Устройство для измерения микротвердости образцов

Устройство для измерения микротвердости образцов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытанию материалов и может использоваться при определении твердости. Устройство позволяет использовать фотометрический способ измерения размера отпечатка. В устройстве луч света от лампы через объектив попадает на образец , отражается от него, проходит через объектив и полупрозрачную пластину и разлагается на два луча. Один луч попадает в окулярный микроскоп и регистратор для визуального наблюдения, а второй проходит в фотоэлектронный умножитель. Пройдя через ряд электронных блоков, сигнал поступает на индикатор и отражается на нем в удобном виде. 2 з.п. ф-лы, 4 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 M 3/40

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2Р г

0 (1 — Ь/а) (21) 4829167/28 (22) 28.05.90 (46) 23.03.93, Б юл. ¹ 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального Сырья им. Н,М.Федоровского (72) Е.Г,Рябева и М.С,Чувильчиков (56) Волынский И.С. Определение рудных минералов под микроскопом, — М.: Недра, 1966, т. 1. с. 176 — 178, Хрущов М,М., Беркович Е.С. Приборы

ПМТ-2 и ПМТ-3 для испытаний на микротвердость. — М.; Ан СССР 1950, с. 26, фиг. 13, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ ОБРАЗЦОВ

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств веществ и может быть использовано в минералогии для измерения микротвердости образцов, Цель изобретения — повышение точности.

На фиг. 1 дана блок — схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — блок-схема блока вычислений; на фиг. 3 — блок-схема блока перемещения предметного столика и индентора; на фиг, 4 — временные диаграммы работы устройства.

Известно, что при определении методом статического вдавливания микротвердость образца Н (кгlмм ) определяется как отношение испытательной нагрузки Р (кг), действующей на индентор, к площади поверхности отпечатка, полученного в результате пластической деформации образца.

Авторами установлено, что при использова- нии в качестве индентора стандартной ал!

Ы 1803808 А1 (57) Изобретение относится к испытанию материалов и может использоваться при определении твердости. Устройство позволяет использовать фотометрический способ измерения размера отпечатка. В устройстве луч света от лампы через объектив попадает на образец, отражается от него, проходит через объектив и полупрозрачную пластину и разлагается на два луча. Один луч попадает в окулярный микроскоп и регистратор для визуального наблюдения, а второй проходит в фотоэлектронный умножитель, Пройдя через ряд электронных блоков, сигнал поступает на индикатор и отражается на нем в удобном виде. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, мазной квадратичной пирамиды Виккерса с углом при вершине между двумя противоположными гранями в 136 и объектива с аппертурой менее 0,72 лучи света, отраженные от поверхности отпечатка образца, не возвращаются в обьектив и, следовательно, световой поток, попадающий в фотоэлектронный умножитель, уменьшается по сравнению с потоком от участка объекта без отпечатка. При этом микротвердость образца определяется по формуле; где а и Ь вЂ” амплитуды сигналов, В, на выходе усилителя при фотометрировании участка образца беэ отпечатка и с отпечатком соответственно;

L — увеличение объектива;

D — диаметр диафрагмы, мм.

1803808

Усгройство для измерения микротвердости образцов содержит лампу осветителя

1, расположенные на одной оптической оси предметный столик 2 для размещения на нем исследуемого образца 3, объектив 4, полупрозрачную пластину 5, установленную под углом к оптической оси и обеспечивающую направление света от лампы осветителя

1 по оптической оси к образцу 3, вторую полупрозрачную пластину 6, расположенную под тем же углом к оптической оси, что и полупрозрачная пластина 5, окулярный микрометр 7 и регистратор 8, индентор 9, блок управления10 и блок перемещения 11 предметного столика и индентора, вход которого "5 соединен с выходом блока управления 10, а механические выходы — с индентором 9 и предметным столиком 2; расположенные на оси луча, отраженного от второй полупрозрачной пластины 6, диафрагму 12 и фотоэлектронный умножитель 13, и соединенные последовательно усилитель 14, вход которого соединен с выходом фотоэлектронного умножителя 13, блок вычислений

