Способ определения пластической твердости материала образца

Авторы патента:

Мозгунова Анна Ивановна (RU)

Казанкина Елена Николаевна (RU)

Матлин Михаил Маркович (RU)

Лебский Сергей Львович (RU)

Казанкин Владимир Андреевич (RU)

G01N3/42 - путем получения отпечатков от индентера при приложении к нему постоянной нагрузки, например сферического, пирамидального (G01N 3/54 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2488806:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, для определения пластической твердости материалов. Сущность: испытуемый материал образца нагружают посредством стального сферического индентора заданной нагрузкой, после снятия нагрузки измеряют глубину остаточного отпечатка на поверхности материала образца. После снятия нагрузки определяют пластическую твердость материала сферического индентора, определяют коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца, по значению которого выбирают формулу для определения пластической твердости материала образца. Технический результат: повышение точности определения пластической твердости материала образца, а также расширение диапазона определяемых значений пластической твердости материала образца.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, для определения пластической твердости материалов.

Известен способ определения пластической твердости образца сферической формы (по а.с. №1293553, G01N 3/40, опубл. 28.02.87, бюл. №8), заключающийся в том, что измеряют радиусы кривизны исследуемой поверхности образца в сечениях двумя главными плоскостями кривизны, прикладывают нагрузку к образцу и определяют степень его деформации. При этом сминают поверхность исследуемого образца плоскими штампами на величину (0,4-4)% от приведенного радиуса кривизны поверхности образца двумя последовательно приложенными различными нагрузками, измеряют величины остаточного смятия поверхности образца, характеризующего деформацию, определяют контактный модуль упрочнения материала образца при смятии по предложенной формуле, а пластическую твердость определяют по формуле

где НД - пластическая твердость материала образца;

a, b - параметры, зависящие от физико-механических свойств материала образца,

K - контактный модуль упрочнения материала образца.

Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет определять пластическую твердость материала образца, форма которого отлична от сферической формы, то есть определить пластическую твердость материала образца, имеющего плоскую поверхность, вообще невозможно. Это ограничивает применение описанного способа при определении твердости материала образцов.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения пластической твердости образца (см. книгу М.С.Дрозд, М.М. Матлин, Ю.И.Сидякин «Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М.: Машиностроение, 1986. - 221 с. на с.24), заключающийся в том, что испытуемый материал образца нагружают посредством сферического индентора заданной силой, после снятия нагрузки измеряют глубину остаточного отпечатка, а пластическую твердость материала образца определяют по формуле

$Н Д^{*} = \frac{F}{π * D * h}, (2)$

где НД^* - пластическая твердость материала образца; F - нагрузка на индентор; D - диаметр сферического индентора; h - глубина остаточного отпечатка; π=3,14.

Принципиальный недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет определять пластическую твердость материала образца с использованием стального сферического индентора в общем случае, например, если пластическая твердость испытуемого материала образца превышает НД 5000 МПа (см. книгу М.С.Дрозд, М.М. Матлин, Ю.И.Сидякин «Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М.: Машиностроение, 1986. - 221 с. на с.20). Как указано в приведенной выше книге на странице 20 «при испытании более твердых материалов шарик (сферический индентор) может получить пластическую деформацию, что недопустимо». Необходимо подчеркнуть, что при измерении твердости материала образца его фактическая твердость заранее неизвестна, а это значит, что при твердости материала образца более НД 5000 МПа на поверхности сферического индентора возникает остаточное смятие, при этом его радиус кривизны в контакте с материалом образца изменяется, а определение твердости описанным способом становится невозможным.

Таким образом, известные способы имеют низкий технический уровень, поскольку не позволяют определять пластическую твердость материала образца в общем случае, когда на поверхности сферического индентора в процессе определения твердости может возникнуть остаточное смятие.

В этой связи важнейшей задачей является создание нового универсального способа определения пластической твердости материала образца, который был бы справедлив как для низких, так и высоких значений пластической твердости материала образца.

Технический результат - повышение точности определения пластической твердости материала образца, а также расширение диапазона определяемых значений пластической твердости материала образца.

