Установка для исследования механических свойств электропроводящих материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N3/38 

Изобретение относится к исследова нию механических свойств электропроводящих материалов при цикли эских нагрузках и может быть использовано для испытания материгшов на усталост и для нераэрушающего контроля загото вок. Известна установка для исследования механических свойств электропроводящих материалов, содержащая магнит , между полюсами которого распола гается образец исследуемого материала, и электрическую цепь переменного тока г в которую включается образец 1 . Недостатком этой установки является отсутствие средств контроля зарождения трещины в образце. Наиболее близкой к предлагаемому . изобретению по техническому cyttiecTBy является установка для исследования механических свойств электропроводящих материалов, содержащая ргму, магнит, верхний и нижний электропроводящие захваты для установки образца между полюсами магнита перпеидику;лярно магнитным силовым линиям, источ ник тока, к,которому последовательно подключены захваты с образцом,приборы для измерения параметров колёбаНИИ, позволяющие определить внутреннее трение в образце 12}. В некоторых случаях, например при испытаниях образцов на усталость при изменяющейся температуре, измерение внутреннего трения не обеспечивает достаточно точного определения зарождения трещины. Целью изобретения является повкшеиие точности определения момента зарождения усталостной трещины и расширение функциональных возможностней установки . за счет использования ее для осуществления входного неразрушаюцего контроля заготовок методомсравнения с эталоном. Цель достигается тем, что установка снабжена зажимами для захватов и электрической цепью сигнализации, захваты выполнены с возможностью установки в них .второго образца или эталона из электропроводящего материгьпа между полюссши магнита параллельно первому образцу, один из захватов Ш:1Полиен составным из двух электрически изолированных друг от друга частей, зажим для этого захвата электрически изолирован от него, а зажим для другого захвата включен в электрическую цепь сигнализации и

образует со своим захватом электрическую контактную пару, захваты подвешены к раме с помощью пружинных растяжек, которые включены в цепь источника тока последовательно с захватами.

На чертеже изображена схема опи.гываемой установки.

Установка, содержит раму 1, к которой с помощью пружинных растяжек 2-5 подвешены нижний электропроводящий захват б и верхний электропровод дящий захват, состоящий из двух частей. 7 и 8, электрически изолированны друг от друга прокладкой 9. В нижнем захвате 6 и частях 7 и 8 верхнего завата имеются гнезда (на чертеже не показаны) для параллельного закрепления в них образца 10 исследуемого материала (или контролируемой заготоки) и второго образца или эталона 11

Нижний захват 6 расположен между зажитыми губками 12 и 13 зажима, образуя d ним электрическую контактную пару, которая включена в эл,ектрическук) цепь 14 сигнгшизации, имеющую сигнальное устройство 15. Части 7 и 8 верхнего захвата расположены между згикимными губками 16 и 17 другого зажима, которые электрически изолированы от частей 7,и 8.

Установка содержит также источник 18 тока, в цепь которого последовательно включены растяжки 2-5 нижний захват 6, части 7 и 8 верхнего захвата, образец 10, и эталон 11, магнит 19, между полюсами которого перпендикулярно его силовым линиям устанавливаются образец 10 и образец или эталон 11, и приборы для изменения амплитуды и частоты колебаний (на чертеже не изображены). В частности, для измерения ашшитуды колебаний («эжет быть использован электроконтактный микрометр с подключенным к нему сигнализатором.

