Способ определения твердости материала и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН ОПУБЛИ Н 9 У (Н(53) Ю 0 48 ГОСУДАРСПО ЕЛ ЫЙ НОМИТЕТ ССС РЕТЕНИЙ И ОТНРЬ Д АМ ИЗОБ (ТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСН ЕРДОСТИ ЕГО ОСУ(21) 3433360/25-28(53) 620.178.1532(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство ССС 9 59701, кл. 3 01 й 3/52, 1939.2. Гурьев Г.В.Исследование дина мики соударения упругого шара с плоскостью при наличии пластической деФормации в зоне контакта. Автореф.дис.канд. техн. наук, Волгоград, ВПИ, 1973, с. 8-25 (прототип)3. ЬееЬ О, Иецев йупащ 1 всЬез ваввчегйаЬгеп ьиг Наг 1 ергМппй ще- а 111 зсЬег Ыег 1 вСоййе Ихсгоесп 1 с, 1972, 9 2, 11-17 (прототип). (54),СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВ МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЩЕСТВЛЕНИЯ.(57,. 1. Способ определения твердости материала, заключающийся в том, что производят удар бойком по испытуемому материалу и измеряют длительность упруго-пластического деформирования, по которому судят о твердости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измеряют длительность вос становления упругих деформаций бойка и испытуемого материала во время их контакта,. а о твердости материала судят по отношению длительностей.2. Устройство для определения твердости материала, содержащее корпус, установленный в нем с воз" можностью возвратно-поступательного перемещения боек, установленный на бойке индентор, взаимодействующую с бойком пружину, усилитель и последовательно соединенные вычислитель и индикатор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, боек выполнен в виде ударного акселерометра, а устройство снабжено дифференцирувцим блоком, вход которого соединен с выходом усилителя, двухсторонним амплитудным ограничителем и генератором временных импульсов, входы которых соединены с выходом дифференцирукщего блока, последовательно соедийенньми первьм ключом и счетчиком и последовательно вательно соединенными первыми ключом и счетчиком .и последовательно соединенными вторыми ключом и счетчиком, выходы счетчиков подключены к входам вычислителя, информационные входы ключей соединены с выходом генератора, управляющие входы ключей - с выходом ограничителя, а выход усилителя - с выходом аксе(лерометра.Изобретение относится к испытательной технике, а именно киспытаниям материалов на прочность.Известен способ определения твер.дости материалов, заключающийся втом, что на испытуемый образец сбрасывают с определенной высоты ударник и по высоте отскока, судят о физико-механических свойствах материала ГПНедостатками этого способа являются низкая точность, необходимостьвыдерживания строго вертикальногопадения ударника и низкач производлйтельностьНаиболее близким к изобретению 15по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения твердости материала, заключающийся в том, что производят ударбойком по испытуемому материалу и 2 Оизмеряют длительность упруго-пластического деформирования, по которому судят о твердости 1 21,Иаиболее близким к изобретению,является устройство для определения 25твердости материала, содержащее карпс установленный в нем с возможностью воэвратно-поступательногоперемещения боек, установленный набойке индентор, взаимодействующуюс бойком пружину, усилитель и последовательно соединенные вычислительи индикатор (.3).Однако известный способ отличается низкой точностью, посколькудлительность периода нагруженияне связана непосрецственно с числомтвердости и не учитывается потерякинетической энергии при соударении.Устройство для осуществления известного способа обладает неточно-" 40стью, связанной с влиянием сил трения, земного притяжения и др. из-затого, что измерение параметров движения бойка производится на некотором расстоянии от поверхности материала.Цель изобретения - повышение точностиЭта цель достигается тем, чтосогласно способу определения твер Одости материала, заключающемусяв том, что производят удар бойкомпо испытуемому материалу и измеряют длительность упруго-пластического деформирования, по которому судят о твердости, измеряют длитель- .ность восстановления упругих деформаций бойка и спытуемого материалаво время их контакта, а о твердости материала судят по отношениюдлительностей,Кроме того, в устройстве для определения твердости материала, содер.