RU217991U1

RU217991U1 - DEVICE FOR MEASURING HOT LONG-TERM HARDNESS OF HEAT-RESISTANT STEELS

Info

Publication number: RU217991U1
Application number: RU2022124733U
Authority: RU
Inventors: Анна Викторовна Нечаева; Михаил Владимирович Шабалин; Сергей Николаевич Ленёв; Сергей Эдуардович Доброхотов; Андрей Владимирович Охлопков
Original assignee: Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Мосэнерго"
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-04-28

Abstract

Полезная модель относится к устройству для измерения горячей длительной твердости теплоустойчивых сталей. Устройство содержит нагревательную печь и предметный стол, установленный на опорной плите, при этом предметный стол размещен в нагревательной камере нагревательной печи, а устройство также содержит механизм перемещения предметного стола, выполненный с возможностью линейного перемещения предметного стола по опорной плите в пределах нагревательной камеры. Технический результат заключается в увеличении количества измерений, проводимых за одну установку испытуемого образца, что повышает точность измерения горячей твердости и производительность испытаний. 3 ил.

The utility model relates to a device for measuring hot long-term hardness of heat-resistant steels. The device contains a heating furnace and an object table mounted on a base plate, while the object table is located in the heating chamber of the heating furnace, and the device also contains a mechanism for moving the object table, configured to linearly move the object table along the base plate within the heating chamber. The technical result consists in increasing the number of measurements carried out in one installation of the test sample, which increases the accuracy of measuring hot hardness and test performance. 3 ill.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Полезная модель относится к области определения механических характеристик теплоустойчивых сталей при высокой температуре. Более конкретно, полезная модель относится к устройству для определения горячей длительной твердости теплоустойчивых сталей методом индентирования, и может использоваться на тепловых электростанциях для контроля состояния оборудования.The utility model relates to the field of determining the mechanical characteristics of heat-resistant steels at high temperatures. More specifically, the utility model relates to a device for determining the hot long-term hardness of heat-resistant steels by indentation, and can be used in thermal power plants to monitor the condition of equipment.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Известно устройство для определения длительной горячей твердости (МУ 34-70-082-84, РД 34.17.411, СО 34.17.411 Методические указания по определению длительной прочности теплоустойчивых сталей методом горячей длительной твердости // М.: СПО Союзтехэнерго, 1985. 8 с.). Известное устройство реализует метод измерения горячей длительной твердости теплоустойчивых сталей при температуре 500-600 °С и взаимосвязь этой твердости с длительной прочностью. Для проведения испытания используется твердомер типа ТШ, дополнительно оснащенный специальным устройством ВТИ, состоящим из: удлинителя для закрепления индентора, предметного стола из жаропрочной стали типа Х18Н12Т по ГОСТ 11068-81, устройства для выдержки образца под нагрузкой, электропечи для нагрева образца.A device for determining long-term hot hardness is known (MU 34-70-082-84, RD 34.17.411, SO 34.17.411 Guidelines for determining the long-term strength of heat-resistant steels by the hot long-term hardness method // M .: SPO Soyuztekhenergo, 1985. 8 s .). The known device implements a method for measuring hot long-term hardness of heat-resistant steels at a temperature of 500-600 ° C and the relationship of this hardness with long-term strength. For testing, a TSh type hardness tester is used, additionally equipped with a special VTI device, consisting of: an extension for fixing the indenter, an object table made of heat-resistant steel of the Kh18N12T type according to GOST 11068-81, a device for holding the sample under load, and an electric furnace for heating the sample.

К недостаткам указанного устройства относится необходимость при каждом измерении отводить нагревательную электропечь от образца и индентора, производить перемещение образца на свободный участок для произведения следующего измерения. Количество измерений на одном образце должно быть не менее трех. Кроме того, снижается точность первого измерения горячей твердости вызванное разностью температур нагретого до рабочей температуры образца и индентора, находящегося при комнатной температуре.The disadvantages of this device include the need for each measurement to remove the heating electric furnace from the sample and the indenter, to move the sample to a free area for the next measurement. The number of measurements on one sample must be at least three. In addition, the accuracy of the first measurement of hot hardness decreases due to the temperature difference between the sample heated to the operating temperature and the indenter at room temperature.

