RU1803810C - Microhardometer - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к устройствам дл  испытаний на микротвердость вдавливанием и царапанием алмазным индентором. Микротвердомер содержит корпус, микроскоп с макро- и микроподачей, предметный столик, плоскопараллельные пружины на вдавливание и царапание, индентор, измерительные датчики, блок питани  и управлени  прибором. Индентор закреплен на внутренних сдвоенных гтлоскопараллельных пружинах , а перемещение наружных пружин производитс  электромагнитным приводом. Вместо металлических плоскопараллельных пластин можно применить пьезопластины из биморфного пьезоматериала. причем наружные пьезопластины соединены с генератором линейно развертывающегос  напр жени , а внутренние  вл ютс  датчиком горизонтальной (царапающей) силы. 2 ил.The invention relates to a testing technique, in particular to microhardness testing devices by indentation and scratching by a diamond indenter. The microhardness tester contains a housing, a microscope with macro- and micro-feed, a stage, plane-parallel springs for indentation and scratching, an indenter, measuring sensors, a power supply and control unit. The indenter is fixed on the internal twin gtlosk parallelnykh springs, and the movement of the external springs is carried out by an electromagnetic drive. Instead of metal plane-parallel plates, piezoelectric plates made of bimorph piezoelectric material can be used. moreover, the external piezoelectric plates are connected to a linearly developing voltage generator, and the internal ones are a horizontal (scratching) force sensor. 2 ill.

Description

Изобретение относитс  к испытани м материалов на микротвердость вдавливанием и царапанием по глубине отпечатка (царапины ).The invention relates to microhardness testing of materials by indentation and scratching along the depth of a print (scratches).

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет точного измерени  действительной глубины отпечатка и царапины.The aim of the invention is to enhance the functionality by accurately measuring the actual depth of the print and scratch.

На фиг. 1 представлен общий вид прибора; на фиг. 2 - разрез АА на фиг. 1, вид на механизм подвески, где удалены несущественные детали,In FIG. 1 shows a general view of the device; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1, view of the suspension mechanism, where non-essential parts are removed,

Микротвердометр содержит корпус 1, на котором установлен предметный столик 2 с образцом 3, направл ющие макро- и микроподачи 4 с микродвигателем 5, на которых закреплен микроскоп 6 с плоскопа- раллельнымй пластинами 7 и наклеенными на них интегральными тензопреобразовате- л ми 8. К вертикальному штоку 9, заделанному между пластинами 7, жестко крепитс The microhardness tester contains a housing 1, on which a stage 2 with a sample 3 is mounted, guiding macro- and microfeed 4 with a micromotor 5, on which a microscope 6 is mounted with plane-parallel plates 7 and integral strain gauges 8 glued to them. To the vertical the rod 9, sealed between the plates 7, is rigidly fixed

подвеска 10 с закрепленными на ней наружными 11 и внутренними 12 пластинами, на свободном конце последних установлен алмазный индентор 13 и наклеены тензопре- образователи 14. На боковой стороне подвески 10 установлен электромагнит 15, рычаг 16 и наклонна  игла 17, а на другой ее стороне закреплен датчик длины царапины 18 и в самом корпусе подвески расположен датчик глубины отпечатка (царапины) 19, измерительный шток 20 которого опираетс  на поверхность образца. Измерительные системы и питание прибора расположены в блоке управлени  21, который через анало- ro-цифровой преобразователь 22 соединен с компьютером 23 и принтером 24.pendant 10 with outer 11 and inner 12 plates fixed on it, a diamond indenter 13 is mounted on the free end of the latter and strain gauges are glued 14. An electromagnet 15 is mounted on the side of the pendant 10, the lever 16 and the needle 17 are inclined, and the other side is fixed a scratch length sensor 18 and a fingerprint (scratch) depth sensor 19, the measuring rod 20 of which rests on the surface of the sample, is located in the suspension housing itself. The measuring systems and the power of the device are located in the control unit 21, which is connected via an analog-to-digital converter 22 to a computer 23 and a printer 24.

Микротвердомер работает следующим образом.Microhardness meter works as follows.

