Устройство для определения динамической твердости материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N3/52 

Изобретение относится к неразрушающему контролю физико-механических свойств материалов, например твердости.

Цель изобретения - повышение точности измерений,

На фиг. 1 изображена функциональная .схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие работу прототипа; на фиг.З - эпюры напряжений, поясняющие работу заявляемого устройства.

Устройство для определения динамической твердости материалов состоит из узла 1 установки индентора 2 с электромагнитом 3, содержащего цилиндрический корпус 4 из немагнитного материала, размещенйые в нем сердечник 5с втулкой 6, стопорное кольцо 7, опорное кольцо 8, опорную плиту 9 с держателем, включающую демпфирующую втулку 10, груз 12 для прижима исследуемого образца 13 при помощи опорного цилиндра 14, дополнительный электромагнит 15, состоящий из обмотки 16, сердечника 17 и пружины 18. Схема 19 регистрации

результатов измерений содержит последовательно соединенные пьезоэлектрический датчик 11, усилитель 20, схему 21 формирования сигнала, схему 22 формирования импульса запуска, схему 23 запуска и счетчик 24, генератор 25 стандартных сигналов, подключенный к второму входу схемы 23 запуска. Схема 26 управления питанием электромагнита 3 выполнена в виде триггера 27, первый вход которого соединен с выходом схемы 22 формирования импульса запуска, а второй - с входом Сброс счетчика 24, силового коммутатора 28, силовой вход которого соединен с источником 30 питания .электромагнита, управляющий вход с выходом триггера 27, а выход - с электромагнитом 3, кнопочного выключателя 29, соединяющего вход Сброс счетчика 24 с шиной заземления. Источник 30 питания электромагнита 3 через силовой коммутатор 28 подключен к обмотке электромагнита 3. Вход электронного узла управления 31 соединен с выходом триггера 27, связанного с входом силового коммута00 N3 О ГО Ч

VJ

тора 28, а выход соединен с обмоткой 16 дополнительного электромагнита 15.

Устройство работает следующим образом.При помощи калиброванных по высоте (длине) цилиндриков с внешним диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндрического корпуса 4, устанавливают первоначальную высоту падения индентора (шарика), который удерживается в исходном положении во втулке б из немагнитного материала электромагнитным полем. Калибро- вэнный по высоте цилиндрик устанавливают на исследуемый образец 13 внутри цилиндрического корпуса 4. При этом исследуемый образец 13 должен соприкасаться с сердечником 17 дополнительного электромагнита 15. Потом устанавливают индентор 2 на цилиндр, опускают сердечник 5 до упора втулки 6 в индентор 2, и стопорным кольцом 7 фиксируют сердечник 5 на цилиндрическом корпусе 4. Калиброванный по высоте цилиндр убирают. Устройство готово к работе.

8 момент to нажимают кнопочный выключатель 29. при этом подается потенциал земли на входы счетчика 23 (сброс в нулевое состояние)и триггера 27, который управляет силовым коммутатором 28, отключающим источник 30 питания от катушки электромагнита 3, индентор -2 начинает свободное падение. В момент ti происходит первое соударение индентора 2 с исследуемым образцом 13, в момент t2 - второе. Пьезоэлектрический датчик 11 преобразует механические колебания, возникающие при ударе, в электрический сигнал, который поступает на усилитель 20 и далее на схему 21 Формирования сигнала, после чего - на схему 22 формирования импульса запуска, с выхода которой сигнал подается на схему 23 запуска и триггер 27, На второй вход схемы 23 запуска поступают импульсы с генератора 25 стандартных сигналов. С выхода схемы 23 запуска, выполняющей функцию стробирующего узла, на счетчик 24 поступают пачки из N импульсов. Триггер 27 в момент переключается в состояние 1 и включает силовой коммутатор 28, подсоединяющий источник 30 питания к обмотке электромагнита 3. При этом отскочивший в исходное состояние. Одновременно с включением силового коммутатора 28 триггер 27 производит включение электронного узла 31, формирующего токовую ступень, которая подается на обмотку 16 дополнительного электромагнита 15. Происходит смещение образца относительно индентора и установка готова к повторным измерениям.

Величину смещения образца относительно индентора можно регулировать величиной токовой ступени. После заданного количества циклов измерений обмотка 16 дополнительного электромагнита 15 обесточивзется и с помощью пружины 18 сердечник 17 возвращается в исходное состояние.

Устройство позволяет повысить точность измерений. Это обеспечивается исключением влияния пластической деформаций материала образца на результаты измерений за счет введения электронного узла управления и дополнительного электромагнита для перемещения образца

относительно индентора.

Использование устройства в народном хозяйстве даст возможность:

1} повысить точность измерений динамической твердости материалов с относительно невысоким значением твердости;

2) автоматизировать процесс измерений;

3) усреднять результаты серии измерений в разных точках поверхности исследуе- мого образца.

Формула изобретения

Устройство для определения динамической твердости материалов, содержащее узел установки индентора с электромагнитом, последовательно соединенные пьезоэ- лектрический датчик, усилитель, схему формирования импульса запуска, схему запуска и счетчик, генератор стандартных сиг- налое, подключенный к второму входу схемы запуска, и схему управления питанием электромагнита в виде триггера, первый вход которого соединен с выходом схемы

формирования импульса запуска, а второй - с входом Сброс счетчика, силового коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения точности

измерений, оно снабжено электромагнитным.узлом перемещения образца и электронным узлом управления, вход которого соединен с выходом триггера, а выход - обмоткой электромагнитного узла перемещения образца.

nitllffl IH

Изобретение относится к неразрушающему контролю физико-механических свойств материалов, например твердости. Устройство обеспечивает исключение влияния пластической деформации материала контролируемого образца на результаты измерений и повышает их точность. Это достигается за счет введения дополнительного электромагнита с электронным узлом управления для перемещения контролируемого образца относительно индентора. 3 ил.

t,tt t,tt t,t, t,tt

,,3.