Устройство для определения твердости материалов

(51)5 С 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУИ РЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРсится к исследоских свойств .ть использованоости. Цель изобочности - достичто резонатор сндентором, вза"передаточныйнагружения, выы. 1 ил. 2"табл обьедиоенияизводст СССР72.73-67.1 96 редлагаемому определения йств материнсный электро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(71) Научно-производственноенение по технологии машиностдля животноводства и кормопрова "РостНИИТИ"(56) Авторское свидетельствоВГ 347627, кл. 0 01 И 3/40, 1Патент США й 3153338, кл. Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их .физических свойств и может быть использовано для измерения твердости внутренних поверхностей деталей.Известно устройство для контроля твердости изделий по электромагнитным параметрам, содержащее рабочий и эталонный трансформаторные датчики, источник возбуждения, подключенный к первичным обмоткам датчиков, индикаторов ЭДСр связанный с вторичными обмотками датчиков.Недостатком устройства является высокая погрешность измерения, обусловленная влиянием неоднородности х мического состава контролируемого,ма териала.Наиболее близким к иявляется устройство дляфизико-механических своалов, содержащее резона 80173223 2 (54) устРойстВо для о ДОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение отно ванию физико-механиче материалов и может бь для определения тверд ретения - повышение т гается за счет того, закрепленным на нем и имодействующий через элемент с механизмом полнен в виде мембран акустический стержневой преобразова- Сф тель, соединенный с оДной стороны с контактным наконечником, а с другойч с механизмом нагружения, устроиство возбуждения колебаний в электроакустическом преобразователе и блок измерения частоты колебаний электроаку-.стического преобразователя.Работа известного устройства осуществляется следуоцим образом.К образцу прижимают с известной силой с помощью устройства нагружения наконечник электроакустического преобразователя. Возбуждают в преобразователе колебания на резонансной частоте, измеряют частоту колебаний ф и по ней судят о твердости материала. Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловл ная погрешностями, возникающими при изгибе стержня"преобразователя подВ качестве преобразователя. ис" пользована мембрана 1 диаметром с 1 = =22 мм и толщиной 5=0,52 мм. Мембрана выполнена из стали Х 13 и запаяна в корпус 2 с размерами: наружный диаметр й=-28 ммвысота В=20 мм. стакан З,на дне которого расположена пружина 4. Пружина 4 сжимается при нажатии на дно стакана 3, который движется относительно корпуса 2 и прижимает корпус 2 с мембраной 1 к образцу 5,т,е. пружина 4 сжимается на фиксированную величину и является устройством нагружения с заданной в 1 кг силой.К преобразователю-мембране 1 приклеен пьезоэлемент 6, передающий механические колебания мембране, Пьезоэлемент 6 представляет собой диск диаметром 6=21 мм, толщиной Ь =1 мм из пьезокерамики ЦТСПьезоэлемент 6 соединен с генератором 7 типа Г 3-112, Для считывания резонансных колебаний используется пьезодатчик 8, приклеенный на диск 6 и соединенный с частотомером 9 типа 43-34. Пьезодатчик 8 выполнен из пьезокерамики ЦТСи имеет размеры: диаметр Й,1=10 мм, 5=0,2 мм. Испь 1 тания провев виде цилиндров с внутренним диамет"ром до=60 мм. формула изобретения 31732230 4действием приложенной нагрузки, когдав стержне возникают изгибные колебания, в не только продольные. Увели"чение диаметра стержня или уменьшениеего длины с целью повышения жесткости5приводит к уменьшению чувствительности преобразователя-стержня к измеря- Корпус 2 с мембраной 1 вставлен вемому параметру - твердости.Целью изобретения является повь 1 шение точности измерения.Поставленная цель достигается тем.,что устройство для определения твердрсти материалов, содержащее резонатор, закрепленный на нем индентор,механизм нагружения индентора, блоквозбуждения колебаний резонатора иблок измерения частоты колебаний резонатора, снабжено передаточным элементом, связанным с механизмом нагружения индентора, а резонатор выполнен в виде мембраны, жестко закреп"ленной по контуру передаточного элемента. Повышение точности предлагае"мого устройства обусловлено тем, 15что в мембране возникают только изгибные колебания, которые являются па"разитами, а также являются единственным типом колебаний, несущим информацию о состоянии испытуемой поверхнос- З 0ти.На чертеже представлена блок-схе- дены на стальных закаленных образцахма устройства.Преобразователь-мембрана 1 жесткозакреплена в корпусе 2,В преобраэова- Результаты испытаний приведены втеле-мембРане 1 закРеплен наконечник, табл35,Корпус 2 соединен с механизмом 4 нагружения. Преобразователь-мембрана 1соединена с устройством возбужденияколебаний и блоком регистрации часто Устройство для определения тверты колебаний. Наконечник упирается в дости материалов, содержащее резонаобразец. тор, закрепленный на нем индентор,Устройство работает следующйм об- механизм нагружения индентора, блокразом. возбуждения колебаний резонатора иК образцу прижимается с заранее за- блок измерения частоты колебаний ре,45данной силой устройством нагружения зонатора,о т л и ч а ю щ е е с янаконечник 3, включают устройство тем, что, с целью повышения точностивозбуждения колебаний и возбуждают в измерений, оно снабжено передаточнымпреобразователе-мембране колебанияэлементом, связанным с механизмомна ее резонансной частоте, измеряют нагружения. индентора, а резонаторчастоту этих колебаний блоком регист" выполнен в виде мембраны, жеСтко зарации частоть 1 колебаний и по ней су- крепленной по контуру передаточногодят о величине твердости поверхности. элемента.1732230 Т а б л и ц а 1 Твердость пошкале НКС 25 49 64 Резонанснаячастота, Гц 87353 8720987161 87041+ти т в и т ие т и еа щ в щ т а вещи щи ети ееи евтветаПогрешность измерения составила 3+3 Гц или=13, Результаты сравнительных испытаний известного устройства ТЭАи предложенного на об" разцовых мерах твердости приведены в табл. 2.Та бли ца 2 Погрешность измерения,4 Твердостьобразцовоймеры, НКС щИзвестное Предлагаемоеустройство устройствоТЭАа ив Составитель Л.ФерТехред Л,Олийныке орректор И Гамборская Редактор А.Иот дписное 8 Тиражсударственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж; Раушская н ЗаказРЧИИПИ НТ ССС крытия д, 4/5 гарина,101 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород 24,3 49,3 ,64,2 4,.2 3,9 3,9 1,1 1,0 1,0