СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПРОВОЛОЧНОГО МАТЕРИАЛА ПО ОБЪЕМУ ИЗДЕЛИЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПРОВОЛОЧНОГО МАТЕРИАЛА В ОБЪЕМЕ ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2014 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к области изготовления изделий из проволочных, волокновых материалов.

С античных времен известен способ определения наличия посторонних примесей в чистом металле, например серебра в золоте, открытый еще Архимедом, заключающийся в том, что изделие погружают в ванну с водой, замеряют объем вытесненной изделием воды, зная удельный вес чистого металла, в данном случае золота, вычисляют вес изделия и по разнице вычисленного и замеренного весов определяют факт наличия или отсутствия примеси серебра в изделии.

Этот способ по технической сущности наиболее близок к предлагаемому изобретению и принят за прототип.

Для создания расчетной модели деформирования изделий, изготовленных из проволочного материала, например, методом конечных элементов (МКЭ) важно знать действительное распределение плотности материала в объеме изделия.

В виду наличия сухого трения заготовки изделия при прессовании о стенки прессформы, сложной геометрии изделия, неравномерного распределения плотности в материале заготовки возникает неравномерное распределение плотности в материале изделия.

Поэтому ставится задача определения действительного распределения плотности проволочного материала в объеме изделия.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия, содержащий погружение изделия в прозрачную емкость с дистиллированной водой и определение объема воды, вытесненной изделием, отличающийся тем, что изготавливают эталон из непористого материала с удельным весом, большим удельного веса воды, геометрическая форма которого без зазоров описывает форму изделия, эталон и изделие мысленно разбивают на n частей одинаково расположенными горизонтальными плоскостями и размечают эти уровни на эталоне и изделии рисками, прозрачную емкость заполняют дистиллированной водой до нижней образующей выходного отверстия канала, соединяющего прозрачную емкость со сменной мерной емкостью со шкалой, протарированной в мм³, погружают эталон в воду до нижней риски и определяют объем V_чs=1 погруженной нижней первой части эталона по объему жидкости, вытесненной этой частью в сменную мерную емкость, последовательно продолжают погружать эталон до очередной s-й риски, s=2, 3, …, n-1, на каждом s-м этапе определяют объем V_чs погруженной s-й части эталона из соотношения

$$V_{чs}={\displaystyle \sum _{s=1}^s{V}_{чs}}-{\displaystyle \sum _{s=1}^{s-1}{V}_{чs}}$$ ,

где $${\displaystyle \sum _{s=1}^s{V}_{чs}}$$ - объем s погруженных частей эталона, $${\displaystyle \sum _{s=1}^{s-1}{V}_{чs}}$$ - объем s-1 погруженных частей эталона, определенных по объемам вытесненной этими частями эталона жидкости, погружают эталон полностью в воду и определяют его объем V, определяют объем последней n-й части эталона из соотношения

$$V_{чn}=V-{\displaystyle \sum _{s=1}^{s=n-1}{V}_{чs}}$$ ,

вынимают эталон из прозрачной емкости, или эталон не изготавливают, а ее объем V и объемы V_чs, s=1, 2, 3, …, n его частей определяются расчетом, определяют взвешиванием действительный вес сухого изделия G, погружают в прозрачную емкость до первой нижней риски изделие и определяют по объему вытесненной жидкости суммарный объем V_ичs=1=V_имчs=1+V_икчs=1 первой нижней части изделия, где V_имчs=1 - объем, занятый материале первой нижней части изделия, V_икчs=1 - объем герметичных каверн первой нижней части изделия, затем, погружая изделие до очередной s-й риски, определяют суммарные объемы V_ичs каждой s-й части изделия, s=2, 3, …, n-1, как

$$V_{ичs}={\displaystyle \sum _{S=1}^s{V}_{ичs}}-{\displaystyle \sum _{S=1}^{s-1}{V}_{ичs}}$$ ,

погружают изделие полностью в воду и определяют суммарный объем всего изделия V_и0, определяют суммарный объем последней n-й части изделия, как

$$V_{ичs=n}=V_{и0}-{\displaystyle \sum _{s=1}^{s=n-1}{V}_{ичs}}$$ ,

вынимают изделие из прозрачной емкости, вычисляют вес G₀=γ·V_и0, где γ - удельный вес материала проволоки, определяют G₁=G₀-G - вес герметичных каверн пористого материала изделия в предположении, что они заполнены материалом проволоки, определяют суммарный объем этих каверн V_к=G₁/γ, определяют действительный объем, занятый проволочным материалом изделия V_и=V_и0-V_к, определяют среднюю плотность проволочного материала изделия δ=G/V·g, где g - ускорение свободного падения, в случае, если суммарный объем герметичных каверн составляет 1-2% от объема эталона V, условно принимают, что в каждом единичном объеме содержится объем герметичных каверн, равный V_к1=V_к/V, вычисляют действительные объемы, занятые материалом каждой s-й части изделия:

