Устройство для определения твердости материалов

Устройство для определения твердости материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК

06 А1 (19) (11) (51) 4 G 01 N 3/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2I) 3820845/25-28 (22) 04.12.84 (46) 23,08,86, Вюл. 1 31 (72) 10.Г. Артемьев, В.А. Клочко, С.В, Артемьев, Г ° В, Круглова, А.В. Кирякин и M.Â, Стрельчик (53) 620.178,153(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1068768, кл, G 01 N 3/48, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1221544, кл. G О1 11 3/48, 28.11.84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ 1(АТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов и может быть использовано для определения твердости металлов и сплавов. Целью изобретения является повышение точности за счет более точного измерения амплитуды ударного ускорения и времени упругопластического деформирования материала. Это достигается тем, что передний фронт импульса, длитель;;ость которого равна длительности упругопластического деформирования, формируется компаратором, сигнал на вход которого подается непосредственно с согласующего усилителя, минуя фильтр нижних частот> а также тем, что схема пикового детектора позволяет запомнить максимум амплитуды ударного ускорения. Работа арифметического узла, реализующая алгоритм вычисления в виде ряда по степеням (А Т ), позволяет отобрыкать на индикаторе значение статической или динамической твердости в зависимости от заданных коэффициентов аппроксимации.

1252706

l1 { .i{:{;е { с{{{{в о r{{!!! {{ (я к и({{ол{, {n— н «{{ {{1 Ii I!0!i {{ { Г T}{b{: Г {{d{{< T{{ b{ñ{ Р P{{1 Io{{ и и< к I {!bi ь испол» {она{{о для о{{реде— пения статической и д{{{{ам{{ческо{{ т{{ер;{ости .{ет{{{{:{о{{ и сплавон при ди- 5 иамическо{{ {{агруже{{ии.

11ел»: изобретения — повышение точ{{<>cx{ определения твердости, На чертеже {{ри{{еде{{а схема предлагае{{огс v! . ройс тва.

1О устро{{<:тно содержит плиту 1, эакре{{ {с н{и {й на ней корпус 2 с прижимным механизмом 3, связанным с направляющей 4, в которой находится спусковой механизм 5, боек 6 с индентором

7 н виде шарика иэ тнердого сплава, пьезоакселерометр 8, закрепленный на бойке, последовательно соединенные с ним согласующий усилитель 9, фильтр

I 0 нижних частот 1,И1Ч!, первый дифференциатор ll и первый компаратор

l2 пиковый детектор 13, сигнальный вход которого соединен с выходом ФНЧ

10, аналого-цифровой преобразователь

14 {АЦ!1), сигнальный вход которого соединен с выходом пикового детектора 13, арифметический узел )5, первый вход которого соединен с ныходом АПП lu, преобразователь 16 время — код, выход которого соединен ЗО с вторым нходом арифметического узла, задатчик 17 постоянной > вьл.од которого соединен с третьим входом арифметического узла 15, цифровой индикатор 18, вход которого соединен

< выходом арифметического узла 15, второй дифференциатор 19, вход которого соединен с выходом первого ком{{аратора 12, а выход — с управляющим входом AIIII 14, RS-триггер 20, R- 4p вход которого соединен с выходом второго дифференциатора 19, а выходс входом преобразователя 16 время код и с управляющим входом пикового детектора 13, второй компаратор 21, 45 вход которого соединен с выходом согл 1cующего усилителя 9, и третий диффереициатор 22, вход которого соединен с выходом второго компаратора 21, а выход — с S-входом RSтриггера.

Устрой тво работает следующим образом.

Нспытуемый материал кладется на плиту 1 и направляющей 4 с помощью прижимного механизма 3 прижимается к плите !. предварительно боек 6 перемещается по направляющей 4 нверх до зацепления со спусковым механизмом 5. При выс{ обождении бой{ка 6 от сцепления со спусковым механизмом 5 под действием силь; тяжести боек 6 разгоняется цо скорос{и Р которая o{1» ределяется высотои падения (Н„„д ) бойка данной конкретной установки, и ударяет индентором 7 по поверхности испытуемого материала. Электрический сигнал с пьезоакселерометра