Указанный технический результат заключается в том, что испытуемый материал образца нагружают посредством стального сферического индентора заданной нагрузкой, после снятия нагрузки измеряют глубину остаточного отпечатка на поверхности материала образца, после снятия нагрузки определяют пластическую твердость материала сферического индентора, определяют коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца

$k_{h} = \frac{h}{h_{п р}}, (3)$

при значениях k_h<1 пластическую твердость материала образца определяют по формуле

$Н Д = \frac{1,75 Н Д_{и н д}}{1 + 1,25 k_{h} \frac{Н Д_{и н д}}{Н Д_{п р}}}, (4)$

при значениях k_h≥1 пластическую твердость материала образца определяют по известной зависимости

$Н Д = \frac{F}{π * D * h}$ ,

где k_h - коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца,

h - глубина остаточного отпечатка на поверхности материала образца,

h_пр=F/(π*D*HД_пр) - предельная глубина остаточного отпечатка на поверхности материала образца, соответствующая предельной пластической твердости материала образца,

НД - пластическая твердость материала образца,

НД_инд - пластическая твердость материала сферического индентора,

НД_пр - предельная пластическая твердость материала образца,

F - нагрузка на сферический индентор,

D - диаметр сферического индентора,

π=3,14.

Существенным отличием предлагаемого способа является то, что определяют пластическую твердость материала сферического индентора. Это позволяет учесть при определении пластической твердости материала образца реальные условия контактного взаимодействия сферического индентора и материала образца, а именно то обстоятельство, что на поверхности образца после снятия нагрузки образуется остаточный отпечаток, а на поверхности сферического индентора при определенных условиях может возникнуть остаточное смятие: при этом традиционные способы определения твердости (в том числе и известный способ определения пластической твердости, описанный в выше названной книге М.С.Дрозда, М.М.Матлина, Ю.И.Сидякина) в этих условиях теряют свою справедливость, а потому их точность резко падает, поскольку они пригодны только в тех случаях, когда материал сферического индентора деформируется упруго, а, следовательно, остаточное смятие поверхности сферического индентора принципиально недопустимо.

Существенным отличием является предложение авторов определять новый параметр - коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца, который позволяет по соотношению измеренной глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца и предельной глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца, соответствующей предельной пластической твердости материала образца, оценить соотношение пластических твердостей материала образца и материала сферического индентора, а также влияние этого соотношения на определяемое предлагаемым способом значение пластической твердости материала образца. Величина этого коэффициента позволяет зафиксировать момент появления остаточного смятия на поверхности сферического индентора, а именно, если k_h<1, то на поверхности сферического индентора возникает остаточное смятие и пластическую твердость следует определять по формуле (4); если k_h≥1, то остаточное смятие на поверхности сферического индентора не возникает и пластическую твердость материала образца можно определить по известной зависимости. Это позволяет существенно повысить точность определения пластической твердости материала образца независимо от соотношения пластических твердостей материала образца и сферического индентора.

Совокупность отличительных признаков предлагаемого способа и новые взаимосвязи, установленные авторами между ними, позволили предложить новую зависимость для определения пластической твердости материала образца. Это позволяет при определении пластической твердости материала образца одновременно учитывать коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца, пластическую твердость материала сферического индентора, а также предельную пластическую твердость материала образца, при превышении которой на поверхности материала сферического индентора возникает остаточное смятие, а известный способ определения пластической твердости утрачивает свою достоверность. Таким образом, предложенная зависимость в новой форме устанавливает взаимосвязи между всеми указанными выше существенными факторами, определяющими пластическую твердость материала образца. Это позволяет с достаточной точностью использовать предлагаемый способ определения пластической твердости и в тех условиях (при возникновении смятия материала сферического индентора), когда традиционные способы вообще неприменимы, поскольку обладают низкой точностью.

Дополнительно отметим, что существенным отличием предлагаемого способа является то, что он является универсальным, поскольку позволяет определять пластическую твердость материала образца во всем возможном диапазоне ее изменения независимо от соотношения твердостей испытуемого материала образца и материала сферического индентора.

