Установка для определения твердости при высоких температурах

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) О 11 51)4 6 О 1 3 юзно исследова- Э.Дэержинрман СССР980.чих ме в:-М,: ТВЕРАХ механи а имения тверных местах, н приалонного образца ытания, 2 з,п. руднодос емещения ели водом после ф-лы,чередного и ие ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпО изОБРетениям и ОткРытиямПРИ ГННТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(46) 23.12.88. Бюл, Кф 47 (71) Уральский филиал Всесо теплотехнического научнотельского института им, Ф, ского(53) 620.178,2(088.8) (56) Авторское свидетельство У 759904, кл. С О 1 Я 3/42, 1Борздыка А.М, Методы горя ханических испытаний материа Металлургиэдат, 1962, с.438 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕН ДОСТИ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР (5) Изобретение относится к ческим испытаниям материалов но к устройствам для измерен дости при высоких температур изобретения является расшире циональных воэможностей за счет измерения статической и динамической твердости, расширение эксплуатационных возможностей за счет проведения измерений на образцах и на изделиях в труднодоступных местах, автоматизация испытаний эа счет автоматического перемещения образца, Поставленные цели достигаются тем, что нагружающие узлы установки выполнены в виде цилиндров с электромагнитами, сердечниками которых являются подпружиненные бойки, позволяющие производить ударное внедрение индентора одновременно в испытуемый материал и в эталонный образец, Установка снабжена а магнитными фиксаторами, позволяющими установить ее непосредственно на из 1446534Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, а именно к устройствам для измерения твердости при высоких температурах.Цель изобретения - расширение5 функциональных возможностей за счет измерения как статической, так и динамической твердости, расширение экс.плуатационных возможностей эа счет проведения измерений на образцах и непосредственно на изделиях и обьек тах в труднодоступных местах, автоматизация испытаний за счет автоматического перемещения эталонного образ ца.На фиг.1 схематично изображена установка, общий внд, в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Установка содержит два идентичных 20 нагружающих узла 1 и 2, каждый из которых включает в себя полый цилиндрический корпус 3 с размещенной в нем электромагнитной катушкой 4, сердечник-боек 5 с тарельчатой опорой б, на 25 которой установлена пружина 7 снесущим диском 8, вынесенным за пределы корпуса 3, ударник 9, пружину 10, шаровой индентор 11, теплозащитный цилиндрический насадок .12 для эталонно го образца на подставке 13 с датчиками. 14 температуры, нагревательное устройство, выполненное в виде газовых горелок 15, закрепленных на корпусах 3 нагружающих узлов 1 и 2 над подставкой 13, газовые горелки 16, предназначенные для нагрева изделия, установленные в стаканах 17, закрепленных на корпусах 3 нагружающнх узлов 1 и 2. В стаканах 17 размещены 40 пружины 18, взаимодействующие с горелками 16 и поджимающие дисковые опоры 19 горелок 16 к верхним торцам направляющих втулок 20, Горелки 1 б снабжены сопловыми насадками 21, расположенными выше горелочных отверстий 22, Механизм перемещения нагружающих узлов, выполнен в виде электродвигателя 23 с ведущйм валом 24, на котором установлена фрикционная сое 50 динительная муфта, состоящая из полу- муфты 25, связанной с ней полумуфтой 26, соединенной с винтовым валом 27, размещенным в резьбовой втулке 28 несущей стойки 29. На полумуфтах 25 и 26 выполнены электрические контакты 30, 31 и 32, 33, попарно закрепленные на полумуфтах, Электродвигатель 23 закреплен на верхней траверсе 34 нагружающих узлов 1 и 2, нижняя траверса 35 которых телескопически соединена втулками 36 с направляющими 37 несущей стойки 29, закрепленными в основании 38. Винтовой механизм перемещения образцов выполнен ввиде толкателей 39, размещенных в направляющих втулках 40, соединенныхпод углом 90 О с рычагами 41, снабженными втулками 42, размещенными на ва"ликах 43 винтовых захватов 44, установленных в гайках 45, Втулки 40 толкателей 39 и гайки 45 винтовых захватов 44 закреплены на кронштейнах 46,жестко связанных с нижней траверсой 35, На основании 38 несущей стойки 29 закреплены пружины 47, соединенные шарнирами 48 с магнитными фиксаторами 49, устанавливаемые на поверхность изделия 50 (например, барабана котла), датчики 51 температуры.