15, первый управляющий вход которого со- 25 единен с выходом блока управления 10, а второй — с электрическим выходом блока перемещения 11 предметного столика и индентора, и индикатор 16, Блок вычислений

15 содер>кит управляемые ключи 17 и 18, 30 входы которых объединены и являются входом блока вычислений 15, а управляющие входы которых являются управляющими входами блока вычислений 15, блок буферной памяти 19, блоки деления 20 и 21, умно- 35 жители 22, 23, 24, блоки возведения в квадрат 25 и 26, блоки памяти 27 и 28, перепрограммируемые блоки памяти 29, 30, 31, инвертор 32 и сумматор 33, Вход блока буферной памяти 19 подключен к выходу уп- 40 . равляемого ключа 17, а выход — к входу делителя блока деления 20, вход делимого которого соединен с выходом управляемого ключа 18, а выход через инвертор 32 связан с первым входом сумматора 33, Второй вход 45 сумматора 33 соединен с блоком памяти 27, Перепрограммируемый блок памяти 29 через блок возведения в квадрат 26 соединен с первым входом умножителя 22, другим входом который соединен с выходом сумматора 33. 50

Выход умножителя 22 связан с входом делителя блока деления 21, Перепрограммируемый блок памяти 30 через блок возведения в квадрат 25 соединен с первым входом умножителя 24, другим входом который соединен 55 с перепрограммируемым блоком памяти 31.

Входы умно>кителя 23 подключены к выходу умножителя 24 и блоку памяти 28, а выход— соединен с входом делимого блока деления

21, выход которого является выходом блока вычислений 15. Блок перемещения 11 предметного столика 2 и индектора 9 содержит тактовый генератор 34, последовательно соединенные формирователи импульсов 35, 3G, 37 и 38, элементы И 39, 40 и 41, инвертор

42, сумматор 43, шаговый двигатель 44 индентора 9 и шаговый двигатель 45 предметного столика 2, валы которых являются соответственно первым и вторым механическими выходами блока перемещения 11 и связаны с индентором 9 и предметным столиком 2, Первые входы элементов И 39, 40 и

41 объединены и подключены к тактовому генератору 34, а вторые vp< входы соединены с выходами формирователей импульсов 35, 36 и 37 соответственно. Выход элемента И

41 через инвертор 42 подключен к первому входу сумматора 43, второй вход которого соединен с выходом элемента И 39, а выход — подключен к шаговому двигателю 45 предметного столика 2. Выход элемента И 40 соединен с шаговым двигателем 44 индейтора 9, вход формирователя импульсов 35 является входом блока перемещения 11 предметного столика 2 и индентора 9, выходом которого является выход формирователя импульсов 38.

Введение второй полупрозрачной пластины 6 позволяет разделить луч ввета на два луча, один из которых попадает в новый регистрационный канал, содержащий диафрагму 12, фотоэлектронный умножитель 13, усилитель 14, блок вычисления 15 и индикатор 16 и позволяющий фотометрическим способом измерять размер отпечатка на поверхности исследуемого образца от действия индентора, Устройство работает следующим образом.

После установки исследуемого образца

3 на предметный столик 2 включают блоки

1, 10, t1, 13 — 45 и в перепрограммируемые блоки памяти 29, 30 и 31 заносят следующие величины; в блок 29 — диаметр 0 диафрагмы

12, в блок 30 — увеличение L объектива 4 и в блок 31 — испытательную нагрузку P на инденторе 9, После включения указанных блоков луч света от лампы осветителя 1, отразившись от полупрозрачной пластины

5, через объектив 4 попадает на образец 3, отразившись от которого, проходит объектив 4, полупрозрачную пластину 5 и разлагается полупрозрачной пластиной 6 на два луча таким образом, что первый луч попадает в окулярный микрометр 7 и регистратор