Известно также устройство высокотемпературного микро- и наноиндентирования в вакуумной среде (CN 106404574 A, опубликовано 15.02.2017, 34 с.). Устройство содержит опорную плиту, нагревательную печь, установленную на опорной плите посредством двух опорных ножек, мраморную опору, установленную на опорной плите. На мраморной опоре установлен блок вертикального перемещения жаропрочного нажимного стержня, в котором закреплен жаропрочный нажимной стержень, выполненный с возможностью закрепления на нем индентора, причем жаропрочный нажимной стержень проходит внутрь печи через выполненное в ее верхней стенке отверстие. На опорной плите также размещен неподвижный держатель поворотной головки, на котором установлен с возможностью вращения жаропрочный предметный стол из оксида алюминия, который введен внутрь печи через отверстие в ее нижней стенке. Жаропрочный предметный стол также выполнен с возможностью вращения за счет эксцентрикового механизма смены точек испытания, который, после проведения испытания в одной точке образца, вращает жаропрочный стол с установленным на нем образцом вокруг вертикальной оси на заданный угол для установки новой точки измерения прочности. При необходимости выполнения измерения твердости в нескольких точках, выполняется поворот на заданный угол несколько раз и вдавливание индентора по оси аппликат Z.A device for high-temperature micro- and nanoindentation in a vacuum environment is also known (CN 106404574 A, published on February 15, 2017, 34 p.). The device comprises a base plate, a heating furnace mounted on the base plate by means of two support legs, a marble support mounted on the base plate. A block of vertical movement of the heat-resistant pressure rod is installed on the marble support, in which the heat-resistant pressure rod is fixed, made with the possibility of fixing the indenter on it, and the heat-resistant pressure rod passes into the furnace through the hole made in its upper wall. On the base plate there is also a fixed holder of the swivel head, on which a heat-resistant object table made of aluminum oxide is mounted with the possibility of rotation, which is inserted into the furnace through an opening in its bottom wall. The heat-resistant object table is also made with the possibility of rotation due to the eccentric mechanism for changing test points, which, after testing at one point of the sample, rotates the heat-resistant table with the sample installed on it around the vertical axis at a given angle to set a new point of strength measurement. If it is necessary to perform hardness measurements at several points, the rotation is performed at a given angle several times and the indenter is pressed along the applicate Z axis.

Известное техническое решение позволяет получать отпечатки только по дуге, представляющей часть или полную окружность установленного радиуса, при этом на образце может быть получено ограниченное количество отпечатков индентора, зависящее от угла поворота и диаметра индентора, в связи с чем такое решение имеет недостаток, выраженный в невозможности проведения длительных серий измерений или множества серий измерений на одном образце без раскрывания печи для переустановки образца.The known technical solution makes it possible to obtain prints only along an arc representing a part or a full circle of a set radius, while a limited number of indenter prints can be obtained on the sample, depending on the angle of rotation and the diameter of the indenter, and therefore this solution has a disadvantage expressed in the impossibility carrying out long series of measurements or multiple series of measurements on one sample without opening the oven to reinstall the sample.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF THE ESSENCE OF THE UTILITY MODEL

Задачей настоящей полезной модели является обеспечение возможности более эффективного использования площади испытуемого образца, что позволит проводить длинные серии измерений или множество серий измерений на одном образце без необходимости раскрывания нагревательной печи, а также повышение производительности испытаний, поскольку уменьшается время на нагрев образца и охлаждение печи и исключается операция переустановки индентора на свободный участок при открывании створок нагревательной печи.The objective of this utility model is to provide the possibility of more efficient use of the area of the test sample, which will allow long series of measurements or many series of measurements on one sample without the need to open the heating furnace, as well as to increase test productivity, since the time for heating the sample and cooling the furnace is reduced and eliminates the operation of reinstalling the indenter to a free area when opening the doors of the heating furnace.

