Акустический способ измерения микротвердости Советский патент 1986 года по МПК G01N3/40 

Nfcy

/ /.

ф1/г.2

Изобретение стх осится к испытанию матернапоз на твердость вдавлие; ниеы индектора под нагрузкой, напркмер для измерения микротвердости.

Пель о изобретения поврл- шение точности измерения мккротвер- дос ги за с.чет оценки актнзной части и МП е д а н с а з о н ы к о н т а к т а .

На фиг: изображеЕ:а принципиальная схемг акусти-веского датчи1са , на фиг. 2 - структу,.ная схема акустического микротБСфдомера.

Устройство, реализующее ак -7стк- чесхий способ измерения кикпо лпер- дос7 к. сод;сржит мми оу i иеидомер :.1М . --3 (ие показан), а сусти - зскчй даг1;;ик п изЕ аарительнкй блок; aKvCT i4ecj:i:i: O датчика.

Акустический ;;91 чих ,лит маг- нитострикционпый стержень 1, соторыА одним т -0гггтом закрепле т на массе 2 нагрузки стержня, а другой конец за- канчизаеггся индентором 3 . К ги-Нлнему концу массы 2 нагрузки стерж ;и при - креплека катушка 6 возбу кд-.-мгя;;, а к верхнему концу - иъезопреобразоча- тель 5, Акустическая система,- С бра-- зова.нк я магнитос Т рикционнь - стержнем i 3 индептором S :;.:ассой / нагрузки са Вржня, катушкой ч зозбу;кдй(ия: и пьезопреобразователем 5, собрана в единь й жесткий узелг и закреплен ; в стакане б„ который aoMeiiiei- и корпусе 7 акустнчест:.ог-о датчика тг киь: образом,, что стенки стакана 6 Б трех точках касаются пластмассо,;. упоров 8, регулируемых винта)и 3. Стакан б имеете с акустической сиеввинчен стержень 12 и через шайбу 13 подвешен на компеисационисй .ру

ЖИНе 14, которая ИИЖНИ Ч КОНЦОЬ;; СИТГ

рает ся ка регулировочь-ую гайку ij, кавинчекную на крьш1ку 16 К .;рпуса / Екустического датчика., В кольце ;;;- углубление крышк ;б устаиоплен, ; поддерживающая и иэиравляющая сте-j i жень 12 нейпоновая шайба 17 с н.и правляюпщм выступом. Катутика U иоидп бoлт. 19 прикрегглепа ;: иг;:;; ке 16. На верхнюю часть шайб;,1 i;: устанавливаютси грузики 20 Kopriy;; 7 акустического датчика .прикреппе.; к верхнему кронштейну 21.механизма нзгружег1ия микротзердо; 4ера иМТ-3„ Магнитострнкциокный стерже Еь I с

игг:;г -топ(-л1 ,; ро агти-т -:сз1-з :.;Бер- с: 1ИС ио/юго uii-оч;- 22 i .;e/:.-;;-wa.-j;j гог ЛИ иэ;:ия ; ,j i . ;i.y.;;й 1ии;,;-и ; ора г.;ик-- р,ч,о :ет;Э . 1Тсиго Й шток 22 крсг1ел 11:1:й БИНТ 23, Изг-геритель- б;то;с содержит усилите.иь 2А мощ- иос 1 И,, и: меритгль;1ь:й усилитель. 25 инлгиса-ор 26 .

Способ рештизуется следугэщим обрп.чом,

1 си :1 1 Ь)ваемый образсщ закрепляют а г редистию , столике микроскопа f aK,, ч гобь; .;1едуе;)ая по1зерхность образна бь .па иараилелт ча-рабочей

и J I о. ( V.7 о; -. --:1 i.i /К:;; п-ГЗ Tf iO Г СТО,ГИИСа сПреД

;ет;н, й ;.икроскопа поворачива- г к(;;,мйнее правое положение до У ора, Макро- и уикровинтами пере- i-cira CT тубус ;JИipoc кoнa для наведв

i;i Oojcyc иоверпиости образца : а;:,еииек :.5ик))ометрических винтов Г1рсг: ;етиог(- .:1ика л:и:срО1:и ;оиа ус- ; iiaaHji -: liarO i кз/кное дл измерения мик- i-KiToep;i:o;: : u место. Пред:. етный столик