8 для визуального наблюдения образца 3, а второй — проходит диафрагму 12 и попадает в фотоэлектронный умножитель 13. Диафрагма 12 ограничивает диаметр фотометри1803808 руемого участка образца 3, С выхода фотоэлектронного умнвжителя 13 электрический сигнал, пропорциональный отраженному от образца 3 потоку света, после усиления в усилителе 14 поступает на вход блока вычислений 15. Тактовый генератор 34 вырабатывает последовательность импульсов (фиг. 4а). В момент поступления из блока управления 10 стартового импульса (фиг. 4б) управляемый электронный ключ 17 замыкается и сигнал с амплитудой а, пропорциональной световому потоку, отраженному от образца 3 без отпечатка, поступает в блок буферной памяти 19 и далее на вход делителя блока деления 20. По заднему фронту стартового импульса формирователь импульсов 35 вырабатывает импульс (фиг. 4e), поступающий на первый вход элемента "И"

39, на второй вход которого поступают импульсы с тактового генератора 34. С выхода элемента "И" 39 импульсы (фиг, 4г) подаютЬя на первый вход сумматора 43 и далее на шаговый двигатель 45 предметного столика

2 (фиг. 4к), вал которого механически связан с предметным столиком 2 и осуществляет движение его таким образом, что фотометрируемый участок образца 3 перемещается под индектор 9. По заднему фронту выходкого импульса формирователя импульсов

35 формирователь импульсов 36 вырабаты. вает импульс (фиг.4д), поступающий на первь и вход элемента И 40, на второй вход которого поступают импульсы с тактового генератора 34. С выхода элемента И 40 импульсы (фиг. 4е) поступают на шаговый двигатель 44 индентора 9, вал которого механически связан с индентором 9 таким образом, что при вращении шагового двигателя 44 индентор 9 опускается на образец 3, Формула изобретения а затем поднимается, оставляя на образце 40

3 отпечаток, По заднему фронту выходного 1. Устройство для измерения микроимпульса формирователя импульсов 36 формирователь импульсов 37 вырабатывает импульс (фиг. 4ж), поступающий на первый . оптической оси предметный столик для входэлемента И41, на втордй вход которого 45 размещения на нем исследуемого образпоступают импульсы с тактового генератора

34. С выхода элемента И 41 импульсы (фиг, 4з) через инвертор 42 (фиг, 4и) попадают на второй вход сумматора 43 и далее на шаговый двигатель 45 предметного столика 2 (фиг, 50

4к), и происходит обратное движение предметного столика 2 таким образом, что участок образца 3 с отпечатком оказывается под объективом 4 в фотометрируемой области. ПЬ заднему фронту выходного импуль- дентором и предметным столиком, о т л иса формирователя импульсов 37 формирователь импульсов 38 вырабатывает импульс (фиг. 4л), поступающий на второй рачной пластиной, расположенной на опти-. управляющий вход блока вычислений 15. ческой оси под тем же углом к ней, что и, При этом управляемый электронный ключ первая, расположенными на оси луча, отратвердости образцов, содержащее лампу осветителя, расположенные на одной ца, объектив, полупрозрачную пластину, установленную под углом к оптической оси и обеспечивающую направление света от лампы осветителя по оптической оси к образцу, окулярный микрометр и регистратор, индентор, блок управления и блок перемещения предметного столика и индентора, вход которого соединен с выходом блока управления, а механические выходы — с ин55 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено второй полупроз5

