Устройство для контроля твердости

Устройство для контроля твердости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для измерения твердости материала . Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей и повышение производительности за счет обеспечения возможности различных перемещений индентора относительно поверхности исследуемого материала. Это достигается тем, что на внешней поверхности пьезовозбудителя размещено 16 электродов. Блок управления и индикации, управляя генератором и блоком коммутации, обеспечивает возбуждение колебаний индентора в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Информация о колебаниях индентора при соприкосновении с исследуемым материалом регистрируется фазометром и сопоставляется с тарировочными зависимостями, заложенными в память блока управления и индикадаи.. 6 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪБЛИН (51) 4 G 01 N 3/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

l1PH П1НТ СССР (21) 4219864/25-28 (22) 01.04.87 (46) 30. 10.88. Бюл. Р 40 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) P.IO. Бансявичюс, С. В. Бас кутис, В.С.Васаускас, А.M.Êàñïàðàéòèñ и С.А.Сакалаускас (53) 620.178.153(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 954823, кл. G 01.N 3/40, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1337723, кл. Г 01 N 3/40, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ TBFPДОСТИ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для измерения твердости матеИзобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для измерения твердости материалов.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей и повьипение производительности за счет обеспечения воэможности различных перемещений индентора.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства и эпюры распределения амплитуд по оси пьезоэлектрического преобразователя; на фиг. 2 - разрез

А-А на фиг. 1, расположение четырех групп внешних электродов вдоль направляющей цилиндра; на фиг. 3 — схема расположения на поверхности цилиндра и соединения (с помощью блока коммутации) внешних электродов для

„„ЯЦ„„1434323 A 1 риала. Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей и повышение производительности за счет обеспечения возможности различных перемещений индентора относительно поверхности исследуемого материала.

Это достигаетея тем, что на внешней поверхности пьезовозбудителя размещено 16 электродов. Блок управления и индикации, управляя генератором и блоком коммутации, обеспечивает возбуждение колебаний индентора в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Информация о колебаниях индентора при соприкосновении с исследуемым материалом регистрируется фазометром и сопоставляется с тарировочными зависимостями, заложеннымн в память блока управления и индикации. 6 ил. возбуждения и измерения поперечных колебаний индентора по оси Х; на фиг. 4 — то же, для колебаний по оси

Y на фиг. S — то же, для возбуждения и измерения крутильных колебаний интентора; на фиг. 6 — то же, для возбуждения и измерения продольных колебаний индентора.

Устройство содержит корпус 1, размещенные в нем с возможностью перемещения вдоль оси корпуса пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде полого цилиндра 2 из керамики с индентор м 3 на конце.

Цилиндр 2 жестко прикреплен к направляющему цилиндру 4, который опирается на нижний фланец 5 корпуса 1.

Для прижатия направляющего цилиндра

4 к фланцу 5 служит пружина 6. Внут-. з 143432 ренний электрод 7 соединен с корпусом 1 (заземлен). Внешние электроды разделены на четыре группы. Центральные точки групп равномерно (через 90 ) расположены вдоль направ5 ляющей цилиндра 2 на равных расстояниях от его оснований. Каждая группа состоит из четырех электродов 8-11, 12-15, 16-19, 20-23, симметрично pac" 10 положенных относительно направляющей и образующей,проходяпщх центральную точку каждой группы. Внешние электроды 8-23 соединены с соответствующим регистрирующим входом блока 24 коммутации, который подключает их в соответствии со схемами на фиг. 3-6 к первому выходу генератора 25 и первому входу фазометра 26. Второй вход фазометра 26 подключен к второму выходу генератора 25, а выход— к входу блока 27 управления и коммутации. Выходы блока 27 управления и коммутации соединены с управляющнж входами генератора 25 и блока 24 25 коммутации соответственно..

Устройство работает следующим образом.

При определении твердости анизотропных материалов возбуждают попереч- ЗО ные колебаний по осям Х и У, так как твердость по разным направлениям с анизотропных материалов неодинакова.

C блока 27 управления и индикации поступает сигнал, по которому блок

24 коммутации (для получения колебаний индентора 3 по оси Х) соединяет электроды 8, 9, 18, 19 и 10, 11, 16, 17 (фиг. 3) с симметричным выходом (с заземленной тачкой) генератора 25

{эти электроды становятся возбуждающими), а электроды 12, 15, 20, 23, и 13, 14, 21 22 - с первым (симметричным) входом фазометра 26 {эти электроды становятся измерительными).

На управляющий вход генератора 25 также поступает соответствующий сигнал с блока 27 управления и индикации, по которому генератор 25 вырабатывает электрический сигнал на частоте, соответствующей первой фор- ме поперечных колебаний по оси Х пьезокерамического цилиндра 2 (эпюра распределения амплитуд поперечФ ных колебаний по оси Х показана на фиг. 1а), т.е. реализуется обратный

55 пьезоэффект, так как при подаче электрического напряжения на возбуждающие электроды возбуждаются ме-.

3 ханические деформации пьезокерамического цилиндра 2. В измерительных электродах возбуждается напряжение, пропорциональное механическим напряжениям в пьезокерамкческом цилиндре

2 (реализуется прямой пьезоэффект).