Установка работает в трех режимах 1. Испытание на усталость. Два одинаковых образца 10 и 11 с равными массакш закреплеМ в захватах, губки 12, 1з и 16, 17 зажимов раз/}винуты так, чтобы захваты могли колебаться между НИКИ в горизонтальном направлен1ии. Пёремен{шй ток от источника 18 проходит через растяжку 4, часть 7 верхнего зсисвата, образец 10, нижний захват 6, обраггец 11, часть 8 верхнего захвата, растяжку 5. Магнитное поле тока взаимодействует с поле магнита 19. Образцы 10 и 11 начинают колебаться в противофазе. Если они одинако вы, то расстояние между губками 12 и 13 и эгисватта 6 не изменяется. Резонанса добиваются, изменяя частоту тока и измеряя амплитуду колебаний образцов. Нагружакжцее усилие регулируют путем изменения амплитуды тока. Как только в одном из образцов начнет зарождаться трещина, изменится его коэффициент упругости и нижний и верхний захваты начнут колебаться. Зазор между захватом 6 и губками 12 и 13 подобран так, чтобы при колебаниях захвата 6 устанавливсшся электрический контак между губками 12 и 13 и захватом 6, Тогда срабатывает электрическое сигнальное устройство 15 и- отключается источник 18 тока. После этого захваты фиксируют с помощью зажимных губок 12 и 13, 16 н 17, и измеряют внутреннее трение и собственную частоту колебаний образцов, возбуждая их колебания током меньшей амплитуды, чем при испытании на усталость.

2.Входной неразрушающий контроль заготовок. Заготовка, по всем пЪказателям признанная наилучшей, выбрана

в качестве этёшона и установлена в захваты. Испытуемые заготовки такого же размера, как и этгшон,по очереди устанавливают в захваты на место образца 10. Если заготовка отличается по коэффициенту упругости за счет пор или трещин от эталона, то при возбуждении колебаний током одной и той же амплитуды с частотой, равной собственной частоте колебаний эталона, начинают колебаться и згисваты. Если амплитуда колебаний захвату 6 превьвиает эксперимёнтгшьно устанрвленный предел (на установке он задх1ется величиной зазора между губками 12 и 13 зажима и захватом 6), то срабатывает сигнальное устройство 15 и заготовку отбраковывают.

3.Измерение внутреннего трения. Зажимными губками 12 и 13, 16 и 17 неподвижно фиксируют захват 6 и части 7 и 8 верхнего захвата. Измеряют резонансные частоты f и fQ образца

10 и этсшона 11, а также ширииудГ., и Af, их резонансных пиков. Находят

отношение dl t . Если i 1. то

в образце 10 содержится большее количество рассеивающих центров. Если о1 больше экспериментально установленной нормы то образец отбраковывают. Преимущества измерения внутреннего трения на устанорке с эталоном следующие: затухание колебаний в воздухе и захватах для образца и эталона одинаковые, поэтому число вС больше единицы только за счет внутренних рассеивающих центров, на величину «1 не влияют колебания температуры; за счет этих двух iaxTopOB повшиена чувствительность без применения вакуума и стабилизации температуЕ«|. Поэтому хстановка пригодна для входйого неразрушакщего контроля в заводских условиях.

Формула изобретения .

Установка для исследования механических свойств электропроводящих

материалов, содержащая раму, магнит, верхний и нижний электропроводящие захваты для установки образца между полюсами магнита перпендикулярно магнитным силовым линиям, источник тока, к которому последовательно подключены захваты с образцом, приборы для измерения параметров колебаний, о т ли чающаяся тем, что, с целью повышения точности определения момента зарождения усталостной трещины и расширения фу нкциональных возможностей, она снабжена зажимами для захватов и электрической цепью сигнализации, захваты выполнены с возможностью установки в них второго образца или эталона из электропроводящего материала между потиосами магнита параллельно первому образцу, один из захватов выполнен составим

из двух электрически изолированных друг от друга частей, зажим для этого захвата электрически изолирован от него, а зажим для другого захвата включен в цепь сигнализации и овразует со своим захватом электрическую контактную пару, а захваты подвешены к раме с помощью пружинных растяжек, которые включены в цепь источника тока последовательно с захватами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 44376, кл. G 01 М 3/38, 1934.

2i Пинес Б.Я., Андронов В.М., Рабухин В.Б. Измерение внутреннего

5 трения нитевидных кристаллов при высокочастотных поперечных колебаниях. Прибо1 1 и техника эксперимена, 1969, I 1, с, 172-175 (прототип).