V_ичдs=V_ичs(1-V_к1),

s=1, 2, 3, …, n

определяют вес каждой s-й части изделия

G_ичs=γ·V_ичдs,

s=1, 2, 3, …, n

определяют среднюю плотность каждой s-й части изделия

δ_ичs=G_ичs/V_чs·g

s=1, 2, 3, …, n.

В случае, когда суммарный объем герметичных каверн V_к большой, например составляет более 5% от объема эталона V, предлагается способ определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия, отличающийся тем, что принимают, что объем герметичных каверн V_к по s=1, 2, 3, …, n частям изделия распределяется прямо пропорционально средним плотностям этих частей, объемы герметичных каверн каждой s-й части изделия определяют из системы s+1 линейных уравнений:

V_ичкs=δ_ичs·V_ичкd/δ_ичd;

s=1, 2, 3, …, n

$$V_{к}=\left(V_{ичкd}/{\delta }_{ичd}\right)\cdot {\displaystyle \sum _{s=1}^{s=n}{\delta }_{ичs}}$$ ,

где V_ичкd - объем герметичных каверн в части изделия с наименьшей средней плотностью δ_ичd.

В случае, когда требуется определение плотности материала изделия по двум взаимно перпендикулярным направлениям, предлагается способ определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия, отличающийся тем, что сначала определяют распределение плотности материала по одному заданному направлению, затем поворачивают изделие на 90° и определяют распределение этой плотности по другому направлению, перпендикулярному первому направлению.

Точность предлагаемых способов может быть приближенно оценена путем сравнения средней плотности материала изделия, определенной из соотношения

δ=G/V·g,

со средней плотностью, определенной из соотношения

$$\delta ={\displaystyle \sum _{s=1}^{s=n}{\delta }_{ичs}}/n$$ .

Точность предлагаемых способов в основном определяется точностью определения объема вытесняемой на каждом этапе жидкости.

Установка, предложенная Архимедом, т.е. ванна, заполненная водой, по технической сущности наиболее близко к предлагаемой установке и принято за прототип. Однако без существенных доработок она непригодна для реализации предложенного способа определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия.

Поэтому ставиться задача создания установки, обеспечивающей определение распределения плотности проволочного материала в объеме изделия предложенным способом.

Поставленная задача решается тем, что предлагается установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия, содержащее прозрачную емкость, заполненную дистиллированной водой, отличающаяся тем, что в верхней части прозрачной емкости выполнен прилив с каналом, в котором герметично закреплена сменная мерная емкость со шкалой, протарированной в мм³ таким образом, что ось сменной мерной емкости расположена строго вертикально, а канал в приливе имеет наклон вниз, на наружной поверхности стенки прозрачной емкости по всему периметру стенки нанесена горизонтально расположенная риска, проходящая через нижнюю образующую выходного отверстия канала в стенке прозрачной емкости, прозрачная емкость имеет четыре опоры, в которые с натягом по резьбе ввинчены винты с микрометрической резьбой, на каждый винт навинчена гайка-опора со сферической опорной поверхностью, положение которой на винте фиксировано контргайкой, положение гаек-опор на винтах установлено таким образом, что прозрачная емкость установлена на плиту с горизонтальной шлифованной опорной поверхностью так, что риска на прозрачной емкости занимает строго горизонтальное положение, а зеркало водной поверхности по всему периметру риски совпадает с ней, и на плите также установлен штатив с закрепленной на нем с возможностью смещения по вертикали подзорной увеличительной трубой с увеличением не менее десяти раз, на увеличительном стекле которой, обращенном к сменной мерной емкости, нанесена шкала высотой в один миллиметр, разделенный рисками на десять частей, причем подзорная увеличительная труба закреплена строго горизонтально так, что шкала на ее стекле расположена строго вертикально, на плиту также установлена опора с закрепленным на ней с возможностью вертикального смещения исследуемым изделием или эталоном, в основание которой ввинчены с натягом по резьбе четыре винта с микрометрической резьбой, на каждый винт навинчена гайка-опора со сферической опорной поверхностью, положение которой на винте фиксировано контргайкой, положение гаек-опор на винтах установлено таким образом, что риски на эталоне или изделии параллельны риске на прозрачной емкости, а при каждой операции, в результате которой в сменной мерной емкости изменяется объем вытесненной жидкости, подзорная увеличительная труба закрепляется по высоте в таком положении, что нижняя риска ее шкалы при взгляде в подзорную увеличительную трубу совмещается с нижней риской деления шкалы сменной мерной емкости, в котором располагается уровень вытесненной жидкости, а верхняя риска ее шкалы - с верхней риской этого деления.

