Твердомер
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано, например, при определении анизотропных свойств материалов путем внедрения индентора. Целью изобретения является расширение технологических возможностей, повышение точности и снижение трудоемкости путем удобного и точного ориентирования индентора относительно углового положения любого элемента на поверхности исследуемого образца. Поставленная цель достигается за счет того, что в твердомере с индентором, установленным с возможностью вращения вокруг его оси и снабженным механизмом поворота индентора и. устройством измерения угла поворота, согласно изобретению окуляр микроскопа выполнен с возможностью поворота вокруг его оси и связан с устройством измерения угла поворота. Для повышения точности ориентирования индентора и дальнейшего снижения трудоемкости окуляр устанавливают в оправку с возможностью совместного и независимого вращения, а оправку связывают с механизмом поворота индентора с возможностью преобразования угла поворота оправки в равный угол поворота индентора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Lra
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s>)s G 01 N .3/42
ГОСУДА P СТВ Е ННЫ И КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ОО (Л C) С) (21) 4840184/28 (22) 18,06.90 (46) 30.08.92, Бюл. N 32 (71) Московский инженерно-физический институт (72) С.А.Волобуев, Н.А.Евстюхин и А.А.Кульбах (56) Глазов В.M. и др. Микротвердость металлов. M„ Металлургия, 1969, с. 9 — 14. Авторское свидетельство СССР N 1392445, кл. G 01 N 3/54, 1985. (54) ТВЕРДОМ ЕР (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано, например, при определении анизотропных свойств материалов путем внедрения индентора. Целью изобретения является расширение технологических возможностей, повышение точности и снижение трудоемкости путем удобного и точного ориентироИзобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исмерения твердости, микротвердости и других физико-механических свойств материалов методом внедрения индентора и может быть использовано при определении анизотропии свойств как материала в целом, так и его отдельных структурных составляющих. Известно устройство для определения микротвердости материалов, содержащее корпус, предметный стол для крепления образца, расположенные напротив него индентор и микроскоп, узел нагружения индентора и механизм перемещения предметного стола, Устройство обеспечивает возможность внедрения индентора в выбранную точку на,,!Ы „„1758500 A 1 вания индентора относительно углового по ложения любого элемента на поверхности исследуемого образца. Поставленная цель достигается за счет того, что в твердомере с индентором, установленным с возможностью вращения вокруг его оси и снабженным механизмом поворота индентора и устройством измерения угла поворота, согласно изобретению окуляр микроскопа выполнен с возможностью поворота вокруг его оси и связан с устройством измерения угла поворота. Для повышения точности ориентирования индентора и дальнейшего снижения трудоемкости окуляр устанавливают в оправку с возможностью совместного и независимого вращения, а оправку связывают с механизмом поворота индентора с возможностью преобразования угла поворота оправки в равный угол поворота индентора. 1зп.флы,2ил. поверхности образца, но не позволяет осуществлять при зтом контролируемое изменение ориентации индентора. Известен твердомер, содержащий корпус, размещенный в нем индентор, установленный напротив него предметный координатный стол, микроскоп, механизм нагружения индентора, механизм поворота индентора вокруг его оси и узел измерения угла поворота индентора. Твердомер позволяет производить пр«цельное внедрение инденторл в выбранную точку на поверхности образца «осуществлять контролируемое измене«ие ориента.ции индентора относительно осей образца. Недостатками известного < вордомера являются узкие технологичес<;«:. «озмож< асти, высокая трудоемкость и нев,<с<. кая то <1758500 ность определения анизотропии свойств исследуемого материала, обусловленные трудностью, а порою невозможностью точ. ного ориентирования индентора относительно различных структурных элементов, произвольно расположенных на поверхности образца, например, вдоль границы.зерна, субзерна, какого-то кристаллографического направления и т.