На диски 8 накладываются грузы,В исходном положении магнитныефиксаторы 49 через шарниры 48 и пружины 47 прижимают основание 38 несущей стойки 29 к поверхности а барабана 50. Горелочные отверстия 22 газовых горелок 16 выставлены на заданное расстояние Ь от поверхности а барабана 50, Электродвигатель 23 катушки 4 электромагнитов отключен от источника напряжения, Электрическиеконтакты на фрикционной муфте попарно замкнуты:30 - с 32, 31 - с 33.Пружины 7 нагружающих узлов 1 и 2растянуты, Бойки 5 соприкасаются сударниками 9. Пружины 10 обеспечивают поджатие эталонных образцов к шаровым инденторам 11, Датчики 14 температуры прижаты к эталонным образцам, датчики 51 температуры прижатык поверхности а барабана 50 в зонахнагрева 1 и 11. Нагревательное устройство выключено,Установка работает следующим обраэом.Включается нагревательное устройство - газовые горелки 15, нагревающие эталонные образцы факелами б, и газовые горелки 16, с помощью которых производится локальный нагрев в зонах 1 и 11 поверхности а барабана 50 факелами в. При достижении заданной температуры, например, соответствую" щей рабочей температуре пароводяной среды в барабане в пределах 300"350 С, контролируемой датчиками 14 на эталонном образце н датчиками 51 на повременно останавливается связанная с ним ведомая полумуфта 26 и закрепленные на ней электрические контакты 32 и 33. Но так как ведущий вал 24 электродвигателя 23 продолжает вращательное движение, полумуфта 25 такде продолжает вращение, преодолевает силу сцепления с ведомой полумуфтой 26 и проскальзывает по поверхности сцепления, В результате поворота и проскальзывания полумуфты 25 относительно полумуфты 26 электрические контакты 30 и 31 на полумуфте 25 размыкаются с контактами 32 и 33 на полумуфте 25. При разомкнутых контактах 30, 32 и 31, 33 разрываются цепи электропитания, отключаются электродвигатель 23 и катушки электромагнитов 4 нагружающих узлов 1 и 2. При отключении электродвигателя 23 ведущий вал 24 останавливается. Приотключении катушек 4 в результате отсутствия электромагнитных сил, взаимодействующих с бойками 5 и удерживающих бойки в крайнем верхнем положении, освобождаются сжатые пружины 7. Под действием сил упругости пружин 7 бойки 5 опускаются вниз и наносят удар по ударникам 9. Ударники 9 передают действие удара бойков на эталонные образцы 13, шаровые инденторы 11 и на поверхность а барабана 50. В результате удара происходит внедрение шаровых инденторов 11 одновременно в тело эталонных образцов 13 и в тело изделия 50. После нанесения уда" ров нагружающими узлами 1 и 2 отключается нагревательное устройство и включается реверс электродвигателя 23, ведущий вал 24 получает вращательное движение в обратном направлении, Полу- муфта 25, проскальзывая в момент трогания относительно полумуфты 26, поворачивает свои контакты 30 и 31, которые замыкаются с контактами 32 и 33 на полумуфте 25, при этом цепь электропитания замыкается, Включаются катушки 4 электромагнитов и в результате появления электромагнитных сил бойки 5 отводятся в крайнее верхнее положение для нанесения удара.В результате вращательного движения ведущего вала 24 электродвигателя 23, фрикционной муфты и винтового валика 2, получающего одновременно поступательное движение в резьбовой втулке 28 относительно несущей стойки 29, перемещаются вверх нижняя траз 1446534 4верхности а барабана 50 в зонах нагрева 1 и 1, включаются катушки электромагнитов 4 нагружающих узлов 1 и 2и электродвигатель 23 привода нагружающего узла. При включении катушек 45электромагнитов бойки 5 перемещаютсяв осевом направлении вверх и отрываются от ударников 9, при этом сжимаются пружины 7 и между бойками 5и ударниками 9 образуются зазоры, врезультате чего бойки 5 подготовленыдля нанесения удара по ударникам 9,При включении электродвигателя 23получают вращательное движение ведущий вал 24, фрикционная муфта с ведущей и ведомой полумуфтами 25 и 26и закрепленные на них замкнутые электрические контакты 30 и 32, 31 и 33,винтовой вал 27, Так как электродвигатель 23 закреплен на верхней травер"се 34 вместе с нагружающими узлами 1и 2, которые нижней траверсой 35 через втулки 36 телескопически соединены с направляющими 37, препятствующими повороту траверс относительнонесущей стойки 29, вращательное движение винтового вала 27 преобразуется впоступательное движение винтового вала 27 в резьбовой втулке 28 вниз, 30одновременно получают поступательноедвижение по направляющим 37 несущейстойки 29 связанная с ним фрикционнаямуфта, ведущий вал 24, электродвигатель 23, верхняя траверса 34 с закреп- З 5ленными на ней нагружающими узлами 1и 2 и нижняя траверса 35, При движении нагружающих узлов 1 и 2 к поверхности а изделия 50 перемещаются внизгазовые горелки 16 и соприкасаются 40горелочными отверстиями 22 с поверхностью а. В результате соприкосновения горелок 16 с поверхностью изделия и поджатия горелок к поверхностиизделия пружинами 18, размещенными в 45стаканах 17 на нагружающих узлах 1и 2, выход пламени из горелочных от"верстий 22 прекращается, а процесснагрева и поддержания заданной температуры в зонах 1 и 11 обеспечивается факелом пламени из сопловых насад"ков 21.