жащем корпус, установленный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения боек, установленный на бойке индентор, взаимодействующую с бойком пружину, усилитель и последовательно соединенные вычислитель и индикатор, боек выполнен в виде ударного акселерометра, а устройство снабжено дифференцирукщим блоком, вход которого соединен с выходом усилителя, двусторонним амплитудным ограничителем и генератором временных импульсов, входы которых соединены с выходом дифференцирукщего блока, последовательно соединенными первыми ключом и счетчиком и последовательно соединенными вторыми ключом и счетчиком, выходы счетчиков подключены к входам вычислителя , информационные входы ключей соединены с выходом генератора, управляющие входы ключей - с выходом ограничителя, а вход усилителя - с выходом акселерометра.Сущность способа заключается в следующем.Ианосят удар по испытуемому материалу, например, путем сбрасывания бойка с определенной высоты. При этом процесс соударения характеризуется двумя стадиями нагружгния (в этих стадиях происходит упруго- пластическое деформирование материала) и стадией разгрузки ( в этой стадии происходит восстановление отпечатка). Замеряют длительности упруго-пластического деформирования и восстановления отпечатка во время контакта соударяющихся тел (бойка и материала). По отношению этих длительностей судят о твердости материала. При этом критерием определения твердости материала служит потеря энергии бойка при соударении, которую определяют из выражения где т - масса бойка;- длительность упруго-пластического деформирования бойка испытуемого материала;цлительность восстановленияупругих деформаций бойка ииспытуемого материала;К - постоянный коэффициент.Ыа чертеже представлена блок-схема устройства, реализующегопредлагаемый способ.Устройство для определения твердости материала состоит из наконечника 1, корпуса 2, внутри которого перемещается боек 3, пружины 4, спускового механизма 5, индентора 6 из твердого сплава, кабеля 7 и электронного блока 8. Электронный блок В содержит последовательно соединенные1068768 3 аказ 1145 1/36827 Подписное ВНЯТираж ППП "Патент"род,ул.Проект Фили г.уж предварительный усилитель 9, диффе-ренцирующий блок 10, генератор 11 временных импульсов, первый ключ 12, первый счетчик 13, вычислитель 14 и индикатор 15, а также ограничитель 16, вход которого подключен к выходу дифференцирующего блока 10, а выход - к управлякщим входам ключей 12 и 17. Выход генератора 11 подключен через второй клич 17 к входу второго счетчика 18, выход которого 10 соединен с вторым входом вычислителя 14.Способ реализуется следукщим образом.наконечник 1 прижимают к по верхности испытуемого образца. Перемещая боек вверх, взводят пружину 4. При отпускании спускового механизма 5 боек 3 разгоняется под действием пружины 4 и ударяет индентором,6 по испытуемому образцу. Боек выполнен в виде ударного аксе лерометра, чувствительным элементом которого может служить, например, пьезодатчик. 25Электрический сигнал, пропорциональный ударному ускорению, поступает на вход усилителя 9. После дифференцирования в блоке 10 сигнал подается на вход двухстороннего амплитудного ограничителя 16 и генератора 11 временных импульсов,который при этом запускаетсяС выхода ограничителя 16 сигналв виде двух прямоугольных импульсов различной полярности поступаетна управляющие входы первого ключа12 и второго ключа 17, которые поочередно открываются, пропуская навход первого счетчика 13 и второго счетчика 18, соответственно, количество временных импульсов, пропорциональных длительностям импульсовс ограничителя. При этом на выходеодного счетчика появляется число,пропорциональное длительности упруго-пластического деформирования,а на другом - длительности восстановления отпечатка,Сигналы со счетчиков 13 и 18 по.ступают на вход вычислителя 14,где происходит вычитание отношениядвух чисел и выдача окончательногорезультата на индикатор 15. Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют повысить точность определения твердости мате- риала за счет измерения параметров движения бойка непосредственно в момент соударения.