Цена деления шкалы сменной мерной емкости определяется из соотношения:

С=h·π·d2/4 мм³,

где h=1 мм - высота деления шкалы, d - диаметр сменной мерной емкости.

При d=3÷4 мм точность определения объема вытесненной жидкости составит приблизительно 0,5 мм³.

С целью упрощения выполнения точной установки исследуемого объекта перед его погружением предлагается установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия, отличающаяся тем, что на стенке емкости, обращенной к подзорной увеличительной трубе, выше риски, расположенной по периметру прозрачной емкости, выполнена еще одна риска, параллельная первой, причем эта риска нанесена на такой высоте, что при совмещении ее при взгляде на нее через подзорную увеличительную трубу с нижней риской исследуемого объекта, закрепленного на опоре, не происходило его смачивание.

Наличие дополнительной риски на стенке прозрачной емкости позволяет упростить выполнение точной установки исследуемого объекта до погружения его в дистиллированную воду.

Конструкции штатива и опоры, удовлетворяющие вышеописанным условиям, могут быть разные.

Поэтому предлагается установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия, отличающаяся тем, что штатив и опора выполнены в виде массивного основания с Т-образным пазом, в котором с помощью болта с Т-образной головкой вертикально закреплена телескопическая раздвижная стойка, в наружном торце которой с натягом по резьбе закреплен винт, имеющий часть с микрометрической резьбой, гладкую часть - направляющую и часть с крепежной резьбой, на часть с микрометрической резьбой навинчена гайка-опора, с помощью которой осуществляется точная настройка расположения по высоте подзорной увеличительной трубы, или точное до риски погружение исследуемого объекта, на гладкую часть винта с упором в гайку-опору установлена опора, закрепленная на телескопической раздвижной стойке с помощью гайки-барашка, а сама опора выполнена заодно целое с опорой-хомутом, в отверстии которой с помощью стяжного винта и гайки-барашка закреплена подзорная увеличительная труба или кронштейн с закрепленным на нем исследуемым объектом.

Кроме того, предлагается установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия, отличающаяся тем, что на основаниях штатива и опоры с помощью болта с Т-образной головкой вертикально закреплена скалка-направляющая, а на ней закреплена опора с помощью хомута, выполненного заодно целое с опорой, стяжного винта и гайки-барашка, а детали, с помощью которых вышеописанным образом выполняется закрепление подзорной увеличительной трубы или исследуемого объекта и их точное расположение по высоте, закреплены на опоре с помощью винта, ввернутого с натягом по резьбе в опору и имеющего также часть с микрометрической резьбой, гладкую часть и часть с крепежной резьбой.

Предлагаемые способ и установка поясняются чертежами:

на фиг.1 изображен главный вид установки;

на фиг.2 изображен вид слева установки;

на фиг.3 изображен вид справа установки;

на фиг.4 изображен вид по стр. А на фиг.1;

на фиг.5 изображен штатив, в основании которого закреплена скалка-направляющая.

На чертежах положение изделия в погруженном состоянии изображено штрихпунктирной линией с двумя точками. Одинаковые детали в различных сборочных единицах обозначены одной позицией.

Содержание и последовательность выполнения операций предложенного способа ясны из вышеописанного, содержание отдельных операций мало отличается друг от друга. Поэтому полное повторное описание предложенного способа не выполняется, а в разделе, описывающем работу предложенной установки, приводится описание подготовки установки к выполнению операции и само выполнение операции (см. ниже).

Предлагаемое установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия (см. фиг.1) содержит плиту - основание 1 со шлифованной опорной поверхностью, установленные на плиту 1: штатив 2 с закрепленной на нем подзорной увеличительной трубой 3, опору 4 с закрепленным на ней исследуемым объектом 5, прозрачную емкость 6, заполненную дистиллированной водой 7. В ее верхней части выполнен прилив 8 с каналом 9, в котором герметично закреплена на ней сменная мерная емкость 10 со шкалой 11 (см. фиг.2), протарированной в мм³.