Указанная техническая задача решена предлагаемым устройством для измерения горячей длительной твердости теплоустойчивых сталей, содержащим опорную плиту, предметный стол для размещения испытуемого образца, имеющий опорную ножку, установленную на опорной плите, и нагревательную печь, имеющую нагревательную камеру, в которой выполнено верхнее отверстие и нижнее отверстие, соосное верхнему отверстию. Нагревательная печь закреплена на кронштейне, установленном на опорной плите, а опорная ножка проходит через нижнее отверстие в камере так, что предметный стол расположен в нагревательной камере. Устройство также содержит нагрузочное приспособление, которое содержит опору, установленную неподвижно относительно опорной плиты, механизм перемещения индентора и установленный на нем индентор, причем механизм перемещения индентора расположен на опоре и выполнен с возможностью вертикального перемещения индентора через верхнее отверстие нагревательной камеры, и механизм перемещения предметного стола. Устройство отличается тем, что опорная плита имеет первую пару отстоящих друг от друга направляющих пазов и вторую пару отстоящих друг от друга направляющих пазов, при этом первая пара пазов проходит поперечно второй паре пазов с образованием рабочей области опорной плиты, ограниченной пересекающимися парами пазов, опорная ножка предметного стола установлена в рабочей области опорной плиты, а механизм перемещения предметного стола выполнен с возможностью линейного перемещения опорной ножки предметного стола по указанной рабочей области опорной плиты, при этом устройство также отличается тем, что оно содержит верхнюю и нижнюю теплоудерживающие прокладки, установленные соответственно в верхнем и нижнем отверстиях нагревательной камеры с обеспечением предотвращения распространения тепла наружу из нагревательной камеры.The specified technical problem is solved by the proposed device for measuring hot long-term hardness of heat-resistant steels, containing a base plate, an object table for placing the test sample, having a support leg mounted on the base plate, and a heating furnace having a heating chamber in which an upper hole and a lower hole are made , coaxial with the top hole. The heating furnace is fixed on a bracket mounted on the base plate, and the support leg passes through the bottom hole in the chamber so that the object table is located in the heating chamber. The device also contains a loading device, which contains a support mounted fixedly relative to the base plate, an indenter movement mechanism and an indenter mounted on it, the indenter movement mechanism being located on the support and configured to move the indenter vertically through the upper opening of the heating chamber, and the object table movement mechanism . The device is characterized in that the base plate has a first pair of guide grooves spaced apart from each other and a second pair of guide grooves spaced apart from each other, while the first pair of grooves runs transversely to the second pair of grooves to form the working area of the base plate, limited by intersecting pairs of grooves, support leg the object table is installed in the working area of the base plate, and the mechanism for moving the object table is made with the possibility of linear movement of the supporting leg of the object table along the specified working area of the base plate, while the device is also characterized in that it contains upper and lower heat-retaining pads installed respectively in the upper and bottom openings of the heating chamber to prevent heat from spreading outward from the heating chamber.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым техническим решением, заключается в обеспечении возможности проведения за одну установку испытуемого образца большего количества измерений без раскрывания печи для переустановки на свободный участок образца или установки другого образца, что позволяет повысить точность измерения горячей твердости. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет предотвратить охлаждение индентора и исключить влияние изменения температуры в зоне контакта на погрешность измерения при необходимости осуществления большого количества измерений. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет повысить производительность испытаний, поскольку уменьшается время на нагрев образца и охлаждение печи и исключается операция переустановки индентора на свободный участок при открывании створок нагревательной печи. Еще один достигаемый технический результат заключается в более эффективном использовании площади испытуемого образца для получения необходимого количества отпечатков индентора при измерении твердости теплоустойчивых сталей при различных температурах.The technical result provided by the proposed technical solution is to provide the possibility of carrying out more measurements in one installation of the test sample without opening the furnace to reinstall it on a free area of the sample or install another sample, which improves the accuracy of measuring hot hardness. In addition, the proposed technical solution makes it possible to prevent the cooling of the indenter and eliminate the effect of temperature changes in the contact zone on the measurement error if a large number of measurements are required. In addition, the proposed technical solution makes it possible to increase the productivity of tests, since the time for heating the sample and cooling the furnace is reduced, and the operation of reinstalling the indenter to a free area when opening the doors of the heating furnace is eliminated. Another achievable technical result is more efficient use of the area of the test sample to obtain the required number of indenter prints when measuring the hardness of heat-resistant steels at different temperatures.

