Устройство для измерения толщины

 

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

383997

Союз Советских

Социалистических

Респу6лик

Зависимое от авт. свидетельства Ме

Заявлено 15Л1!.1971 (Ф 1633924/25-28) М. Кл. G Olb 7., 06 с присоединением заявки М

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано 23.V.1973. Бюллетень A 24

Дата опубликования описания 14Х111.1973

УДК 531.717.11(088.8) Авторы изобретения

В. Ф. Барсуков, Ю. П. Кочкин, T. Я. Шмелева, А. А. Долматова, А. П. Шадрунова и И. Н. Гиниятуллин

Магнитогорский горнометаллургический институт им. Г. И. Носова

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ СЛОЕВ И ПОКРЫТИЙ

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.

Известные устройства для измерения толщины электропроводных слоев и покрытий термоэлектрическим способом содержат горячий и два холодных наконечника, набор эталонов и измерительный прибор. Одн ако такие устройства дают или только качественную оценку поверхностного слоя,или требуют применения эталонных образцов, кроме того, область их применения ограничена контролем только одного конкретного вида диффузионного слоя ,или металлического покрытия.

Предлагаемое устройство снабжено механизмом,перемещения нагреваемого наконечника, выполненным в виде неподвижной станины, подвижной станины, на которой закреплены нагреватель и нагреваемый наконечник и которая уста>новлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вертикальной Оси, и столиком, установленным с вазможностью поворота вокруг вертикалыюй аси, на котором размещены холодные наконечники.

На фиг. 1 показана кинематическая схема термоэлектрического прибора; на фиг. 2 — то же, принципиальная схема устройства.

Все узлы термоэлектрического прибора расположены на основании 1. Нагреваемый,наконечник 2, изготовленный из твердого сплава мало подгержепнсго ннзкотемпературному отпуску, установлен внутри нагревателя 8, закрепленном на подвижной ста1п1не 4. Последняя соединена с промежуточной направляющей 5, которая г, свою очередь соединена с непОдвпжпОЙ станинОи 6. Стан11на 6 жестко закреплена на основании 1. Внутри станин ы 6 установлен мнкровпнт 7, а на сташп1е 4— микров11нт 8. стопор 9. Мпкровпнт 7 сообщен

10 через мягкую муфту 10 с выходным валом редуктора однофаз13ого синхронного электродвигателя 11, которьш осуществляет автоматическое перемещение .нагреваемого наконечника.

15 Контролируемый образец 12 устанавливают

13 33>tiHxte 18 и заi .1>еп Дя!От в11нтоз1 14 та1, itToОы Обес11е 1п13ался 3.7ектри 1ес1<11Й контакт Образца 12 холоднымн наконечниками 15 н 16.

Зажим 18 установлен на подви>кнутом столике

2О 17, который жестко закреплен на осп 18. Ось

18 установлена в подшипниках 19 и 20, в которых она может вращаться без люфта при весьма малом тренш1. Ниже столика 17 на осН 18 закреплен б 70 к 21, I QTopbl li Охва 1ен пруж1125 НОЙ 22. 0.7,tttl o«eq этОЙ пружины закреп.7e s на блоке 21, а д1О гоЙ вЂ” H2 r o713 i !i!toll рейке

28, находящейся в ttàrtpatlляющей 24 с фиксатором 25.

На направляющей 5 закреплена вертикаль39 но расположенная планка 6, у верхнего

383997

65 и нижнего ко нца которой установлены концевые выключатели 27 и 28. На уровне столика

l7 расположен концевой выключатель 29.

От нагреваемого наконечника сделан вывод — элемент сравнения 30. От холодных наконечников также сделан вывод 81. К выводам 80 и 81 подключен вход самопишущего потенциометра 82. Самопишущий потенциометр служит для непрерывной записи термоэлектрической кривой распределения диффундирующего элемента или материала металлического покрытия по сечению образца. С этой целью верхний предел измерения потенциометра 82 уменьшен до одного милливольта.

Для питания нагревателя электродвигателя

11 и цепей управления служит силовой трансформатор 88, который подключен к внешней питающей сети 220 в 50 гц своими выводами

84 и 85. В цепь питания нагревателя 8 включено регули ровочное сопротивление 3б, с помощью которого регулируется температура нагреваемого наконечника. Контроль за разностью температуры между пагреваемым наконечником и образцом 12 осуществляется с помощью дифференциальной термопары 37, которая подключена к милливольтметру 38.

Один спай термопары помещен в пагреваемый наконечник, а другой — в холодный цаконс;ник lб, который имеет температуру образца 12.

Для ручной остановки электродвигателя 11 служит выключатель 89, а для ручной остановки электромотора привода диаграммы самопишущего потенциометра — выключатель 40.