Движение нагружающих узлов 1 и 2вниз продолжается до плотного сопри)косновения шаровых инденторов 11 с 55поверхностью а, при этом винтовойвал 27 в результате возрастания крутящего момента останавливается, Одно1446534 25 55 5верса 35, нагружающиеузлы 1 и 2 и электродвигатель 23, Движение нагружающих узлов 1 и 2 вверх в исходное положение продолжается до выборки зазора Ь между горелками 1 б и поверх 5 ность а барабана 50, после чего электродвигатель 23 отключается. Нагружающие узлы 1 и 2 останавливаются в исходном положении. Установка передвигается на следующий участок поверхности, подлежащий. контролю, для повторных динамических испытаний твер" дости металла. Оставшиеся иа поверхности а отпечатки индентора измеря ются, После размещения и фиксации установки на следующем участке контроля с помощью винтового механизма передвижения эталонные образцы передвигаются в нагружающих узлах 1 и 2 в 2 р осевом направлении на размер, равный нескольким диаметрам шарового индентора 11, при этом винтовые захваты 44 перемещаются в осевом направлении в гайках 45 и перемещают рычагами 41 толкатели 39 в направляющих втул-. ках 40. Толкатели 39 подходят к торцам образцов 13 и перемещают их на заданное расстояние. После того как эталонные образцы выставлены в новое ЗО положение для удара инденторов, включается нагревательное устройство, производятся нагрев образцов и изделия, включение электродвигателя, перемещение нагружающих узлов к поверхности барабана, отключение электродвигателя и катушек электромагнитов, удар бойков и внедрение инденторов в тело образцов и барабана в той последовательности операций, как и при первоначальном испытании. После производства испытаний ударным методом измеряются все последующие отпечатки инденторов на барабане и эталонных образ" цах. Твердость определяется путем сравнивания диаметров отпечатков, полученных на испытуемой поверхности металла и на эталонном образце по известной зависимости 0 - гп - 6НВНВэ - в=Т где НВтвердость металла контро" лируемого барабана; НВтвердость эталонного обо раэца; В - диаметр индентора, мм;д - диаметр отпечатка на эталонном образце, мм;д - диаметр отпечатка на изделии мм,Для определения твердости методом статического вдавливания индентора катушки 4 электромагнитов отключаются, На несущих дисках 8 устанавливаются тарированные грузы. Нагружающие узлы 1 и 2 опускаются вниз до плотного соприкосновения инденторов 11 с поверхностью а барабана, Электронривод отключается, Внедрение инденторов в тело эталонных, образцов и барабана производится под действием грузов плавно и постепенно в течение заданного интервала времени, при этом температура эталонных образцов и температура металла в зонах нагрева поддерживаются в течение всего периода испытаний. По окончании испытаний производятся измерения отпечатков индентора на эталонных образцах и в теле металла изделия, сравнивание отпечатков и определение твердости. Формула изобретения 1. Установка для определения твердости при высоких температурах, содержащая основание, размещенный на немнагружающий узел с грузами, связанный с ним индентор, размеи 1 енные на"против него подставки для установкиобразцов с нагревателями, привод нагружающего узла, привод перемещенияобразцов и датчики температуры нагрева, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью расыирення функциональных воэможностей, нагружающий узелвыполнен в виде полого цилиндрического корпуса, размещенной в нем электромагнитной катушки с подпружиненнымсердечником-бойком, взаимодействующего с ним ударника, предназначенного для взаимодействия с эталоннымобразцом, индентор предназначен дляодновременного взаимодействия сэталонным и испытуемым образцами, анагреватель предназначен для одновременного нагрева этих образцов,2, Установка по п.1, о т л ич а ю щ. а я с я тем, что., с цельюрасширения эксплуатационных возмож"ностей, она снабжена магнитными фик"саторами, предназначенными для взаимодействия с испытуемым образцом изакрепленными на основании,1446534 83, Установка по пп.3 и 2, о т л и мещения образцов предназначен длячающая с я тем, что, с целью взаимодействия с эталонным образцом,автоматизации испытаний, привод пере" ае оррек тор М,Демчик едактор Л.Зайце исн П ЗаказВНИИПИ КНТ С изобретениям Раушская н Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужго