Образец для испытаний пьезоэлектрических материалов на механическую прочность

 

Изобретение относится к испытаниям механической прочности пьезоэлектрических материалов. Целью изобретения является повышение достоверности испытаний. Образец содержит цилиндрический пьезоэлемент радиусом R и высотой H с токосъемными электродами 1 и 2, на боковой поверхности образца, выполненного в виде цилиндра, нанесена токопроводящая дорожка 3, выполненная в виде спирали. Дорожка и электроды соединены между собой коммутирующими электродами 4 и 5. Спираль наносится под углом α, определяемым из соотношения α≥ARCTG [3(1-5H)/20φR], а число витков N определяется из условия N≥10H/(3-5H). при испытании, пока цела токопроводящая дорожка, заряды на торцах взаимно компенсируются. При возникновении дефекта и разрыве дорожки появляется нескомпенсированный заряд, который с высокой степенью достоверности фиксируется измерительной аппаратурой. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4414485/25-28 (22) 20.04.88 (46) 07.10.90. Бюл. 1(- 37 (71) Особое конструкторско-технологическое бюро "Пьезоприбор" при Ростовском государственном университете (72) А.А.Иванов и Е.И.Санин (53) 626.17 (088.8) (56) Материалы пьезокерамические.

Методы испытаний. ГОСТ 12370-80. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА МЕХАНИЧЕСКУ10 ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение относится к испытаниям механической прочности пьезоэлектрических материалов. Целью изобретения является повьппение достоверности испытаний, Образец содержит цилиндрический пьезоэлемент радиусом

Изобретение относится к области контроля механической прочности пьезоэлектрических материалов и может быть использовано в процессе их изготовления и проведения испытаний.

Целью изобретения является повьппение достоверности испытаний при определении предела механической прочности пьезоэлектрических материалов.

На чертеже приведена схема образца.

Образец состоит из цилиндрического пьезоэлемента радиусом R и высотой Н. На его торцах нанесены токосъемные электроды 1 и 2, а на боковой образующей поверхности — токопроводящая дорожка 3, выполненная в виде спирали. Токопроводящая дорож(g1)g G 01 N 3/00// G 01 N 1/28

R и высотой Н с токосъемными электродами 1 и 2, на боковой поверхности образца, выполненного в виде цилинд- ра, нанесена токопроводящая дорожка

3, выполненная в вице спирали. Дорожка и электроды соединены между собой коммутирующими электродами 4 и 5.

Спираль наносится под углом,определяемым иэ соотношения o() arctg (3(1-5h)/20ylR j, а число витков И определяется из условия N 710 Н/(3 — 5h), При испытании, пока цела токопроводящая дорожка, заряды на тор- . цах взаимно компенсируются. При возникновении дефекта и разрыве дорожки появляется нескомпенсированный заряд, который с высокой степенью достоверности фиксируется измерительной аппаратурой. 1 ил, ка 3 и токосъемные электроды 1 и 2 соединены отрезками коммутирующих электродов 4 и 5.

Нанесение токопроводящей дорожки

3 может выполняться любым из традиционных способов, например,вжиганием металлосодержащих паст,напылением или химическим осаждением.

После этого проводят поляризацию образца для придания ему пьезоэлектрических свойств и последующее элект-, рическое соединение токопроводящей дорожки 3 и токосъемных электродов

1 и 2 отрезками коммутирующих электродов 4 и 5, которые наносятся холодным способом (например, осаждением) с целью предотвращения располяризации образца. Возможны и другие вари159?673

03-15h

g < ar ct g — --- - ——

2f R

3 - 1-5h>

20 °

Н 10Н

0,3-0,5h 3-5h

Испытания с помощью образца осуществляют следующим образом.

После изготовления образец устанавливают в разрывную машину для испытаний на механическую прочность при статических нагрузках либо на вибростенд (ударный стенд) для испыт.аний при динамических нагрузках.

I анты изготовления образцов, например нанесение токосъемных электродов, поляризации и одновременное холодное нанесение токопроводящей дорожки и коммутирующих электродов.

В зависимости от геометрических размеров образца, токопроводящую дорожку наносят так, чтобы угол наклоd на витка о(= arctg -- — — где Д—

2 межвитк овое расстояние дорожки. Это позволяет для заданных геометрических размеров образца и дорожки получить

l Н максимальное число витков N = — — — -. 1

d+h

Экспериментально установлено,что при усилиях, достигающих порядка

60 % предела механической прочности образца, происходит появление микротрещин и осыпание с поверхности осколков с линейным размером 1 = 0,3 мм.

При этом их ориентация направлена вдоль направления действия прилагаеМого усилия. 25

Нанеся дорожку указанным образом, можно обнаружить дефекты, линейный размер 1 которых не менее о+1,5 h.

Для повышения достоверности необходимо минимизировать межвитковое рас- ЗО стояние д. Тогда параметры токопроводящей дорожки должны удовлетворять следующим условиям:

Токосъемные электроды l и 2 соединяют с измерительной аппаратурой, например осциллографом или вольтметром. Пока образец цел, электрические заряды, возникающие на токосъемных электродах, взаимно компенсируются (так как электроды закорочены токопроводящей дорожкой), Повреждения, к от орые с большой степенью вероятности начинаются на поверхности образца, что связано с повышенной чувствительностью хрупких материалов к поверхностным дефектам, направлены вдоль направления действия механических напряжений и приводят к разрыву токопроводящей zlo рожки и появлению нескомпенсированного заряда на токосъемных электродах, который с высокой степенью достоверности фиксируется измерительной аппаратурой.

Формул а и э о б р е т е н и я

Образец для испытаний пьезоэлектрических материалов на механическую прочность, выполненный в виде поляризованного цилиндра с токосъемными электродами на торцах, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний, на боковую поверхность цилиндра нанесена соединяющая токосъемные электроды токопроводящая дорожка в виде спирали с углом наклона с и числом витков N удовлетворяющим соотношениям

3 (1-5h)

g (arctg — -- — - — —, 20Т R

10Н

N э, 3-5h где h — ширина токопроводящей дорожки, мм;

К вЂ” радиус образца,м;

Н вЂ” высота образца,мм, 1597673

Ре дактор А.Шандор

Составитель Э. Карпиловская

Тех е р р д М.Ходанич

Заказ 3046

Корректор О,Бипле

Производстве нно-издате льскии комбинат "Пат " . ро атент", г. Ужгоро, т ат " . . род, ул. Гагарина 10 у 1

Тираж 503

ВНИИПИ

ВНИИП Государственн по из ого комитета по из

Подписное

113035 по изобретениям и отк

Москва, Ж-35 Ра и открытиям при ГКНТ С С аушская наб., д. 4/5

СР