Прибор для определения прочностных характеристик металлов

.801068767 А СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 3(59 3 01 Н 3 44 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1.Авторское свидетельство СССР9 297900, кл. О 01 й 3/48, 1969.2. Авторское свидетельство СССРВ 637637, кл. й 01 М 3/44, 1977(54)(57) ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛОВ, со. - держащий корпус, расположенные в нем инерционную массу, связанный с ней индентор, взаимодействукщие с .инерционной массой пружину и два токосъемника, последовательно соединенные пьезодатчик, взаимодействующий с индентором, усилитель и катушку, возбуждения индентора, индикатор, сумматор, частотомер, блок динамической коррекции усилия вдавливания и блок задания. параметров металла, выходы которых соединены с входами сумматора, выход усилителя соединен с первым входом блока динамической коррекции усилия вдавливания, а первый токосъемник с вторым его входом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения объема измеряемых характе" ристик, он снабжен последовательно соединенными блоком контроля динамического нагружения индентора и логическим элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым токосъемником, а выход - с входом частотомера, блоком изменения режима возбуждения катушки, первый вход которого соединен с выходом блока контроля динамического нагружения индентора, второй входс первьм выходом частотомера, а выход - с вторым входом усилителя,С последовательно соединенными ключом и запоминающим устройством, выход которого соединен с индикатором, блоком определения упрочня- С емости, выходы которого соединены с выходами запоминающего устройст" Я ва, сумматора и вторым выходом часто томера, который соединен с управляющим входом ключа, первый вход блока контроля динамического нагружения индентора соединен стретьим выходом частотомера, а второй - с выходом усилителя.Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измерениям прочностных характеристикматериалов.Известны устройства, позволякщиеопределять прочностные характеристики материалов путем вдавливанияв испытуемый образец стержней, вкоторых возбуждаются механические(колебания 13 .Иедостатками указанных устройств 10являются относительно низкая точность и незначительный объем изме;ряемых параметров.Иаиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигае.мому эфФекту является прибор дляопределения прочностных характеристик металлов, содержащий корпус,расположенные в нем инерционную массу, связанный с ней индентор, взаимодействукщие с инерционной массой пружину и два токосъемника,последовательно соединенные пье-.зодатчик, вэаимодействукаий с индентором, усилитель и катушку возбуждения индентора, индикатор, сумматор, частотомер, блок динамическойкоррекции усилия вдавливания и блокзадания параметров металла, выходыкоторых соединены с входами сумматора, выход усилителя соединен спервым входом блока динамической коррекции усилия вдавливания, а первыйтокосъемник - с вторим его входом 123Недостатком известного прибораявляется то, что он не позволяетпроводить измерения предела прочности и предела текучести.Бель изобретения - расширениеобъема измеряемых характеристик. 40Эта цель достигается тем, чтоприбор для определения прочностныххарактеристик металлов, содержащийкорпус, расположенные в нем инерционную массу, связанный с ней индентор, взаимодействующие с инерционной массой пружину и два токосъемника, последовательно соединенныепьезодатчик, взаимодействующий синдентором, усилитель и катушку возбуждения индентора, индикатор, сумматор, частотомер, блок динамической коррекции усилия вдавливанияи блок задания параметров, выходыкоторых соединены с входами сумматора, выход усилителя соединен спервым входом блока динамическойкоррекции усилия вдавливания, апервый токосъемник - с вторьм еговходом, снабжен последовательно соединенными блоком контроля динамическогонагружения индентора Илогическим элементом ИЛИ, второйвход которого соединен с вторым.