На исследуемом образце 3 с помощью микроскопа 6 выбирают место испытаний. При вдавливании с помощью микроэлект&On the test sample 3 using a microscope 6 select the test site. Indentation with microelect &

ЈЈ

0000

оabout

соwith

0000

родвигател  5 и микроподачи А осуществл етс  вертикальное перемещение индентора 13, укрепленного на подвеске 10, до его соприкосновени  (контакта) с поверхностью образца 3, при этом шток 9 и жестко св занные с ним пластины 7 изгибаютс  и наклеенные на них датчики 8 регистрируют вертикальную нагрузку с помощью измерительно-вычислительной системы (22, 23,24), при дальнейшем опускании штока 9 производитс  вдавливание индентора 13 до требуемой величины вертикальной нагрузки, а измерительный шток 20 датчика 19 в это врем  регистрирует глубину отпечатка (углубление индентора в поверхность образ- ца). При горизонтальном перемещении индентора 13 (т.е. при царапаний) с помощью блока управлени  21 на электромагнит 15 подаетс  сигнал с генератора линейно развертывающегос  напр жени  (блок управлени  21), в результате чего шток 16, закрепленный на корпусе электромагнита 15, перемещает иглу 17 и св занные с ней наружные пластины 11, при этом перемещаютс  внутренние пластины 12с индентором 13, т.е. обеспечиваетс  горизонтальное перемещение индентора 13 (царапание). Датчик 14 наклеен на внутренних пластинах 12 и при наличии горизонтальной силы регистрирует ее величину. Датчик 18 закреплен одним концом на подвеске 10, другим концом (измерительным штоком) фиксирует горизонтальное перемещение индентора, т.е. длину царапины. Сигналы с измерительныхrod 5 and microfeed A, the indenter 13 mounted on the suspension 10 is vertically moved until it touches the surface of the sample 3, while the rod 9 and the plates 7 rigidly connected to it bend and the sensors 8 attached to them record a vertical load using the measuring and computing system (22, 23,24), with further lowering of the rod 9, the indenter 13 is pressed into the desired vertical load, and the measuring rod 20 of the sensor 19 at this time registers the imprint depth (Indentation of the indenter into the surface of the sample). When the indenter 13 is moved horizontally (i.e., when scratched) by means of the control unit 21, a signal from the linearly developing voltage generator (control unit 21) is supplied to the electromagnet 15, as a result of which the rod 16 mounted on the body of the electromagnet 15 moves the needle 17 and the outer plates 11 connected thereto, while moving the inner plates 12c with the indenter 13, i.e. horizontal movement of the indenter 13 (scratching) is provided. The sensor 14 is glued on the inner plates 12 and, in the presence of horizontal force, registers its value. The sensor 18 is fixed at one end to the suspension 10, the other end (measuring rod) detects the horizontal movement of the indenter, i.e. scratch length. Signals from measuring

датчиков поступают на аналого-цифровой преобразователь 22, компьютер 23 и принтер 24.sensors are fed to the analog-to-digital Converter 22, the computer 23 and the printer 24.

После окончани  царапани  с помощьюAfter scratching with

микроэлектродвигател  5 и микроподачи 4 вс  система поднимаетс  вверх за уровень поверхности образца 3, снимаетс  напр жение с электромагнита 15 и индентор возвращаетс  в исходное полох ение.micro-electric motor 5 and micro-feed 4, the whole system rises up beyond the surface level of sample 3, the voltage is removed from electromagnet 15, and the indenter returns to its original position.

..

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   . Микротвердомер, содержащий корпус, размещенный в нем механизм нагружени , закрепленные в нем плоскопараллельныеFormula and zobretten. A microhardness meter, comprising a housing, a loading mechanism located therein, plane-parallel mounted therein

пластины, жестко св занный с ними шток, датчик глубины со след щим рычагом, предназначенным дл  взаимодействи  с образцом , и датчик нагрузки, св занную с ними систему регистрации, индентор и микр оскоп и установленный напротив них предметный стол, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , он снабжен жестко св занной со штоком подвеской, соединенными с нейplates, a rod rigidly connected to them, a depth sensor with a follower designed to interact with the sample, and a load sensor, a recording system associated with them, an indenter and a microscope and an object table mounted opposite them, characterized in that, with in order to expand its functionality, it is equipped with a suspension rigidly connected to the rod, connected to it

одними концами внешними плоскопараллельными пластинами, св заннымисдругими их концами внутренними плоскопараллельными пластинами, размещенным на подвеске электромагнитным приводом, установленнымone ends of the external plane-parallel plates connected to their other ends by internal plane-parallel plates placed on the suspension with an electromagnetic drive mounted

с возможностью взаимодействи  с внешними плоскопараллельными пластинами, индентор установлен на свободном конце внутренних плоскопараллельных пластин, а датчик глубины закреплен на подвеске.with the ability to interact with external plane-parallel plates, the indenter is mounted on the free end of the internal plane-parallel plates, and the depth sensor is mounted on the suspension.