Способ электроакустического импедансного контроля твердости материалов

.178.54.9(088.8)орское свидетельствкл. С 01 В 3/40,т США В 3153338,7.1, 1964.СОБ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕГО КОНТРОЛЯ ТВЕРДОС СССР82.9 73) СП ОГО ИМ МАТЕ(57) И тельно ретен ехник носится к испытаименно к контролю ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 37008 2/25-2815. 02,845.06.86. Бюл. У 22Ростовский-на-Донувательский институтостроенияБ. В. Лаврентьев, ЛР, М. Смелянский, ЮВ. Семенов620Авт725 физико-механических свойств материалов путем вдавливания индентора, иможет быть использовано для нераэрушакщего контроля твердости иэделий.Цель изобретения - повышение точности контроля деталей с шероховатойповерхностью за счет уменьшения влияния шероховатости с помощью увеличения амплитуды колебаний индентора.Сущность способа заключается в том,что перед измерением резонансной частоты внедренного резонатора на определенный промежуток времени увеличивают амплитуду его колебаний. Приэтом сминаются неровности и измерениечастоты при номинальной амплитудеколебаний становится точнее, О твердости судят по изменению частоты дои после внедрения. 2 ил.1 1237Изобретение относится к испытательной технике, а именно к контролю физико-механических свойств материалов путем вдавливания индентора, и может быть использовано для неразрушающего контроля твердости изделий.Цель изобретения - повышение точности контроля" деталей с шероховатой поверхностью путем уменьшения влияния шероховатости с помощью увеличе ния амплитуды колебаний индентора.На фиг. 1 показана схема устройства, реализующего способ; наиг. 2 - изменение амплитуды и частоты колебаний резонатора в процессе измерений 15Устройство, реализующее способ, содержит магнитострикционный резонатор 1, катушку 2 индуктивности, предварительный усилитель 3, управляемый аттенюатор 4, вход которого соединен 2 О с выходом предварительного усилителя 3, выходной усилитель 5, вход которого соединен с выходом управляемого аттенюатора 4, а выход - с,катушкой 2 индуктивности, соединенные последовательно, амплитудный детектор 6, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя 3, узел 7 сравнения и регулятор 8, выход которого соединен с управляющим входом ЗО аттенюатора 4, пьезоэлемент 9, соединенный с входом предварительного усилителя 3, частотомер 1 О, вход которого соединен с выходом выходного усилителя 5, индикатор 11, соединенный с частотомером 10, программный эадатчик 12, выход которого соединен с вторым входом узла 7 сравнения, программатор 13, выход которого соединен с входом программного задатчи О ка 12. В контролируемое изделие 14 внедряют резонатор 1, нагруженный с другого конца пружиной 15 и массой 16,размещенными в корпусе 17. Резонатор 1 заканчивается инденто ром 18. Источник 19 постоянного опорного напряжения соединен с вторым зажимом индикатора 11. 948 2ческого управления (САУ) током возбуждения катушки 2. При колебанияхрезонатора 1 на обкладках пьезоэлемента 9 возникает электродвижущаясила, поступающая на вход предварительного усилителя 3. Далее сигналчерез управляемый аттенюатор 4 и выходной усилитель 5 вновь поступает накатушку 2, что вызывает возникновение в резонаторе 1 незатухающихакустических колебаний (фиг. 2,интервал 0- 1) резонансной частоты,которую измеряют частотомером 10 синдикатором 11, проградуированным вединицах твердости контролируемогоизделия 14.На узел 7 сравнения поступаеттакже напряжение уставки тока возбуждения с выхода программного эадатчика 12, управляемого программатором 13.Вдавливают резонатор 1 в контролируемое иэделие 14 с определеннымусилием задаваемой силой сжатия пружины 15 воздействующей через массу 16 на резонатор 1 и закрепленнуюв корпусе 17, плотно устанавливаемомпри измерении на поверхность контролируемого изделия 14. При этом индентор 18, закрепленный на концерезонатора, внедряется в материалконтролируемого изделия на некоторуюглубину Ь, определяемую усилием вдавливания и твердостью материала изделия 14, В соответствии с глубинойвнедрения индентора 18 изменяется резонансная частота колебаний резонатора - увеличивается, так как происходитчастичное закрепление свободногоконца. резонатора (фиг. 2, интервал11-1),Амплитуда колебаний резонатора(напряжение на пьезоэлементе) при этом поддерживается постоянной с помощью САУ: выходное напряжение предварительногоусилителя 3 детектируется амплитудным детектором 6 и сравнивается с установкой эадатчика 12,50 Способ реализуют следующим образом,В стержневом магнитострикционномрезонаторе 1 возбуждают акустическиеколебания с помощью катушки 2 индуктивности, Предварительный усилитель 3, управляемый аттенюатор 4,выходной усилитель 5, амплитудныйдетектор 6, узел 7 сравнения и регулятор 8 образуют систему автоматиПри появлении сигнала рассогласования регулятор 8 отрабатывает этот сигнал и выдает управляющее воздействие на управляемый аттенюатор 4, который изменяет входной сигнал выходного усилителя, а затем ток возбуждения катушки 2, напряжение на пьезоэлементе 9 и т.