токосъемником, а выход - с входомчастотомера, блоком изменения ре жима возбуждения катушки, первый вход которого соединен с выходом блока контроля динамического нагружения индентора, второй вход - с первым выходом частотомера, а выход - с вторым входом усилителя, последовательно соединенными ключом и запоминающим устройством, выход которого соединен с индикатором, блоком определения упрочняемости, входы которого соединены с выходами запоминающего устройства, сумматора и вторым выходом частотомера, который соединен с управляющим входом ключа, первый вход блока контроля динамического нагружения индентора соединен с третьим выходом частотомера, а второй - с выходом усилителяИа чертеже показана блок-схема предлагаемого прибора.Прибор для определения прочностных характеристик металлов содержит расположенную в цилиндрическом корпусе 1 щупа инерционную массу 2 и жестко закрепленный на ней индентор 3, Иа конце индентора 3 закреплен наконечник 4 Виккерса, Яа некотором расстоянии от массы 2 на инденторе 3 закреплен пьеэоприемник 5 механических колебаний. Индентор 3 размещен внутри катушки 6 возбуждения, закрепленной посредством кронштейна 7 на инерционной массе 2, которая помещена в подшипник 8, запрессованный в корпус 1. В верхней части корпуса 1 размещены пружина 9 нагружения с гайкой 10, втулка 11 с контактными кольцами 12 и 13, подвешенная на пружине 14, которая закреплена на гайке 1 5. Токосъемникч 16 и 17 скорости прижатия щупа и номинальной величины усилия вдавливания жестко закреплены на массе 2 и изолированы от нее.Электронная схема прибора состоит из усилителя 18, вход которого соединен с пьезодатчиком 5, а выходы - с катушкой 6. Усилитель 18 связан с блоком 19 изменения режима возбуждения катушки, представляющим собой, например, ключ, которым управляют цифровым резистором. Выход усилителя 18 соединен с частотомером 20, блоком 21 динамической коррекции усилия вдавливания и блоком 22 контроля динамического нагружения индентора..Частотомер 20 состоит из ключа 23, один выход которого связан с усилителем, а другой - с выходом одновибратора 24, вход которого связан с выходом логического элемента ИЛИ 25, при этом выход ключа 23 соединен со счетчиком 26, связанньм с преобразователем 27 код-аналог.Блок 21 динамической коррекции усилия вдавливания состоит из ключа 28, один вход которого связан с усилителем 18, а другой - с токосъемником 16 скорости прнжатия щупа. Выход ключа 28 соединен с входом 5 счетчика 29, подключенного выходом к преобразователю 30 код-аналог.Выходы блока 21 динамической коррекции усилия вдавливания и частотомера 20 соединены с двумя вхо дами сумматора 31, с третьим его входом соединен блок 32 задания параметров металла (модуля упругости и коэффициента Пуассона).Выход сумматора 31 связан с од ним из входов ключей 33 и 34, с другими их входами связан выход одновибратора 24. Выход ключа 33 связан с запоминакщим устройством 35, выход которого соединен с индикатором (шкала 36). Кроме того, выход запоминакщего устройства 35 соединен с одним из входов арифметического устройства 37 и входами функциональных преобразователей 38 и 39.Ключ 34, арифметическое устройство 37 и Функциональные преобразователи 38 и 39 образуют блок определения упрочняемости, выход Функционального преобразователя 39 связан с индикатором, шкала 40 которо 30 го проградуирована в единицах измерения предела прочности (3 )Ь а преобразователь 38 связан с индикатором и имеет выход на шкалу 41, проградуированную в единицах измерения предела текучести ) ) Шкала36 индикатора проградуирована в единицах твердости (Нк) .Блок 22 кснтроля динамического нагружения индентора состоит из 40 ключа 42 и счетчика 43, при этом входы ключа 42 соединены с выходами усилителя 18, одновибратора 24 и счетчика 43.Выход счетчика 43 соединен с од ним из входов элемента ИЛИ 25 и блоком 19 изменения режима возбуждения катушки Другой вход элемента ИЛИ 25 соединен с токосъемником 17 номинального усилия вдавливания. 50Прибор работает следующим образом.