Способ контроля упругих свойств сильфонов Советский патент 1983 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к приборбстроению в частности к способам контроля упругих свойств чувствительных элементов, а именно сильфонов. В настоящее время при производстве сильфонов контроль упругих свойств производится по их микротвердостиГЦ Метод контроля микротвердости обла дает большой погретиностью. Результаты трехкратного измерения микротвердости материала на гофрах сильфона в шлифе показывают, что величина микротвердости в одной и той же точке при каждом последующем измерении суще ственно увеличивается. Эта погрешность, достигающая 6-9%, объясняется влиянием.подготовки шлифа перед каждым измерением, а именно нагартовкой при полировке материала, которая практически не лимитируется и приводит к увеличению твердости. В серийном производстве измерение микротвердости осуществляется не в шлифе, а на поверхности бортика сильфона в предварительно вырезанном образце небольшого размера. Для удобства измереьий образец постукиванием выпрямляют, что также увеличивает его нагартовку. Кроме того, существенным является вопрос, в каком месте сильфона производится измерение микротвердости, Микротвердость вдоль гофр не одинакова, хотя закон изменения твердости повторяется от гофра к гофру. Микротвердость по борту значительно отличается от микротвёрдости материала на вершинах гофр, определяющей практически упругие свойства сильфона.Однако рекомендовать измерение микротвердости по вершинам гофр нецелесообразно, так как подготовка (выравнивание) образца заведомо приведет к существенному искажению результата из-за малого радиуса при вершине. Вследствие изложенного, контроль микротвердости по борту сильфона имеет еще большую погрешность. Контроль упругих свойств материала сильфона (гистерезис,.смещение после воздействия перегрузочного давления) можно также производить по измерению разности его перемещений в прямом и обратном ходах при его нагружении равномерно распределенным давлением такой величины, чтобы ход сильфона был равен его ходу при работе в сильфонном измерительном узле системе Сильфон - пружина 2. Осуществить такие измерения с надлежащей точностью,: обеспечив герметизацию Ьильфона при: больших величинах давлений (десятки атмосфер), крайне затруднительно. Использование же неразъемных соединений, как это имеет место в реальной конструкции, практически приводит к проверке упругих несовершенств всего измерительного узла и в случае несоответствия контролируемых парамет ров заданным к непроизводительным затратам, связанным с забракованием дррогостоящей арматуры и со сборочнь1ми. ра5отс1ми. Целью изобретения является опре, деление годности с|ильфонов для работы в измерительны4 узлах манометричес ких приборов после их сборки, т.е. для обеспечения т юбований к сильфонному измерительному узлу по гистепосле воздействия резису и смещению перегрузочного даззления. Для этого такой критерий необходимо выбрат который характериоценки сильфона, ие несовершенства, зовал бы его упру был прост при проведении контроля и дал бы возможность определят погрешности сильфон| в путем измерения разности перемещений контролируемого сильфона в прямом и обратном ходе при одинаковой наррузке. Указанная цель достигается тем, что согласно спос1эбу контроля упруги свойств сильфонов, заключающемуся в определении разнс сти перемещений в прямом и обратном ходе, контролируе мый сильфон сжимс ют не менее чем на величину рабочего; хода осевЬй силой, циклически не мейее трех раз в течение 10-15 с за каждый цикл, выдерживают его в свободном состоянии после каждого цикла не менее 3-4 ча-j сов, затем проводят еще одно нагруже ние и по величине невозврата судят о годности сильфона. На фиг. 1 схематически изображена установка для нагружения на фиг. 2 - график зависимости Ползу чести сильфона от времени постоянног воздействия нагрузки; на фиг. 3 график зависимости невозврата .сильфо на от количества циклов| на фиг.4 .график зависимости невозврата сильфо на от времени его отдыха после каждого последующего нагружения осевой :сжимающей силы; на фиг, 5 - зависимость между смещением сильфонного измерительного узла после воздействия перегрузочного давления и невозвратом самого сильфона после воздей, ствия на него осевой сжимающей, силы. В качестве метода оценки смещения сильфона после В Оздействйя перегрузочного давленияЕ предлагается производить измерение невозврата после во действия на Herd осевой сжимающей СИ лой Фиг. 1). Как уже говорилось, это обусловлено, во-первых, тем, что нагружение давлением крайне затруднительно в случа е воздействия больших давлений (десятки атмосфер) с точки зрения герметизации; во-вторых, схема нагружения сильфона сжимающей силой проще по сравнению со схемой нагружения его растягивающей силой и аналогична схеме работы системы Сильфон - поужина в датчике, где сильфон за счет пружины находится в сжатом состоянии уже в условиях хранения (без воздействия на сильфон давления). Величина воздействующей на сильфон осевой нагрузки должна быть таковойу чтобы в сильфоне при этом возникали напряженияj равные напряжениям при воздействии перегрузочного давления, при котором ход, совершаемый сильфоном, несколько больше рабочего, так как при контроле упругих свойств сильфона целесообразно делать измерение того параметра, при оценке которого в сильфоне возникают наибольшие напряжения (или имеющие наибольшую величину), что облегчает проведение испытаний. При определении невозврата сильфон 1 (фиг. 1) устанавливают в приспособление 2 и нагружают его осевой сжимающей силой 3. По индикатору часового типа 4 фиксируют начальное положение сильфона. После выдержки сильфона под нагрузкой в течение 10-15 с нагрузку снимают и по индикатору 4 определяют величину невозврата сильфона в первоначальное положение . Указанное время выдержки сильфона под нагрузкой определено экспериментально на партии сильфонов из 15 штук, что показано на фиг, 2, где изображена зависимость ползучести сильфонов, т.е. изменение его длины под воздействием постоянной во времени нагрузки, от времени воздействия нагрузки. Характерные кривые ползучести при. ведены для пяти сильфонов, изменение длины которых за одно и то же время (одну минуту) находится в пределах от 25 до 260 мкм, что объясняется различием упругих свойств материала сильфонов. . Чем меньше величина ползучести сильфонаг тем меньше и время выдержки его под нагрузкой. Так, jyiH сильфонов с ползучестью менее 100 мкм время их выдержки составляет не более 10 с. Из приведенного графика следует, что для всех сильфонов время их выдержки под нагрузкой составляет 1015 с, т.е. после 10;;;; 15 О непрерялвного воздействия нагрузки величина ползучести сильфона практически постоянна.

