Устройство для измерения твердости внутренних поверхностей
Использование: для измерения твердости. Сущность изобретения: в колебательной системе электроакустического преобразователя резонансный элемент выполнен в виде спирали Архимеда, что позволяет уменьшить габариты электроакустического преобразователя и упростить конструкцию. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. 1 табл.
Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их физических свойств, а именно к измерению твердости, и может быть использовано для измерения твердости внутренних поверхностей деталей.
Известно устройство для контроля твердости изделий, содержащее резонансный электроакустический стержневой преобразователь, соединенный с одной стороны с контактным наконечником, а с другой с механизмом нагружения, устройство возбуждения колебаний в электроакустическом преобразователе, блок измерения частоты (патент США N 3153338, 1961). Недостатком известного устройства являются относительно большие габариты его длина и диаметр, которые ограничивают применение контроля внутренних поверхностей (внутри изделий). Уменьшение длины связано с уменьшением чувствительности преобразователя и, следовательно, с ростом погрешности измерения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения твердости, содержащее резонатор в виде полого цилиндра с индентором на конце, устройство для возбуждения и регистрации колебаний, блок нагружения (заявка N 4618468, 1989). Применение полого цилиндра в качестве резонатора повышает чувствительность и позволяет уменьшить длину преобразователя. Известное устройство работает следующим образом. К образцу прижимают с известной силой с помощью устройства нагружения индентор преобразователя. В преобразователе возбуждают на резонансной частоте колебания, измеряют их частоту и по ней судят о твердости материала. Недостатком устройства являются относительно большие габариты преобразователя. При уменьшении длины стержня быстро убывает чувствительность (повышается жесткость стержня), и при некоторой длине его применение невозможно. Для известных конструкций длина преобразователя ограничивает контроль твердости внутренних поверхностей размером порядка 100 мм. Задачей изобретения является расширение области применения электроакустических измерителей твердости и упрощение их конструкции. Для этого в известном устройстве для измерения твердости внутренних поверхностей, содержащем блок нагружения с индентором, блок возбуждения и регистрации колебаний с резонатором, согласно изобретению резонатор выполнен в виде калиброванной пружины. При этом пружина выполнена в виде спирали Архимеда, а блок нагружения в виде толкателя в форме клина и оправки, соединенной с калиброванной пружиной. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Преобразователь спираль 1 жестко закреплена в оправке 2. В спирали закреплен индентор 3. На оправку 2 воздействует устройство 4 нагружения, представляющее собой клин. На спирали размещены устройства 5 возбуждения и приема колебаний пьезоэлектрические пластины. Устройство 5 возбуждения соединено с генератором 7, а приемный элемент 6, соединен с устройством 8 измерения частоты колебаний. Индентор опирается на образец 9. Как видно из чертежа деформация спирали на определенную величину пpиводит к возникновению усилия прижатия индентора, пропорционального деформации. Устройство работает следующим образом. К образцу 9 прижимается с заранее известной силой индентор 3. Калиброванное усиление создается за счет деформации пружины колебательного элемента. Включают устройство 5 возбуждения и генератор 7 и возбуждают в пружине спирали 1 резонансные колебания на одной из его собственных частот, измеряют эту частоту приемным элементом 6, соединенным с устройством 8 измерения частоты колебаний, и по ней судят о величине твердости поверхности образца. П р и м е р. В качестве колебательной системы использована пружина, свитая по спирали Архимеда с шагом 6 мм, количество витков n 3, наружный диаметр d 45. Спираль 1 выполнена из стальной полосы марки ст.45 сечением 2х5 мм. В качестве излучателя и приемника использованы пьезоэлементы пластинки размером 1х1х8 мм, приклеенные к спирали. Спираль закреплена в скобе оправке 2, и может перемещаться в вертикальном направлении по направляющим 10. С помощью клина устройства 4 нагружения задается определенная деформация пружины для определенного внутреннего диаметра испытуемого образца 9. Постоянная величина деформации приводит к постоянной величине усилия 3Н (0,3 кГс). Приемный элемент 6 соединен с устройством 8 измерения частоты колебаний типа УЗ-63, излучатель соединен с генератором 7 ультразвуковых колебаний 13-117. Испытания проводили на образцах из термообработанной стали ст.45. Результаты приведены в таблице. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять твердость термообработанных внутренних поверхностей диаметром менее 100 мм.Формула изобретения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, содержащее блок нагружения с индентором, блок возбуждения и регистрации колебаний с резонатором, отличающееся тем, что резонатор выполнен в виде калиброванной пружины. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пружина выполнена в виде спирали Архимеда. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок нагружения выполнен в виде толкателя в форме клина и оправки, соединенной с калиброванной пружиной.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Похожие патенты:
Склерометр // 2049326
Изобретение относится к машиностроению и касается использования механических характеристик поверхностного слоя различных материалов методом царапания
Изобретение относится к адеструктурной технике контроля физико-механических свойств материалов и изделий и может быть использовано для определения их поверхностного механического импеданса, в частности, твердости и модуля упругости в широком спектре контролируемых и паразитных параметров
Твердомер // 2045024
Изобретение относится к средствам акустического контроля материалов и может использоваться при контроле их твердости
Изобретение относится к испытательной технике неразрушающего контроля микротвердости изделий путем вдавливания индектора электроакустического преобразователя твердости и может быть использовано для определения реологических параметров материалов с заранее неизвестными упругими свойствами
Прибор для измерения твердости материалов // 2043617
Изобретение относится к средствам измерения твердости материалов и может быть использовано при контроле формовочных материалов
Электроакустический твердомер // 2042942
Изобретение относится к контролю материалов и может быть использовано для определения их твердости
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения пластической твердости материалов
Изобретение относится к испытаниям спортивных изделий и инвентаря, в частности к контролю качества изделий ударного действия, преимущественно клюшек для хоккея с шайбой
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного контроля предела прочности материалов
Изобретение относится к технике контроля материалов и изделий и может быть использовано для измерения механических характеристик материалов (твердость, модуль упругости) с субмикронным и нанометровым разрешением
Универсальный прибор для определения прочности на сжатие и твердости строительных материалов // 2116645
Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам
Изобретение относится к технике контроля материалов и изделий и может быть использовано в составе различных твердомеров и склерометров для измерения механических характеристик различных материалов, в том числе твердых и сверхтвердых
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для определения прочностных свойств тонкостенных объектов
Устройство для определения твердости и других физико- механических свойств абразивных изделий // 2151385
Изобретение относится к средствам испытания физико-механических свойств изделий и предназначено для определения твердости абразивных инструментов
Изобретение относится к области испытания материалов, в частности к методу испытания металлов и сплавов на ударный изгиб при пониженных, комнатных и повышенных температурах
Изобретение относится к устройствам для определения структурно-механических свойств пищевых продуктов
Ультразвуковой твердомер // 2196316
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при измерении твердости материалов
Изобретение относится к способам определения прочности и твердости горных пород и может быть использовано в горном деле для выбора рабочих технических средств