::,-o,iooa4H3nioT против часовой стрелки ;: 0 ;j(;pa. Выбранную нагрузку на ин- .г:,ентор 3 о зависимости от твердости ис;и- тусмого 1 ;а гериала создают изме- .; 3 i;:a i yiirce 13 тока соленоида : Ja:; уста:- цзкой на верхнюю часть шайбы i .11 узика 20, зраишнием крепежного нкгта 23 освобождают индентор : с 1;аг ги :сс ; г: и;сдйонньл.- стержнем 1

L; чн сегто ;; 3 иозбужлают резонан- с:И)с пoJleбaiji i с nojioiubFo цепи обратной саязи образованной пьезопре- образова : елем 5„ уси.лителе 24 мощ- оост:-: и катутЕкой 4 зозбугждения. Ам- ujtvrry;;;,y колеб: ь-ий индентора 3 ре- гисч -рирую . по напряжению с пьезопре- обиаэователя 5 с помощью измеритель- усил;и еля 23 и индикатора 26. lOLoee ;чкустическу;с систему сос- 10 из -11-:де1-г1 ора 3, магнитострик- ого 1:;тержня 1. катушки 4 возбуж- т, Maii Cb) 2 нагрузки и пьезопре- зоЕаТ Ля 5 „ прижимают с постоянной ); к исс.педуемому образцу, Внедре- :;-1НД,е гтора 3 в исследуемьш обра- лоиви - ит к тону, что параметры :тичоской системы изьшняются„ Из- р;-;3онансной частоты системы, 3j:fict.ioe реактивной частью им- :а зоны контакта, нез.качитель- -ip; лак из-за, г-талой нагрузки аь мапа. Однако изме- .отности акустической сие3

темы, определяемое активной частью импеданса зоны контакта, значительно вьпие вследствии высокой добротности акустической системы. Обратная связь по току, охватывающая усилитель 24 мощности, поддерживает постоянным ток в катушке 4 возбуждения и, следовательно, возбуждающую силу, приложенную к акустической системе. При этих условиях амплитуда колебаний индентора 3, регистрируемая индикатором 26, оказывается пропорциональной добротности акустической системы. Так как добротность акустической системы зависит от активной составляющей импеданса зоны контакта, которая в свою очередь определяется площадью контакта и, следовательно, микротзе достью образца, индикатор 25,, шкапа которого проградуирована в единицах микротвердости, показывает микротвердость исследуемого образца.

Определение микротвердости по изменению активной составляющей импеданса зоны контакта позволяет значительно повысить точность измерений, поскольку чувствительность акус2314304

тической системы по добротности к изменению активной составляющей импеданса зоны контакта, при изменении площади контакта, а следовательно, 5 микротвердости, на порядок вьше, чем чувствительность по изменению резонансной частоты, при изменении реактивной составляющей импеданса.

10

Формула изобретения

Акустический способ определения микротвердости, заключающийся в том, что в инденторе возбуждают резонансные колебания, регистрируют напряжение, описывающее колебательный процесс, внедряют индентор в испытуемый образец, вновь возбуждают резонансные колебания и повторно регистрируют напряжение, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения . точности, при возбуждении резонансных колебаний поддерживают постоянной амплитуду возбуждающей силы и

, по изменению амплитуды напряжения оценивают активную часть импеданса зоны контакта, с учетом которой определяют микротвердость.

23

фиг.

231430

Редактор А.Долинич

Составитель А.Паникленко

Техред В.Кадар Корректор В.Бутяга

Заказ 2558/48 Тираж 778Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Изобретение относится к области испытаний материалов на твердость IZ1 вдавливанием индентора под нагрузкой, например для.измерения мнкротвердос- ти. Целью изобретения является повышение точности измерения микротвердости за счет оценки активной части импеданса зоны контакта. Для реализации способа акустическую систему, состоящую из индентора, массы и электронной обратной связи, возбуждают на резонансной частоте до и после внедрения, причем амплитуда силы, приложеннрй к индентору, поддерживается постоянной. При этих условиях амплитуда колебаний индентора определяется добротностью системы, которая в свою очередь зависит от активной составляющей импеданса зоны контакта и, следовательно,микротвердости. Индикатор, регистрирующий амплитуду колебаний, ороградуирован в единицах микротвердости. 2 ил. (Л о со 4 СО