SU1147950A1 - Прибор дл определени механических свойств материалов - Google Patents

Abstract

ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ, содержащий станину, предметный стол, шток с индентором, узел нагру- жени  индентора, установленный на станине , пружинную подвесу, соединенную и выполненную в виде пары плоскопараллельных пружин, закрепленных в корпусе, измерители нагрузки и глубины отпечатка и измерительную схему, о тличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности и производительности испытаний, измеритель глубины отпечатка выполнен в виде охватывающей шток опоры, св занной с д корпусом дополнительной парой плос- . (Л копараллельных пружин, упора, расположенного на корпусе и взаимодействую с ющего с опорой, и пары стр5П1, концы которьЕх закреплены на штоке и опоре, измерители нагрузки вьшолнены в ввде второй пары струн, концы которых закреплены На штоке и корпусе, а прибор снабжен магнитом, охватывающим все струны. 4 | со ел

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  испытани  материалов, а имен но к приборам дл  измерени  микрои макротвердости и других физикомеханических свойств методом вдавлив .ани  индентора, в том числе к прибо рам, осуществл кицим непрерьгеную регистрацию процесса вдавливани  с нулевых значений глубины отпечатка и нагрузки на индектор. Известен прибор дл  испытани  материалов методом записи кинетической диаграммы вдавливани  индентора. В этом приборе датчик глубины отпечатка закреплен на предметном столе и перемещаетс  вместе с HIIM относительно индентора D 3Однако дл  каждого определенного испытани  необходимо датчик выставит1 по высоте испытьгааемого образца развернуть в рабочее положение и зак репить. Кроме того, перед каждым испытанием индентор должен быть -уста новлен на некотором малом рассто нии от образца дл  обеспечени  регистрации момента касани  его с образцом. Это уменьшает производительность испытаний и удобство обслуживани , снижает точность прицельного нанесени  отпечатка и определени  момента касани  индентора с образцом, а также увеличивают веро тность случайной поломки датчика. Известен прибор дл  определени  механических.свойств материалов, содержащий станину, предметный стол, шток с индентором, узел нагружени  индентора, установленный на станине, пружинную подвеску, соединенную со штоком, и вьшолненную в виде пары плоскопараллельных пруткин, закреплен ных в корпусе, измерители нагрузки и глубины отпечатка и измерительную схеЯу. Измерители нагрузки и глубины отпечатка выполнены в виде датчиков чувствительные органы которых взаимодействуют со штоком 2. Недостатками известного прибора  вл ютс  невысока  точность нанесени  прицельного отпечатка и измерени  его глубины, а также пониженна  производительность испытаний из-за необходимости расположени  перед началом испытаний индентора над испытываемой поверхностью с определенным зазором. Цель изобретени  - повышение точности и производительности испытаний Поставленна  цель достигаетс  тем, что в приборе дл  определени  механических свойств материалов, содержащем станину, предметный стол, щток с индентором, узел нагружени  индентора , установленный на станине, пружинную подвесу, соединенную и выполненную в виде пары плоскопараллельных пружин, закрепленньк в корпусе, измерители нагрузки и глубины отпечатка и измерительную схему, измеритель глубины отпечатка выполнен в виде охватывающей шток опоры, св занной с корпусом дополнительной парой плоскопараллельных пружин, упора, расположенного на корпусе и взаимодейСТв тощего с опорой, и пары струн, концы которых закреплены на штоке и опоре, измерители нагрузки вьтолнены в виде второй пары струн, концы которых закреплены на штоке и корпусе, а прибор снабжен магнитси, охватывающим все струны. На фиг. 1 изображена кинематнчес-. ка  схема прибора; ,на фиг. 2 - прибор , продольный разрез; на фиг. 3 разрез А-А на фиг, 2i на г. 4 разрез В-Б на фиг. 2; на фиг. 5-8 кинематические схемы различных вариантов вьлолнени  прибора. Прибор содержит предметный стол 1, шток 2 с индентором 3, узел нагружени  индентора 3, установленный на станине (не показана), корпус 4, жестко св занный с узлом 5 нагружени . Шток 2 и корпус 4 соединены с помощью пары плоскопараллельных пружин 6, концы которых жестко закреплены в корпусе 4. Шток 2 снабжен кронштейнами 7 и 8, а корпус 4 - кронштейнами 9 и 10. Измеритель нагрузки прибора выполнен в виде дифференциального струнного датчика, щеющего пару струн 11 и 12, концы которых закреплены на кронштейнах 7 и 8 штока 2 и кронштейнах 9 и 10 корпуса . В приборе имеетс  измеритель глубины отпечатка, содержащий опору 13 с наконечником 14 и контргайкой 15, охватывающую шток 2 и св занную с корпусом 4 дополнительной парой плоскопараллельных пружин 16. В измерителе глубины отпечатка имеетс  дифференциальный струнный датчик, содержащий пару струн 17 и 18, концы которых закреплены на кронштейнах 19 .