Способ определения пластической твердости материала образца реализуется следующим образом.

Испытуемый материал образца нагружают посредством стального сферического индентора заданной нагрузкой. Значение нагрузки F и величина диаметра D сферического индентора могут быть выбраны, например, согласно ГОСТу 9012-59 «Металлы. Методы испытаний. Измерение твердости по Бринеллю» или ГОСТу 18835-73 «Металлы. Метод измерения пластической твердости» из условия, что отношение F/D²=10, 15, 20 или 30 (здесь согласно названным ГОСТам нагрузка F имеет размерность «кгс», а диаметр D - «мм»). Так, если F/D²=30, то при D=5 мм нагрузка F должна быть задана равной 750 кгс (7357,5 Н). Для создания нагрузки F можно использовать различные нагружающие устройства: пресс Бринелля, разрывные машины, ручные винтовые прессы и т.п.

После снятия нагрузки измеряют глубину h остаточного отпечатка на поверхности материала образца. Эту операцию можно выполнить с помощью индикаторной стойки, снабженной, например, индикатором часового типа с ценой деления 0,01 или 0,001 мм.

Определяют пластическую твердость НД_инд материала сферического индентора. Это можно выполнить с помощью указанного выше способа определения пластической твердости образца сферической формы (по а.с. №1293553, G01N 3/40, опубл. 28.02.87, бюл. №8).

Определяют коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца по формуле (3)

$k_{h} = \frac{h}{h_{п р}}$ .

При этом предельную глубину остаточного отпечатка на поверхности материала образца, соответствующую предельной пластической твердости материала образца, определяют по известной формуле (5)

$h_{п р} = \frac{F}{π * D * Н Д_{п р}}, (5)$

в которой согласно указанной выше книге М.С.Дрозда, М.М.Матлина, Ю.И.Сидякина («Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М: Машиностроение, 1986. - 221 с. на с.20) предельная пластическая твердость материала образца НД_пр=5000 МПа.

Далее, если коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца k_h<1, то пластическую твердость НД материала образца определяют по предложенной авторами формуле (4)

$Н Д = \frac{1,75 Н Д_{и н д}}{1 + 1,25 k_{h} \frac{Н Д_{и н д}}{Н Д_{п р}}}$ ,

а если коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца k_h≥1, то пластическую твердость материала образца определяют по известной зависимости (2)

$Н Д = \frac{F}{π * D * h}$ .

Пример. Проведена экспериментальная проверка предложенного способа. Определение пластической твердости материала образца выполнено на образцах, изготовленных из сталей различного уровня твердости в широком диапазоне: от НД=1570 МПа до НД=10710 МПа. Материалы образцов и их пластическая твердость представлены в таблице 1.

Таблица 1
Материалы испытанных образцов и значения пластической твердости
Номер образца	Материал образца	Пластическая твердость образца НД_o, МПа
1	Сталь 20	1570
2	Сталь 45	2590
3	Сталь 40Х	4590
4	Сталь 25ХГТ	5430
5	Сталь ШХ15	6800
6	Сталь ШХ15	8200
7	Сталь ШХ15	9100
8	Сталь ШХ 15	9820
9	Сталь ШХ15	10250
10	Сталь ШХ15	10710

Пластическую твердость НД0 материала образцов, представленных в таблице 1, определяли следующим образом:

- до твердости НД0<5000 МПа с помощью описанного выше известного способа (см. книгу М.С.Дрозда, М.М.Матлина, Ю.И.Сидякина «Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М.: Машиностроение, 1986. - 221 с. на с.24);

- при твердости НД_o>5000 МПа непосредственно измеряли твердость по Роквеллу HRC, которую обычно используют при контроле деталей, имеющих высокую твердость, например, деталей подшипников качения, с последующим определением пластической твердости материала образца по формуле

$Н Д_{о} = 3,57 \cdot 10^{- 4} \cdot H R C_{Э}^{4,05} + 3353, (6)$

приведенной в книге Матлина М.М., Лебского С.Л., Мозгуновой А.И. «Закономерности упругопластического контакта в задачах поверхностного пластического упрочнения» - М.: Машиностроение-1, 2007. - 218 с., на стр.30. Этот способ был принят в качестве эталонного при определении твердости материала образца, превышающей 5000 МПа.

