Устройство для исследования механических свойств токопроводящих материалов в условиях вакуума

Устройство для исследования механических свойств токопроводящих материалов в условиях вакуума

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (и)879390

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к авторскому свидиильствм

Союз Советскнн

Соцнапнстнческни

Республик

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая влеио 14.01.80 (21 ) 2870890/25-28 с присоединением заявки И (28) Приоритет (5l)M. Кл .

G 01 N 3/48 государственный комитет

СССР

Опубликовано 07.11 81. Бюллетень № 41 по делан изобретений и открытий (53) УД3(620.178. .153 (088.8) с

Дата опубликования описанная 07.11.81

А.Н.Баранов,Т.Н.Гарина, Ю.10.Дружинин, И.А.Козлов, P.À.Kó÷êàåâ,B.А.Милов, Б.Н.Шестаков и А.Е.Левин ! (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ТОКОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ

В УСЛОВИЯХ ВАКУУМА

Устройство относится к исследованиям механических характеристик конструкционных материалов неразрушаемыми методами контроля и предназначено для использования в автономных установках для изучения действия ударных нагрузок на конструкционные матери. алы в условиях вакуума.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для исследования механических свойств токопроводящих материалов в условиях вакуума, содержащее основание, закрепленные на нем пластины из исследуемого материала, источник высокого напряжения, соединяемый с ними, и сферический индентор, размещенный между пластинами 111.

Однако в случае выхода иэ строя одной иэ пластин или индентора устройство неработоспособно. Так как положение индентора не фиксируется, то удары наносятся в различные точки поверхности, поэтому возможно произвольное вращение индентора в процессе разгона и соударения.

Цель изобретения - повышение достоверности исследования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено диском с центральным отверстием, предназначенным для закрепления пластин перпендикулярно плоскости диска в радиальных направлениях, приводом вращения диска, стержнем, коаксиально размещенным в отверстии диска с возможностью возвратнопоступательного движения вдоль него, установленным на основании приводом вращения стержня, закрепленным на другом конце стержня барабаном, дополнительными инденторами и держателями для них, выполненными в виде маятников,- различных по длине и установленных по периметру барабана с возможит*стью качания в плоскости, параллельной диску.

На фиг,1 изображено данное устройство, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - показан узел I на фиг.1.

Устройство состоит иэ диска 1 с радиально установленными на нем, например, посредством соединения типа "ласточкин хвост" пластинами

2 из исследуемых материалов и приводящегося

879390 4

20

55 в движение приводом 3, основания 4 со стационарно расположенным на нем приводом 5, на вал 6 которого посажено фиксирующее устройство, выполненное в виде свободно перемещающегося относительно вала шайбы 7 с направляющими 8, и стержень 9 с жестко закрепленной с валом шайбой 10. На стержне 9 установлен барабан 11 с возможностью перемещения по направляющим 8. На барабане 11 радиально располагаются сферические инденторы 12, которые посредством держателей, выполненных в виде маятников 13, и оси маятника 14 жестко устанавливаются на агатовых нпи рубиновых опорах 15 и крепятся крышкой 16 посредством винтов 17. Стопоры 18, 19, 20 и 21 обеспечива- ют работоспособность устройства. Подшипник

22 связывает диск 1 с основанием 4.

Подшипник 23 осуществляет свободное движение шайбы 7 относительно вала

6. Упорный подшипник 24 осуществляет свобод- . ное перемещение, шайбы 10 относительно основания 4, а упорный подшипник 25 осуществляет свободное перемещение шайбы 7 относительно шайбы 10.

Высокое напряжение к пластинам 2 подводится через контакты 26, съем информации производится регистрирующими узлами 27 с контактов 26.

Работает устройство следующим образом.

К любой из пар токоприводящих пластин

2 посредством контактов 26 подается вф1сокое напряжение от источника (на фигурах пе показан). Сферический индентор 12 с определенной длиной маятника 13 и находящийся между двумя пластинами 2 приобретает избыточный заряд расположенной пластины (электрода) и под действием сил электростатического поля начинает ускоренно двигаться к другому электроду. После соударения с пластиной 2 индейтор 12 перезаряжается и устремляется к проти. воположной пластине. Индентор 12 будет наносить периодические удары в поверхность пластин, причем энергия ударов будет постепенно нарастать за. счет того, что коэффициент восстановления скорости больше нуля. На регистрирующих узлах 27 появляется серия им. пульсов малой и большой амплитуды. Импульсы большой амплитуды формируются за счет тока, возникающего в цепи при перезарядке индентора 12, и их передний фронт соответствует моменту начала соударения. Импульсы малой амплитуды формируются за счет перераспределения заряда в момент отрыва индентора 12 от пластины 2. Интервал времени между импульсами большой и малой амплитуды соответствует времеш1 соударения т, а интервал времени между импульсами малой и большой амплитуды определяет время движения между пластинами 2, расстояния между

