Устройство для определения динамической твердости материалов

 

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств твердых материалов при ударном нагружении и может быть использовано для определения динамической твердости металлов и готовых изделий. Цель изобретения - повышение достоверности определения динамической твердости . Устройство позволяет зарегистрировать сигнал, пропорциональный ускорению , возникающему при соударении ударника с испытуемым изделием. Далее измеряется максимальное значение этого сигнала и время от начала со ударения до момента, соответствующего максимуму сигнала. Полученные числовые значения делят один на другой и умножают на определенный заранее постоянный коэффициент, получая чис-. ло, соответствующее динамической твердости материала. 2.ил. i (Л ел 4 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

В(",у, gp )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ "

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3747626/ 25-28 (22) 31.05.84 (46) 30.03.86, Бюл. В 12 (71) Научно-исследовательский инсти тут интроскопии (72) В.А.Клочко, N.Г,Артемьев, Ф.И.Конжуков и С.В,Артемьев (53) 620. 178. 153(088.8) (56) Leeb D, Nenes dynamisches

Massver fahren zur Hartuprufung

mettallischer Merkstoffe. — Mikrotecknik, 1979, М- 2, 11-17 °

Авторское свидетельство СССР

NI 1068768, кл. С 01 N 3/48. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств

„Л0„„1 21544 А (5é 4 С 01 Н 3 48 твердых материалов при ударном нагружении и может быть использовано для определения динамической твердости металлов и готовых изделий. Цель изобретения — повышение достоверности определения динамической твердос-. ти. Устройство позволяет зарегистрировать сигнал, пропорциональный ускорению, возникающему при соударении ударника с испытуемым изделием. Далее измеряется максимальное значение этого сигнала и время от начала соударения до момента, соответствующего максимуму сигнала. Полученные числовые значения делят один на другой

O и умножают на определенный заранее щ постоянный коэффициент, получая число, соответствующее динамической твердости материала. 2.ил. С:

1221

Устройство работает следующим образом.

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств твердых материалов при ударном нагружении и может быть использовано для определения динамической твердости металлов и готовых изделий.

Целью изобретения является повышение достоверности определения динамической твердости.

На фиг, 1 приведена схема устрой- 10 ства; на фиг. 2 — кривые электрических сигналов в различных точках устройства.

Устройство содержит наконечник 1, направляющую трубку 2, боек 3, передвигающийся по направляющей трубке 2, взаимодействующую с бойком 3 ударную пружину 4, спусковой механизм 5,ударник 6 в виде шарика из твердого сплава, пьезоакселерометр 7, установленный на. бойке 3, кабель 8, соединяющий пъезоакселерометр 7 с электронным блоком 9. В электронный блок 9 входит согласующий усилитель 10,вход которого соединен кабелем с пьезоак- 25 селерометром, фильтр 11 нижних частот, вход которого соединен с выходом согласующего усилителя 10, дифференциатор 12, вход которого соединен с выходом фильтра 11 нижних частот, компаратор 13, вход которого соединен с выходом дифференциатора 12, преобразователь 14, время — код, вход которого соединен с выходом компаратора 13, пиковый детектор 15, вход которого соединен с выходом фильтра 11

35 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 16 (АЦП), сигнальный вход которого соединен с выходом пикового детектора 15, а управляющий

40 вход — с выходом компаратора 13,арифметический узел 17, первый и второй входы которого соединены с преобразователем время — код 14 и с АЦП 16, задатчик

18 постоянной, выход которогосоединен

45 с третьим входом арифметического узла

17, цифровой индикатор 19, вход которого соединен с вылодом арифметического узла, и генератор 20 тактовых импульсов, выходы которого соединены

50 с тактовыми входами преобразователя

14 время — код, АЦП 16 и арифметиЧеского узла l7.

Наконечник 1 прижимают к поверхности испытуемого материала. Переме544 3 щением бойка 3 вверх по направляющей трубке 2 до зацепления со спусковым механизмом 5 взводят ударную пружину 4.. При нажатии на спусковой механизм 5 боек 3 освобождается от стопорения, разгоняется под действием ударпружины 4 до определенной скорости и ударяет ударником 6 по поверхности испытуемого материала.