8, пропорциональный действующему ударному ускорению (А ), поступает на вход согласующего усилителя 9 и далее на вход ФНЧ 10. ФНЧ 10 отфильтровывает высокочастотные составляющие сигнала, которые могут возникать при контроле высокотвердых материало{{ и вызывать (при отсутствии фильтра) ложные срабатывания устройства, С выхода согласующего усилителя 9 сигнал поступает на вход второго компаратора 21, который вырабатывает положительный перепад напряжения, фронт которого совпадает с началом ударного импульса. Третий дифференциатор 22 нырабатынает короткий положительный импульс по фронту перепада напряжения на выходе компаратора 21, 1 который переводит RS-триггер н состояние "!". Сигнал с выхода ФНЧ 10 поступает на вход первого дифференциатора l! и с его выхода на вход первого компаратора 12 На выходе первого компаратора 12 формируется положительный перепад напряжения, фронт которого совпадает с моментом достижения ударным импульсом своего максимума. Второй дифференциатор 19 вырабатывает короткий положительный импульс по фронту перепада напряжения на выходе компаратора 12, который переводит RS-триггер 20 в состояние "0". Таким образом, на выходе RS-триггера формируется положительный прямоугольный импульс, длительность которого равна нремени упругопластического деформирования (Т ) испытуемого материала. Этот импульс поступает на вход преобразователя 16 время — код, на выходе которого формируется код, эквивалентный времени T

Сигнал с выхода ФНЧ IO поступает на сигнальный вход пикового детектора 13, который управляеТся сигналом с выхода RS-триггера 20. Амплитуда сигнала, приходящаяся на момент вре1252706 мени окончания импульса с RS-триггера, т.е. пропорциональная максимальному ускорению А, запоминается пиковым детектором на время, необходимое для работы AIIII 14, который запускается импульсом с выхода второго дифференциатора 19. На выходе АЦП формируется цифровой код, эквивалентный максимальной амплитуде ударного ускорения А . Таким образом, на вхо- 10 дах арифметического узла 15 присутствуют коды: с выхода преобразователя 16 время — код, эквивалентный времени Т, с выхода AICI 14, эквивалентный А . Известно, что твер- 15 дость материала может быть оценена по амплитуде ударного ускорения (А ) и длительности упругопластического деформирования (Т ), при этом наиболее достоверным алгоритмом конт- 20 роля твердости при ударе считается отношение (А /Т ), которое с учетом начальных условий соударения (mg, D g u V ) имеет размерность напряжения (Н/м ), Это позволяет, 25 помимо определения динамической твердости, физически обосновано связать его со статической твердостью, например, по Бринелю.

Отсутствие геометрического отпе- 50 чатка при внедрении шарового индентора в материал и влияние динамичности нагружения придает зависимости

НВ = Е(А /Т,„) характерную нелинейность, которая учитывается арифмети35 ческим узлом !5, рассчитывающим статическую твердость по формуле

НВ = Ь +Ь,(А /T ) + Ь (А /T ) ... +

+ I. „(A„/Т,„) (1) Коэффициенты аппроксимации Ъ о °

Ь,..., Ь„ определяются экспериментально и подаются на третий вход арифметического узла с задатчика 17

45 постоянной, При точности контроля статической твердости -IOX достаточной в производстве, в полиноме (1) можно ограничиться первыми тремя членами.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения тверлости, (статической или динамической

Б 3 ав исимос -rr от выб parrrrbix нос тоянных и алгоритма расчета1 за счет более точного определения времени упругопластического деформирования материала Т,„ и амплитуды ударного ускорения А

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для определения твердости материалов, содержащее направляющую, закрепленный на ней спусковой механизм, взаимодействующий с ним боек с ударником в виде шарика, закрепленный на нем пьезоакселерометр, последовательно соединенный с ннм согласующий усилитель, фильтр нижних частот, первый дифференциатор и первый компаратор, пиковый детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, аналого †цифров преобразователь, сигнальный вход которого соединен с выходом пикового детектора, арифметический узел, первый вход ко.торого соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя, преобразователь время-код, выход которого соединен с вторым входом арифметического узла, задатчик постоянной, выход которого соединен с третьим входом арифметического узла, и цифровой индикатор, вход которого соединен с выходом арифметического узла, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вторым дифференциатором, вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход — с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, RA-триггером, R-вход которого соединен с выходом второго дифференциатора, а выход — с входом преобразователя время — код и с управляющим входом пикового детектора, вторым компаратором, вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, и третьим дифференциатором, вход которого соединен с выходом второго компаратора, а выход — с S-входом

RS-триггера.

125"7П6

Составитель А. Паникленко

Редактор О. Бугир Техред В.Кадар Корректор F.. Сирохман

Заказ 4617/45 Тнразк 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ухгород, ул. Проектная, 4