Устройство для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия

 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к созданию приборов и устройств для измерения и контроля качества поверхностного слоя изделий после механообработки. Устройство для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия состоит из корпуса 1, изготовленного из диэлектрического материала, в котором установлены два токопроводящих электрода 2 и два измерительных электрода 3, крышки 4 из диэлектрического материала, прикрепленной к корпусу винтами 5, клемм 6, пружин возврата 7 и струбцин 8, прикрепленных к корпусу 1 при помощи винтов 9. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия. 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к созданию приборов и устройств для измерения и контроля качества поверхностного слоя изделий после механообработки.

Известно устройство для измерения толщины покрытия из токопроводящего слоя металла, нанесенного на поверхность изделия (а.с. N 1471119, кл. G 01 N 29/04, 1989, бюл. N 13), которое может быть использовано для определения толщины поверхностного слоя. Известное устройство для измерения толщины покрытия из токопроводящего слоя металла состоит из корпуса, источника излучения, электродов в виде датчиков дефектов, счетчика, блоков деления и сложения, источника питания.

Причинами, препятствующими использованию рассмотренного устройства для измерения толщины покрытия из токопроводящего слоя металла, являются сложность его настройки и невозможность установки на деталях тел вращения.

Признаком схожести рассмотренного устройства для измерения толщины покрытия из токопроводящего слоя металла с изобретением является наличие корпуса, электродов и источника питания.

Известно четырехзондовое устройство для измерения толщины поверхностного слоя, описанное в книге А. В. Чистякова, В. И. Бутенко, А.Я. Гоголева "Оптимизация эксплуатационно-технологических процессов в машиностроении", Ростов-на-Дону, изд-во РГУ, с. 22-24. Известное устройство для измерения толщины поверхностного слоя состоит из корпуса, двух токоподводящих и двух измерительных электродов, установленных в диэлектрическом корпусе с крышкой перпендикулярно поверхности крышки, клемм и струбцин, прикрепленных к корпусу при помощи винтов.

Причинами, препятствующими использованию рассмотренного устройства для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя, являются его громоздкость и невысокая точность измерения, обусловленная особенностями протекания электрического тока в поверхностном слое обработанных изделий.

Для рассмотренного четырехзондового устройства для измерения толщины поверхностного слоя признаком схожести с изобретением является наличие диэлектрического корпуса, двух токоподводящих и двух измерительных электродов, клемм и струбцин.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия (а.с. N 1783287, кл. G 01 B 7/06, 1992, бюл. N 47). Известное устройство для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия содержит диэлектрический корпус и крышку, два подпружиненных токоподводящих электрода, установленных в корпусе под углом α к поверхности корпуса, два подпружиненных измерительных электрода, установленных в корпусе перпендикулярно его поверхности, расстояние между осями которых выбирают из соотношения l = 1,2d + h, где h - толщина стенки между отверстиями для пружин, d - диаметр пружины, источник питания постоянного тока, подключенный к токоподводящим электродам, и измерительный прибор, соединенный с измерительными электродами, причем расстояние между точками контакта токоподводящих электродов L и между точками контакта измерительных l выбирают из соотношения L = 3l, a угол α выбирают из соотношения где α - высота части электродов, выступающей за поверхность крышки; b - расстояние от торца корпуса до оси токоподводящего электрода; B - длина корпуса; H - суммарная высота корпуса и крышки устройства.

Причиной, препятствующей измерению толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия с помощью известного устройства, является его невысокая точность, обусловленная слабой контактной жесткостью измерительных электродов с исследуемой поверхностью из-за шероховатости и отсутствием настройки на реально измеряемую толщину токопроводящего слоя изделия.

Рассмотренное устройство для измерения толщины поверхностного слоя также, как и изобретение, состоит из диэлектрического корпуса, двух токоподводящих и двух измерительных электродов, клемм и струбцин.

Данное устройство для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия принято авторами за прототип.

Задачей изобретения является повышение точности измерения.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении точности измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия в 2-3 раза в зависимости от марки стали изделия и способа его обработки.

Для достижения технического результата в устройстве измерительные электроды установлены под углом α₂ к поверхности корпуса, расстояние l между осями измерительных электродов по верхней плоскости корпуса выбирают из соотношения где h - расстояние между осями измерительных электродов по крышке, расположенной на нижней плоскости корпуса; ΔH - устанавливаемая максимально допустимая толщина измеряемого токопроводящего слоя изделия, расстояние L между точками контакта токопроводящих электродов выбирают из соотношения L = 3l, а угол α₂ выбирают из соотношения Общий вид устройства для измерения толщины токопроводящего слоя изделия приведен на фиг. 1; на фиг. 2 приведена принципиальная электрическая схема подключения устройства для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия при его использовании; на фиг. 3 - схема локального электрического поля, возникающего между токопроводящими электродами в поверхностном слое изделия, и данные для определения установки токопроводящих и измерительных электродов; на фиг. 4 - тарировочный график устройства для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия.

Устройство для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия состоит (фиг. 1) из корпуса 1, изготовленного из диэлектрического материала (например, оргстекла), в котором установлены под углом α₁ к поверхности корпуса два токоподводящих электрода 2 и под углом α₂ к поверхности корпуса два измерительных электрода 3, крышки 4 из диэлектрического материала, прикрепленной к корпусу винтами 5, клемм 6, пружин возврата 7 и струбцин 8, прикрепленных к корпусу 1 при помощи винтов 9.

Подключение устройства для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия осуществляется от источника постоянного тока, например источника постоянного питания Б5-47, через реостат R (фиг. 2), милливольтметр, в качестве которого может быть использован прибор М 1202, пакет переключателей П₁, эталонный реостат R_э к токоподводящим электродам 1 и 4. С измерительных электродов 2 и 3 через пакетный переключатель П₂ напряжение подается на потенциометр постоянного тока (на фиг. 2 не показано).

Использование заявленного устройства для измерения толщины поверхностного токопроводящего слоя изделия при определении глубины упрочненного слоя обработанных методом обкатки образцов из сталей 40Х, 30ХГСА и 12ХНЗ позволило в 1,8-2 раза повысить точность измерения по сравнению с использованием для этих целей устройства по а.с. N 1783287, кл. G 01 B 7/06, 1992, бюл. N 47.

Достигаемый технический результат при использовании предлагаемого устройства обеспечивается высокой контактной жесткостью измерительных электродов с исследуемой поверхностью и возможностью настройки устройства на реально измеряемую толщину поверхностного токопроводящего слоя изделия.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины токопроводящего слоя изделия, содержащее диэлектрический корпус и крышку, два подпружиненных токопроводящих электрода, размещенных в корпусе под углом α₁ к его поверхности:
где a - высота части электродов, выступающей за поверхность крышки;
b - расстояние от торца корпуса до оси токопроводящего электрода;
B - длина корпуса;
H - суммарная высота корпуса и крышки устройства,
два подпружиненных измерительных электрода, установленных в средней части корпуса, источник питания, подключенный к токоподводящим электродам, и измерительный прибор, соединенный с измерительными электродами, отличающееся тем, что измерительные электроды установлены под углом α₂ к поверхности корпуса, расстояние l между осями измерительных электродов по верхней плоскости корпуса выбирают из соотношения

где h - расстояние между осями измерительных электродов по крышке, расположенной на нижней плоскости;
ΔH - устанавливаемая максимально допустимая толщина измеряемого токопроводящего слоя изделия;
L - расстояние между точками контакта токопроводящих электродов, исходя из того, что L = 3l, угол α₂ выбирают из соотношения

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4