Для автоматической установки этих двигателей служит реле 41, контактные группы 42 и 43 которого включены в разрыв цепей питания электр одвигателя 11 и электромотора привода диаграммы, установленного внутри потенциометра 82 и соединенного с выключателем 40 и контактной группой 48 через зажимы 44 и 45, размещенные на корпусе потенциометра 82. Реверсивное переключение электродвигателя 11 производится контактными группами 4б и 47 реле 48. Кнопка 49 включена в разрыв цепи питан ия обмотки реле 41 и служит для одновременного включения привода горячего электрода (электродвигатель

11) и привода диаграммы.

Устройство работает следующим образом.

Образец 12 закрепляется в зажиме 18. Контролируемая поверхность образца должна быть зачищепа на мелком наждачном круге. Нагреваемый наконечник нагревают до нужной температуры (около 180 С) . При вращении микровинта 8 осуществляется перемещение станины 4 относительно направляющей 5 в вертикальном направлениями. Микровинтом 8 острие нагреваемого наконечника устанавливают па уровне интересующей области контролируемой поверхности образца, после чего микрозипт 8 стопорится стопором 9. Образец вводят в соприкосновение с острием нагреваемого наконечника путем поворота столика 17. За5

4 жим с образцом укреплен на столике 17 на некотором расстоянии от места крепления оси

18 к столику 17 так, что, регулируя рейкой 23 натяжение пружины 22, можно менять силу прижатия образца 12 к острию н агреваемого наконечника. Установив необходимое прижатие образца к нагреваемо»у наконечнику, рейку 28 фиксируют фиксатором 25. Этим заканчивается подготовка установки к работе.

Нажатием кнопки 49 обесточивают реле 41 и через замкнувшиеся контактные группы 42 и 48 подается напряжение на электродвигатель 11 и на электромотор пр ивода диаграммы. Электродвигатель 11 через гибкую муфту

10 вращает микровинт 7 по часовой стрелке, при этом промежуточная направляющая,и подвижная станина перемещаются вертикально вверх как одно целое, так как микровинт 8 застопорен стпором 9, Так как нагреваемый наконечник с н агревателем жестко скреплены с подвижной станиной, то он тоже .равномерно перемещается вверх, скользя своим острием по контролируемой поверхности образца.

Соотношение между скоростью перемещения нагреваемого наконечника и скоростью дви>кения диаграммы самопишущего потенциометра выбирают таким, чтобы записанная на диаграмму термоэлектрическая кривая имела размеры, удобные для ее рассмотрения и измерения. На диаграмму. записывается тэдс, которая возникает в термоцепи образец — элемент сравнения 80 при движении острия нагреваемого наконечника по образцу. Все изменения состава и структуры образца, находящиеся на пути движения острия нагреваемого наконечника, отражаются на термоэлектрической кривой, записанной на диаграмму, что позволяет судить о глубине металлических покрытий и диффузионных слоев контролируемых образцов.

После прохождения нагреваемым наконечником определенного расстояния планка 2б замыкает верхний выключатель 27. Первоначальная установка нагреваемого наконечника по отношению к образцу делается такой, чтобы выключатель 27 замыкался уже после схода острия нагреваемого наконечника с контролируемой поверхности образца.

При замыкании выключателя 27 на реле 41 подается напря>кение. Ранее реле 41 было обесточено, так как нижний выключатель 28 размыкался сразу >ке после начала движения нагреваемого наконечника вверх. Когда на реле 41 подается питание, его контактные группы 42 и 43 размыкаются и разрывается цепь питания электродвигателя 11 и цепь питания электромотора привода диаграммы. Движе пагреваемого наконечника и диаграммы прекращается.

Предмет и зобр етен и я

Устройство для измерения толщины электропроводных слоев и покрытий термоэлектриче,383997

7 1

Фиг. 1 ским способом, содержащее нагреваемый и два холодных наконечника, нагреватель и .измерительный прибор, отличающееся тем, что, - целью повышения точности и упрощения процесса контроля, оно снабжено механизмом перемещения нагреваемого наконечника, выполненным в виде неподвижной станины, подвижной станины, на кото рой закреплены нагреватель и н агреваемый наконечник и которая установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вертикальной осн, и столиком, установленным с возможностью поворота вокруг вертикальной осн, на котором размещены холодные наконечники.

383997

4иг 2

Составитель И. Кесоян

Редактор Н Воликова Техрсд Л. Грачева Корректор L. Денисова

Заказ 2198/2 Изд. Ж 1558 Тирани 755 Подписное

ПЯИИГ!И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва,,A(-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр Сапунова, 2