И которыми определены заранее для каждой из длин маятников 13. Постепенно энергия ударов возрастает настолько, что появляются пластические деформации в области соудареиия, материал индентора подбирается заранее и должен значительно превосходить по своим физико-механическим параметрам исследуемые материалы, т,е. обладать высокой твердостью, большим модулем упругости и малым коэффицнентом линейного расширения. При малых энергиях удара время соударения пропорционально модулю упругости материала. С дальнейшим ростом энергии удара в области соударения появляются пластические деформации, момент появления которых отмечается по началу уменьшения коэффициента восстановления скорости, определяемого по значениям т„;и тр; . Время соударения в момент появления пластических деформаций пропорционально пределу прочности для хрупких материалов пластин 2, Дальнейший рост энергии ударов может привести к разрушению пластины, В этом случае на регистрирующих узлах 27 пропадут импульсы, а сила ударов определяется по последней серии импульсов. При исследовании прочностных характеристик материалов пластин стопоры 18, 19, 20 и 21 жестко фиксируют всю систему. После исследования образцов .в одной ячейке стопоры 18 и 21 отпускаются, и начинает работать привод 3 вращения диска, который поворачивает диск 1 и основание 4; связанные с диском 1 стопорами

19 и 20 через фиксирующие шайбы 7 и 10, до совмещения следующей пары пластин 2 с контактами 26, Срабатывают стопоры 18 и

21, и измерения продолжаются во второй ячейке диска 1. При этом одна из пластин ячейки еще не изучалась, а информация другой позволяет продублировать полученные результаты из исследований предыдущей ячейки. Это очень важно в случае разрушения одной из пластин в первой ячейке и позволяет не терять информацию для другой пластины. Первый цикл заканчивается после полного поворота диска на

360 . После этого отпускаются стопоры 19 и

20, а стопоры 18 и 21 сработаны, начинает работать привод 5, который вращает стержень

9 и шайбу 10. По стержню 9 и направляющим

8 поднимается поступательно на определенный шаг барабан 11 с индентсрами 12. Диск 1 при этом неподвижен относительно основания 4 посредством стопора 18. После подъема барабана Il на заданный шаг отключается привод

5, срабатывают стопоры 19 и 20, и измерения продолжаются по вертикали для следующего уровня исследуемой поверхности пластины.

После исследования вертикальной составляющей пластин 2 инденторами 12, расположенными на маятниках 13 с одной длиной, стопоры 19 и

5 879390 б

20 отпускаются, и привод 5 поднимает барабан

11 с инденторами 12 до верхнего упора иа направляющих 8. Затем отпускается стопор

18, привод 3 поворачивает диск 1 на шаг, равный .длине одной ячейки. При этом диск 1 вращается относительно шайбы 7 через подшипник

22. Барабан ll при этом жестко зафиксирован относительно основания 4 через шайбу 7 и направляющие 8 стопором 21. Затем срабатывает стопор 18, привод 5, работая в противоположную сторону,, опускает барабан 11 до верхней поверхности шайбы 7. При этом инденторы 12 попадают в соседние ячейки исследуемых пластин 2. Полностью эксперимент заканчивается послееисследования всех пластин по вертикали для каждой длины маятников 13.

Устройство позволяет зафиксировать индентор и тем самым избежать его произвольное вращение и повысить точность измерения за счет нанесения ударов в строго определенные точки поверхности электродов. Устройство работоспособно при любых положениях.

Формула изобретения

Устройство для исследования механических свойств токопроводящих материачов в условиях вакуума, содержащее основ ННе, закрепленные на нем пластины из исследуемого материала, источник высокого напряжения, соединяемый с ними, и сферический индеитор, раз5 мещенный между пластинами, о т л и ч à Ioщ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности исследования, оно снабжено диском с центральным отверстием, предназначенным для закрепления пластин перпендикулярно плос О кости диска в радиальных направлениях, приводом вращения диска, стержнем, коаксиальио размещенным в отверстии диска с возможностью возвратно-поступательного. движения вдоль него, установленным на основании приводом

15 вращения стержня, закрепленным на другом конце стержня барабаном, дополнительными инденторами и держателями для иих, выпол-. ненными в виде маятников, различных по длине и установленных о периметру барабана с щ возможностью качания в плоскости параллельной диску.

Источники информагии, принятые ва внимание при экспертизе

2s 1. "Заводская лаборатория", % 11, 1966, с.1374-1377 (прототип) .

879390

Составитель И.Муэычкина

Редактор С.Суркова Техред И.Гайду

Корректор Е.Рошко

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 9706/10 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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