Электрический сигнал с пьезоакселерометра 7, пропорциональный действующему ударному ускорению по кабелю 8, .поступает на вход согласующего усилителя 10 и далее на вход фильтра 11 нижних частот (ФНЧ). Последний отфильтровывает высокочастотные составляющие сигнала, которые могут возни-: кать при контроле высокотвердых материалов и вызывать, при отсуствии фильтра, ложные срабатывания электронного блока. Отфильтрованный сигнал (фиг. 2 б) с выхода ФНЧ 11 поступает на вход дифференциатора 12. Необходимость дифференцирования сигнала вызвана тем, что введение этого узла упрощает определение экстремума, так как в точке экстремума производная сигнала равна нулю, С выхода дифференциатора 12 (фиг. 2 в) сигнал поступает на вход компаратора 13, который вырабатывает положительный прямоугольный импульс (фиг. 2 r) длительность которого равна времени упругопластического деформирования материала при нагружении соударяющихся тел Т, В преобразователе 14 время — код это время преобразуется в цифровой код, который поступает на первый вход арифметического узла 17..

Сигнал с выхода ФНЧ 11 поступает также на вход пикового детектора 15, на выходе которого формируется постоянное напряжение, величина которого равна максимальной амплитуде импульса напряжения 0„, пропорционального .максимальной амплитуде ударного ускорения Дщ . Сигнал с выхода пикового детектора 15 поступает на вход АЦП 16, который запускается задним фронтом импульса с выхода компаратора 13, т,е. в мемент достижения максимума импульса ударного ускорения. На выходе АЦП 16 формируется цифровой код, эквивалентный максимальной амплитуде импупьса ударного ускорения, который поступает на второй вход арифметического узла 17. На третий вход арифметического узла 17 поступает цифровой код с выхода задатчика 18

1221544 постоянной, эквивалентный величине клэффициента пропорциональности К.

Величина постоянной зависит от параметров соударяющихся тел и величины коэффициента передачи электрического тракта обработки импульса ударного ускорения. В арифметическом узле

17 происходит расчет величины динамической твердости HS по алгоритму

А

Н=К ° — ——

М

Число динамической твердости в виде числа индицируется на цифровом индикаторе 19.

Устройство позволяет повысить достоверность определения динамической твердости материалов за счет исключения влияния на результат контроля упругих свойств материала и бойка на этапе восстановления упругих деформаций соударяющихся тел. Проведенные испытания также показали, что исключение этого влияния позволяет получить единую шкалу динамической твердости различных материалов и не проводить их предварительную разработку по упругим свойствам. Кроме, того с учетом начальных условий соударения, т.е. с учетом скорости соударения, массы бойка и. формы соударяющихся тел, например шара с плоскостью, число твердости имеет размерность напряжения, а следовательно, физически обоснованную связь динамической твердости со статической.

Формула изобретения

Устройстчо для определения динамической твердости материалов содержа5 щее направляющую трубку,ударнукГнружину спусковой механизм, боек с ударником

У в виде шарика, пьезоакселерометр, закрепленный на бойке, согласующий усилитель, вход которого соединЕн с пьезоакселерометром, дифференциатор и цифровой индикатор, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности определения динамической твердости, устройство снабжено фильтром нижних частот, вход кото15 рого соединен с выходом согласующего усилителя, а выход — с входом дифференциатора, компаратором, вход которого соединен выходом дифференциатора, пре20

1образователем время — код, вход кото" рого соединен с выходом компаратора, пиковым детектором, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, аналого-цифровым преобразователем, сигнальный вход которого соединен с выходом пикового детектора, а управляю щий вход — с выходом компаратора, арифметическим узлом, первый и второй входы которого соединены с аналогоцифровым преобразователем и преобра30 зователем время — код, а выход — с цифровым индикатором, задатчиком поГтоянной, выход которого соединен с третьим входом арифметического узла, и генератором тактовых импульсов, выходы которого соединены с тактовыми входами преобразователя время — код, аналого-цифрового преобразователя и арифметического узла.

1221544

tag с-Э

t ñ1 m

$8J д

Составитель А. Паникленко

Редактор А. Гулько Техред Л.Олейник Корректор В. Бутяга

Заказ 1606/49 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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