Канал 9 в приливе 8 (см. фиг.1) имеет наклон вниз. На наружной поверхности стенки прозрачной емкости 6 по всему периметру стенки нанесена горизонтально расположенная риска 12, проходящая через нижнюю образующую выходного отверстия канала 9 в стенке прозрачной емкости 6. Прозрачная емкость 6 имеет четыре опоры 13, в которые ввинчены винты 14 с микрометрической резьбой, законтренные контргайкой 15. На каждый винт 14 навинчена гайка-опора 16 со сферической опорной поверхностью, положение которой на винте 14 также зафиксировано контргайкой 15. Положение гаек-опор 15 на винтах 14 установлено таким образом, что прозрачная емкость 6 установлена на плиту 1 с горизонтальной шлифованной опорной поверхностью так, что риска 12 на прозрачной емкости 6 занимает строго горизонтальное положение, а зеркало водной поверхности по всему периметру риски совпадает с ней. На дне прозрачной емкости 6 может быть установлен дренажный вентиль (не показан).

На стенке прозрачной емкости 6 (см. фиг.2), обращенной к подзорной увеличительной трубе 3, выше риски 12, расположенной по периметру прозрачной емкости 6, может быть выполнена еще одна риска 17, параллельная первой, причем эта риска нанесена на такой высоте, что при совмещении ее, при взгляде на нее через подзорную увеличительную трубу 3, с нижней риской исследуемого объекта 5, закрепленного на опоре 4, не происходило его смачивание

Предложены две конструкции штатива 2 и опоры 4 (см. фиг.3÷5). Штатив 2 (см. фиг.1, 2) состоит из массивного основания 18 с Т-образным пазом 19, в котором с помощью болта 20 с Т-образной головкой вертикально закреплена телескопическая раздвижная стойка 21, в наружном торце последнего звена 22 которой с натягом по резьбе закреплен винт 23, имеющий часть 24 с микрометрической резьбой, гладкую часть - направляющую 25 и часть 26 с крепежной резьбой. На часть 24 с микрометрической резьбой навинчена гайка-опора 27, с помощью которой осуществляется точная настройка расположения по высоте подзорной увеличительной трубы 3. На гладкую часть 25 винта 23 с упором в гайку-опору 27 установлена опора 28, закрепленная на стойке 21 с помощью гайки-барашка 29, а сама опора 28 выполнена заодно целое с опорой-хомутом 30, в отверстии которой с помощью стяжного винта 31 закреплена подзорная увеличительная труба 3. Между контактирующими звеньями 22 телескопической раздвижной стойки 21 с натягом вставлена прокладка 32 из плотной резины. Величина этого натяга выбрана такой, что не мешает вытягиванию звеньев 22 друг из друга и обеспечивает надежное фиксирование звеньев в любом вытянутом положении телескопической раздвижной стойки 21. Выходное отверстие каждого наружного из двух контактирующих звеньев 22 служит направляющей для внутреннего звена 22 этой пары.

В установке применена подзорная увеличительная труба 3 с увеличением не менее десяти раз. На ее увеличительном стекле 33 (см. фиг.4), обращенном к сменной мерной емкости 9, нанесена шкала 34 высотой в один миллиметр, разделенный рисками на десять частей, причем подзорная увелиительная труба закреплена строго горизонтально так, что шкала 34 на ее стекле 33 расположена строго вертикально.

При каждой операции, в результате которой в сменной мерной емкости 9 изменяется объем вытесненной жидкости, подзорная увеличительная труба 3 закрепляется по высоте в таком положении, что нижняя риска ее шкалы 34 при взгляде в подзорную увеличительную трубу совмещается с нижней риской деления шкалы сменной мерной емкости 9, в котором располагается уровень вытесненной жидкости, а верхняя риска шкалы 34 - с верхней риской этого деления.