В качестве сферического индентора использовали часто применяемый для контроля твердости стальной шарик с диаметром D=5 мм. Пластическая твердость его материала, измеренная согласно приведенному выше способу по а.с. №1293553, составила НД_инд=9820 МПа. Нагрузку F на сферический индентор задавали в соответствии с обычно используемым при определении твердости соотношением F/D²=30, то есть F=7357,5 H.

Нагружение проводили с помощью пресса Бринелля ТШ-2. Глубину h остаточного отпечатка на поверхности материала образца измеряли после снятия нагрузки индикатором часового типа с ценой деления 0,001 мм, установленного на индикаторной стойке.

Предельную глубину h_пр остаточного отпечатка на поверхности материала образца, соответствующую предельной пластической твердости НДпр материала образца определяли по известной формуле (5)

$h_{п р} = \frac{F}{π * D * Н Д_{п р}}$ ,

в которой согласно указанной выше книге М.С.Дрозда, М.М.Матлина, Ю.И.Сидякина («Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М.: Машиностроение, 1986. - 221 с. на с.20) предельная пластическая твердость материала образца НД_пр=5000 МПа. Диаметр сферического индентора в этой формуле принят, как показано выше, D=5 мм; нагружение осуществляли силой F=7357,5 H. Таким образом, в рассматриваемом случае последняя формула примет вид

$h_{п р} = \frac{7357,5}{3,14 * 5 * 5000} = 0,094 (м м) (7)$

Затем определяли коэффициент k_h, полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца по формуле (3), которую в рассматриваемом случае записывали в виде

$k_{h} = \frac{h}{h_{п р}} = \frac{h}{0,094} (8)$

Если коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца оказывался меньше единицы (k_h<1), то пластическую твердость НД материала образца определяли по формуле (4), которая принимала следующий вид (с учетом того, что НД_инд=9820 МПа, а НД_пр=5000 МПа)

$Н Д = \frac{1,75 Н Д_{и н д}}{1 + 1,25 k_{h} \frac{Н Д_{и н д}}{Н Д_{п р}}} = \frac{1,75 * 9820}{1 + 1,25 k_{h} \frac{9820}{5000}} = \frac{17185}{1 + 2,46 k_{h}}, (6)$

а если коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца оказывался больше либо равен единице (k_h≥1), то пластическую твердость материала образца определяли по известной зависимости (2), которая принимала вид (с учетом того, что F=7357,5 Н, a D=5 мм)

$Н Д = \frac{F}{π * D * h} = \frac{73575}{3,14 * 5 * h} = \frac{468,6}{h} . (10)$

Величину пластической твердости НД^* материала образца по способу, принятому в качестве прототипа (см. указанную выше книгу М.С.Дрозда, М.М.Матлина, Ю.И.Сидякина), определяли по формуле (2), которая совпадает с формулой (10). Результаты экспериментальной проверки представлены в таблице 2.

Таблица 2
Значения пластической твердости материала образцов, определенных по предлагаемому способу и способу-прототипу
Номер образца	Предлагаемый способ	Способ-прототип НД^*, МПа (форм. 2)	Погрешность, % по сравнению с НД_о (см. табл.1)
(см. табл.1)	h мм	k_h (форм. 8)	НД, МПа (форм. 9 или 10)	Предлагаемый способ	Способ-прототип
1	0,300	3,19	1562	1562	-0,51	-0,51
2	0,175	1,862	2678	2678	3,4	3,4
3	0,105	1,117	4463	4463	-2,8	-2,8
4	0,082	0,872	5464	5715	-0,6	-5,2
5	Э,057	0,606	6896	8221	1,4	20,89
6	0,044	0,468	7987	10650	-2,6	29,87
7	0,035	0,372	8969	13388	-1,4	47,13
8	0,027	0,287	10070	17355	2,55	76,74
9	0,025	0,266	10388	18744	1,35	82,87
10	0,023	0,245	10722	20374	0,11	90,23

Как видно из таблицы 2, погрешность предлагаемого способа определения пластической твердости материала образца в широком диапазоне изменения твердости не превышает в подавляющем большинстве случаев (2-3)% и носит случайный характер двустороннего разброда.

