Способ определения твердости материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N3/48 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям материалов на твердость при динамическом нагружении0

Цель изобретения - повышение точности за счет обеспечения постоянства формы, кривой ударного ускорения

На,фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего пред-.

лагаемый способ; на фиг.2 - импульсы соударения бойка с испытуемыми материалами, имеющими различную твердость.

Устройство содержит боек 1 с установленным на нем ударным акселерометром 2 и с индентором 3, выполненным в виде геометрической фигуры, оставляющей в материале подобные

отпечатки, схему 4 измерения амплитуды напряжения и схему измерения 5 времени, входы которых связаны с выходом акселерометра 2, а выходы - с входами арифметического устройства 6

Твердость материалов по предлагаемому способу определяется следующим образом.

Бойком 1 и установленным на нем ударным акселерометром 2 и инден- тором 3 наносят удар по поверхности материала при его свободном падении или при принудительном разгоне до скорости соударения Ve, При соударении ударное ускорение бойка а изменяется за время упругопластического деформирования материала (длительность нагружения соударяющихся тел) t до величины ат и затем снова до нуля за время упругого восстановления испытуемого материала и бойка t. Скорость же изменяется от величины VQ до 0 ( момент остановки бойка , а затем до величины V,, (отрыв бойка от материала). Скорость внедрения бойка может быть представлена выражением

о i amax max

Величина максимальной упругоплас- тической деформации (hmax), соответствующая моменту времени достижения ускорения величины а

(при V 0) может быть записана в виде

max

1 max

-Si -v.

С,

max

где С А и С2 - соответственно, коэффициенты формы кривой ударного ускорения и упругопластической деформации на этапе нагружения,

В данном случае коэффициенты С,, и С2 являются постоянными величинами, что обеспечивается использованием бойка, оставляющего геометрически подобные отпечатки при динамическом способе испытания материалов на тверДОСТЬ0

При данном динамическом методе определения твердости, основанном на измерении параметров соударения в процессе внедрения индентора в поверхность материала выражение для динамической -твердости (НД) можно представить в виде

HD

LjnajL

(FOTH )нв

где Р - максимальная контактная

сила; (FQTH ) нв - площадь невосстановленного отпечатка0

При применении бойка с индентором в виде геометрической фигуры, оставляющей в материале подобные отпечатки, например, четырехгранной пирамиды с углом при вершине в 136° формула для динамической твердости может быть преобразована к виду

20

HD К

§JM

max

где К - постоянный коэффициент, учитывающий начальные условия соударения и форму соударяющихся тел, I

Способ дает возможность осуществить единобразие испытаний на твердость различных материалов, обеспе-- чить постоянство степени нагружения и деформации материала в зоне контакта при соударении тел и получить единую шкалу динамической твердости для каждого вида индентора и провести ее аналитический пересчет или физически обоснованное сравнение со статическими методами контроля и выразить зависимость между твердостью по Рикерсу, HV иНВу формулой HV К HDV, где К - постоянная величина.

Формула изобретения

Способ определения твердости материалов, заключающийся в нанесении удара бойком по поверхности испытуемого материала, измерении амплитуды ударного ускорения и длительности нагружения соударяющихся тел, отличающий ся тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения постоянства формы кривой ударного ускорения, удар наносят бойком, имеющим форму геометрической фигуры, оставляющей в материале подобные отпечатки,а динамическую твердость при невосстановленном отпечатке рассчитывают по формуле

HD К .- ---ЙЯ/ ,

tmax гДе а max амплитуда ударного уско НЗ-л

рения;

-длительность нагрутчекия соударяющихся тел;

-постоянный коэффициент

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки основных прочностных свойств металлов и сплавов - предела текучести и предела прочности. Целью изобретения является повышение точноти определения твердости материалов. Способ служит для обеспечения сопоставимости результатов контроля свойств материалов при изменении условий проведения испытаний и для расширения функциональных возможностей методов, основанных на упругом отскоке бойка. Способ заключается в том, что наносят удар бойком по поверхности испытуемого материала, измеряют амплитуду ударного ускорения и длительность нагружения соударяющихся тел, величины которых используются для оценки твердости материалов. При испытаниях материалов удар наносят бойком, выполненным в виде геометрической фигуры, оставляющей в материале подобные отпечатки, а оценку твердости проводят по отношению амплитуды удара к квадрату длительности этапа нагружения. Для оценки твердости удар наносят бойком, выполненным в виде четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136° с известной массой. При этом можно рассчитать статическую твердость при невосстановленном отпечатке по Виккерсу по формуле: HV=KHD_V, - где HD_V - динамическая твердость

K - постоянный коэффициент для данных соударений. 2 ил.

I

|

/ J

/////

///////////

4

Фиэ.Г