Опора 4 (см. фиг.1, 3) имеет массивное основание 35, в которое ввинчены с натягом по резьбе четыре винта 14 с микрометрической резьбой, законтренные контргайками 15. На каждый винт 14 навинчена гайка-опора 16 со сферической опорной поверхностью, положение которой на винте 14 фиксировано контргайкой 15. Положение гаек-опор 16 на винтах 14 установлено таким образом, что риски 36 на исследуемом объекте 5 - эталоне или изделии, параллельны риске 12 на прозрачной емкости 6. В Т-образном пазу основания 35 с помощью болта 20 с Т-образной головкой вертикально закреплена телескопическая раздвижная стойка 21, в наружном торце последнего звена 22 которой с натягом по резьбе закреплен винт 23. На часть 24 с микрометрической резьбой этого винта навинчена гайка-опора 27, с помощью которой осуществляется точное до заданной риски 36 погружение исследуемого объекта 5 в прозрачную емкость 6. На гладкую часть 25 винта 23 с упором в гайку-опору 27 установлена опора 37, закрепленная на телескопической раздвижной стойке с помощью гайки-барашка 29. Сама опора 37 выполнена заодно целое с опорой-хомутом 38, в отверстии которой с помощью стяжного винта 31 закреплен кронштейн 39 с закрепленным на нем исследуемым объектом 5. Крепление объекта 5 к кронштейну 40 может в зависимости от конструкции объекта 5 выполняться разными способами. На фиг.1 исследуемый объект 5 с небольшим натягом просто насажен на конический палец 40. Учет объема вытесненной пальцем 40 жидкости прост, а сам конический палец 40 не препятствует проникновению жидкости в проволочный материал.

Предлагается также конструкции штатива (см. фиг.5) и опоры (не показана), на основаниях 18 и 35 (см. фиг.3) соответственно штатива и опоры которых с помощью болта 20 (см. фиг.5) с Т-образной головкой вертикально закреплена скалка-направляющая 41, а на ней закреплена опора 42 с помощью хомута 43, выполненного заодно целое с опорой 42, стяжного винта 31, а детали (см. фиг.2 и 3), с помощью которых вышеописанным образом выполняется закрепление подзорной увеличительной трубы 3 или исследуемого объекта 5 и их точное расположение по высоте, закреплены на опоре 42 с помощью винта 23, ввернутого с натягом по резьбе в опору 42 и имеющего также часть 24 с микрометрической резьбой, гладкую часть 25 и часть 26 с крепежной резьбой.

Сборка установки проста и не описывается.

Подготовка установки к работе осуществляется следующим образом.

Наливают в прозрачную емкость 6 дистиллированную воду до риски 12. Если это требуется, с помощью гаек-опор 16 устанавливают горизонтальное расположение этой риски и совпадение с ней зеркала воды, при необходимости добиваясь этого добавлением или удалением лишней дистиллированной воды. Фиксируют это положение контргайками 15.

Закрепляют исследуемый объект 5 - эталон на кронштейне 39. Устанавливают кронштейн 39 с исследуемым объектом 5 на нужную высоту раздвиганием телескопической стойки 21. Раздвиганием телескопической стойки 21 штатива 2 осуществляют предварительную установку подзорной увеличительной трубы 3 в положение, пригодное для ее точной установки в положение, в котором при взгляде в подзорную увеличительную трубу верхняя риска шкалы стекла 33 подзорной увеличительной трубы 3 совпала с риской 17 на стенке прозрачной емкости 6. Подзорную увеличительную трубу 3 устанавливают точно в это положение с помощью гайки-опоры 27 и фиксируют с помощью гайки - барашка 29. С помощью гайки-опоры 27 опоры 4, а при необходимости и гаек-опор 16, точно устанавливают исследуемый объект 5 в положение, в котором при взгляде в подзорную увеличительную трубу 3 верхняя риска шкалы стекла 33 этой трубы, риска 17 на стенке прозрачной емкости 6 и нижняя риска на исследуемом объекте 5 совпали. В этом положении исследуемый объект 5 фиксируется контргайками 15 и гайкой-барашком 29. Установка подготовлена к работе.

Далее приступают к выполнению первой операции предложенного способа. Сдвигают телескопическую стойку 21 опоры 4 таким образом, чтобы исследуемый объект 5 - эталон погрузился в дистиллированную воду почти до его нижней риски. Свинчивают гайку-барашек 29 с винта 23 на один-два оборота и с помощью гайки-опоры 27 погружают эталон в воду точно до его нижней риски. При этом объем воды, равный объему погруженной части эталона, вытиснится в сменную мерную емкость 9.

Сдвигают телескопическую раздвижную стойку 21 штатива 2 так, чтобы подзорная увеличительная труба 3 встала в такое положение, чтобы нижняя риска ее шкалы 34 располагалась вблизи нижней риски деления шкалы сменной мерной емкости 9, в котором располагается уровень вытесненной жидкости. Свинчивают гайку-барашек 29 с винта 23 штатива 2 на один-два оборота и с помощью гайки-опоры 27 устанавливают подзорную увеличительную трубу 3 так, что нижняя риска ее шкалы 34 при взгляде в эту трубу совмещается с нижней риской деления шкалы сменной мерной емкости 9, в котором располагается уровень вытесненной жидкости, а верхняя риска шкалы 34 - с верхней риской этого деления. Фиксируют это положение трубы 3 гайкой-барашком 29 и производят замер объема вытесненной жидкости.