д. Твердомер обеспечивает лишь приблизительное первоначальное ориентирование индентора относительно положения заданного структурного элемента. Затем ориентацию индентора необходимо уточнять путем нанесения предварительных отпечатков и коррекции в случае необходимости углового положения индентора, что не есегда возможно, например, при ограниченных размерах исследуемой области. Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет точного. ориентирования индентора относи.тельно любого структурного элемента на поверхности образца. повышение точности и снижение трудоемкости: испытаний. Поставленная цель достигается тем, что в твердомере, содержащем корпус, размещенный в нем индентор, установленный на.против него предметный координатный стол, микроскоп, механизм нагружения индентора, механизм поворота индентора вокруг его оси и узел измерения угла поворота, связанный с индентором, согласно изобретению окуляр микроскопа установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, а узел измерения угла поворота связан с окуляром микроскопа. Для дальнейшего повышения точности и снижения трудоемкости определения свойств материалов твердомер снабжен оправкой для размещения в ней окуляра и преобразователем угла поворота оправки в равный ему угол поворота иядентора, при этом оправка и окуляр установлены с возможностью совместного или независимого вращения, На фиг.1 представлена схема твердомера; на фиг.2 — один из вариантов выполнения преобразователя угла поворота оправки в равный ему угол поворота индентора. Твердомер содержит корпус 1, размещенный в нем индентор 2, например, подвешенный на упругих элементах, механизм 3 поворота индентора вокруг его оси, предметный координатный стол 4 для крепления образца 5, механизм 6 нагружения индентора 2 и окуляра 8 микроскопа 7. Узел 9 измерения угла поворота индентора 2 и окуляра 8 микроскопа 7 может быть выполнен, например, в виде двух шкал (на рисунке не показаны), одна из которых установлена на корпусе твердомера с возможностью регистрации угла поворота 5 индентора, а другая — на тубусе микроскопа с возможностью регистрации угла поворота окуляра. Другим из возможных вариантов выполнения узла 9 измерения угла поворота индентора и окуляра микроскопа. обеспечи10 вающим большую точность и удобство про. ведения испытаний, является его выполнение в виде двух электрических датчиков углов поворота (реостатных, емкостных и т.д.) индентора 2 и окуляра 8, 15 электрически связанных с устройством индикации (на рисунке не показаны). Твердомер может быть снабжен (фиг,2) оправкой 10 для размещения в ней окуляра 8 и преобразователем угла поворота оправ20 ки 10 в равный ему угол поворота индентора 2, при этом оправка 10 и окуляр 8 установлены с возможностью совместного или независимого вращения, Преобразователь угла поворота оправ25 ки 10 в равный угол поворота индентора 2 может быть выполнен кинематическим или, например, в виде следящей системы, содержащей датчик 11 угла поворота оправки 8, выход которого через устройство сравнения 30 связан с усилителем 12, последовательно соединенным с блоком 13 управления механизмом 3 поворота индентора 2, а также датчик 14 угла поворота индентора 2, выход которого связан со входом устройства срав35 нения. Твердомер работает следующим образом. На предметный координатный стол 4 устанавливают образец 5. При помощи ме40 ханизма нагружения 6 производят внедрение индентора 2 в образец 5. затем поворачивают предметный координатный стол 4 и перемещают образец 5 под микроскоп 7. По отпечатку индентора настраива45 ют микроскоп 7 на точку внедрения индентора 2 и путем поворота вокруг своей оси окуляра 8 микроскопа 7 совмещают перекрестье окуляра 8 с диагоналями отпечатка индентора 2. При помощи узла 9 50 измерения угла поворота определяют первоначальное.угловое положение индентора 2 и соответствующее ему угловое положеwe окуляра 8 микроскопа 7. При проведении испытаний на поверхности образца 5 55 выбирают микрообъект (зону), соответствующий программе испытаний. Выбор микрообьекта для исследований производят путем перемещения образца 5 в двух взаимно перпендикулярных направлениях при помощи предметного координатного стола 1758500 4 в поле зрения микроскопа 7, Путем поворота вокруг своей оси окуляра 8 микроскопа 7 совмещают один из штрихов перекрестья окуляра 8 с отсчетным направлением микрообъекта (границы зерна, субзерна и т.