Что же касается способа прототипа (см. табл.2), то с превышением твердости НД=5000 МПа его погрешность постоянно возрастает с увеличением твердости материала образца и составляет от 5 до 90%. Таким образом, способ-прототип не пригоден для определения пластической твердости материала образца, если ее абсолютные значения превышают 5000 МПа.

Следует подчеркнуть, что данные, приведенные в таблице 2, вполне закономерны, поскольку предлагаемый способ позволяет определять пластическую твердость материала образца независимо от ее абсолютного значения, а способ-прототип - только при уровне пластической твердости НД≤5000 МПа.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества.

Способ обладает достаточно высокой точностью определения пластической твердости материала образца: погрешность не превышает (2-3)%.

Предлагаемый способ является универсальным, поскольку пригоден для определения пластической твердости материала образца во всем возможном диапазоне ее изменения. При этом можно использовать существующее оборудование для определения твердости.

Таким образом, способ, воплощающий заявленное изобретение, предусматривает, что испытуемый материал образца нагружают посредством стального сферического индентора заданной нагрузкой, после снятия нагрузки измеряют глубину остаточного отпечатка на поверхности материала образца, определяют пластическую твердость материала сферического индентора, определяют коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца, сравнивают его численное значение с единицей и по этому результату судят о пластической твердости материала образца. Способ предназначен для использования в промышленности для определения одной из важнейших характеристик материала детали - пластической твердости, которая используется для определения основных прочностных свойств материала.

Способ определения пластической твердости материала образца, заключающийся в том, что испытуемый материал образца нагружают посредством стального сферического индентора заданной нагрузкой, после снятия нагрузки измеряют глубину остаточного отпечатка на поверхности материала образца, отличающийся тем, что после снятия нагрузки определяют пластическую твердость материала сферического индентора, определяют коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца
$k_{h} = \frac{h}{h_{п р}},$
при значениях k_h<1 пластическую твердость материала образца определяют по формуле
$Н Д = \frac{1,75 Н Д_{и н д}}{1 + 1,25 k_{h} \frac{Н Д_{и н д}}{Н Д_{п р}}},$
при значениях k_h≥1 пластическую твердость материала образца определяют по известной зависимости
$Н Д = \frac{F}{π * D * h},$
где k_h - коэффициент полноты фактической глубины остаточного отпечатка на поверхности материала образца,
h - глубина остаточного отпечатка на поверхности материала образца,
h_пр=F/(π·D·НД_пр) - предельная глубина остаточного отпечатка на поверхности материала образца, соответствующая предельной пластической твердости материала образца,
НД - пластическая твердость материала образца,
НД_инд - пластическая твердость материала сферического индентора,
НД_пр - предельная пластическая твердость материала образца,
F - нагрузка на сферический индентор,
D - диаметр сферического индентора,
π=3,14.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспресс-определения физико-механических свойств твердых материалов, в частности для оценки степени упрочнения поверхностного слоя деталей после защитно-упрочняющей обработки.

Способ определения соотношения фаз в стали // 2467307

Изобретение относится к области металловедения, в частности к способам определения соотношения фаз в феррито-перлитных сталях. .

Способ определения механических характеристик материалов // 2451282

Изобретение относится к области измерений и, в частности, предназначено для использования при исследовании механических характеристик материалов. .

Способ и устройство для определения степени твердости полутвердых материалов // 2443995

Изобретение относится к способу и устройству для определения степени твердости полутвердых материалов, в частности дорожных покрытий, таких как асфальт, или смазочных веществ.

Способ измерения микротвердости прозрачных материалов // 2439533

Изобретение относится к области измерительной техники и способам оценки микротвердости прозрачных материалов. .