На каждой новой операции, выполняемой в последовательности, описанной предлагаемым способом, исследуемые объекты 5 - эталон, изделие из проволочного материала погружаются в жидкость сменной мерной емкости 6 до очередного нового уровня и подзорная увеличительная труба 3, как уже указывалось выше, закрепляется по высоте в таком положении, что нижняя риска ее шкалы 35 при взгляде в эту трубу совмещается с нижней риской деления шкалы сменной мерной емкости 9, в котором на данной операции располагается уровень вытесненной жидкости, а верхняя риска шкалы 34 - с верхней риской этого деления и измеряется очередной объем вытесненной жидкости. По этим данным по алгоритму, изложенному в предлагаемом способе, определяется распределение плотности проволочного материала в объеме изделия.

По сравнению с широко известным способом исследования внутренней структуры изделия с помощью шлифов - срезов изделия, заполненных легкоплавким материалом, предлагаемые способы более просты, не разрушают изделие и наиболее просто из всех известных способов позволяют определить распределение плотности проволочного материала по объему изделия. Они не требуют больших затрат для их реализации и безвредны.

Предлагаемым способом можно определить распределение плотности проволочного материала в изделии по любому направлению.

Знание распределения плотности материала по нескольким направлениям позволяет получить более точное определение распределения плотности проволочного материала в объеме изделия, и следовательно, определить аномалии или дефекты в структуре проволочного материала упругогистерезисного элемента изделия без его разрушения.