и 20, выполненных на штоке 2, и кронштейнах 21 и 22, выполненных на опоре 13. Струны 11 и 12, 17 и 18 охвачены магнитом 23, создающим посто м нее магнитное поле, общее дл  всех струн.. Струны 11, 12, 17 и 18 имеют пр моугольное сечение с кратностью ширины и длины пор дка 10, что исключает наводку вредных колебаний в др1угих плоскост х. Длина двух струн каждого дифференциального дат чика несколько различна, причем одн из струн при измерени х удлин етс , друга  - укорачиваетс . Такое выпол нение позвол ет увеличить линейност датчиков и диапазон измер емых вели чин. Вместо струн 11, 12, 17 и 18 могут быть установлены аналогичные по длине проволочные резисторы, при Э.ТОМ необходимость в магните 23 отпадает . В измеритель глубины отпечатка входит также упор 24, расположенный .на корпусе 4 и взаимодействующий с опорой 13 через кронштейн 21. Разность уровней опорных поверхностей упора 24 и к он1нтейна 21 относитель но места закреплени  дополнительных пружин 16 в опоре 13 и корпусе 4, равна  величине предварительного пр гиба пружин 16, в 50-200 раз превышает максимальную глубину отпечатка В исходном положении перед началом испытани  упор 24 и кронштейн 21 пр жаты друг к другу с усилием, равным G ДЬ, где G - жесткость пружин 1б, uL предварительньй прогиб пружин 16. 3азор g между нижней сферической поверхностью наконечника 14, котора  при испытании контактирует с образцом 25, и вервшной индентора 3 назначаетс  с учетом возможной неплоскостности образца 25 и измер етс  величиной пор дка 10 мкм. Дл  тарировки прибора по нагрузке служит сменный груз 26, устанавливаемьй в верхней части штока 2. Груз 26 служит также дл  тарировки измерител  глубины при известной  сесткости пружин 6. В корпусе 4 размещен фиксатор 27 дл  фиксации штока 2 и фиксатор (не показан) дл  фиксации опоры 13 при транспортировке прибора, смене индентора 3, сборке гайки с опорой 13, установке необходимого зазора мелзду контактной поверхностью наконечника 14 и вёрцщноЙ индентора 3 и других вспомога:тельных операци х. Варианты вьшолнени  прибора, схемы которых приведены на фиг. 5-8, отличаютс  от схем на фиг. 1-4. В схеме (фиг. 5) отсутствует измеритель глубины отпеч-атка. В схеме (фиг. 6) вместо дифференциального струнного датчшса измерени  глубины отпечатка применен бесконтактный датчик глубины с дифференцирзчощими звень ми 28 и 29, закрепленными соответственно на опоре 13 и штоке 2. Схема (фиг. 7) представл ет собой сдвоенную схему (фиг. 5), собранную в корпусе, состо щем из частей 30 и 31. Опора 32 аналогична по назначению трубчатой опоре 13 и отличаетс  от нее тем, что может 1ть вьтол- иена в виде стержн  сплошного сечени  . Струнные датчики измер ют перемещение штока 2 и опоры 32 относительно корпуса, поэтому глубина отпечатка равна разности перемещений штока 2 и опоры 32, отсчитываемой от момента касани  йндентором 3 поверхности образца 25. Схема на фиг. 8 отличаетс  от схемы на фиг. 7 тем, что шток 2 и опора 32 размещены р дом друг с другом в простом корпусе за счет специальной конструкции пружин 6 и 16. Наибольшую точность имеет прибор, выполненный на основе схемы (фиг. 1 ) поскольку в этом приборе производитс  пр мое измерение глубины отпечатка с использованием стабильных в работе струнных дифференциальных датчиков нагрузки и глубины отпечатка . Прибор работает следующим образом. Корпус 4 сближаетс  с образцом 25 при включении узла 5 нагружени  сигнал на датчиках нагрузки и глубины отпечатка не измен етс . После выбора зазора, величина которого перед испытанием устанавливаетс  произвольно , наконечник ,14 опоры 13 прижимаетс  своей контактной пове рхностью к образцу 25. На поверхности контакта наконечника 14 и образца 25 передаетс  усилие предварительно прогнутых пружин t6, которое до этого воспринималось упором 24 и кро штейном 21. В ходе дальнейшего испытани  усилие прижима наконечника 14 к образцу 25 измен етс  незначительно, поскольку прирост в предварительном прогибе пружин 16 при внедрении индентора 3 в образецх 25 не превыпает 2%, а деформаци  в контакте наконечника 14 с образцом 25 в 4-6 раз меньше по сравнению с деформацией, когда пред .

