Высокотемпературный твердомер

 

COY > СОВ! (К ИХ ссци:ж! Стических

ВЕ СГ!УВЛИК (Р у (.= 01 И 3/54

ГОсудАРстВе - . !й кОмите

ВО иЗОБРете!-!ия и О". каь!Тияъ1 и! и гкнт ссса

К йВТОРСКОМУ (," И,ЕТЕ".ýÑ! 3У (21) 4499404/28 (22) 31.10.88 (48) 30.08,92, Бюл. М 32 (71) Институт проблем прочности АН УССР (72) В, П. Кращенко и О. Б. Оксаметная (56) Авторское свидетельство СССР

Ъ 93254, кл. G 01 Ч 3/54, 1950. (54) ВЫСОКОТЕMПЕРАТУРНЫЙ ТВЕРДОМЕР (57) Изобретение относится к испытательной технике, Цель изобретения -- расширение технологических возможностей, Установка содержит герметичную камеру, включающую плиту, узел нагружения образца C поворотной державкой и индентооом, механизм перемещения инден:opa, поводок которого соединен с державкой, и его привод, печь, установленную на плите, включающую муфель с гнездом для установИзобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения твердости материалов при высоких температурах а вакууме или среде защитных газов,и может быть использовано а лабораториях по исследованию механических характеристик материалов.

Известен прибор для определения твердости материалов, содержащий поворотный стол, предназначенный для установки на нем образца в форме диска, и приспособление для нанесения радиальных царапин на поверхности образца. выполненное в аиде подпружиненного и нагружаемого сменным грузом стержня с индентором, установленного над образцом. В данном устройстве индентор перемещается по образцу в радиальном направлении. Кинематическая схема силонагружения прибора показывает, (!„„ 1758503 Al - .и образца, нагрева гельный элемент раэ мещенный B,";óòðÿ муфеля, кожух и кор ус. ! )оаь!м в устройстве является Выпольенио держааки Г-образной формы, поводо-; соединен с державкой таким образом, что вершина индентора лежит! а его оси, а центр ласс узла нагружения совмещен с вершиной индентора, Установка снабжена приводом поворота печи, установленным на плите, кожух печи с-:. бжен узлом взаимодействующим с упомян"This приводом почорота, муфель жестко саед. нен с йерхней част!:!о кожуха, мeÿä1 кожухом и муфе.лем, а -ак>ке вокруг кожуха установлены трубчатые экраны, Привод механизма перемещения по отношению к поводку сориентирован под прямым углом, а привод поворота у"тановлен аксиально оси печи. 8 ил. что при внедрении индентора и последующем его перемещении по поверхности образца определенное влияние HB величину твердости будет оказывать сила F сопротивления материала перемещению индентора при царапании, Известен также микротвердомер, паэаогяющий проводить испытания r .àòîдом царапания. Он снабжен механизмом кос рдинатного перемещения. обеспечиBG:îùêì движение держателя с индентором в двг взаимно перпендикулярнь х направлениях, Кинематическая схема гилонагружения прибора показана на Фиг. б Приложени .

Нагружа!ощая систел :а выполнена так.!v образом, что царапин можно наносить на образце в направлении сси ры зга, на котором укреплен индентор. и в перпендикулярном оси рычага напоааленич. Образец при этом

1758503

40

4г остается неподвижным. Преимуществом такого прибора является то. что сила F сопроивления материала перемецению индентара не создает дополнительный момент относительно оси рычага.

Так как жесткость подвижной части.нагружающего устройства в двух взаимно перпендикулярных направлениях различна, то это не позволяет создать одинаковые услов<ля при царапании поверхности образца в этих двух направлениях, что влияет на точ-! iI< ность определения твердости, Наиболее близким г а технической сущности и достигаемому результату к изобретению является высок<>температурный твердамер, содержащий вакуумную камеру, размещенные в ней предметный стол для крепления образца, нагреватель, установленную с возможностью вращения державку с индентором и сменными грузами и механизм перемещения индентора вдоль поверхности образца, выполненный в ниде корпуса, установленного в нем привода возвратно поступательного перемещения с повадкам, связанным с осью вращения державки индентора и упор, установленный с возможностью взаимодействия с державкой. Исследуемыл< Образец со шлифом помещают в гнезде печи и подвергают царапани а па шлифу наконечником индентора с грузом, nepeI".ещаемога посредством равномерного вращекР»я винта, Преимуществом прибора по сравнению с известными является возмо>кнасть проведения испытаний на микротвердость па способу царапания как при комнатной температуре, так и пр< нагреве.

Однако прибор обладает рядом недостатков„основным из когарых является то, что он не позволяет определять статическую твердость исследуемых материалов, Цель изобретения — расширение технологических вазможностей путем опаеделения и статической твердости.

Поставленная цель достигается тем, что

B установке для определения твердости материалов npi» высоких температурах, содер>кащей вакуумную камеру, размещенные в ней предметный стол для крепления образца, нагреватель, установленную с возможностью вращения державку с индентарам и сменными грузами и механизм n;=«,på. .решения индентора вдоль поверхности образца, выполненный в виде корпуса, установленного в HBM привода возвратча поступательного перемещения с поводком, связанным с осью вращения дер>кавки индентора и упор, установленный с вазможностью взаимодействия с державкай, согласно изобретению. Она снабжена установленными в поводке и подпружиненными относительно корпуса механизма перемещения индентора штоком с цапфами, связанным с ним и шарнирно с державкой рычагом с пазом.