Изобретение относится к области изготовления изделий из проволочных, волокновых материалов. Предложены способы определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия и установка. Установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия содержит прозрачную емкость, заполненную дистиллированной водой. При этом в верхней части прозрачной емкости выполнен прилив с каналом, в котором герметично закреплена сменная мерная емкость со шкалой, протарированной в мм³ таким образом, что ось сменной мерной емкости расположена строго вертикально, а канал в приливе имеет наклон вниз. На наружной поверхности стенки прозрачной емкости по всему периметру стенки нанесена горизонтально расположенная риска, проходящая через нижнюю образующую выходного отверстия канала в стенке прозрачной емкости. Прозрачная емкость имеет четыре опоры, в которые с натягом по резьбе ввинчены винты с микрометрической резьбой. На каждый винт навинчена гайка-опора со сферической опорной поверхностью, положение которой на винте фиксировано контргайкой. При этом положение гаек-опор на винтах установлено таким образом, что прозрачная емкость установлена на плиту с горизонтальной шлифованной опорной поверхностью так, что риска на прозрачной емкости занимает строго горизонтальное положение, а зеркало водной поверхности по всему периметру риски совпадает с ней. На плите также установлен штатив с закрепленной на нем с возможностью смещения по вертикали подзорной увеличительной трубой с увеличением не менее десяти раз, на увеличительном стекле которой, обращенном к сменной мерной емкости, нанесена шкала высотой в один миллиметр, разделенный рисками на десять частей. На плиту также установлена опора с закрепленным на ней с возможностью вертикального смещения исследуемым изделием или эталоном, в основание которой ввинчены с натягом по резьбе четыре винта с микрометрической резьбой. На каждый винт навинчена гайка-опора со сферической опорной поверхностью, положение которой на винте фиксировано контргайкой, положение гаек-опор на винтах установлено таким образом, что риски на эталоне или изделии параллельны риске на прозрачной емкости, а при каждой операции, в результате которой в сменной мерной емкости изменяется объем вытесненной жидкости, подзорная увеличительная труба закрепляется по высоте в таком положении, что нижняя риска ее шкалы при взгляде в подзорную увеличительную трубу совмещается с нижней риской деления шкалы сменной мерной емкости, в котором располагается уровень вытесненной жидкости, а верхняя риска ее шкалы - с верхней риской этого деления. Техническим результатом является повышение точности определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия, возможность определения аномалий или дефектов в структуре проволочного материала упругогистерезисного элемента изделия без его разрушения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия, содержащий погружение изделия в прозрачную емкость с дистиллированной водой и определение объема воды, вытесненной изделием, отличающийся тем, что изготавливают эталон из непористого материала с удельным весом, большим удельного веса воды, геометрическая форма которого без зазоров описывает форму изделия, эталон и изделие мысленно разбивают на n частей одинаково расположенными горизонтальными плоскостями и размечают эти уровни на эталоне и изделии рисками, прозрачную емкость заполняют дистиллированной водой до нижней образующей выходного отверстия канала, соединяющего прозрачную емкость со сменной мерной емкостью со шкалой, протарированной в мм³, погружают эталон в воду до нижней риски и определяют объем V_чs=1 погруженной нижней первой части эталона по объему жидкости, вытесненной этой частью в сменную мерную емкость, последовательно продолжают погружать эталон до очередной s-й риски, s=2, 3, …, n-1, на каждом s-м этапе определяют объем V_чs погруженной s-й части эталона из соотношения
$$V_{чs}={\displaystyle \sum _{s=1}^s{V}_{чs}}-{\displaystyle \sum _{s=1}^{s-1}{V}_{чs}}$$ ,
где $${\displaystyle \sum _{s=1}^s{V}_{чs}}$$ - объем s погруженных частей эталона, $${\displaystyle \sum _{s=1}^{s-1}{V}_{чs}}$$ - объем s-1 погруженных частей эталона, определенных по объемам вытесненной этими частями эталона жидкости, погружают эталон полностью в воду и определяют его объем V, определяют объем последней n-й части эталона из соотношения
$$V_{чn}=V-{\displaystyle \sum _{s=1}^{s=n-1}{V}_{чs}}$$ ,
вынимают эталон из прозрачной емкости, или эталон не изготавливают, а его объем V и объемы V_чs, s=1, 2, 3, …, n его частей определяются расчетом, определяют взвешиванием действительный вес сухого изделия G, погружают в прозрачную емкость до первой нижней риски изделие и определяют по объему вытесненной жидкости суммарный объем V_ичs=1=V_имчs=1+V_икчs=1 первой нижней части изделия, где V_имчs=1 - объем, занятый материалом первой нижней части изделия, V_икчs=1 - объем герметичных каверн первой нижней части изделия, затем, погружая изделие до очередной s-й риски, определяют суммарные объемы V_ичs каждой s-й части изделия, s=2, 3, …, n-1, как
$$V_{ичs}={\displaystyle \sum _{S=1}^s{V}_{ичs}}-{\displaystyle \sum _{S=1}^{s-1}{V}_{ичs}}$$ ,
погружают изделие полностью в воду и определяют суммарный объем всего изделия V_и0, определяют суммарный объем последней n-й части изделия, как
$$V_{ичs=n}=V_{и0}-{\displaystyle \sum _{s=1}^{s=n-1}{V}_{ичs}}$$ ,
вынимают изделие из прозрачной емкости, вычисляют вес G₀=γ·V_и0, где γ - удельный вес материала проволоки, определяют G₁=G₀-G - вес герметичных каверн пористого материала изделия в предположении, что они заполнены материалом проволоки, определяют суммарный объем этих каверн V_к=G₁/γ, определяют действительный объем, занятый проволочным материалом изделия V_и=V_и0-V_к, определяют среднюю плотность проволочного материала изделия δ=G/V·g, где g - ускорение свободного падения, в случае, если суммарный объем герметичных каверн составляет 1-2% от объема эталона V, условно принимают, что в каждом единичном объеме содержится объем герметичных каверн, равный V_к1=V_к/V, вычисляют действительные объемы, занятые материалом каждой s-й части изделия:
V_ичдs=V_ичs(1-V_к1),
s=1, 2, 3, …, n
определяют вес каждой s-й части изделия
G_ичs=γ·V_ичдs,
s=1, 2, 3, …, n
определяют среднюю плотность каждой s-й части изделия
δ_ичs=G_ичs/V_чs·g
s=1, 2, 3, …, n.

2. Способ определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия по п.1, отличающийся тем, что принимают, что объем герметичных каверн V_к по s=1, 2, 3, …, n частям изделия распределяется прямо пропорционально средним плотностям этих частей, объемы герметичных каверн каждой s-й части изделия V_ичкs определяют из системы s+1 линейных уравнений:
V_ичкs=δ_ичs·V_ичкd/δ_ичd;
s=1, 2, 3, …, n
$$V_{к}=\left(V_{ичкd}/{\delta }_{ичd}\right)\cdot {\displaystyle \sum _{s=1}^{s=n}{\delta }_{ичs}}$$ ,
где V_ичкd - объем герметичных каверн в части изделия с наименьшей средней плотностью δ_ичd.

