(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Изобретение относится к исследоваг нию физических свойств, в частности к исследованию прочностных свойств путем вдавливания в испытуе1 1й материал наконечников испытательных устройств, и может быть использовано для контроля твердости, податливости упругой деформации и механического полного сопротивления материалов и изделий. Известно устройство для определения физико-механических свойств, содержащее электроакустический стержне вой преобразователь, длина сердечник которого равна одной или кратному чи лу стоячих полуволн, соединенный с о ной стороны с контактным наконечнико расположенную на сердечнике катушку возбуждения, соединенный с ней усили тель с обратной связью, узел нагруже ния и измерительный блок ij . Недостатком известного устройства является то, что удлиненный стержень имеет жесткость и может изгибаться при приложении нагрузки или при наклоне стержня к испытываемой поверхности, что влечет за собой появление в стержне изгибных колебаний (вместо колебаний продольных), снижение точности показаний. Цель изобретения - повыиение точности измерения. Это достигается тем, что устройство снабжено двумя поперечными перекладинакш и вторым стержневым преобразователем, связанным с первым преобразователем перекладинами, расположенными, на их торцах, а контактный наконечник установлен в центре одной из перекладин с возможностью pacnojioжения пучностей синфазных колебаний 11реобразователей на перекладинах. На чертеже изобргисено устройство для измерения твердости. Устройство содержит два стержневых преобразователя 1 и 2 круглого или прямоугольного сечения, связанных между собой поперечными перекладинами 3 и 4, расположенными на торцах стержней, катушку 5 возбуждения и приемную катушку б, равномерно размещенные на обоих преобразователях 1 и 2, контактный наконечник 7, имеющий контактную поверхность с постепенно увеличиваксдейся площадью поперечного сечения, установленный в центре поперечной перекладины 4 на резьбе с возможностью замены, фланец 8, установленный в узловых точках обоих стержней для крепления
устройства и приложения к нему определенного усилия с помощью уэла:9 на гружения. Катушка 5 возбуждения связана с генератором 10 возбуждения с обратной связью, которая создается связью генератора 10 возбуждения с измерительным блоком 11. Измерительный блок 11 связан, кроме того, с измерительной катушкой б и показывающим устройством 12. Генератор 10 зоз Суждения может служить для подачи напряжения на катушку 5 возбуждения с частотой, соответствующей частоте резонансньлх колебаний механического резонансного устройства и усилителя. Преобразователи 1 и 2 могут быть изготовлены из магнитострикционяого материала, например перманикеля, никеля, пермендюра и другие, магнитостриционных материалов, которые обладают высокой механической добротностью. Размеры стержней преобразователей 1 и 2 рассчитываются так, чтобы пучность их продольных колебательньис движений имела место на поперечных перекладинах 3 и 4 или вблизи их, а это условие удовлетворяется путем придания обоим сердечникам преобразователей такой длины, которая бы в целое число раз бьоиа кратна половине длины волны сжатия, возникающей в материале стержней при частоте переменного напряжения, подаваемого на катушку 5 возбуждения и соответствующего собственной резонансной частоте продольных колебани.й стержней 1 и 2. Размеры поперечных перекладин выбираиот так, чтобы их длина и толщина была не меньше допусти «5ых по условиям динамической неустойчивости, т.е. исключить возможность возникновения изгибных волн. Постоянная нагрузка, которая может прикладываться к устройству, может быть выбрана в пределах от 0,1 кГс до 100 кГс.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При подаче на катушку 5 воэбуждения от генератора 10 возбуждения переменного напряжения с частотой, соответствующей собственной резонансной частоте продольных колебаний преобразователей 1 и 2, последним сообщаются резонансные продольные KOJ e6aния (вибрация). Эти колебания восприНцмгиотся измерительной катушкой 6 и подаются на измерительный блок 11, ксугорый подает напряжение обратной связи на генератор 10 возбуждения я выдает измеряемый сигнал на устройство 12, которое показывает величину измеряемой твердости.
При приложении к фланцу 8 определенной нагрузки, направленной вдоль осей сердечников преобразователей 1 и 2 и перпендикулярно к контролируемой поверхности , наконечник 7 внедряется в контролируемую поверхность и удерживается
в устойчивом контакте с этой поверхностью. При контакте наконечника 7 под действием нагрузки с контролируемой поверхностью резонансная частота стержневых преобразователей 1 и 2 изменяется и это изменение является функцией нагрузки, податливости контролируемой поверхности образца на сжатие и механического полного сопротивления этой поверхности. Так как нагрузка является постоянной величи;ной, то изменение резонансной часто:ты стержней является функцией податливости контролируемой поверхности на сжатие и механического полного сопротивления этой поверхности, т.е. и твердости. Изменение резонансной частоты стержневых преобразователей 1 и 2 улавливается измерительной катушкой 6 и подается в измерительный блок 11. Измерительный блок 11 выдает напряжение обратной связи на генератор 10 возбуждения и измерительный сигнал на устройство 12, которое показывает величину измеряемой твердости. Генератор возбуждения изменяет частоту колебаний напряжения, подаваемого на возбуждающую катушку, и приводит его в соответствие с новой резонансной частотой продольных колебаний стержней 1 и 2.
Таким образом, механическое резонансное устройство все время приводится в резонансное .продольное колебательное движение возбуждающим напряжением с частотой, соответствующей частоте резонансных колебаний механического резонансного устройства в данный момент времени. Данным устройством можно производить и сравнительный анализ, например по изменению резонансной частоты продольных колебаний при контакте с измеряемым изделием по сравнению с частотой колебаний при контакте с эталонным образцом, ч
Предлагаемое устройство повышает жесткость конструкции, что уменьшает возможность прогиба резонансного механического узла, повышает точность измерения и надежность контроля, пол. ностью автоматизирует процесс измерения и, благодаря высокой производительности работы, можно использовать его в поточных линиях машиностроительных заводов при массовом контроле физических свойств поверхно ти.
Формула изобретения
Устройство для определения физикомеханических свойств, содержащее электроакустический стержневой преобразователь, длина сердечника которого равна одной или кратному числу стоячих полуволн, соединенный с одной
стороны с контактным наконечником, расположенную на сердечнике катушку возбуждений, соединенный с ней усилитель с обратной связью, узел нагружения и измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя поперечными перекладинами и вторым стержневым преобразователем, связанным с первым преобразователем перекладинами, расположенными на их торцах, а контактный нако нечник,установлен в центре одной из пере1)1адин с возможностью расположения пучностей синфазных колебаний . преобразователей на перекладинах.
Источники информации принятые во внимание при экспертизе
