Устройство для определения твердости материалов

(50 4 ОПИСА ОБРЕТЕН ИДЕТ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКО(61) 1126838 (21) 3878634 (22) 08.04.85 (46) 07.09.88 (71) Вол гог ститут 72 М. С.-28 юл. Мдский литехнич кии ЛЕНИЯ тательам для и матеповысч 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к испной технике, а именно к устройстопределения пластической твердосриалов. Целью изобретения являетшение удобства работы с прибором автоматического бесступенчатого регулирования нагрузки на индентор. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения твердости, содержащем вакуумную систему нагружения и измеритель 13 остаточной глубины отпечатка, нагружающий узел снабжен автоматическим бесступенчатым регулятором нагрузки, выполненным в виде взаимодействующих с опорной втулкой 9 и упорами 11 на инденторе 6 динамометрической 1 О и установочной 5 пружин, снабженных датчиком 16 осевой деформации, наибольшая величина которой для динамометрической пружины равна (0,078 - 0,080) Р, а ее жесткость определяется из выражения С = (0,550,65)р, )(Р)(НР. а, где Р - диаметр индентора: НР- наибольшее значение пласти- Я ческой твердости материала. 1 ил.40 г 50 55 Изобретение относится к испытательной технике, а именно к приборам для определ ния пластической твердости, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. Мо 1126838.Целью изобретения является повышение удобства работы с прибором за счет автоматического бесступенчатого регулирования нагрузки на индентор.На чертеже представлена схема устройства для определения твердости материалов.Устройство содержит корпус, состоящий из стакана 1 и крышки 2, образующих полость, разделенную диафрагмой 3, образующей фиксирующую камеру 4, обеспечивающую совместно с установочной пружиной 5 удержание индентора 6 в лунке остаточного отпечатка после снятия основной нагрузки. Каналы с клапанами 7 и 8 со- оГгцают с вакуумной системой (не показана) соответственно полость корпуса и фиксирующую камеру 4. В центре крышки 2 закреплена опорная втулка 9, взаимодействующая посредством динамометрической 10 и установочной 5 пружин с упорами 11, закрепленными на инденторе 6. Индентор 6 установлен с возможностью перемещения внутри направляющей стойки 12, в верхней части которой закреплен датчик 13 перемещений (например, индикатор часового типа), чувствительный элемент 4 которого касается тыльной стороны индентора 6. Это позволяет измерять перемещение индентора 6 относительно направляющей стойки 12. Поскольку стойка2 опирается на поверхность 5 исследуемой детали, то это перемещение численно равно (после снятия основной нагрузки) глубине остаточного отпечатка. На опорной втулке 9 закреплен датчик 16 (например, индикатор часового типа) осевой деформации динамометрической 10 и установочной 5 пружин, чувствительный элемент 17 датчика 6 касается поверхности упоров 11. Это позволяет измерять перемещение упоров 11 относительно опорной втулки 9, так как динамометрическая 10 и установочная 5 пружины взаимодействуют с опорной втулкой 9 и упорами 11, то это перемещение численно равно осевой деформации пружин 10 и 5. Длина динамометрической пружины 10 в свободном состоянии выбирается так, чтобы до начала нагружения (когда направляющая стойка 12 опирается на поверхность 15 испытуемой детали, а индентор касается поверхности5) она касалась одновременно и опорной втулки 9 и упоров 1. В качестве динамометрической пружины наиболее целесообразно использовать тарельчатые пружины, поскольку они обладают достаточно большой жесткостью, которая определяется из выражения С = (0,550,65)Р)(НР . б, где Р - диаметр индентора; НР;а - наибольшее значение пластической твердости материала. 5 10 15 20 25 ЗО 35 Зазор между нижним торцом опорной втулки 9 и ручным регулятором 18 наибольшей нагрузки устанавливается равным наибольшей величине осевой деформации динамометрической пружины, т.е. 6 = (0,078 - 0,08) Р. Ручной регулятор 18 наибольшей нагрузки со стопором 19 установлен с возможностью перемещения на направляющей стойке 12. Регулятор 18 нагрузки ограничивает ход опорной втулки 9 и таким образом обеспечивает необходимую величину зазора, т.