Способ определения твердости материала и устройство для его осуществления

 

. 1. Способ определения твердости материала, заключакрщийся в том, что производят удар бойком по испытуемому материалу и измеряют длительность упруго-пластического деформирования, по которому судят о твердости, о тличающийс я тем, что, с целью повышения точности, измеряют длительность восстановления упругих деформаций бойка и испытуемого материала во время их контакта,, а о твердости материала судят по отношению длительностей . 2. Устройство для определения твердости материала, содержащее корпус, установленный в нем с возможностью возв.ратно-поступа тельного перемещения боек, установленный tia бойке индентор, взаимодействующую с бойком пружину, усилитель и последовательно соединенные вычислитель и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, боек выполнен в виде ударного акселерометра, а устройство снабжено дифференцируi ющим блоком, вход которого соединен с выходом усилителя, двухсторон (Л ним амплитудным ограничителем и генератором временных импульсов, входы KOTOpfccc соединены с выходом дифференцирующего блока, последовательно соединенными первым ключом и счетчиком и последовательно вательно соединенными первыми ключом и счетчиком и последовательно с оединенными вторыми ключом и счето: чиком, выходы счетчиков подключены к входам вычислителя, информацион00 ные входы ключей соединены с выvj ходом генератора, управляющие входы ключей - с выходом ограничителя, а {а выход усилителя - с выходом аксе00 |лерометра.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) 3(5)) 0 01K 3 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬЖЮТВea

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3433360/25-28 (22) 28.04.82 (46) 23.01.84. Бюл. )) 3 (72) В.A.Êëî÷êî, Е.В.Андреев, Ф.И.Конжуков и Ю.ГеАртемьев (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (53) 620.178.153.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 59701, кл. З 01 )(3/52, 1939.

2. Гурьев Р.В. Исследование динамики соударения упругого шара с плоскостью при наличии пластической деформации в зоне контакта.

Автореф.дис.канд. техн. наук, Волгоград, ВПИ, 1973, с. 8-25 (прототип).

3. Leeb 0, I(eues dynamisches

massverfahren z,ur 85rtepriifund me- а11ischer Ыег1в1оййе Nicrotecnic, 1972. )) 2, 11-17 (прототип). (54),СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.. (57. . 1. Способ определения твердости материала, заключающийся в том, что производят удар бойком по испытуемому материалу и измеряют длительность упруго-пластического деформирования, по которому судят о твердости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности„ измеряют длительность восстановления упругих деформаций бойка и испытуемого материала во время их контакта,. а о твердости материала судят по отношению длительностей.

2. Устройство для определения твердости материала, содержащее корпус, установленный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения боек, установленный

«на бойке индентор, взаимодействующую с бойком пружину, усилитель и последовательно соединенные вычислитель и индикатор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, боек выполнен в виде ударного акселерометра, а устройство снабжено дифференцируяцим блоком, вход которого соединен

Я с выходом усилителя, двухсторонним амплитудным ограничителем и генератором временных импульсов, входы хоховых соединены с ввыодом дифференцирукщего блока, последовательно соедийенньми первьм клю- Я чом и счетчиком и последовательно вательно соединенными первыми ключом и счетчиком и последовательно соединенными вторыми ключом и счетчиком, выходы счетчиков подключены к входам вычислителя, информационные входы ключей соединены с выходом генератора, управляющие входы ключей - c выходом ограничителя, а выход усилителя — c выходом аксе(лерометра.

1068768

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям материалов на прочность.

Известен способ определения твер.дости материалов, заключающийся в том, что на испытуемый образец сбрасывают с определенной высоты ударник и по высоте отскока:судят G физико-механических свойствах материала L l J

Недостатками этого способа являют- 10 ся низкая точность, необходимость выдерживания строго вертикального падения ударника и низкач производлйтельность

Наиболее близким к изобретению 15 по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения твердости материала, заключающийся в том, что производят удар бойком по испытуемому материалУ и измеряют длительность упруго-пластического деформирования, по которому судят о тв ердости t 2 1.

Иаиболее близким к изобретению, является устройство для определения твердости материала, содержащее карп„с установленный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения боек, установленный на бойке индентор, н заимодействующую с бойком пружину, усилитель и последовательно соединенные вычислитель и индикатор (.3) .

Однако известный способ отличается низкой точностью, поскольку длительность периода нагрух<ения не связана непосрецственно с числом твердости и не учитывается потеря кинетической энергии при соударении. . Устройство для осуществления известного способа обладает неточно-." 4О стью, связанной с влиянием сил трения, земного притяжения и др. из-за того, что измерение параметров движения бойка производится на некотором расстоянии от поверхности мате- 45 риала.