18 замыкается и сигнал с амплитудой Ь, пропорциональной световому потоку, отраженному от образца 3 с отпечатком поступает на вход делимого блока деления 20. С выхода блока деления 20 сигнал с амплитудой

b/а через инвертор 32 поступает на первый вход сумматора 33, на второй вход которого поступает сигнал с амплитудой, равной 1, из блока памяти 27. С выхода сумматора 33 сигнал с амплитудой 1 — Ь/а подается на первый вход умножителя 22, С выхода перепрограммируемого блока памяти 29 сигнал с амплитудой D через блок возведения в квадрат 26 подается на второй вход умножителя 22, с выхода которого поступает на вход делителя блока деления 21. С выхода перепрограммируемого блока памяти 30 сигнал с амплитудой L через блок возведения в квадрат 25 подается на вход умножителя 24, на другой вход которого с выхода перепрограммируемого блока памяти 31 поступает сигнал с амплитудой P. С выхода умножителя 24 сигнал с амплитудой L P подается на вход умножителя 23, на другой вход которого с выхода блока памяти 28 поступает сигнал с амплитудой 1, 18. С выхода умножителя 23 сигнал с амплитудой t,18L P подается на вход делимого блока деления 21, с выхода которого сигнал с амплитудой 1,18 L Р/(D (1 — b/а)), численно равной микротвердости образца 3, поступаег на индикатор 16 и отображается на нем в удобном для оператора виде.

Изобретение позволяет повысить точность измерения микротвердости образца, автоматизировать процесс измерений и увеличить производительность, 1803808 женного от второй полупрозрачной пластины, диафрагмой и фотоэлектронным умножителем и соединенными последовательно усилителем, вход которого соединен с выходом фотоэлектронного умножителя, блоком вычислений, первый управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, а второй — с электрическим выходом блока перемещения предметного столика и индентора, и индикатором.

2, Устройство по и. 1, отл и ч а ю ще ес я тем, что блок вычислений выполнен в виде первого и второго управляемых ключей, входы которых объединены и являются входом блока вычислений, а управляющие входы которых являются соответственно первым и вторым управляющими входами блока вычислений, блока буферной памяти, первого и второго блоков деления, первого, второго и.третьего умножителей, первого и второго блоков возведения в квадрат, первого и второго блоков памяти, первого, второго и третьего перепрограммируемых блоков памяти, инвертора и сумматора, причем вход блока буферной памяти подключен к выходу первого управляемого ключа, а выход — к входу делителя первого блока деления, вход делимого которого соединен с выходом второго управляемого ключа, а выход через инвертор связан с первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с первым блоком памяти, первый перепрограммируемый блок памяти через первый блок возведения в квадрат соединен с первым входом первого умножителя, другим входом который соединен с выходом сумматора, выход первого умножителя связан с входом делителя второго блока деления, второй перепрограммируемый блок памяти через второй блок возведения в квадрат соединен с первым входом третьего умножителя, другим входом который соединен с третьим перепрограммируемым бло5 ком памяти, входы второго умножителя . подключены к выходу третьего умножителя и к второму блоку памяти, а выход соединен с входом делимого второго блока деления, выход которого является выходом блока вы-.

10 числений.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок перемещения предметного столика и индентора выполнен в виде тактового генератора, первого, второго, третьего

15 и четвертого посЛедовательно соединенных формирователей импульсов, первого, второго и третьего элементов И, инвертора, сумматора, шаговых двигателей индентора и предметного столика, валы которых явля20 ются первым и вторым механическими выходами блока перемещения предметного столика и индентора, причем первые входы первого, второго и третьего элементов И объединены и подключены к тактовому ге25 нератору, а вторые их входы соединены с выходами первого, второго и третьего формирователей импульсов соответственно, выход третьего элемента И через инвертор подключен к первому входу сумматора, вто30 рым входом который соединен с выходом первого элемента И, а выходом подключен к шаговому двигателю предметного столика, выход второго элемента И соединен с шаговым двигателем индентора, вход пер35 вого.формирователя импульсов является входом блока перемещения предметного столика и индентора, а электрическим выходом является выход четвертого формирователя импульсов.

4О

1803808

Фиг.2.

1803808

Фиг.З. а) б)

e) э) к) л)

Фиг.4.

Составитель М. Чувильчиков

Редактор Т, Иванова Техред М.Моргентал Корректор Л, Филь

Заказ 1052 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