е. обеспечивает необходимую величину осевой деформации динамометрической пружины 10, задавая величину наиболь-. шей нагрузки на индентор 6. Стопор 19 фиксирует ручной регулятор 18 нагрузки относительно направляющей стойки 12 в различных положениях, что позволяет изменять величину наибольшей нагрузки на индентор 6.Длина установочной пружины 5 в свободном состоянии выбирается так, чтобы в нерабочем состоянии индентор 6 выступал за торец направляющей стойки 12 на величину, большую глубины вдавливания индентора 6 в исследуемую поверхность 15 детали. Это позволяет удерживать индентор 6 в лунке остаточного отпечатка (при наличии вакуума в фиксирующей камере 4) благодаря начальному поджатию установочной пружины 5. Опора 20 стакана 1 выполнена в виде упругой кольцевой прокладки. Сильфон 21, связывающий опорную втулку 9 с направляющей стойкой 12, сильфон 22, связываюгций направляющую стойку 12 с ручным регулятором 18 нагрузки, а также закрепленный на стойке 12 эластичный колокол 23 обеспечивают герметизацию устройства. Устройство работает следующим образом.Устройство устанавливают опорой 20 на поверхность 15 исследуемой детали. Открывают клапаны 7 и 8 и подключают устройство к вакуумной системе. По мере отсасывания воздуха из полости устройства и фиксирующей камеры 4 крышка 2 прогибается и перемещает опорную втулку 9, которая через динамометрическую пружину 10 и упоры, 1 нагружает индентор 6. При достижении величины перемещения, равной величине зазора Ь (т.е, равной наибольшей осевой деформации динамометрической пружины 10), задаваемого положением ручного регулятора 18 нагрузки, опорная втулка 9 упирается в верхний торец регулятора 18 нагрузки, В этом положении индентор 6 нагружен через упоры 11 строго фиксированной нагрузкой, определяемой величиной деформации динамометрической пружины 10.,Величина деформации пружины 10 при этом равна разности зазора о и величины сближения в контакте индентора с испытуемым материалом. Эта деформация регистрируется датчиком 16 осевой де1422109 Формула изобретения Составитель С. БарабановРедактор И.Шулла Техред И. Верес Корректор И. МускаЗаказ 4422/42 Тираж 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формации, деформация динамометрическойпружины прямо пропорциональна нагрузкена индентор, датчик 16 в этом положениирегистрирует нагрузку на индентор. При последующем увеличении степени разряжения нагрузка на индентор 6 не изменяется, поскольку опорная втулка 9 через ручной регулятор 18 нагрузки, стопор 19, направляющую стойку 12 опирается на испытуемую поверхность 15. После выдержки под нагрузкой в течение времени, определяемого условиями испытания на твердость, клапан 7 закрывают, т.е. отключают от вакуумной системы, одновременно соединяя полость устройства с атмосферой, в фиксирующей камере 4, отделенной диафрагмой 3, вакуум сохраняется. При этом крышка 2 распрямляется, перемещая опорную втулку 9, деформация динамометрической пружины 10 уменьшается, снимая основную нагрузку с индентора 6. Устройство удерживается на испытуемой поверхности 15, а индентор 6 удерживается в лунке остаточного отпечатка благодаря фиксирующей камере 4 и установочной пружине 5. В этом положении датчик 13 перемещений регистрирует глубину остаточного отпечатка. Затем клапан 8 закрывают, т,е. отключают фиксирующую камеру 4 от вакуумной системы и одновременно соединяют ее с атмосферой, и удаляют устройство с поверхности детали,Устройство для определения твердостиматериалов по авт. св. Мв 1126838, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства работы за счет автоматического бесступенчатого регулирования нагрузки на 15 индентор, оно снабжено установочной пружиной, размещенной между опорной втулкой и упорами, и датчиком осевой деформации пружин, наибольшая величина деформации динамометрической пружины выбрана равной 0,078 - 0,080 Р, а ее жесткость опреде лена и 3 выраженияС = (0,550,65) Р(НРнаио.,где Р - диаметр индентора;НР- в в наибольш значение пластическойтвердости материала.