варительньй прогиб пружин 16 перед началом испытани  отсутствует.

Момент касани  наконечника 14 с образцом 25 фиксируетс  по изменению сигнала датчика глубины отпечатка .

При дальнейшем движении корпуса 4 выбираетс  регламентированный зазор f , и вершина индентора 3 касаетс  поверхности образца 25.

Момент касани  индентора 3 и образца 25 фиксируетс  пр изменению сигнала датчика нагрузки, после чег начинаетс  непрерывна  регистраци  процесса вдавливани  индентора, заключающа с  в том, что датчик нагру ки регистрирует усилие внедрени  индентора 3, а датчик глубины отпечатка регистрирует перемещение индентора 3 относительно опоры 13.

479506

Поскольку зазор между контактной поверхностью.наконечника 14 и вершиной индентора 3  вл етс  величиной регламентированной, а моменты 5 касани  наконечника 14 и индентора 3 с образцом 25 фиксируютс  по изменению сигналов соответствующих датчиков, процесс испытани  на приборе может быть автоматизирован.

Предлагаемый прибор позвол ет повысить точность измерени  глубины внедрени  индентора от поверхности 15 образца, увеличить производительность труда за счет устранени  необходимости установки зазора между индентором и образцом перед каждым испытанием, а также снизить квалификацию оператора .

Фиг. V

г-ГП

W 28

fpus,5

(pas.S

3031

fpUZ: 7

32

Claims (1)

1. ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ, содержащий станину, предметный стол, шток с индентором, узел нагружения индентора, установленный на ста- . нине, пружинную подвесу, соединенную и выполненную в виде пары плоскопараллельных пружин, закрепленных в корпусе, измерители нагрузки и глубины отпечатка и измерительную схему, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности испытаний, измеритель глубины отпечатка выполнен в виде охватывающей шток опоры, связанной с корпусом дополнительной парой плос- . копараллельных пружин, упора, расположенного на корпусе и взаимодействующего с опорой, и пары струн, концы которых закреплены на штоке и опоре, измерители нагрузки выполнены в виде второй пары струн, концы которых закреплены на штоке и корпусе, а прибор снабжен магнитом, охватывающим все струны.

   _пи SU пп 1147950 фиг.1

   1 1147950