Способ определения остаточных напряжений по характеристикам твердости материала // 2435155

Изобретение относится к области общего машиностроения, в частности к способам определения остаточных напряжений в изделиях при их изготовлении и последующей эксплуатации.

Способ определения коэффициента пуассона // 2410667

Изобретение относится к области механических испытаний материалов. .

Способ испытания грунтов статическим зондированием // 2398210

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для определения физико-механических характеристик грунтов. .

Устройство для регистрации почвенных деформаций // 2398209

Изобретение относится к земледельческим и почвоведческим исследованиям, в частности к регистрации сезонной (годовой) динамики почвенных деформаций в корнеобитаемом слое почвы.

Способ определения физико-механических свойств твердых материалов // 2366923

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ определения модуля упругости материала покрытия на изделии // 2489701

Изобретение относится к измерительной технике для определения модуля упругости материала тонких покрытий на изделии

Способ определения пластических характеристик пленок многокомпонентных аморфно-нанокристаллических металлических сплавов // 2494039

Изобретение относится к области исследования физических свойств металлов и сплавов, а именно к анализу пластических свойств тонких пленок аморфно-нанокристаллических многокомпонентных металлических сплавов (АНКМС) после их перехода из одного состояния в другое в результате термической обработки. Сущность: осуществляют термическую обработку образцов в заданном температурном интервале и их последующее охлаждение, крепление их на металлической подложке, покрытой со стороны образца полимерным композитным материалом, микроиндентирование образцов четырехгранной пирамидкой с нагрузкой, скоростью и временем воздействия на образец до появления трещин в виде фигур, близких к вложенным квадратам, и расчет коэффициента пластичности исследуемого образца пленки. Дополнительно определяют среднее расстояние и минимальное среднее расстояние между соседними трещинами соответствующих сторон квадратов, а коэффициент пластичности находят из выражения ε=(d-h)/h. Технический результат: повышение точности расчетов коэффициента пластичности. 3 ил.

Способ неразрушающей оценки критических изменений технического состояния металла // 2545321

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к способу обнаружения в металле критических изменений его технического состояния, связанных с протеканием процесса старения. Сущность: осуществляют подготовку поверхности, воздействие на подготовленную поверхность индентором и определение микротвердости металла. Сначала на подготовленную поверхность образца из металла, аналогичного металлу исследуемой конструкции, но находящегося в исходном состоянии, в различных зонах воздействуют индентором, осуществляя в каждой зоне серию замеров. Определяют распределения значений микротвердости в каждой из зон, из которых определяют минимальное значение микротвердости, которое принимается как базовое минимальное значение для данного металла. Затем аналогично выполняют замеры микротвердости на рассматриваемом участке исследуемой конструкции из того же металла, по результатам измерений определяют распределение значений микротвердости, которое сравнивают с полученным базовым минимальным значением микротвердости. Более низкие значения микротвердости в металле исследуемой конструкции по сравнению с базовым минимальным значением микротвердости свидетельствуют о наличии критических изменений в металле исследуемой зоны конструкции, связанных с протеканием в металле процесса старения. Технический результат: повышение эффективности оценки и прогнозирования эксплуатационной надежности конструкций. 2 ил.

Твердомер // 2550375

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации грунтовых аэродромов, подготавливаемых методом уплотнения снега. Твердомер содержит корпус, снабженный шаровым элементом, имеющим сквозное отверстие, направляющую трубу, стержень с указателем со стрелкой, коническим наконечником и сменным грузом, зафиксированным гайкой. Корпус выполнен в виде хомута, внутри которого заключена разрезная обойма, охватывающая шаровой элемент. Натяг в соединении шаровой элемент - разрезная обойма обеспечивается болтом и гайкой, стягивающими концы хомута. Направляющая труба выполнена с возможностью осевого перемещения вверх и вниз относительно шарового элемента и корпуса посредством реечной передачи. Фиксация переведенного в крайнее верхнее положение стержня с коническим наконечником, сменным грузом и гайкой, а также обеспечение их падения при измерении осуществляется при помощи указателя со стрелкой и затвора, связанного приводным тросом со спусковым крючком, установленным на одной из двух рукоятей, размещенных в нижней части направляющей трубы, где также установлена стойка, несущая упорное кольцо и уровнемеры. Фиксация направляющей трубы в шаровом элементе по окончании настройки прибора осуществляется стопорным болтом. Твердомер опирается на исследуемое покрытие тремя телескопическими стойками. Технический результат: повышение точности определения прочности (несущей способности) снежного покрова, снижение трудоемкости работ по измерению данного параметра и обеспечение удобства эксплуатации прибора оператором. 4 ил.

