — с вторым входом усилителя, последовательно соединенными ключом и запоминающим устройством, выход которого соединен с индикатором, блоком определения упрочняемости, входы которого соединены с выходами запоминающего устройства, сумматора и вторым выходом частотомера, который соединен с управляющим входом ключа, первый вход блока контроля динамического нагружения индентора соединен с третьим выходом частотомера, а второй — с выходом усилителя °

На чертеже показана блок-схема предлагаемого прибора.

Прибор для определения прочностных характеристик металлов содержит расположенную в цилиндрическом корпусе

1 щупа инерционную массу 2 и жестко закрепленный на ней индентор 3. На конце индентора 3 закреплен наконечник 4 Виккерса, На некотором расстоянии от массы 2 на инденторе 3 закреплен пьеэоприемю к 5 механических колебаний. Индентор 3 размещен внутри катушки 6 возбуждения, закрепленной посредством кронштейна

7 на инерционной массе 2, которая помещена в подшипник 8, запрессованный в корпус 1. В верхней части корпуса 1 размещены пружина 9 нагружения с гайкой 10, втулка 11 с контактными кольцами 12 и 13, подвешенная на пружине 14, которая закреплена на гайке 15. Токосъемникч 16 и 17 скорости прижатия щупа и номинальной величины усилия вдавливания жестко закреплены на массе 2 и изолированы от нее.

Электронная схема прибора состоит из усилителя 18, вход которого соединен с пьезодатчиком 5, а выходы— с катушкой 6. Усилитель 18 связан с блоком 19 изменения режима возбуждения катушки, представляющим собой, например, ключ, которым управляют цифровым резистором. Выход усилителя 38 соединен с частотомером 20, блоком 21 динамической коррекции усилия вдавливания и блоком

22 контроля динамического нагружения индентора. .Частотомер 20 состоит из ключа

23, один выход которого связан с усилителем, а другой — с выходом одновибратора 24, вход которого связан с выходом логического элемента ИЛИ 25, при этом выход ключа 23 соединен со счетчиком 26, связанньм с преобразователем 27 код-аналог.

1068767

Блок 21 динамической коррекции усилия вдавливания состоит из ключа 28, один вход которого связан с усилителем 18, а другой — с токосъемником 16 скорости прнжатия щупа.

Выход ключа 28 соединен с входом 5 счетчика 29, подключенного выходом к преобразователю 30 код-аналог.

Выходы блока 21 динамической коррекции усилия вдавливания и частотомера 20 соединены с двумя вхо- 10 дами сумматора 31, с третьим его входом соединен блок 32 задания параметров металла (модуля упругости и коэффициента Пуассона).

Выход сумматора 31 связан с од- (5 ним из входов ключей 33 и 34, с другими их входами связан выход одновибратора 24. Выход ключа 33 связан с запоминакщим устройством 35, выход которого соединен с индикатором (шкала 36). Кроме того, выход запоминакщего устройства 35 соединен с одним из входов арифметического устройства 37 и входами функциональных преобразователей 38 и 39.

Ключ 34, арифметическое устройство 37 и функциональные преобразователи 38 и 39 образуют блок определения упрочняемости, выход функционального преобразователя 39 связан с индикатором, шкала 40 которо30 го проградуирована в единицах измерения предела прочности (Q )

Ь а преобразователь 38 связан с индикатором и имеет выход на шкалу 41, проградуированную в единицах измерения предела текучести (). ) Шкала

36 индикатора проградуирована в единицах твердости (Нк) .

Блок 22 кснтроля динамического нагружения индентора состоит из ключа 42 и счетчика 43, при этом входы ключа 42 соединены с выходами усилителя 18, одновибратора 24 и счетчика 43.

Выход счетчика 43 соединен с од- 45 ним из входов элемента ИЛИ 25 и блоком 19 изменения режима возбуждения катушки Другой вход элемента ИЛИ

25 соединен с токосъемником 17 номинального усилия вдавливания. 50

Прибор работает следующим образом.

На шкале блока 32 задания параметров металла задают значения модуля упругости и коэффициента Пуассона. Прижимают щуп прибора к контро-55 лируемому изделию до установления на шкале 36 индикатора показания.

При этом наконечник 4 под действием силы оператора посредством пружины

9 внедряется в металл. Пружина 9 е0 сжимается, а система "наконечник 4, индентор 3, инерционная масса 2" перемещается относительно втулки 11.

При этом в контуре "индентор 3, пьезодатчик 5, усилитель 18, катуш- 65 ка 6 возникают колебания, частота которых определяетс я глубиной внедрения наконечника и свойствами металла.

