Устройство для определения динамической твердости материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙВ(",у,Я. рОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ "К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1,ееЬ Р, Непев дупаш 1 вспев Маввчег ГаЬгеп вцг Наг 1 цргцГцпя шегга 11 двсЬег ЮегквгоЛе. - МЖгогес 1 спйс, 1979, У 2, 11-17Авторское свидетельство СССР У 1068768, кл. С 01 Н 3/48.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к исследованию Физико-механических свойств ЯО 1 21544 Ав)4 С 01 Н 348 твердых материалов при ударном нагружении и может быть использовано для определения динамической твердости металлов и готовых изделий. Цель изобретения - повышение достоверности определения динамической твердости. Устройство позволяет зарегистрировать сигнал, пропорциональный ускорению, возникающему при соударении ударника с испытуемым изделием. Далее измеряется максимальное значение этого сигнала и время от начала соударения до момента, соответствующего максимуму сигнала, Полученные числовые значения делят один на другойР и умножают на определенный заранее щ постоянный коэффициент, получая число, соответствующее динамической твердости материала. 2.ил. С:1221 Устройство работает следующимобразом.55 Изобретение относится к исследованию физико-механических свойствтвердых материалов при ударном нагружении и может быть использовано дляопределения динамической твердостиметаллов и готовых изделий.Целью изобретения является повышение достоверности определения динамической твердости,На фиг, 1 приведена схема устрой- Остна; на фиг, 2 - кривые электрических сигналов в различных точках устройства.Устройство содержит наконечник 1,направляющую трубку 2, боек 3, передвигающийся по направляющей трубке 2,взаимодействующую с бойком 3 ударнуюпружину 4, спусковой механизм 5,ударник 6 в виде шарика из твердого сплава, пьезоакселерометр 7, установленный на. бойке 3, кабель 8, соединяющий пъезоакселерометр 7 с электронным блоком 9. В электронный блок 9входит согласующий усилитель 10,входкоторого соединен кабелем с пьезоакселерометром, фильтр 11 нижних частот, вход которого соединен с выходом согласующего усилителя 10, дифференциатор 12, вход которого соединен с выходом фильтра 11 нижнихчастот, компаратор 13, вход которогосоединен с выходом дифференциатора 12,преобразователь 14, время - код, входкоторого соединен с выходом компаратора 13, пиковый детектор 15, входкоторого соединен с выходом фильтра 1135нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 16 (АЦП), сигнальныйвход которого соединен с выходом пикового детектора 15, а управляющий40вход - с выходом компаратора 13,арифметический узел 17, п рвый и второйвходы которого соединены с преобразователем нремя - код 14 и с АЦП 16, задатчик18 постоянной, выход которогосоединен45с третьим входом арифметического узла17, цифровой индикатор 19, вход которого соединен с выиодом арифметического узла, и генератор 20 тактовыхимпульсов, выходы которого соединены5 Ос тактовыми входами преобразователя14 время - код, АЦП 6 и арифметиЧеского узла 17. Наконечник 1 прижимают к поверхности испытуемого материала. Переме 544 3щением бойка 3 вверх по направляющей трубке 2 до зацепления со спусковым механизмом 5 вэводят ударную пружину 4 При нажатии на спусковой механизм 5 боек 3 освобождается от стопорения, разгоняется под действием удар.ной пружины 4 до определенной скорости и ударяет ударником 6 по поверхности испытуемого материала.юЭлектрический сигнал с пьезоакселерометра 7, пропорциональный дейстнующему ударному ускорению по кабелю 8, .поступает на вход согласующего усилителя 10 и далее на вход фильтра 11 нижних частот (ФНЧ), Последний отфильтровывает высокочастотные составляющие сигнала, которые могут возни-: кать при контроле нысокотвердых материалов и вызывать, при отсуствии фильтра, ложные срабатывания электронного блока. Отфильтрованный сигнал(фиг, 2 б) с выхода ФНЧ 11 поступает на вход дифференциатора 12. Необходимость дифференцирования сигнала вызвана тем, что нведение этого узла упрощает определение экстремума, так как в точке экстремума производная сигнала равна нулю, С выхода дифференциатора 12 (фиг. 2 в) сигнал поступает на вход компаратора 13, который вырабатывает положительный прямоугольный импульс (фиг. 2 г), длительность которого равна времени упругопластического деформиронания материала при нагружении соударяющихся тел Т , В преобразователе 14время - код это время преобразуетсяЬ цифровой код, который поступает напервый вход арифметического узла 7. Сигнал с выхода ФНЧ 11 поступает также на вход пикового детектора 5, навыходе которого формируется постоянное напряжение, величина которогоранна ьаксимальной амплитуде импульса напряжения О, пропорционального .максимальной амплитуде ударного ускорения Дщ . Сигнал с выхода пикового детектора 15 поступает на вход АЦП 16,который запускается задним фронтомимпульса с выхода компаратора 13,т,е. и мемент достижения максимумаимпульса ударного ускорения. На выходе АЦП 16 формируется цифроной код,эквивалентный максимальной амплитуде импупьса ударного ускорения, который поступает на второй вход арифметического узла 17, На третий входарифметического узла 17 поступаетцифровой код с выхода задатчика 181221546 АН=К---05 раЗВ кютГрццра, иэФюам постоянной, эквивалентный величинеклэффициента пропорциональности К.Величина постоянной зависит от параметров соударяющихся тел и величиныкоэффициента передачи электрического тракта обработки импульса ударного ускорения, В арифметическом узле17 происходит расчет величины динамической твердости НБ по алгоритму Число динамической твердости в виде числа индицируется на цифровом индикаторе 19. Устройство позволяет повысить достоверность определения динамической твердости материалов за счет исключения влияния на результат контроля упругих свойств материала и бойка на этапе восстановления упругих деформаций соударяющихся тел. Проведенные испытания также показали, что исключение этого влияния позволяет получить единую шкалу динамической твердости различных материалов и не проводить их предварительную разработку по упругим свойствам, Кроме, того с учетом начальных условий соударения, т,е. с учетом скорости соударения, массы бойка и. формы соударяющихся тел, например шара с плоскостью, число твердости имеет размерность напряжения, а следовательно, физически обоснованную связь динамической твердости со статической,Формула изобретения Устройстчо для определения динамической твердости материалов содержа 5щее направляющую трубку, ударнукГнружину спусковой механизм, боек с ударникомв виде шарика, пьезоакселерометр,закрепленный на бойке, согласующийусилитель, вход которого соединЕн спьезоакселерометром, дифференциатори цифровой индикатор, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности определения динамической твердости, устройство снабжено фильтром нижних частот, вход кото 15рого соединен с выходом согласующегоусилителя, а выход - с входом дифференциатора, компаратором, вход которогосоединен выходом дифференциатора, пре 201 образователем время - код, вход кото"рого соединен с выходом компаратора,пиковым детектором, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, аналого-цифровым преобразователем, сигнальный вход корог соединен с выходом пикового детектора, а управляющий вход - с выходом компаратора,арифметическим узлом, первый и второйвходы которого соединены с аналогоцифровым преобразователем и преобра 30зователем время - код, а выход - сцифровым индикатором, задатчиком поГтоянной, выход которого соединен стретьим входом арифметического узла,и генератором тактовых импульсов, выЗ 5 ходы которого соединены с тактовымивходами преобразователя время - код,аналого-цифрового преобразователя иарифметического узла,"Пате Ужгород, ул, Проектная, 4 Фили Тираж 778 Государственного елам изобретений сква Ж, Раушск Помитета СССРоткрытийнаб д. 4