Способ определения объемной твердости древесины // 2557362

Изобретение относится к области древесиноведения и деревообрабатывающей промышленности и касается оценки механических свойств натуральной и модифицированной древесины. Сущность: осуществляют вдавливание пуансона в массив образца древесины и формирование углубления. Углубление формируют в виде шарового сегмента, при глубине вдавливания 0.0007 м<h<0.0029 м, а определение твердости осуществляется по формуле. Технический результат: обеспечение возможности получения обобщенного показателя твердости, представляющего собой интегрированное значение твердости с учетом анизотропии древесины, способов и режимов ее модификации, повышение точности измерений. 1 ил., 2 табл.

Способ определения коэффициента вязкости микроразрушения тонких пленок из многокомпонентных аморфно-нанокристаллических металлических сплавов (варианты) // 2561788

Изобретение относится к области исследования физических свойств металлов и сплавов, а именно к анализу вязкости разрушения тонких пленок многокомпонентных аморфно-нанокристаллических металлических сплавов (АНКМС) после их перехода из одного состояния в другое, в результате термической обработки, то есть определению условий, при которых данные сплавы приобретают требуемые свойства. Сущность: изготавливают образцы тонких пленок из многокомпонентных аморфно-нанокристаллических металлических сплавов, предварительно подвергнутых печному отжигу и охлажденных до комнатной температуры, закрепляют их на подложке из полимерного композитного материала, который в свою очередь нанесен на металлическую пластину. Исследуют механических свойств образцов путем вдавливания в образец индентора, представляющего собой стальной шарик, с такими значениями нагрузки, скорости и времени воздействия на образец, которые позволяют спровоцировать появление группы трещин. Коэффициент вязкости микроразрушения рассчитывают с учетом либо только тех кольцевых трещин, которые образуют замкнутые окружности или дуги окружности, которые составляют не менее 270°, и образуют фигуру в виде вложенных окружностей или дуг окружностей, либо трещины, имеющей форму спирали. Технический результат: повышение точности измерений, их достоверности, а также возможность исследовать даже самые хрупкие материалы. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Портативный тестер твердости с цифровым дисплеем // 2601512

Изобретение относится к тестеру твердости материалов, в частности к компактному прибору для определения твердости с цифровым дисплеем. Тестер содержит магнитный держатель, опору, устройство измерения усилия, индентор, электронную печатную плату, цифровой дисплей и устройство приложения усилия и измерения глубины отпечатка, состоящее из ручного маховичка, кодового датчика угла поворота и микрометрической винтовой пары. Опора снабжена кодовым датчиком угла поворота. Микрометрическая гайка установлена в отверстии. Цифровой дисплей расположен спереди. Опора закреплена на магнитном держателе. Внутри микрометрической гайки имеется микрометрический винт. Вращающийся вал кодового датчика угла поворота соединен с микрометрическим винтом и вращается синхронно с микрометрическим винтом. Верхний конец микрометрического винта соединен с ручным маховичком, а нижний конец соединен с устройством измерения усилия. Нижний конец устройства измерения усилия соединен с индентором. Ручной маховичок, микрометрический винт, устройство измерения усилия и индентор соединены и соосны и способны перемещаться в осевом направлении вместе с вращением ручного маховичка. Технический результат: простота конструкции, удобство считывания, легкость управления, высокая точность, способность применяться на месте эксплуатации, быстро определять твердость крупных деталей и измерять твердость по Бринеллю и твердость по Виккерсу с помощью измерения глубины. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения интенсивности деформаций и напряжений в локальных зонах пластически деформированного материала // 2610936

