Прибор для склерометрических исследований Советский патент 1992 года по МПК G01N3/46 

Изобретение относится к устройСтйам для исследования процессов трений и измерения прочности поверхностного слоя различных материалов методом склер01у1бт|)ии.

Цель изобретения повышение точности за счет компенсации де йствий вертй кальной составляющей усилия царалания и крутящего момента от тангенциальной составляющей усилия царапания.

На фиг. 1 п.окэзана общая схема прибора; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фи,г. 3 схема сил, действующих в процессе царапания. ..,;. . ,. ,- .. --.-I;. . v

прибор состоит из основания 1, предметного стола 2, уста новлен ного на рснйраг НИИ с возможностью перемещения в горизонтальном направлении, нагружающего узла 3, держателя 4. индентора 5.ааЧ крепленного на держателе 4, узла 6 регистрации усилия царапания, закрепленного на нагружающем узле 3 и держателе 4, неподвижного упора 7, установленного на нагружающем узле 3. штыря 8. укрепленного на держателе.

Нагружающий узел перемещается в роликовых направляющих (не показанм). Его веси вес противовеса 9 выбраны таким образом, чтобы они оставались неподвижными за счет инерционности их масс при изменении нагрузки на инденторе в процессе царапания. Нагружение индентора 5 осуществляется за счет изменения ссютношения масс нагружающего узла 3 и противовеса 9.

Устройство для регистрации тангенциального усилия царапания сс стоит. например, из механотроНного датчика и узла его крепления к устройству нагружения. Измерительный штырек механотрона прикреплен тягой 10 к держателю 4. Форму и

размеры держателя 4 выбирают таким образом. чтобЫ обеспечить достаточную чувствительность к тангенциальному усилию. Штырь 8 соприкасается своей сферической головкой с неподвижным упором 7 в точке, смещенной относительно вертикальной оси индентора в направлении перемещения предметного стола, причем точка контакта смазана. .Величину смещения определяют из условия обеспечения наименьшей погрешности определения PZ. Перемещение предметного столика обеспечивается двигателем 11 через муфту 12.

Прибор работает следующим образом.

В начале работы образец 13 из исследуемого материала устанавливают на предметном столе 2. Изменяя соотношение масс грузов на нагружающем узле 3 и противовесе 9, задают величину нагрузки на индентор 5 и приводят его в соприкосновение с образцом 13. Затем включают электродвигатель 11 и начинают процесс царапания по стрелке).

В -процессе царапания действуют тангенциальная Рцл вертикальная Русоставляющие усилия царапания. При этом в точке контакта сферической головки штыря 8 и неподвижного упора 7 возникает вертикальная реакция Рр со стороны упора 7, компенсирующая действие Ру и крутящего момента со стороны силы PZ, а также сила трения Ртр, препятствующая перемещение держателя под действием силы PZ.

Сила трения пропорциональна тангенциальной составляющей усилия царапания, а подбором соотношения длины выступания индентора 5, величины смещения точки касания сферической поверхности штыря с плоскостью упора относительно вертикальной оси индентора и условий контакта штыря 8 и упора 7 можно уменьшить влияние Ртр на точность измерения PZ, а значит повысить точность измерения тангенциального усилия царапания.

Если вертикальные оси индентора и штыря 8 совпадают (т.е. смещение точки касания штыря и упора относительно вертикальной оси индентора отсутствует), то Ру

только прижимает штырьк упору. В случае резкого возрастания PZ (при наличии местного высокопрочного включения в поверхности исследуемого материала) возникает скачок крутящего момента, направленного

по часовой стрелке, происходит поворот держателя, сферическая поверхность штыря 8 проскальзывает относительно плоскости упора, точка касания смещается относительно вертикальной оси индентора в направлении, противоположном направлению движения стола, и в течение всего процесса царапания Ру создает дополнительный крутящий момент, направленный по часовой стрелке, что приводит к

дополнительной погрешности измерения PZ.

Формула изобретения

1.Прибор для склерометрических исследований, содержащий основание, установленный на нем нагружающий узел с жестко закрепленным на нем держателем с индентором, размещенный на основании с возможностью перемещения в направлеНИИ, совпадающем с плоскостью, перпендикулярной оси индентора, и узел

регистрации, отличающийся тем, что,

с целью повышения точности, он снабжен

закрепленным на нагружающем узле упором и жестко Закрепленным на держателе штырем со сферической головкой, установленной с возможностью контактов с упором.

2.Прибор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что штырь размещен в плоскости, совпадающей с направлением перемещения предметного стола, под острым углом к пло скости упора и его вершина смещена относительно оси индентора.

t3

Изобретение относится к устраййтвам для исследования материалов методом еклерометрии. Цель изобретелия - повышение точшсти за счет компенсации действий ве ртй кал ь нрй' срста в л я ющей усилмя ца ра- пания и крутящего момента от тангенциальной соста вл я 10Щей уси л и я ца рапа н ия. При:&йр (DOдержит штыр^. разме^Цениуй между упором и де1р;жателем индентора и обеспечивающий компенсацию действий верти'кальнЬй составляющей усилия царапания и крутягцего момента от тангенгхиаль- нойсрставляющейусмлия царапания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. :

А

i

/3

13

ФигЗ