Микротвердомер Советский патент 1993 года по МПК G01N3/46 

Изобретение относится к испытаниям материалов на микротвердость вдавливанием и царапанием по глубине отпечатка (царапины).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет точного измерения действительной глубины отпечатка и царапины.

На фиг. 1 представлен общий вид прибора; на фиг. 2 - разрез АА на фиг. 1, вид на механизм подвески, где удалены несущественные детали,

Микротвердометр содержит корпус 1, на котором установлен предметный столик 2 с образцом 3, направляющие макро- и микроподачи 4 с микродвигателем 5, на которых закреплен микроскоп 6 с плоскопа- раллельнымй пластинами 7 и наклеенными на них интегральными тензопреобразовате- лями 8. К вертикальному штоку 9, заделанному между пластинами 7, жестко крепится

подвеска 10 с закрепленными на ней наружными 11 и внутренними 12 пластинами, на свободном конце последних установлен алмазный индентор 13 и наклеены тензопре- образователи 14. На боковой стороне подвески 10 установлен электромагнит 15, рычаг 16 и наклонная игла 17, а на другой ее стороне закреплен датчик длины царапины 18 и в самом корпусе подвески расположен датчик глубины отпечатка (царапины) 19, измерительный шток 20 которого опирается на поверхность образца. Измерительные системы и питание прибора расположены в блоке управления 21, который через анало- ro-цифровой преобразователь 22 соединен с компьютером 23 и принтером 24.

Микротвердомер работает следующим образом.

На исследуемом образце 3 с помощью микроскопа 6 выбирают место испытаний. При вдавливании с помощью микроэлект&

Ј

00

о

со

00

родвигателя 5 и микроподачи А осуществляется вертикальное перемещение индентора 13, укрепленного на подвеске 10, до его соприкосновения (контакта) с поверхностью образца 3, при этом шток 9 и жестко связанные с ним пластины 7 изгибаются и наклеенные на них датчики 8 регистрируют вертикальную нагрузку с помощью измерительно-вычислительной системы (22, 23,24), при дальнейшем опускании штока 9 производится вдавливание индентора 13 до требуемой величины вертикальной нагрузки, а измерительный шток 20 датчика 19 в это время регистрирует глубину отпечатка (углубление индентора в поверхность образ- ца). При горизонтальном перемещении индентора 13 (т.е. при царапаний) с помощью блока управления 21 на электромагнит 15 подается сигнал с генератора линейно развертывающегося напряжения (блок управления 21), в результате чего шток 16, закрепленный на корпусе электромагнита 15, перемещает иглу 17 и связанные с ней наружные пластины 11, при этом перемещаются внутренние пластины 12с индентором 13, т.е. обеспечивается горизонтальное перемещение индентора 13 (царапание). Датчик 14 наклеен на внутренних пластинах 12 и при наличии горизонтальной силы регистрирует ее величину. Датчик 18 закреплен одним концом на подвеске 10, другим концом (измерительным штоком) фиксирует горизонтальное перемещение индентора, т.е. длину царапины. Сигналы с измерительных

датчиков поступают на аналого-цифровой преобразователь 22, компьютер 23 и принтер 24.

После окончания царапания с помощью

микроэлектродвигателя 5 и микроподачи 4 вся система поднимается вверх за уровень поверхности образца 3, снимается напряжение с электромагнита 15 и индентор возвращается в исходное полох ение.

.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я . Микротвердомер, содержащий корпус, размещенный в нем механизм нагружения, закрепленные в нем плоскопараллельные

пластины, жестко связанный с ними шток, датчик глубины со следящим рычагом, предназначенным для взаимодействия с образцом, и датчик нагрузки, связанную с ними систему регистрации, индентор и микр оскоп и установленный напротив них предметный стол, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен жестко связанной со штоком подвеской, соединенными с ней

одними концами внешними плоскопараллельными пластинами, связаннымисдругими их концами внутренними плоскопараллельными пластинами, размещенным на подвеске электромагнитным приводом, установленным

с возможностью взаимодействия с внешними плоскопараллельными пластинами, индентор установлен на свободном конце внутренних плоскопараллельных пластин, а датчик глубины закреплен на подвеске.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытаний на микротвердость вдавливанием и царапанием алмазным индентором. Микротвердомер содержит корпус, микроскоп с макро- и микроподачей, предметный столик, плоскопараллельные пружины на вдавливание и царапание, индентор, измерительные датчики, блок питания и управления прибором. Индентор закреплен на внутренних сдвоенных гтлоскопараллельных пружинах, а перемещение наружных пружин производится электромагнитным приводом. Вместо металлических плоскопараллельных пластин можно применить пьезопластины из биморфного пьезоматериала. причем наружные пьезопластины соединены с генератором линейно развертывающегося напряжения, а внутренние являются датчиком горизонтальной (царапающей) силы. 2 ил.