От соотношения твердостей индентора 3 и контролируемой поверхности зависит сдвиг фаз, отсчитываемый бт значения W /2 (т.е. до соприкосновения индентора к контролируемой поверхности) между напряЖением питания, задаваемым генератором 25 и сигналом, снимаемым с измерительных электродов, фиксируемый фазометром 26.

Твердость материала определяют по построенной заранее экспериментальным путем и введенной в память блока 27 .тарировочной зависимости изменение фазы — твердость материала. Для этого сигнал от фазометра

26 поступает в блок 27, и после сравнения с тарир овоч ной за ви симо стью определяют твердость материала, значение которой может быть введено на индикатор блока 27 (не показано) .

При определении твердости по нап- равлению оси Y для получения поперечных колебаний по оси У (эпюра распределения амплитуд по оси У показана на фиг. !6) возбуждающими электродами служат электроды 12, 13 22, 23 и 14, 15, 20, 2 1, соединенные блоком 24 коммутации с симметричным выходом генератора 25. Измерительными электродами становятся электроды

8, 11, lá, 19 и 9, 10, 17, 18, которые соединяются с симметричным входом фазометра 26 (фиг. 4) . Определение твердости осуществляется по той же методике.

При определении твердости тонких листовых материалов, тонких закаленных слоев возбуждаются крутильные колебания. Процесс работы устройства аналогичен, т.е. от блока 27 поступает соответствующий сигнал на блок

24, который с о еди ня ет эл ек тр оды 8, 11, 19, 16 и 9, 10, 17, l8 с симметричным выходом генератора 25 (эти электроды становятся возбуждающими).

Измерительными электродами служат электроды 13, 14, 21, 22 и 12, 15, 20, 23, соединенные с симметричным .входом фазометра 26 (фиг. 5).

Включают генератор 25 электрических колебаний и подают на возбуждающие электроды напряжение синусоидаль5 14343 ной формы. В пьезокерамическом цилиндре 2 возбуждаются резонасные крутильные колебания (эпюра распре- . деления амплитуд крутильных колебаний показана на фиг. 1в). Возбужце5 ние крутильных колебаний происходит из-за того, что каждая группа электродов образует два биморфных элемента, возбуждающих колебания в плоскос- !О ти, касательной к составляющей цилиндра А-А, совпадающей с осью симметрии электродов,. параллельной оси цилиндра. При этом пара верхних электродов 8 и 9 образуют первый биморф, пара нижних 10 и 11 — нижний биморф, а фазы их колебаний смещены на 180, т.е. они противофазны. Это дает форму изгиба сечения А-А, показанную на фнг. 1в, т.е. крутильные колебания вокруг оси Z цилиндра.

Аналогичный процесс происходит в остальных возбуждающих электродах, т.е. пара верхних электродов 16 и 17 образует-первый биморф, пара нижних 25 электродов 18 и 19 — нижний биморф.

Сигнал, получаемый при помощи крутильных колебаний, снимается с измерительных эпектродов, соответственно образующих два верхних биморфа

30 (электроды 12, 13 и 20, 2! ) и два нижних биморфа (электроды 14, 15 и

22, 23) . Определение твердости контролируемого материала аналогично методике, описанной при возбуждении поперечных колебаний.

При определении твердости материалов и изделий с высокой жесткостью во всех направлениях в пьезокерамическом преобразователе возбужда40 ются продольные колебания. Определение твердости производят аналогично, т.е. от блока. 27 поступает соответствующий сигнал на блок 24, который соединяет электроды 8-11 и 16-19 с выходом генератора 25 (эти электроды

45 становятся возбуждающими). Измерительными электродами становятся электроды 12-15 и 20-23, соединенные с входом фазометра 26 (фиг. 6).

После включения генератора 25 и подачи на возбуждающие электроды изобретения

Ф ор мула

Устройство для контроля твердости, содержащее корпус, размещенный в нем с возможностью перемещения вдоль его оси пьезоэлектрический преобразователь с индентором на конце, пружину нагрузки для взаимодействия с индентором и корпусом, генератор и регистратор, о т л и ч а ю" щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возмо ностей и повышения производительности, оно снабжено блоком коммутации, сигнальный вход которого соединен с первым выходом генератора, и блоком управления и индикации, выходы которого соединены с управляющими входами генератора и блока коммутации соответственно, регистратор выполнен в виде фазометра, первый вход которого соединен с вторым выходом генератора, второй — с информационным выходом блока коммутации, а выход— с входом блока управления и индикации, пьезоэлектрический преобразователь выполнен в виде полого цилиндра из керамики с радиальной поляризацией, внутреннего электрода, соединенного с корпусом и расположенных равномерно вдоль направляющей и эквидистантно основаниям цилиндра четырех групп внешних электродов, каждая из которых состоит из четырех электродов, симметрично расположенных относительно направляницей и образующей проходящих через центральную точку каждой из групп, каждый из внешних электродов соединен с соответствующим регистрирующим входом блока коммутации.

23 6 напряжения синусоидальной формы в пьезокерамическом цилиндре 2 возбуждаются резонансные продольные колебания (эпюра распределения амплитуд продольных колебаний показана на фиг. 1г). Определение твердости контролируемого материала аналогично методике, описанной при возбуждении поперечных колебаний.

1434323

1434323

1434323

Тираж 788

Подписное

BHHHHH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 Ю

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор Е.Копча

Заказ 448

Составитель А.Паннкленко

Текред д.Олийнык Корректор H.Ìóñêa