Высокотемпературный твердомер Советский патент 1988 года по МПК G01N3/54 

13924А5

ла 2 от микроскопа 7 под индентор и механизм 9 перемещения предметного стола 2 в двух взаимно перпендикулярных направлениях, механизм 5 нагруже- ния выполнен в виде двух вакуумно-уп- лотненных коаксиально расположенных цилиндров, внешний из которых жестко

соединен с вакуумной камерой 1, а внутренний может вращаться вокруг своей оси и в нем закреплен на упругих элементах индентор А и установлен узел нагружения индентора, 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измерениям микротвердости при повышенных температурах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей прибора за счет определения анизотропных свойств материалов, повышение точности и надежности. В твердомере, содержащем вакуумную камеру 1, предметный стол 2, индентор 4, механизм 5 нагружения, узел 6 нагрева образца и индентора 4, микроскоп 7, механизм 8 перемещения предметного стоС/)

1

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измерениям микротвердости при повышенных температурах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей прибора за счет определения анизотропных свойств материалов, повышение точности и надежности.

На фиг. ( схематично представлен высокотемпературный твердомер; на фиг. 2, 3 и 4 - механизм нагружения образца, примеры выполнения.

Высокотемпературный твердомер содержит вакуумную камеру 1, в которой расположен предметный стол 2 для крепления образца 3, индентор 4, связанный с механизмом 5 нагружения образца 3, узел 6 нагрева образца 3 и индентора 4, микроскоп 7, механизм 8 ,перемещения предметного стола 2 от микроскопа 7 под индентор 4 и механизм 9 перемещения предметного стола 2 в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости, перпендикуляр ной оси индентора 4.

Механизм 5 нагружения образца 3 выполнен (фиг. 2) в виде двух ваку- умно-уплстненных коаксиально расположенных элементов (цилиндров) 10 и 11 причем цилиндр 10 соединен с вакуумной камерой 1, а цилиндр 11 может вращаться вокруг своей оси. Внутри цилиндра 11 на упругих элементах 12 подвешен индентор 4 и установлен узел нагружения индентора 4, состоящий из штока 13, грузов 14, опорного кулачка 15 на валу 16 и шкалы 17. Шток 13 с грузами 14 вьтолнен с воз- молностью перемещения вверх-вниз, а вал 16 - с возможностью вращения вокруг своей оси.

0

5

0

5

о

5

0

Механизм 5 нагружения образца 3 может быть выполнен (фиг. 3) из немагнитного стакана 18 (например, из нержавеющей стали), соединенного с вакуумной камерой 1, магнитной втулки 19 (например, с запрессованными постоянными магнитами), которая выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси, и магнита 20, установленного с возможностью вращения вокруг стакана 18 и для взаимодействия с втулкой 19.

Механизм 5 нагружения образца 3 может быть снабжен (фиг. 4) шаговым двигателем 21, кинематически связанным линией 22 связи с цилиндром 11 или магнитом 20, и блоком 23 управления шаговым двигателем 21.

Высокотемпературный твердомер работает следующим образом.

На образец 3, закрепленный на предметном столике 2, производят внедрение индентора 4 при помощи механизма 5 нагружения образца 3. Затем образец 3 при помощи механизма перемещения перемеп1ают от индентора 4 к микроскопу 7, который настраивают на отпечаток индентора 4. При проведении испытаний образец 3 закрепляют на предметном столике 2, вакуумируют камеру 1, подводят образец 3 при помощи механизма 8 перемещения предметного столика под микроскоп 7, предварительно настроенный на точку внедрения индентора 4, перемещая образец 3 в двух взаимно перпендикулярных направлениях при помощи узла 9 перемещен ния, выбирают микрообъект (зону) для исследований на поверхности образца, посредством механизма 8 перемещают образец под индентор 4, при помощи механизма 5 нагружения образца путем

поворота индентора А вокруг его оси осуществляют нужную ориентацию инден- тора относительно осей образца. Затем образец 3 и индентор 4 при помощи узла 6 нагрева нагревают до необходимой температуры и производят внедрение ин дентора 4 в образец 3 в выбранную точку (зону) при необходимой ориентации индентора А относительно осей образца 3. Дальнейшие исследования производят аналогично: не снижая температуры, производят выбор объекта исследования на поверхности образца, осуществляют необходимую ориентацию индентора А и производят прицельное внедрение индентора А в выбранную точку на поверхности образца.

Механизм 5 нагружения образца работает следующим образом.

После выбора точки приложения нагрузки (зоны для исследования) путем поворота стакана 11 относительно стакана 10 производят поворот индентора А, подвешенного на упругих элементах 12, вокруг его оси, т.е. осуществляют необходимую ориентацию индентора А относительно осей образца. Положение индентора фиксируют по шкале 17. Затем путем перемещения штока 13 прикладывают нагрузку к индентору А и путем вращения опорного кулачка 15 посредством поворота вала 16 осуществляют внедрение индентора А в образец

Механизм 5 нагружения образца, показанный на фиг. 3, работает следующим образом.

После выбора на поверхности образца 3 микрообъекта для проведения исследований образец 3 подводят под индентор А, который поворачивают, добиваясь необходимой ориентации индентора А относительно осей образца 3. Поворот осуществляют путем вращения магнита 20 относительно немагнитного стакана 18, при этом поворачивается магнитная втулка 19 и подвешен111.1й на упругих элементах 12 соосно i: втулкой индентор А.

Угол поворота индентора определяют по щкале 17. Затем, перемещая шюк 13 к индентору прикладывают грузы 1А и путем вращения опорного кулачка 15 посредством поворота вала 16 ствляют внедрение индентора в зщан- ную область на поверхности обра i ;а при заданной ориентации инденто). относительно осей образца.

0

5

Механизм 5 нагружения образца, снабженный шаговым двигателем 21, работает следующим образом.

Образец помещают под индентор А, предварительно выбрав точку для внедрения индентора А на поверхности образца 3. При помощи блока 23 управления двигателем 21 и кинематической связи 22 осуществляют поворот цилиндра 11 на необходимый угол, при этом происходит адекватный поворот индентора А вокруг своей оси. Затем при помощи узла нагружения индентора А прикладывают нагрузку к индентору А и осуществляют внедрение индентора в образец. Формула изобретения

5 нагрева образца и индентора, расположенный вне вакуумной камеры микроскоп, механизм перемещения предметного стола от микроскопа под индентор и механизм перемещения предметного

0 стола в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости, перпендикулярной оси индентора, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет определения анизотропных свойств материалов, он снабжен механизмом поворота индентора в виде двух вакуумно-уплотненных коаксиальных элементов, первый из которых соединен с вакуумной камерой, а второй установлен с возможностью вращения вокруг оси, и закрепленных на последнем и связывающих его с соосно установленным ему индентором упругих элементов.

5

0

5

0

5

Л

11