3. Способ определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия по п.2, отличающийся тем, что сначала определяют распределение плотности материала по одному заданному направлению, затем поворачивают изделие на 90° и определяют распределение этой плотности по другому направлению, перпендикулярному первому направлению.

4. Установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия, содержащая прозрачную емкость, заполненную дистиллированной водой, отличающаяся тем, что в верхней части прозрачной емкости выполнен прилив с каналом, в котором герметично закреплена сменная мерная емкость со шкалой, протарированной в мм³ таким образом, что ось сменной мерной емкости расположена строго вертикально, а канал в приливе имеет наклон вниз, на наружной поверхности стенки прозрачной емкости по всему периметру стенки нанесена горизонтально расположенная риска, проходящая через нижнюю образующую выходного отверстия канала в стенке прозрачной емкости, прозрачная емкость имеет четыре опоры, в которые с натягом по резьбе ввинчены винты с микрометрической резьбой, на каждый винт навинчена гайка-опора со сферической опорной поверхностью, положение которой на винте фиксировано контргайкой, положение гаек-опор на винтах установлено таким образом, что прозрачная емкость установлена на плиту с горизонтальной шлифованной опорной поверхностью так, что риска на прозрачной емкости занимает строго горизонтальное положение, а зеркало водной поверхности по всему периметру риски совпадает с ней, и на плите также установлен штатив с закрепленной на нем с возможностью смещения по вертикали подзорной увеличительной трубой с увеличением не менее десяти раз, на увеличительном стекле которой, обращенном к сменной мерной емкости, нанесена шкала высотой в один миллиметр, разделенный рисками на десять частей, причем подзорная увеличительная труба закреплена строго горизонтально так, что шкала на ее стекле расположена строго вертикально, на плиту также установлена опора с закрепленным на ней с возможностью вертикального смещения исследуемым изделием или эталоном, в основание которой ввинчены с натягом по резьбе четыре винта с микрометрической резьбой, на каждый винт навинчена гайка-опора со сферической опорной поверхностью, положение которой на винте фиксировано контргайкой, положение гаек-опор на винтах установлено таким образом, что риски на эталоне или изделии параллельны риске на прозрачной емкости, а при каждой операции, в результате которой в сменной мерной емкости изменяется объем вытесненной жидкости, подзорная увеличительная труба закрепляется по высоте в таком положении, что нижняя риска ее шкалы при взгляде в подзорную увеличительную трубу совмещается с нижней риской деления шкалы сменной мерной емкости, в котором располагается уровень вытесненной жидкости, а верхняя риска ее шкалы - с верхней риской этого деления.

5. Установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия по п.4, отличающаяся тем, что на стенке прозрачной емкости, обращенной к подзорной трубе, выше риски, расположенной по периметру прозрачной емкости, выполнена еще одна риска, параллельная первой, причем эта риска нанесена на такой высоте, что при совмещении ее при взгляде на нее через подзорную увеличительную трубу с нижней риской исследуемого объекта, закрепленного на опоре, не происходило его смачивание.

6. Установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия по п.5, отличающаяся тем, что штатив и опора выполнены в виде массивного основания с Т-образным пазом, в котором с помощью болта с Т-образной головкой вертикально закреплена телескопическая раздвижная стойка, в наружном торце которой с натягом по резьбе закреплен винт, имеющий часть с микрометрической резьбой, гладкую часть-направляющую и часть с крепежной резьбой, на часть с микрометрической резьбой навинчена гайка-опора, с помощью которой осуществляется точная настройка расположения по высоте подзорной увеличительной трубы, или точное до риски погружение исследуемого объекта, на гладкую часть винта с упором в гайку-опору установлена опора, закрепленная на телескопической раздвижной стойке с помощью гайки-барашка, а сама опора выполнена заодно целое с опорой-хомутом, в отверстии которой с помощью стяжного винта и гайки-барашка закреплена подзорная увеличительная труба или кронштейн с закрепленным на нем исследуемым объектом.

7. Установка для определения распределения плотности проволочного материала в объеме изделия по п.6, отличающаяся тем, что на основаниях штатива и опоры с помощью болта с Т-образной головкой вертикально закреплена скалка-направляющая, а на ней закреплена опора с помощью хомута, выполненного заодно целое с опорой, стяжного винта и гайки-барашка, а детали, с помощью которых вышеописанным образом выполняется закрепление подзорной увеличительной трубы или исследуемого объекта и их точное расположение по высоте, закреплены на опоре с помощью винта, ввернутого с натягом по резьбе в опору и имеющего также часть с микрометрической резьбой, гладкую часть и часть с крепежной резьбой.