На шкале блока 32 задания параметров металла задают значения модуля упругости и коэффициента Пуассона. Прижимают щуп прибора к контролируемому изделию до установления на шкале 36 индикатора показания. При этом наконечник 4 под действием силы оператора посредством пружины 9 внедряется в металл. Пружина 9 60 сжимается, а система "наконечник 4, индентор 3, инерционная масса 2 .перемещается относительно втулки 11. При этом в контуре "индентор 3, пьезодатчик 5, усилитель 18, катуш ка 6" возникают колебания, частота которых определяетс я глубиной внедрения наконечника и свойствами металла.В момент контакта токосъемника 16 с кольцом 12 открывается ключ 28 и на счетчик 29 поступают импульсы в течение времени контактирования токосъемника с кольцом 1 2. Происходит дальнейшее внедрение наконечника. Частота колебаний индентора при этом увеличивается.В момент начала контактирования токосъемника 17 с кольцом 13 (при номинальном усилии вдавливания) запускается через элемент ИЛИ 25 одновибратор 24, которьй открывает ключ 23, и импульсы с усилителя 18 поступают на счетчик 26. Таким образом, производится измерение частоты колебаний индентора путем подсчета числа импульсов, прошедших через ключ 23 на счетчик 26 за определенное время, Заданное одновибратором 24.Преобразователи 27 и 30 преобразуют количество импульсов, поданное на счетчики 26 и 29, в напряжения, поступакщие на сумматор 31.На третий вход сумматора 31 от блока 32 задания параметров металла поступает напряжение, соответствукщее модулю упругости и коэфФициенту Пуассона. Сумматор 31 выделяет сигнал, соответствующий глубине внедрения наконечника 4 с уче" том скорости прижатия щупа к кон- тролируемому образцу. Напряжение с выхода сумматора 31 поступает через открытый ключ 33 на запоминакщее устройство 32 для запоминания и последукщей передачи на индикатор, ариФметическое устройство .37 и Функциональные преобразователи 38 и 39. По окончании процесса измерения твердости по заднему Фронту импульса одновибратора 24 ключ 33 закрывается, а ключ 34 открывается. Кроме того, в этот же момент изменяется и режим блока 19, и он воздействует на усилитель 18 так, что динамическое воздействие на контролируемый образец становится сопбставимым со статическим усилием вдавливания. Кроме того, го заднему Фронту импульса одновибратора 24 открывается ключ 42, и на счетчик 43 начинают поступать импульсы усилителя 18. Счетчик 43 считает импульсы и по приходу заданного числа импульсов на его выходе появляется импульс, который закрывает ключ 42, переводит режим возбуждения индентора в первоначаьный путем воздействия на блок 19 и запускает через элемент ИЛИ 25 одновибратор 24. Да 1068767лее аналогично описанному ранее с использованием частотомера 20 производится измерение частоты колебаний индентора, т.е. размеров отпечатка с учетом Фактора динамического воздействия наконечника 4 на испытуемый образец,При этом напряжение с выхода сумматора 31, соответствующее новому размеру отпечатка с.учетом динамического воздействия наконечника 4 на металл, поступает через открытый ключ 34 на арифметическое устройство 37, которое по соотношению уров. ней напряжений от запоминающего устройства 35 и сумматора 31 опре деляет упрочняемость контролируемого металла.Напряжение с выхода арифметического устройства 37 поступает на Функциональный преобразователь 39, ко О торый по соотношению напряжений с выхода запоминающего устройства 35 и арифметического устройства 37 выдае т напряжение, соотв етс твующее пределу прочности (46) которое отображается на шкале 40 индикатора.Одновременно напряжение с выхода ариФметического устройства 37 поступает на Функциональный преобразователь 38, который по соотношению поступающих на его вход напряжений вырабатывает сигнал, соответствующий пределу текучести (6) который отображается на шкале 41 индикатора.При изменении пространственного положения щупа осуществляется автоматическая стабилизация усилия вдавливания за счет перемещения втулки 11, которая сжимая пружину 14, изменяет начало момента контактирования токосъемника 17 и кольца 13.Такое выполнение прибора позволяет с высокой точностью определять широкий спектр параметров металлов.