При этом цапфы размещены в пазу рь<чага, а упор расположен на рычаге.

Такое выполнение и;>ибара позволяет определить твердость как методам царапания, так и методом вдавливания, чта расширяет его технологические вазмажнаст<л, На фиг, 1 изображена установка для определения твердости материалов при высоких температурах, продольный разрез; на фиг. 2-та же, вид справа, продольный разрез; на флг. 3 — механизл» перемащения индентара (в разрезе), вид сверху; на

fIриложении Г. риведены — кl»нематическая схема нагружения аналога 1 (фиг. 5), аналога

2 (фР»г. б), прототипа (ф<лг. 7) и заявляемой установки (фиг, 8), Установка для определения твердости материалов при высоких температурах содержит герметичную камеру 1, состоящую из плРпы 2 и кожуха 3, внутри которой расположен механизм 4 продольного перемец<ения с инденторам 5, Механизм 4 п<радол<ьнага пер "мещения саде<>х<ит I

lI ус,>, ь;<отарам выполнены два ле>кащ»х в одной п<ласкости взаимно neipnåHäëI<óëÿpные Отверстия, в Одном из которых устаHQB лена 1><Га !, Бзэимадействуюшая с приводам перемев;ения (на чертеже не показан), а в другом отверстии распала>кен

ПОБОДО« 8 с Одной стар <<ы кoTop! o кр,п

Jl,. I»! -> с возможное> T! IQ ПГ 6ОРОта I

11 установлен также рычаг :.", уларам 15 таким образам, чта один ега конец имеет вазможность поворота HB держав<< 9 вакруГ аси 16, а другой имеет вазмаж — ас Гь Г аaар,та вокруг цапф 12 и смещения ат Il=пф 12 вверх, При этом ось цгпф I"..: .,ерпендикулярна Оси повадка 8. Упаp 6 у ".;а наел ен с возмажнастыа взаимодейс, в<,! с дер><гвкай 9, < ычаг 14 связан с тягай I па< редствам ш-ака 10 и гР>бкаго упругого элемента 17, который поддерживается роли..oм 18, Ось г>аводка 8 и ась поворота державки 19 расПОЛОЖЕНЫ В ПЛОСКОСТИ И<ССЛЯДУЕМО!» ПОГЕР),— ности образца 20.

ГИСТ": Ма На )3 СOC TI>Р»т из двух пласкиу< Грузов 2i (:.".": с, :;".r, ? < подв: —,:. .. Hнь .х с двух сторон г .:.".Оас«и!,ü >2

I» подобранных таким образа . ;,... .тр

1758503 поверхности; -- плечо, которое принято равным 1. На рисунках фиг. 5...8 также показаны для каждой из схем наггужения уравнения равновесия этих сил относительно точки А(фиг, 1, ось 16), из которых видно, 5 что наиболее рациональной является схема нагружения предлагаемой установки, т.е, взаимное расположение груза, поводка, державки и индентора исключает появление момента, создаваемого силой А сопротивле- 10 ния материала перемещению индентора, что значительно уменьшает вибрацию во время нанесения царапины.

В установке предусмотрена возмож- 15 ность исследования твердости материалов также методом вдавливания. Для этого необходимо поводок 8 укрепить в корпусе 6 с помощью винта 36. При этом после внедрения индентора 5 в образец 20 и некоторой 20 выдержки индентора 5 под нагрузкой снова включают привод перемещения. Пружины

13 отталкивают каретку 11 в исходное (правое) положение. Рычаг 14, поворачиваясь вокруг оси 16, занимает вертикальное поло- 25 жение, упор 15 коснется державки 9, а сама державка 9 повернется и индентор 5 поднимется, Затем включают привод вращения, который приводит в движение вал-шестерню 32 и дополнительную шестерню 33, кон- 30 тактирующую с зубчатым колесом 29 кожуха

28. При этом кожух 28 и установленный в нем муфель 30 с образцом 20 поворачиваются на заданный угол, который контролируют с помощью указателя угла поворота 31. Ус- 35 тановка готова к очередному нанесению отпечатка.

Число твердости по методу статического вдавливания пирамидального индентора определяют как среднее давление íà площадь отпечатка из формулы

Р 2Рз!пу 1 8544 Р

b? !>2 где Р— нагрузка на образец, пеоедаваемая через пирамидальный индентор, Н; F — площадь поверхности пирамидального отпечатка, мм; 2у -угол между противоположными

2, гранями пирамиды (136О); в — среднее арифметическое двух диагоналей отпечатка, мм.

Формула изобретения

Высокотемпературный твердомер. содержащий вакуумную камеру, размещенные в ней предметный стол для крепления образца, нагреватель, установленную с возможностью вращения державку с индентором и сменными грузами и механизм перемещения индентора вдоль поверхности образца. выполненный в виде корпуса, установленного в нем привода возвратнопоступательного перемещения с поводком. связанныM с осью вращения державки индентора, и упор, установленный с возможностью взаимодействия с державкой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем определения и статической твердости, он снабжен установленным в поводке и подпружиненным в поводке и подпружиненным относительно корпуса механизма перемещения индентора током с цапфами, связанными с ним и шарнирно с державкой рычагом с пазом, при этом цапфы размещены в пазу рычага, а упор расположеi-t на рычаге.!

758503

1758503

7 7

Риг. 7

ЕИ, РЛ. РЛ- F8- Р