Экспери1меитально также установлено влияние количества циклов нагружения и времени отдыха сильфона на .величину его невозврата после воздействия осевой нагрузки.

Как видно из графика фиг. 3, на котором изображена зависимость величины невозврата сильфона от количества циклов нагружения, максимальный невозврат сильфона от воздействия осевой силы наблю цается после первого цикла нагружения. С увеличение- количества циклов нагружения величина невозврата сильфона уменьшается и после 3-го цикла практически не изменяется и не зависит от :чнсла последуюсцих циклов нагружения.

Поэтому для оценки упругих свойств ; материала сильфона путем определения невозврата и получения результатов Измерений, незавнсиМых от числа циклов нагружений, с льфон предварительно должен быть подвергнут воздействию осевой нагрузки, равной по -ведгачине .предельной контролируемой в коли фстве не менее трех циклов с отдыхом сильфона после каждого цикла в достаточно еопъаюго времени, например в течение суток.

Вместе с тем, можно определить оптимальное время отдыха сильфона посjie кшгдого последук |его его нахружения на основания данных, приведен1а:1х на графике фиг. 4, йзо ажаюцего з.авясимрсть невозврата сильфона после воздействия на него осевой сжимакяцей силы от длительности отдыха сильфона в свободном состоянии.после каждого цикла нагружения. Как видно из , приведенных на фиг. 3 и 4, только с отдфлхом сильфона после каждого

из нагружений не менее 3-4 ч невозврат равен ПОСТОЯННОЙ величине и характеризует для данной конструкции свойства материала каждого конкретного образца сильфона.

Допустимая величина невозврата сильфона установлена на основании статистической связи между смещением с нулевого положения сильфонного изм рительного узла после воздействия на него перегрузочного давления и невозвратом самого сильфона после воздействия на него осевой сжимающей силы.

Формула изобретения

Способ контроля упругих свойств сильфонов путем определения разности перемещений контролируемого сильфоМа в прямом и обратном ходе, отличающийся тем, что, с целью определения годности сильфонов для работы в измерительных узлах манометрических щ иборов послеИХ сборки контролируемой сильфон сжимают не менее чем на величину рабочего хода осевой силой, хщклически не менее трех раз в течение 10-15 с за каждый цикл, выдерживают его в свободном состоянии после каждого цикла не менее 3-4 ч, затем проводят еще одно на1 ужение и по величине невозврата судят о годности сильфона.

Источники информации, приняпае во внимание при экспертизе

1. Измерение микротвердости вдавливанием алмазным наконечником. ГОСТ 9450-76.

2. Бурцев К.В.; Метешлические сильфоны. Мгшгиз, 19J63, г. 11.

3 Кяянтаа «мм