Устройство для определения твердости материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/40 

Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их ;физических свойств и может быть использовано для измерения твердости внутренних поверхностей деталей.

Известно устройство для контроля твердости изделий по электромагнитным параметрам, содержащее рабочий и эталонный трансформаторные датчики, источник возбуждения, подключенный к первичным обмоткам датчиков, индикаторов ЭДС, связанный с вторичными обмотками датчиков.

Недостатком устройства является высокая погрешность измерения, обусловленная влиянием неоднородности химического состава контролируемого,материала.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения физико-механических свойств материалов, содержащее резонансный электроакустический стержневой преобразователь, соединенный с одной стороны с контактным наконечником, а с другой - с механизмом нагружения, устройство возбуждения колебаний в электроакустическом преобразователе и блок измерения частоты колебаний электроакустического преобразователя.

Работа известного устройства осуществляется следующим образом.

К образцу прижимают с известной силой с помощью устройства нагружения наконечник электроакустического преобразователя. Возбуждают в преобразователе колебания на резонансной частоте, измеряют частоту колебаний и по ней судят о твердости материала.

Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловлен ная погрешностями, возникающими при изгибе стержня-преобразователя под

Ш

(Л

с

оо ю

N5

со

1

действием приложенной нагрузки, когд в стержне возникают изгибные колебания, в не только продольные. Увеличение диаметра стержня или уменьшени его длины с целью повышения жесткост приводит к уменьшению чувствительности преобразователя-стержня к измеряемому параметру - твердости.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем что устройство для определения твердости материалов, содержащее резонатор, закрепленный на нем индентор, механизм нагружения индентора, блок возбуждения колебаний резонатора и блок измерения частоты колебаний резнатора, снабжено передаточным элементом, связанным с механизмом нагружения индентора, а резонатор выполнен в виде мембраны, жестко закрепленной по контуру передаточного элемента. Повышение точности предлагаемого устройства обусловлено тем, что в мембране возникают только изгибные колебания, которые являются празитами, а также являются единственным типом колебаний, несущим информацию о состоянии испытуемой поверхности.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Преобразователь-мембрана 1 жестко закреплена в корпусе .„В преобразователе-мембране 1 закреплен наконечник Корпус 2 соединен с механизмом Ц нагружения о Преобразователь-мембрана 1 соединена с устройством возбуждения колебаний и блоком регистрации частоты колебаний. Наконечник упирается в образец

Устройство работает следующим образом.

К образцу прижимается с заранее зданной силой устройством нагружения наконечник 3, включают устройство возбуждения колебаний и возбуждают в преобразователе-мембране колебания на ее резонансной частоте, измеряют частоту этих колебаний блоком регистрации частоты колебаний и по ней судят о величине твердости поверхности

5

0

5

0

5

0

В качестве преобразователя использована мембрана 1 диаметром d 22 мм и толщиной ,52 мм. Мембрана выполнена из стали Х13 и запаяна в корпус 2 с размерами: наружный диаметр мм, высота мм. Корпус 2 с мембраной 1 вставлен в стакан 3,на дне которого расположена пружина kо Пружина А сжимается при нажатии на дно стакана 3, который движется относительно корпуса 2 и прижимает корпус 2 с мембраной 1 к образцу 5, т.е„ пружина b сжимается на фиксированную величину и является устройством нагружения с заданной в 1 кг силой.

К преобразователю-мембране 1 приклеен пьезоэлемент б, передающий механические колебания мембране. Пьезоэлемент 6 представляет собой диск диаметром мм, толщиной мм из пьезокерамики ЦТС-19. Пьезоэлемент 6 соединен с генератором 7 типа Г3-1120 Для считывания резонансных колебаний используется пьезодатчик 8, приклеенный на диск б и соединенный с частотомером 9 типа 43-3. Пьезодатчик 8 выполнен из пьезокерамики ЦТС-19 и имеет размеры: диаметр мм, ,2 MMo Испытания проведены на стальных закаленных образцах в виде цилиндров с внутренним диаметром мм.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Формула изобретения

Устройство для определения твердости материалов, содержащее резонатор, закрепленный на нем индентор, механизм нагружения индентора, блок возбуждения колебаний резонатора и блок измерения частоты колебаний резонатора тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено передаточным элементом, связанным с механизмом нагружения индентора, а резонатор выполнен в виде мембраны, жестко закрепленной по контуру передаточного элемента.

J-t

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов и может быть использовано для определения твердости. Цель изобретения - повышение точности - достигается за счет того, что резонатор с « закрепленным на нем индентором, взаимодействующий через передаточный элемент с механизмом нагружения, выполнен в виде мембраны, 1 ил,,2 табл.