Устройство для измерения твердости металлов

САН ЕТЕН СПИ ИЗОБ Союз Соеетскик Социалистических Республик(22) Заявлено 06 0 явкис присоединен Восудврственный квинтет Совете Икнкстров СССР оо делам нзобротеннй н открытнй(45) Дата опубликования описаиия 12,05,7 9,16 Бойдек, В. С. Маргопип 2) Авторы изобретеии,БДЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРДОСТ ТАЛЛОВ 54) УСТРОЙСТВО 2 системы к изгибным к ственно, полным нару ты а баниям и соответнием режима рабо. у кон для опрИзве С целью повышения стабильности и чувствительности измерения преобразовательпредлагаемого устройства снабжен пассивной накладкой в виде стержня, закрепленнойна нем со стороны противоположной индентору, волновая длина кот-роя вместе с волновой длиной преобразователя кратна не- и- четному числу четвертей длин волн ультрае- звуковых колебаний, поперечное сечениеволновода уменьшается от преобразователя3 Ь, к индентору по немонотонному напримерэкспоненциальному, закону, генератор выполнен с фиксированной частотой, а региотрирующий блок - в виде измерителя входного электрического сопротивления преоб 2 О раователя На фиг, редлагаемое ены типичны ого электриИзобретение относится к ультразвуковотролю и может быть использованоеделения твердости металлов,стно устройство для измерения твердости металлов, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, электроакустическийпреобразователь, соединенный с генераторомметаллический волновод с индентором на конце, укрепленный на преобразователе, и регистрирующий блок,Недостатком известного устройства является недостаточная стабильность и чувствтельиость измерений. Это происходит по слдующим причинам: относительное изменениерезонансной частоты однородной колебателы.ной системы под нагрузкой мало по величине; при изменении рабочей частотът вследствие перемещения узла колебаний в процессе измерений, увеличиваются акустическиепотери в подвеске и снижается острота настройки системы; повышение чувствительности за счет уменьшения поперечного сечения колебательной системы при заданномизменении нагрузки ограничивается потерей колебательной устойчивости однородной 1 схематически изображено устройство; на фиг, 2 приве- круговые диаграммы вход- ского сопротивления преобраэователя акустической колебательной сисЮмы.Устройство для измерения твердости металлической поверхности 1 содержит сиотему 2 прижим 6;улекзроннйй блок 3, соединенный с ним алектроакустический преобраэователь 4 и металлический волновод 5, имеющий длину, равную нечетному числу четвертей длин волн ультразвука, с индентором 6 на конце, Злектронный блок содержит электрический генератор 7 фиксированной частоты и измеритель 8 входного эдектрического сопротивления, подключенный к входу преобразователя 4. 11 лощадь поперечного сечении волновода 5 уменьшается от преобразователя к нндентору по экопоненциальному закону. К обратной сторонепреобразователя 4 присоединена пассивная накладка 9 в виде стержня, длина которой вместе с длиной преобразователя 4 составляет нечетное число длин волн ультразвука.Устройство работает следующим образом.Предварительно от электрического генератора 7 на электроакустический преобразователь 4 подают напряжение такой фиксированной частоты, на которой волновые длины волноводв 5 и пассивной накладки 9 совокупно с преобразователем 4 равны нечет .ным числам четвертей длин волн ультрвзвука каждая, т.е. на которой акустическая колебательная система в целом настроена в резонанс. При этом регистрируют показания измерителя 8 входного электрического сопротивления. Затем с помощью системы прижима 2 акустическую колебательную сиотему прижимают с постоянной силой индентором 6 к испытуемой металлической поверхности 1 и вновь регистрируют показания измерителг. Я входного электрического сопротивления.При акустическом контакте инденторв 6с испытуемой поверхностью 1 акустическая колебательная система оказывается нагруженной на дополнительную механическую нагрузку, имеющую квк реактивную, твк и активную компоненту, При этом соответственно изменяется измеряемое с алектрическОй стороны полное входное сопротивление преобразователя 4, возбуждающего ультразвуковые колебания в системе. Регистрируемые показания входного электрического сопротивления преобразователя 4 являются прн этом мерой твердости исследуемой поверхности 1, Индикатор измерите; ля 8 входного электрического сопротивления 4с помацью эталонов грвдуируют в единицахтвердости.На фиг, 2 в качестве примера показаныэкспериментально снятые круговые диаграммы, причем диаграмма "Осоответствует Ь нагрузке на образце с твердостью НР=19,1,а диаграмма "б" - нв образец с НР=18,8.Пятизначными цифрами показаны частотывозбуждения (в гц), соответствующие данным точкам диаграммы.и Иэ диаграмм видно, что даже при оченьмалой разнице в твердости образцов приизмерении, например, на фиксированной чаототе 22336 гц, векторы полной входнойэлектрической проводимости (а значит и Ьполного входного алектрического сопротивления) электроакустического преобразователя системы существенно отличаются, какпо величине; так и ао фазе. Таким образомнеобходимо учитывать не только реактивную, 30компоненту нагрузки (как в известныхультразвуковых устройствах измерения твердости по сдвигу резонансной частоты системы), но активную ее компоненту, как предусмотрено в предлагаемом устройстве. Этосвидетельствует о весьма высокой чувствительности по твердости, которая может бытьреализована с помощью преЯлвгаемого устройства.16Ф ормулв изобретенияУстройство для измерения твердостиметаллов, содержащее генератор ультрвзву ковых колебаний, электроакустический преобразователь, .соединенный с генератором, металлический волновод с индентором на конце, укрепленный на преобразователе, и регистрирующий блок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности н чувствительности измерения, преобразователь устройства снабжен пассивной накладкой в виде стержня, зекрепленной на нем со стороны противоположной индентору, волновая длина которой вместе с волновой длиной преобразователя кратна нечетному числу четвертей длин волн ультразвуковых колебаний, поперечное сечение волновода уменьшается от преобразователя к иидентору по немонотонному, найример, экспоненцплльиому, закону, генератор выполнен с фикспроваыной частотой а регистрирующий блок, - в виде измерителя входного алектрического сопротивления .преобразователя, 513308