В момент контакта токосъемника

16 с кольцом 12 открывается ключ 28 и на счетчик 29 поступают импульсы в течение времени контактирования токосъемника с кольцом 12. Происходит дальнейшее внедрение наконечника. Частота колебаний индентора при этом увеличивается.

В момент начала контактирования токосъемника 17 с кольцом 13 (при номинальном усилии вдавливания) запускается через элемент ИЛИ 25 одновибратор 24, которьй открывает ключ 23, и импульсы с усилителя 18 поступают на счетчик 26. Таким образом, производится измерение частоты колебаний индентора путем подсчета числа импульсов, прошецших через ключ 23 на счетчик 26 за определенное время, Заданное одновибратором 24.

Преобразователи 27 и 30 преобразуют количество импульсов, поданное на счетчики 26 и 29, в напряжения, поступакщие на сумматор 31.

iIa третий вход сумматора 31 от блока 32 задания параметров металла поступает напряжение, соответствукщее модулю упругости и коэффициенту Пуассона. Сумматор 31 выделяет сигнал, соответствующий глубине внедрения наконечника 4 с учетом скорости прижатия щупа к контролируемому образцу. Напряжение с выхода сумматора 31 поступает через открытый ключ 33 на запоминакщее устройство 32 для запоминания и последукщей передачи на индикатор, арифметическое устройство 37 и функциональные преобразователи 38 и 39.

По окончании процесса измерения твердости по заднему Фронту импульса одновибратора 24 ключ 33 закрывается, а ключ 34 открывается. Кроме того, в этот же момент изменяется и режим блока 19, и он воздействует на усилитель 18 так, что динамическое воздействие на контролируемый образец становится сопоставимым со статическим усилием вдавливания. Кроме того, г.о заднему

Фронту импульса одновибратора 24 открывается ключ 42, и на счетчик

43 начинают поступать импульсы усилителя 18. Счетчик 43 считает импульсы и по приходу заданного числа импульсов на его выходе появляется импульс, который закрывает ключ 42, переводит режим возбуждения индентора в первонача_#_ьный путем воздействия на блок 19 и запускает через элемент ИЛИ 25 одновибратор 24. Да1068767 лее аналогично описанному ранее с использованием частотомера 20 производится измерение частоты колебаний индентора, т.е. размеров отпечатка с учетом фактора динамического воздействия наконечника 4 на испытуемый образец.

При этом напряжение с выхода сумматора 31, соответствующее новому размеру отпечатка с.учетом динамического воздействия наконечника 4 на металл, поступает через открытый ключ 34 на арифметическое устройство 37, которое по соотношению уров. ней напряжений от запоминающего устройства 35 и сумматора 31 опре- 15 деляет упрочняемость контролируемого металла.

Напряжение с выхода арифметического устройства 37 поступает на функциональный преобразователь 39, ко - 7п торый по соотношению напряжений с выхода запоминающего устройства 35 и арифметического устройства 37 выдает напряжение, соответствующее пределу прочности (4в) которое отображается на шкале 40 индикатора.

Одновременно напряжение с выхода арифметического устройства 37 поступает на функциональный преобразователь 38, который по соотношению поступающих на его вход напряжений вырабатывает сигнал, соответствующий пределу текучести (G ) который отображается на шкале 41 индикатора.

При изменении пространственного положения щупа осуществляется автоматическая стабилизация усилия вдавливания за счет перемещения втулки 11, которая сжимая пружину 14, изменяет начало момента контактирования токосъемника 17 и кольца 13.

Такое выполнение прибора позволяет с высокой точностью определять широкий спектр параметров металлов.

1068767

"Ъ сЧ О

Ъ Ъ

ВНИИПИ Заказ 11451/36 Тираж 827 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная,4

Прибор для определения прочностных характеристик металлов Прибор для определения прочностных характеристик металлов Прибор для определения прочностных характеристик металлов Прибор для определения прочностных характеристик металлов Прибор для определения прочностных характеристик металлов 

 

Похожие патенты:

Твердомер // 945747

Изобретение относится к области определения механических характеристик конструкционных материалов и может быть использовано для определения твердости и при испытаниях на растяжение-сжатие

Изобретение относится к метрологической технологии конструкционных и композитных материалов, по результатам которой устанавливается связь параметров процесса растяжения образцов с характеристиками внедрения инденторов различного исполнения

Изобретение относится к измерительной технике для быстрого определения физико-механических свойств твердых материалов

Изобретение относится к методикам оценки механических свойств тонких покрытий и неравномерных по свойствам поверхностных слоев

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при измерении твердости и механических свойств металлических образцов, в частности заготовок лопаток авиационного газотурбинного двигателя и деталей машин

Изобретение относится к медицинской технике

Твердомер // 1714442
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к приборам для измерения твердости материалов
Наверх