Машина для испытания образцов на усталость Советский патент 1980 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов, а именно, к машинам для испытания образцов на усталость, и может найти применение для изучения свойств материалов в условиях совместного действия вакуума, высоких температур и циклических нагрузок.

Известна машина для испытания образцов на усталость, содержащая станину, кривошипный возбудитель с изменяющимся на ходу эксцентриситетом, который посредстВОМ шатуна и траверсы передает крутильные колебания на механизм преобразования их в линейные перемещения захвата I.

Недостатком известной машины является необходимость вынимать образец из захватов в процессе испытания для получения информации о микроструктуре и твердости образца.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является машина для испытания образцов на усталость, содержащая вакуумную камеру, в крышке которой выполнено смотровое окно, располженные в ней нагреватель и захваты образца, возбудитель циклических нагрузок и микроскоп со стробоскопическим освещением, установленный над окном, в которой информация о микроструктуре образца получается без переналадки машины 2.

Недостатком известной машины является получение недостаточной информации о структурных иЗМенениях в материале в процессе испытания из-за невозможности измерения твердости образца непосредственно на машине.

Целью изобретения является получение

10 более полной информации о структурных изменениях в материале в процессе испытания.

Эта цель достигается благодаря тому, что машина снабжена расположенным в ва15куумной камере штоком с ипдентором, устройствами для вдавливания индентора в образец и поворота его вокруг оси, параллельной оптической оси микроскопа, и механизмами координатного перемещения, 20 один из которых, установленный на крышке вакуумной камеры, служит для совместного перемещения микроскопа и устройств вдавливания и поворота индентора. а второй, связанный с первым механизмом, -

25 для независимого перемещения микроскопа.

На чертеже представлена описываемая машина для испытания образцов на усталость.

Машина содержит вакуумную камеру /,

30 в крышке 2 которой выполнено смотровое

окно 3. В камере (/ расположены нагреватель 4 и захваты 5, 6 образца .7. Захват 5 соединен с динамометром 8, установленным на стани,не 9, а захват 6 - со штоком 10 возбудителя циклических нагрузок, содержащего Кривошипный возбудитель 11 с регулируемым эксцентриситетом, связандую с ним траверсу 12, передающую крутильные колебания на механизм преобразования их в линейные перемещения штока 10, выполненный в виде наружного стажана 13, закрепленного одним торцом в стойке J4, а другим - жестко скрепленным с траверсой 12 и с одним из тордов внутреннего стакана J5, другой торец которого связан с диафрагмой ,16 и щтоком 10. Внутренний стакан 15 и наружный стакан / имеют прорези 77, .выполненные под углом к образующим и в разном направлении для внутреннего ста каfla ,15 и наружного стакана -.13.

В камере / расположен шток ,18 с индентором 19. Шток 18 соединен с устройством 20 для поворота индонтора 19 во.круг оси, параллельной оптической оси микроскопа 21 со стробоскопическим освещением, установленного над смотровым окном 3.

На крышке 2 вакуумной камеры / установлен механизм 2,2 координатного перемещения, служащий для совместного перемещения микроскопа 21, устройства 23 вдавливания нндентора 19 и устройства 20 поворота. С механизмоМ 22 координатного перемещения связан посредством штанг 24 второй механизм 25 для независимого перемещения микроскопа 21.

Машина работает следующим образом.

Кривощипный возбудитель // вызывает циклические перемещения траверсы 12, которая закручивает стаканы 13 и .15 и вызывает изгиб -спиц, образованных прорезями 17. За счет наклона к продольной оси спицы наружного стакана .13 укорачиваются, а внутрениего-,/15 - удлиняются, а при движении траверсы 12 в другом направлении происходит изменение знака их деформации. Таким образом, шток 10, соединенный с торцом стакана ,15, совершает 1во3вратно-поступательное движение, которое передается образцу 7.

В процессе испытания ведется наблюдение за состоянием поверхности образца 7 с помощью ми/кроскопа 2il, снабженного объективом с большим рабочим расстоянием и стробоскопическим освещением. В случае необходимости измерения микрот)вердости

на ка.ком-либо из этапов испытания, выключается кривошипный возбудитель 11. Микротвердость может быть измерена для разгружеН|Наго или .нагруженного образца 7. С ПОМОЩЬЮ механизма ;22 и микроскопа 21 на поверхности образца 7 выбирается место для нанесения отпечатка, в которое с помощью устройства 20 выводится индентор 19, и осуществляется его вдавливание в образец 7 с помощью устройства 23. После отвода индентора 19 с помощью микроскопа 2.1 определяются размеры отпечат1ка и включается возбудитель 11 для продолжения испытаний. Температура образца ,7 задается с

помощью нагревателя 4.

Применение описанной машины поз(волит повысить производительность испытаний и проводить исследования влияния поверхностных эффектов на характеристики выносливости и длительной прочности в условиях нагрева и .вакуума.

Фор ,м у л а изобретения

Машина для испытания образцов на усталость, содержащая вакуумную камеру, в крышке которой выполнено смотровое окно, расположенные в ней нагреватель и захваты образца, возбудитель циклических нагрузок и микроскоп со стробоскопическим освещением, установленный над окном, о тличающаяся тем, что, с целью получения более ПОЛНОЙ информации о структурных изменениях в материале в процессе испытадия, она снабжена расположенным в вакуумной камере штоком с индикатором, устройствами для вдавливания индентора и его поворота вокруг оси, параллельной оптической оси микроскопа, и механизмами координатного перемещения, один из которых, установленный на .крышке вакуумной камеры, служит для совместного перемещения .микроскопа и устройств вдавливания и

поворота индентора, а второй, связанный с первым механизмом, - для независимого перемещения микроскопа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 1276477, кл. G 01 N 3/.Э4, 1970.

12. Серенсен С. В. и др. «Динамика машин для испытания на усталость, М., «Машиностроение, 1967, с. 33 (прототип).