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для исследования механических характеристик материалов деталей и конструкций. Сущность: осуществляют вдавливание индентора в деформированный материал изделия под нагрузкой F1, проводят дополнительно второе вдавливание в деформированный материал изделия под нагрузкой F2, причем F2>F1, а затем дважды вдавливают индентор в недеформированный материал изделия под этими же нагрузками. Все вдавливания осуществляют сферическим индентором. Определяют параметры деформационного упрочнения для деформированного и недеформированного материала, с учетом которых рассчитывают значения истинной предельной равномерной деформации для недеформированного и деформированного материала изделия, по разности которых определяют значение интенсивности деформаций в деформированном материале, а также рассчитывают значения истинного временного сопротивления для деформированного и недеформированного материала изделия, по разности которых определяют значение интенсивности напряжений в деформированном материале. Технический результат: снижение трудоемкости и материалоемкости, а также расширение функциональных возможностей способа.

Твердомер // 2614336

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации грунтовых аэродромов и зимних дорог, подготавливаемых методом уплотнения снега. Твердомер содержит корпус (1) со стойками (3) и основанием (2) с центральным отверстием. В корпусе установлен с возможностью фиксации шаровой элемент (8) со сквозным отверстием, в котором жестко закреплена направляющая труба (9), вдоль продольной оси которой установлен с возможностью перемещения стержень (13) с указателем со стрелкой (26), со съемным наконечником и сменным грузом (16), зафиксированным гайкой (17). В стенке направляющей трубы выполнен продольный паз (24) с поперечными уступами (25) для указателя со стрелкой, расположенного на стержне перпендикулярно его продольной оси, а на поверхности трубы установлена мерная линейка (29) для указания величины подъема стержня и глубины погружения наконечника в снежный покров. Новым является то, что корпус выполнен в виде хомута с внутренними буртиками (5) на нижнем торце, разделенными по меньшей мере тремя пазами (6). На буртики оперта разрезная обойма, охватываемая хомутом и образующая с шаровым элементом подвижное соединение, затягиваемое посредством болта (11) и гайки (12), стягивающих концы хомута. Нижняя часть направляющей трубы снабжена равномерно распределенными по поверхности четырьмя балансировочными грузами (31), один из которых расположен соосно с продольным пазом. Стержень (13) снабжен дополнительными радиальными резьбовыми отверстиями (27), расположенными в ряд по высоте, а продольный паз направляющей трубы выполнен с дополнительными поперечными уступами (25), обеспечивающими регулировку высоты подъема съемного наконечника, имеющего в зависимости от состояния снежного покрова коническую (14) или сферическую (15) форму. Кроме того, твердомер дополнительно содержит расположенный в зоне нижнего поперечного уступа механизм фиксации транспортного положения стержня, а стержень (13) выполнен с возможностью установки ударного механизма. Технический результат: повышение точности измерений, снижение трудоемкости работ при измерениях, упрощение фиксации шарового элемента в корпусе, обеспечение фиксации подвижных элементов при транспортировке и расширение функциональных возможностей за счет определения прочности на поверхности и по глубине снежного покрова с наконечниками разного профиля. 3 з.п. ф-лы. 8 ил.

Способ хрусталева е.н. определения твердости и параметров прочности материальной среды // 2615517

Изобретение относится к области физики материального контактного взаимодействия, конкретно к способу определения твердости и параметров прочности любой материальной среды через общефизические параметры: угол ϕ° внутреннего трения и удельное сцепление C (МПа).По предлагаемому способу определяют для твердой беспористой среды угол ϕ°=arccos[(D/2-So)/(D/2)] и удельное сцепление C=(σт/2)(1+sinϕ°)/cosϕ° (МПа), а для пористой дисперсной материальной среды угол ϕ° и удельное сцепление C (МПа) определяют по закону Ш. Кулона-Мора τi=pitgϕ°+C, а твердость любой материальной среды определяют как .Технический результат – повышение точности определения твердости. 3 ил.