Устройство для измерения твердости

 

Изобретение относится к технике контроля материалов и изделий и может быть использовано для определения твердости внутренних поверхностей изделий. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет использования составного магнитострикционного стержня для создания нагрузки на индентор. Устройство представляет собой электроакустический резонатор, в котором резонансным элементом является стержень, на конце которого на боковой поверхности закреплен индентор. Стержень выполнен составным - одна его половинка магнитостриктор, другая может быть выполнена из любого металла. Воздействие на составной стержень магнитного поля вызывает его изгиб, что используется для внедрения индентора во внутреннюю поверхность детали. Электронная схема поддерживает в режиме автоколебаний постоянным ток в катушке возбуждения. Твердость контролируют по глубине внедрения индентора, о которой судят по изменению амплитуды колебаний стержня, т.е. изменению его добротности. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э 6 01 N 3/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

k (21) 4380612/25-28 (22) 17.02.88 (46) 07.10.90. Бюл. № 37 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) А.К,Крегжде, С.Й.Саяускас, К.Б.Толутис и Й.С.Вилис (53) 620.178.153.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 932368, кл. G 01 N 3/40, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1231430, кл. G 01 N 3/40, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТВЕРДОСТИ (57) Изобретение относится к технике контроля материалов и изделий и может быть использовано для определения твердости внутренних поверхностей изделий. Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей за счет использования

Изобретение относится к технике контроля материалов и изделий и может быть использовано для определения твердости внутренних поверхностей изделий.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей, На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства и разрез А — А.

Устройство содержит магнитострикционный стержень 1 прямоугольного сечения, закрепленную на его конце массу 2 нагрузки, индентор 3, закрепленный на боковой поверхности магнитострикционного стержня 1 на его свободном конце, второй стержень 4 прямоугольного сечения, жестко соединенный боковой гранью с магнитастрикционным стержнем 1, катушку 5 ваз„„Я2„„1597687 А1 составного магнитострикционного стержня для создания нагрузки на индентар, Устройство представляет собой электроакустический резонатор, в котором резонансным элементом является стержень, на конце которого на боковой поверхности закреплен индентор. Стержень выполнен составным— одна его половинка магнитостриктор, другая может быть выполнена из любого металла. Воздействие на составной стержень магнитного поля вызывает его изгиб, что используется для внедрения индентара ва внутреннюю поверхность детали. Электронная схема поддерживает в режиме автоколебаний постоянным ток в катушке. возбуждения. Твеодость контролируют по глубине внедрения индентора, о которой судят по изменени:а амплитуды колебаний стержня, т.е. иэм .Нению его,добротности. 1 э.п. ф-лы, 1 ил. буждения, охватывающую магнитастрикционный стержень 1, пьезапреобразователь 6, закрепленный на массе 2 нагрузки, усилитель 7 мощности с АРУ, вход которого соединен с пьеэопреабраэавателем 6, а выход— с катушкой 5 возбуждения, управляемый источник 8 тока, выход которого соединен с катушкой 5 возбуждения, измерительный усилитель 9, вход которого соединен с пьезопреобраэователем 6, и индикатор 10, соединенный с выходом измерительного усилителя 9.

Устройство работает следующим образом.

В инденторе 3 возбуждают резонансные колебания при помощи цепи обратной связи, образованной пьезопреобраэавате1597687 лем 6, усилителем 7 мощности с АРУ и катушкой 5 возбуждения. Амплитуду колебаний индентора 3 регистрируют по напряжению с преобразователя 6 с помощью измерительного усилителя 9 и индикатора 10. Затем акустическую систему, состоящую из индентора 3, магнитострикционного стержня 1, стержня 4, катушки 5 возбуждения, массы 2 и пьеэопреобраэователя 6, устанавливают так, чтобы индентор

3 находился в непосредственной близости от внутренней поверхности испытуемой детали над точкой измерения твердости. Плавно изменяют величину тока, идущего через катушку 5 возбуждения от управляемого источника 8 тока. Под действием магнитного поля внутри катушки 5 возбуждения магнитострикционный стержень 1 изменяет свою длину(например, в случае никелевого стержня 1 длина увеличивается) пропорционально току через катушку 5 возбуждения.

При этом, так как стержень 4 жестко связан боковой поверхностью с магнитострикционным стержнем 1 (фиг,1), последний изгибается (для никелевого стержня 1 в сторону второго стержня 4). Вследствие этого при некотором значении тока! через катушку 5 возбуждения индентор 3 касается контролируемой внутренней поверхности испытуемой детали, что фиксируется по скачкообразному уменьшению напряжения на пьезопреобразователе 6, обусловленному снижением добротности акустической системы и регистрируемому индикатором

10. Затем увеличивают ток через катушку возбуждения на определенное значение b, I, которым задается постоянное давление индентора 3 на внутреннюю поверхность детали, вследствие чего индентор 3 внедряется на некоторую глубину в исследуемую деталь. Это приводит к тому, что изменяется добротность акустической системы, определяемая активной частью импеданса зоны контакта индентор 3— испытуемая деталь.

Обратная связь по току, охватывающая усилитель 7 мощности с АРУ, поддерживает при этом постоянным ток в катушке 5 возбуждения. Амплитуда колебаний индентора

3, пропорциональная добротности акустической системы, регистрируется индикатором 10. Так как добротность акустической системы зависит от активной составляющей импеданса зоны контакта, которая, в свою очередь, определяется площадью контакта и, следовательно, твердостью внутренней

20

30 пьеэопреобразователем, и индикатор, под40 ключенный к выходу измерительного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

55 поверхности испытуемой детали, индикатор

10,шкала которого проградуирована в единицах твердости, показывает твердость поверхности испытуемой детали.

Если второй стержень 4 выполнен также иэ магнитострикционного материала, но с противоположным знаком магнитострикции материалу стержня 1, обеспечивается более высокая чувствительность по току возбуждения, что, в свою очередь, повышает точность измерения, так как расширяет пределы нагрузки индентора 3, обеспечивая тем самым возможность установления оптимального давления индентора для широкого класса по твердости материалов, а также в широких пределах шероховатости поверхности; При этом оба стержня 1 и 4 изгибаются одновременно в одну сторону, что имеет место, например, для стержня 1 из никеля и стержня 4 иэ сплава типа альфер

Таким образом, использование предлагаемого устройства для измерения твердости обеспечивает дополнительную воэможность измерения твердости внутренних поверхностей, недоступных прототипу, и, следовательно, расширение эксплуатационных возможностей.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения твердости, содержащее индентор, магнитострикционный стержень, закрепленную на его конце массу нагрузки, соединенные последовательно пьезопреобразователь, закрепленный на массе нагрузки усилитель мощности с автоматической регулировкой усиления, и катушку возбуждения, охватывающую магнитострикционный стержень, иэмерительный усилитель, вход которого соединен с расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено управляемым источником тока, подключенным к катушке возбуждения, и стержнем, который и магнитострикционный выполнены прямоугольного сечения и жестко соединены между собой боковыми гранями, а индентор закреплен на боковой поверхности магнитострикционного стержня у его свободного конца.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, стержень также выполнен из магнитострикционного материала с магнитострикцией противоположного знака материалу магнитострикционного стержня.

1597687

Редактор А. Шандор

Заказ 3047 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по- изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель А. Паникленко

Техред M.Мо ргентал Корректор С. Шекмар