д.) на поверхности образца 5. относительно которого согласно программе испытаний необходимо произвести ориентацию индентора. При помощи узла 9 измерения угла поворота определяют угловое положение окуляра 8, соответствующее отсчетному направлению исследуемого микрообъекта. Определяют разницу между первоначальным угловым положением индентора 2 и отсчетным направлением исследуемого микрообъекта на поверхности образца 5; с учетом которой производят необходимое ориентирование индентора 2. Изменение углового положения индентора 2 при этом осуществляют при помощи механизма 3 поворота индентора 2 и контролируют посредством узла 9 измерения угла поворота, затем на поверхности образца 5 выбирают точку внедрения индентора, подводят обра.зец под индентор 2 и производят внедрение индентора при его ориентации. требуемой по программе испытаний. Твердомер, снабженный оправкой для размещения в ней окуляра, и преобразователем угла поворота оправки в равный ему угол поворота индентора, показанный на фиг.2, работает следующим образом. В образец 5, закрепленный на предметном координатном столе 4, внедряют индентор 2. Подводят образец 5 под микроскоп 7 и настраивают микроскоп 7 на точку внедрения индентора 2. Путем независимого 0Т оправки 10 поВороТВ вокруг своей оси окуляра 8 совмещают перекре-, стье окуляра с диагоналями отпечатка инде н то ра 2. В ы би ра ют на поверх ности образца 5 микрообъект для проведения испытаний. Путем совместного с окуляром 8 поворота оправки 10 ориентируют один из штрихов перекрестья окуляра вдоль отсчетного направления исследуемого микрообьекта (например, границы зерна, субзерна и т.n.), соответствующего программе испытаний. При этом преобразователем угла поворота оправки в равный ему угол поворота индентора производится автоматическая ориентация индентора 2 вдоль отсчетного направления исследуемого микрообъекта. затем в соответствии с требованиями конкретной программы испытаний на поверхности образца 5 выбирают точку внедрения 2. Твердомер по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен оправкой для размещения в ней окуляра и преобразователем угла поворота оправки в равный ему угол поворота индентора, а оправка и окуляр установлены с воэможностью совместного или независимого вращения. индентора, подводят образец 5 под индентор 2 и производят внедрение индентора. В случае необходимости изменения ориентации индентора относительно отсчетного на5 правления исследуемого микрообъекта такое изменение легко осуществляют путем дополнительного поворота оправки t0 на требуемый угол, величину которого контролируют при помощи узла 9 измерения угла 10 поворота. Преобразователь угла поворота оправки в равный ему угол поворота индентора, показанный на фиг.2, работает следующим образом. 15 Угол поворота оправки 10 измеряется датчиком 11, сигнал которого сравнивается с сигналом датчика 14 угла поворота индентора 2. Разность сигналов датчиков 11 и 14 20 усиливается усилителем 12 и поступает на вход блока 13 управления механизмом 3 поворота индентора 2. По сигналу блока управления 13 механизм 3 осуществляет поворот индентора 2, который прекращается 25 при нулевом рассогласовании углового положения индентора и оправки. Таким образом предлагаемый твердомер позволяет просто и с высокой точностью производить внедрение индентора в 30 любую точку на исследуемой поверхности образца при любой требуемой ориентации индентора относительно любого микрообьекта на этой поверхности. что значительно расширяет технологические возможности 35 проведения исследований. Формула из о бр ете н и я 1. Твердомер, содержащий корпус, размещенный в нем индентор. установленный напротив него предметный координатный 40 стол, микроскоп. механизм нагружения индентора, механизм поворота индентора вокруг его оси и узел измерения угла поворота, связанный с индентором, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расшйрения 45 точности и снижения трудоемкости, окуляр микроскопа установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, а узел измерения угла поворота связан с окуляром микроскопа. 1758500 Г ) Составитель С.Волобуев Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Патрушева Редактор О.Спесивых Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2993 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
