Устройство для измерения твердости металлов

Устройство для измерения твердости металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик

/ л р

/

29/00 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено06 01.75 (21)2092438/22 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.05.76Бюллетень Ме1 (45) Дата опубликования описаиия12.05.7

Гасударственный квинтет

Совета Икнкстрев СССР ке делам нзобретеннй н вткрытнй

О. 179.16

В. Ф. Казанцев, Л. О. Макаров, С. А. Бойдек, В. С. Марголип и Б. Х. Мечетнер (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к ультразвуково., у кс нтролю и может быть использовано для определения твердости металлов.

Известно устройство для измерения твердости металлов, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, электроакустический преобразователь, соединенный с генератором, . металлический волновод с индентором на конце, укрепленный на преобразователе, и регистрирующий блок.

Недостатком известного устройства является недостаточная стабильность и чувствительность измерений. Это происходит по следующим причинам: относительное изменение резонансной частоты однородной колебатели д ной системы под нагрузкой мало по величи- . не; при изменении рабочей частоты, вслед-. ствие перемещения узла колебаний в процессе измерений, увеличиваются акустические потери в подвеске и снижается острота на- 20 стройки системы; повышение чувствительР ности за счет уменьшения поперечного сечения колебательной системы при заданном изменении нагрузки ограничивается потерей колебательной устойчивости однородной 25

2 системы к изгибным колебаниям и, соотвеч ственно, полным нарушением режима работы., С целью повышения стабильности и чув» ствительности измерения преобразователь предлагаемого устройства снабжен пассивной накладкой в виде стержня, закрепленной на нем со стороны противоположной индентору, волновая длина котроя вместе с волновой длиной преобразователя кратна нечетному числу четвертей длин волн ультразвуковых колебаний, поперечное сечение волновода уменьшается от преобразователя к индентору по немонотонному, например экспоненциальному, закону, генератор выполнен с фиксированной частотой, а региотрирующий блок - в виде измерителя входного электрического сопротивления преобразователя.

На фиг, 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 приведены типичные круговые диаг.раммы входного электрического сопротивления преоб513308 раэователя акустической колебательной сис 4мы.

Устройство для измерения твердости металлической поверхности 1 содержит сиотему 2 прижим ;улекзроинйй блок 3, сс единеииый с- ним электроакустический преобраэователь 4 и металлический волновод

5, имеющий длину, равную нечетному числу четвертей длин solIB ультразвука, с индентором 6 на конце. Злектронный блок содержит электрический генератор 7 фиксированной частоты и измеритель 8 входного эдектрического сопротивления, подключенный к входу преобразователя 4. 11лощадь поперечн,зго сечении волновода 5 уменьшаетcg от преобразователя к нндентору по экопоненциальному закону. К обратной стороне преобразователя 4 присоединена пассивная накладка 9 в виде стержня, длина которой вместе с длиной преобразователя 4 составляет нечетное число длин волн ультразвука.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно от электрического генератора 7. на электроакустическнй преобразователь 4 подают напряжение такой фиксированной частоты, на которой волновые длины волновода 5 и пассивной накладки 9 совокупно с преобразователем 4 равны нечет .ным числам четвертей длин волн ультразвука каждая, т.е. на которой акустическая колебательная система в целом настроена в резонанс. При этом регистрируют показания измерителя 8 входного электрического сопротивления. Затем с помощью системы прижима 2 акустическую колебательную сиотему прижимают с постоянной силой индентором 6 к испытуемой металлической поверхности 1 и вновь регистрируют показания измерител . 8 входного электрического сопротивления.

При акустическом контакте индентора 6 с испытуемой поверхностью 1 акустическая колебательная система оказывается нагруженной на дополнительную механическую нагрузку, имеющую как реактивную, так и активную компоненту, При этом соответственно изменяется измеряемое с электрической стороны полное входное сопротивление преобразователя 4, возбуждающего ультразвуковые колебания в системе. Регистрируемые показания входного электрического сопротивления преобразователя 4 являются прн этом мерой твердости исследуемой поверхности 1. Индикатор измерите; ля 8 входного электрического сопротивления

4 с помацью эталонов градунруют в единицах твердости.

На фиг. 2 в качестве примера показаны экспериментально снятые круговые диаграммы, причем диаграмма О соответствует нагрузке на образце с твердостью HP=19,1, а диаграмма б - на образец с НР=18,8.

Пятизначными цифрами показаны частоты возбуждения (в гц), соответствующие данным точкам диаграммы.

® Иэ диаграмм видно, что даже при очень малой разнице в твердости образцов при

-измерении, например, на фиксированной чаототе 22336 гц, векторы полной входной электрической проводимости (а значит и

1Ь

- полного входного электрического сопротивления) электроакустического преобразователя системы существенно отличаются, как по величине; так и ао фазе. Таким образом необходимо учитывать не только реактивную .

30 компоненту нагрузки (как s известных ультразвуковых устройствах измерения твердости по сдвигу резонансной частоты системы}, но активную ее компоненту, как предусмотрено в предлагаемс м устройстве. Это свидетельствует о весьма высокой чувствительности по твердости, которая может быть реализована с помощью преЯлагаемого устройства.

36 а ормула изобретения

Устройство для измерения твердости металлов, содержащее генератор ультразву« ковых колебаний, электроакустический преобразователь,.соединенный с генератором, металлический волновод с индентором на конце, укрепленный на преобразователе, и регистрирующий блок, о т л и ч а юm е е с я тем, что, с целью повышения стабильности н чувствительности измерения, преобразователь устройства снабжен пассивной накладкой в виде стержня, зекрепленной на нем со стороны противоположной индентору, волновая длина которой вместе с волновой длиной преобразователя кратна нечетному числу четвертей длин волн ультразвуковых колебаний, поперечное сечение волновода уменьшается от преобразователя к иидентору по немонотонному, найример, экспоненцплльиому, закону, генератор выполнен с фикспровеыной частотой, а регистрируюший блок, — в виде измерителя входного электрического сопротивления . преобрезователя.

51 3:Н)В

Составитель A. Вопилкин

РЮ актор, М. Васильева Техред О. Луговая " Корректор 3 Фанта

652/57 Тираж 1029,. Подписное

ОНИИПИ Государственного комитета Совета Министров,C<:: I по делам изобретений и открь тий

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

Филиал ПИП -"Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4