Цель изобретения — повышение точности.

Эта цель достигается тем, что согласно способу определения твердости материала, заключающемуся в том, что производят удар бойком цо испытуемому материалу и измеряют длительность упруго-пластического деформирования, по которому судят о твердости, измеряют длитель- . ность восстановления упругих деформаций бойка и <спытуемого материала во время их контакта, а о твердости материала судят по отношению длительностей.

Кроме того, в устройстве для определения твердости материала, содер. жащем корпус, установленный в нем с возможностью возвратно-поступатель-65 ного перемещения боек, установленный на бойке индентор, взаимодействующую с бойком пружину, усилитель и последовательно соединенные вычислитель и индикатор, боек выполнен в виде ударного акселерометра, а устройство снабжено дифференцирующим блоком, вход которого соединен с выходом усилителя, двустоРонним амплитудным ограничителем и генератором временных импульсов, входы которых соединены с выходом дифференцирукщего блока, последовательно соединенными первыми ключом и счетчиком и последовательно соединенными вторыми ключом и счетчиком, выходы счетчиков подключены к входам вычислителя, информационные входы ключей соединены с выходом генератора, управляющие входы. ключей - с выходом ограничителя, а вход усилителя — с выходом акселерометра.

Сущность способа заключается в следующем.

Ианосят удар по испытуемому материалу, например, путем сбрасывания бойка с определенной высоты. При этом процесс соударения характеризуется двумя стадиями нагружгния (в этих стадиях происходит упругопластическое деформирование материала) и стадией разгрузки (в этой стадии происходит восстановление отпечатка). Замеряют длительности упруго-пластического деформирования и восстановления отпечатка во время контакта соударяющихся тел (бойка и материала). По отношению этих длительностей судят о твердости материала. При этом критерием определения твердости материала служит потеря энергии бойка при соударении, которую определяют из выражения где m — масса бойка; — длительность упруго-пластического деформирования бойка испытуемого материала; цлительность восстановления упругих деформаций бойка и испытуемого материала;

К вЂ” постоянный коэффициент.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство для определения твердости материала состоит из наконечника 1, корпуса 2, внутри которого перемещается боек 3, пружины 4, спускового механизма 5, индентора 6 из твердого сплава, кабеля 7 и электронного блока 8. Электронный блок В содержит последовательно соединенные

1068768 амплитудного ограничителя 16 и генератора 11 временных импульсов, который при этом запускается °

С выхода ограничителя 16 сигнал в виде двух прямоугольных импульсов различной полярности поступает на управляющие входы пеРвого ключа

12 и второго ключа 17, которые поочередно открываются, пропуская на вход первого счетчика 13 и второго счетчика 18, соответственно, количество временных импульсов, пропорциональных длительностям импульсов с ограничителя. При этом на выходе одного счетчика появляется число, пропорциональное длительности упруго-пластического деформирования, а на другом — длительности восстановления отпечатка.

Сигналы со счетчиков 13 и 18 по ступают на вход вычислителя 14, где происходит вычитание отношения двух чисел и выдача окончательного результата на индикатор 15.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют повысить точность определения твердости мате- риала за счет измерения параметров движения бойка непосредственно в момент соударения. предварительный усилитель 9, диффе- ренцирующий блок 10, генератор 11 временных импульсов, первый ключ 12, первый счетчик 13, вычислитель 14 и индикатор 15, а также -ограничитель 16, вход которого подключен к выходу дифференцирующего блока 10, а выход — к управлякщим входам ключей 12 и 17. Выход генератора ll подключен через вт.орой клич 17 к входу второго счетчика 18, выход которого 0 соединен с вторым входом вычислителя 14.

Способ реализуется следукщим образом. наконечник 1 прижимают к по- 15 верхности испытуемого образца.

Перемещая боек вверх, взводят пружи ну 4. При отпускании спускового механизма 5 боек 3 разгоняется под действием пружины 4 и у 1аряет индентором,6 по испытуемому образцу.

Боек выполнен в виде ударного аксе лерометра, чувствительным элементом которого может служить, например, пьезодатчик. 25

Электрический сигнал, пропорциональный ударному ускорению, поступает на вход усилителя 9. После дифференцирования в блоке 10 сигнал подается на вход двухстороннего

l

l

I

I

I !

)

ВН «ЫПИ 3 аказ 1145 1/36

Тираж 827 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4