Способ определения твердости и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01N3/48 

Изобретение относится к исследова- Тельной технике и может быть исполь- ioBaHo при измерении твердости металлических изделий.

1Цель изобретения - повышение точ- йости.

На фиг. 1 приведена схема устройства для контроля твердости металлических изделий, реализующего способ; йа фиг. 2 - вариант вьшолнения блока запуска.

Устройство содержит корпус 1, соединенный с ним рьмаг 2, установленный а нем индентор 3 с постоянным маг- итом 4, ограничитель 5 угла поворота ьмага 2, катушку 6 индуктивности, силитель 7, вход которого соединен катушкой 6 индуктивности, блок 8 Запуска, блок 9 остановки, вход кото|)ого соединен с усилителем 7, триг- Ьер 10, S- и R-входы которого соеди- 1ены с выходами блоков 8 и 9 запуска и остановки, последовательно соеди- jjeHHHe аналого-цифровой преобразова- (АЦП) 11, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя 7, ifi вычислитель 12, выход которого соединен с индикатором 13, генератор 14 импулБСов, и элемент И 15, входы кото- :зого соединены с выходами триггера и генератора импульсов, а выход - с управляющим входом АЦП 11. ; Блок В запуска представляет собой Электрическую цепь из последовательно Ьоединенных источника 17. тока, рычага

2с индентором 3, испытуемого изделия 16 и формирователя 18 импульса запуска.

Способ реализауется следующим образом.

Вращением рычага 2 против часовой стрелки индентор 3 поднимается до заданной высоты, задаваемой положением ограничителя 5 относительно корпуса и опускается. Совершая под действием силы тяжести поворот по часовой стрел ке, индентор 3 производит удар по металлическому изделию 16. При движении индентора 3 постоянный магнит 4, сое- диненньм с индентором 3, наводит сигнал и f(t) в катушке 6 индуктивности, пропорциональный скорости движения индентора 3, которьй через усилитель 7 подается на вход блока 9 остановки и на один из входов АЦП 11, однако запись этого сигнала не производится до момента касания индентором испытуемого материала. В момент

0

5

5

0

0

5

0

5

касания индентором 3 испытуемого изделия 16 срабатывает блок 8 запуска, сигнал с его выхода подается на S- вход триггера 10. Поскольку на R-BXO- де триггера 10 имеется напряжение, равное напряжению на выходе блока 9 остановки, то триггер 10 переходит в состояние при котором на ejo выходе формируется сигнал, поступающий на вход элемента И 15. Одновременно на вход элемента И 15 подаются сигналы ,с генератора 14 импульсов. При этом на выходе элемента И 15 присутствует периодический сигнал с частотой, равной частоте импульсов генератора 14. Сигнал с выхода элемента И 15 подается на АЦП 11, в котором производит- - ся дискретная запись сигнала U f(t) с усилителя 7 через промежутки времени, равные периоду сигнала с элемента И 15. Запись сигнала в АЦП 11 производится до тех пор, пока сигнал на катушке 6 индуктивности не станет равным нулю. Физически равенство нулю скорости движения индентора 3 означает окончание активного этапа удара. В этот момент наблюдается максимальная упругопластическая деформация испытуемого материала. Когда сигнал на выходе катушки 6 индуктивности равен нулю, на выходе блока 9 остановки сигнал также равен нулю, триггер 10 переходит в состояние, при котором на его выходе сигнал равен нулю, и элемент И 15 перестает выдавать сигналы на АЦП 11, что приводит к остановке записи сигнала U f(t) АЦП 11. Записанный в памяти АЦП 11 сигнал U f(t) передается далее в вьиислитель 12, где определяется максимальный сигнал, соответствующий предударной скорости- v, производится интегрирование сигнала и f(t), в результате чего определяется максимальная глубина внедрения,, и далее по формуле

О,

mvo Rod

шуо

,г

0

определяется твердость металлического изделия.

При использовании в качестве блока 8 запуска электрической цепи, состоящей из источника 17 тока, рычага

2с индентором 3, испытуемого изделия 16 и формирователя 18 импульса запуска, в момент контакта индентора

3с изделием 16 в цепи проходит ток.

314

в формирователе 18 формируется сигнал, запускающий сх ему обработки- сигнала. Формула изобретения

1. Способ определения твердости, . заключающийся в том, что производят удар индентором по металлическому изделию и измеряют предударную скорость индентора, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измеряют максимальную глубину внедрения индентора, а твердость определяют по формуле

m-Vp

U - П 1 7 о

R

е m

0 - oi R - масса индентораj

предударная скорость, индентора;20максимальная глубина внедрения j радиус индентора.

2. Устройство для определения твер-25 .дости, содержащее корпус, соединенный

1Д5

с ним поворотный одноплечий рычаг, на его конце закрепленный индентор с постоянным магнитом, ограничитель угла поворота рычага, катушку индуктивности, связанную с корпусом, усилитель, вход которого соединен с катушкой индуктивности, и индикатор, о т- личающееся тем, что, с целью повьшения точности, оно снабжено блоком запуска, блоком остановки,вход которого соединен с выходом усилителя, и схемой обработки сигнала, выполненной в виде триггера, S- и R-входы которого соединены соотве кственно с выходами блоков запуска и остановки, последовательно соединенных аналого- цифрового преобразователя, сигнальньш вход которого соединен с выходом усилителя, и вычислителя, выход которого соединен с индикатором, генератора импульсов и элемента И, входы которого соединены с выходами триггера и генератора импульсов, а выход - с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения твердости металлических изделий. Цель изобретения - повышение точности за счет определения твердости по отношению скорости до удара к глубине внедрения, не зависящей от энергии удара. Индентором производят удар по объекту контроля. Измерительная схема устройства, регистрируя зависимость скорости индентора от времени в процессе внедрения, позволяет по этой зависимости определить предударную скорость, максимальную .глубину внедрения и вычислить твердость по формуле Н 0,17.mvf/Rj, где m - масса индентора; R - радиус сферы индентора, Vg - предударная скорость индентора, ui максимальная глубина внедрения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

Ч

hra

гь.Л

Фив. 2