д, до тех пор, пока сигнал рассогласования не войдет123 в зону нечувствительности регулятора 8.После вдавливания резонатора увеличивают амплитуду его колебаний наопределенное время путем подачи команды Измерение" на программатор13, который при этом выдает сигнал наувеличение уставки задатчика 12 наопределенное время (фиг. 2, интервалй -1). При этом САУ отрабатывает 10новый уровень амплитуды колебанийрезонатора и поддерживает его в течение интервала времени Т, задаваемогопрограмматором 13,В процессе колебаний резонатора сувеличенной амплитудой усиливаетсяэффект пластического течения материала под действием динамической, пульсирующей и ультразвуковой частотойнагрузки, вследствие чего происходит смятие выступов микронеровностейповерхности и увеличение глубинывнедрения индентора 18 до величиныЬ При этом в соОтветствии с увеличением глубины внедрения резонатора дувеличивается и его резонансная частота.После выдержки времени Т программатор 13 выдает сигнал на уменьшение уставки задатчика 12 до начального уровня (фиг, 2, интервал й -оо),САУ отрабатывает новый уровень амплитуды колебаний резонатора и под-держивает его до окончания циклаизмерения. Резонанская частота колебаний в этом режиме (интервал й,1.35оо) выше, чем до увеличения амплитуды колебаний (интервал , -1), иопределяется глубиной внедрения резонатора в момент времени й (приуменьшении амплитуды колебаний эффектпластического течения ослабляется иизменением частоты в интервале й-00 пренебрегают) .Стабилизация амплитуды колебаний 45резонатора позволяет нормироватьдополнительное динамическое воздействие на материал контролируемогоизделия и обеспечить работу резонатора без отрыва его индентора от50поверхности контролируемого изделия(путем предварительного выбора величин уставок задатчика), так какпри отрыве индентора в процессе коле 7948 4баний резонатора (в верхней точке колебания) имеет место удар ипдентора о поверхность изделия, что приво-.дит к ненормируемому динамическому воздействию на материал изделия и может повредить,индентор, а также вызывает сильные нелинейные искажения сигнала на входе частотомера, что приводит к ошибкам в из мерении частоты (и твердости из- .делия). Измеряют резонансную частоту колебаний резонатора после внедрения и увеличения амплитуды его колебаний (на участке с -оз, фиг. 2) с помощью частотомера 10 с индикатором 11. Определяют разность этой частоты и частоты до внедрения резонатора (участок О-, фиг. 2), по которой судят о твердости контролируемого изделия 14. При соответствующей градуировке индикатора 11 твердость изделия отсчитывают по его шкале., Второй зажим индикатора соединяют с источником 19 постоянного опорного напряжения Б 0, равного выходному напряжению частотомера до внедрения резонатора. При этом показание индикатора в режиме "Измере 1ние пропорционально разности частот до и после внедрения резонатора,Формула изобретения Способ электроакустического импедансного контроля твердости материалов, заключающийся в том, что возбуждают в резонаторе акустические колебания, измеряют их резонанснуючастоту, вдавливают с определеннымусилием резонатор в контролируемоеизделие, повторно измеряют резонансную частоту и по разности резонансных частот судят о твердости изделия, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точностиконтроля деталей с шероховатой поверхностью, перед повторным измерением резонансной частоты после вдавливания.резонатора увеличивают амплитуду его колебаний на определенноевремя, а затем уменьшают амплитудудо начального уровня,, ИзмерениеФлчУрение оставитель А,. ПаникленкоТехред З.Кадар Корректор Е. Рошко дактор Н. Швьд аказ 328 исное ои твенн олиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная 4роектная,Тираж 7сударственного коан изобретений иква, %-35, Раушск ВНИИПИ по д 113035, И