Устройство для измерения твердости материалов

Устройство для измерения твердости материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерению твердости материалов. Изобретение позволяет расширить эксплуатационные возможности за счет обеспечения измерения твердости в полостях малого размера. Устройство содержит резонатор, размещенный внутри инертной массы, которая соединена с узлом нагружения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 3/40

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВеДОмстВО сссР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844164/28 (22) 18,01,90 (46) 15.02,93. Бюл, ¹ 6 (71) Научно-производственное обьединение по технологии машиностроения для животноводства и кормопроизводства "РостНИИТМ" (72) Б.B.Ëàâðåíòüåâ, А.С,Сабаев, В.Д.Ровен ьков и В.Я. Сер гиен ко (66) Дорофеев А.Л. и др. Неразрушающие фИзические методы измерения твердости, IVI.: Машиностроение, 1979, с,21, 22, Авторское свидетельство СССР № 297900, кл, G 01 N 3/48, 1971.

Предполагаемое изобретение относится к исследованиям физико-механических свойств материалов и может быть использовано в машиностроении для контроля твердости внутренних поверхностей труб и полостей в массивных иэделиях.

Известно устройство для измерения твердости — электроакустический твердомер, содержащее полуволновой электроаку стический преобразователь с индентором на конце, систему механического нагружения индентора и электронные системы возбуждения и регистрации акустических колебаний и реобразовэтеля.

Недостатками известного устройства являются сравнительно невысокая чувствительность преобразователя к твердости контролируемого изделия и большие габаритные размеры, затрудняющие контроль . твердости внутренних поверхностей, Известно более чувствительное устройство для измерения твердости, содержащее. Ы2 „, 1795350 Al (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерению твердости материалов. Изобретение позволяет расширить эксплуатационные возможности за счет обеспечения измерения твердости в полостях малого размера. Устройство содержит резонатор, размещенный внутри инертной массы, которая соединена с узлом нагружения. 1 ил. четвертьволновой электроакустический преобразователь с индентором на свободном конце стержня-резонатора; систему механического нагружения индентора и электронные системы возбуждения и регистрации акустических колебаний преобразователя.

Недостатком известного устройства являются большие габаритные размеры преобразователя, что затрудняет контроль твердости внутренних поверхностей и тем самым ограничивает область применения устройства.

Целью предполагаемого изобретения является расширение области применения устройства для измерения твердости путем уменьшения габаритных размеров преобразователя и тем самым уменьшение внутренних размеров полостей. доступных контролю, причем без уменьшения длины стержня-резонатора, т.е. при сохра1795350 нении его чувствительности к изменениям твердости.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения твердости внутренних поверхностей содержит четвертьволновой электроакустический преобразователь с индентором на свободном конце стержнярезонатора, систему механического нагружения индентора и электронные системы возбуждения и регистрации акустических колебаний преобразователя, причем инертная масса преобразователя имеет осевое глухое отверстие, в котором по всей длине свободно расположен стержень-резонатор, жестко соединенный с массой на дне отверстия, а элементы систем возбуждения и регистрации акустических колебаний расположены в кольцевой щели между стержнем-резонатором и внутренней поверхностью отверстия .в массе.

На чертеже показана схема устройства, включающая осевое сечение преобразователя.

Устройство для измерения твердости внутренних поверхностей содержит четвертьволновой акустический преобразователь в корпусе 1 с подпружиненной задней опорой 2, устанавливаемый внутрь полости 3 контролируемого изделия 4 (на фиг.1 показан вариант устройства с преобразователем для контроля круглых цилиндрических отверстий). Индентор 5, внедренный в контролируемое изделие 4, закреплен на свободном конце стержня-резонатора 6, Инертная масса 7 преобразователя имеет глухое отверстие, через которое по всей длине свободно проходит стержень-резонатор 6, жестко соединенный с массой

7 на дне отверстия. Система механического нагружения выполнена в виде тарированной пружины сжатия 8, одним концом упирающейся в заднюю опору 2, а другим — в опорный кольцевОй выступ на наружной поверхности инертной массы 7, которая перемещается в осевом направлении в подшипниках скольжения 9, Пьезеоэлектрический элемент 10 системы возбуждения электрических колебаний в стержне-резонаторе 6 соединен с выходом усилителя 11, вход которого соединен с пьезоэлектрическим элементом 12 системы регистрации акустических колебаний стержня-резонатора 6 (в данном конкретном примере указаны пьезоэлектрические элементы систем возбуждения и регистрации колебаний). Выход усилителя 11 соединен также через частотомер 13 с индикатором 14, проградурованным в единицах твердости.

Устройство работает следующим образом. При установке электроакустического преобразователя устройства в полость 3 контролируемого изделия 4 индентор 5 внедряется в материал контролируемого изделия 4 под действием упругой силы тарированной пружины сжатия 8, одним концом прижимающей заднюю опору 2 к внутренней поверхности изделия 4, а другим концом через опорный кольцевой выступ прижимающей инертную массу 7 со стержнем-резонатором 5 к внутренней поверхно15 сти изделия 5. Под действием этой силы происходит внедрение индентора 5 в материал изделия 4. При установке преобразователя инертная масса 7 перемещается внутри корпуса 1 в подшипниках скольжения 9, В соответствии с глубиной внедрения индентора, зависящей от твердости контролируемого иэделия, изменяется и резонансная частота колебаний стержня-резонатора 6.

Колебания резонансной частоты, возбужда25 емые пьезоэлементом 10, после усиления сигнала пьезоэлемента 12 усилителем 11 поступают через частотомер 13 на индикатор 14, показание которого соответствует твердости контролируемого изделия 5.

30 При этом по сравнению с четвертьволновым преобразователем известной конструкции, укороченным до требуемой длины (диаметра контролируемого отверстия), предлагаемый четвертьволновой преобразователь позволяет использовать более длинный стержень-резонатор и тем самым обеспечивает большую чувствительность к изменению твердости контролируемого иэделия (позволяет сохранить высокую чувствител ьность четвертьволнового преобразователя за счет сохранения длины стержня-резонатора при общем укорочении преобразователя, имеющего новую геометрическую форму инертной массы и новое

45 взаимное расположение отдельных частей преобразователя).

Предлагаемое устройство обеспечивает измерение твердости внутренней поверхности гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания, имеющих внутренний диаметр менее 100 мм, что с помощью известных устройств сделать невозможно. Предполагается использовать устройство для контроля качества закалки с нагревом ТВЧ внутренней поверхности гильз цилиндров внутреннего сгорания на заводе "Пенздизельмаш", г. Пенза, в Икв, 1991.

1795350

Составитель Б.Лаврентьев

Техред M.Moðãåíòàë Корректор В.Петраш

Редактор

Заказ 426 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Формула изобретения

Устройство для измерения твердости материалов, содержащее инертную массу, жестко соединенный с ней одним концом резонатор, закрепленный на другом его 5 конце индентор, систему возбуждения акустических колебаний резонатора. узел нагружения резонатора и систему регистрации колебаний резонатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения эксплуатационных воэможностей, резонатор и инертная масса коаксиальны.