В предпочтительном варианте осуществления предметный стол устройства имеет неподвижно закрепленное на опорной ножке кольцо опорной ножки, а указанная возможность линейного перемещения опорной ножки предметного стола по указанной рабочей области опорной плиты обеспечена тем, что механизм перемещения предметного стола содержит первый ходовой винт, расположенный поперечно первой паре направляющих пазов и проходящий между пазами первой пары направляющих пазов, и первую направляющую, расположенную продольно первой паре направляющих пазов и проходящую между пазами второй пары направляющих пазов, второй ходовой винт, расположенный поперечно второй паре направляющих пазов и проходящий между пазами второй пары направляющих пазов, и вторую направляющую, расположенную продольно второй паре направляющих пазов и проходящую между пазами первой пары направляющих пазов, причем опорная ножка предметного стола расположена между указанными ходовыми винтами и направляющими. Механизм перемещения предметного стола также содержит пару буксовых узлов первого ходового винта, выполненных с обеспечением возможности свободного поворота в них первого ходового винта и расположенных в соответствующих направляющих пазах первой пары направляющих пазов с возможностью продольного перемещения в этих пазах, пару буксовых узлов второго ходового винта, выполненных с обеспечением возможности свободного поворота в них второго ходового винта и расположенных в соответствующих направляющих пазах второй пары направляющих пазов с возможностью продольного перемещения в этих пазах, привод первого ходового винта, выполненный с возможностью поворота первого ходового винта и привод второго ходового винта, выполненный с возможностью поворота второго ходового винта. Первая и вторая направляющие содержат по паре опор, пара опор первой направляющей неподвижно соединены с первой направляющей и расположены в соответствующих направляющих пазах второй пары направляющих пазов с возможностью продольного перемещения в этих пазах, пара опор второй направляющей неподвижно соединены со второй направляющей и расположены в соответствующих направляющих пазах первой пары направляющих пазов с возможностью продольного перемещения в этих пазах. Механизм перемещения предметного стола также содержит первый подвижный суппорт, установленный на первом ходовом винте с возможностью преобразования вращательного движения первого ходового винта в поступательное движение суппорта, при этом первый подвижный суппорт также соединен с кольцом опорной ножки, и второй подвижный суппорт, установленный на втором ходовом винте с возможностью преобразования вращательного движения второго ходового винта в поступательное движение суппорта, при этом второй подвижный суппорт также соединен с кольцом опорной ножки. Кроме того, в состав механизма перемещения предметного стола согласно указанному предпочтительному варианту реализации входит первая опорная втулка, расположенная на первой направляющей противоположно второму подвижному суппорту с возможностью скользящего перемещения по первой направляющей, при этом первая опорная втулка соединена с кольцом опорной ножки, и вторая опорная втулка, расположенная на второй направляющей противоположно первому подвижному суппорту с возможностью скользящего перемещения по второй направляющей, при этом первая опорная втулка соединена с кольцом опорной ножки.In a preferred embodiment, the object table of the device has a ring of the support leg fixed on the support leg, and the indicated possibility of linear movement of the support leg of the object table along the specified working area of the support plate is ensured by the fact that the mechanism for moving the object table contains the first lead screw located transversely to the first pair of guides. grooves and passing between the grooves of the first pair of guide grooves, and the first guide located longitudinally to the first pair of guide grooves and passing between the grooves of the second pair of guide grooves, the second lead screw located transversely to the second pair of guide grooves and passing between the grooves of the second pair of guide grooves, and the second a guide located longitudinally to the second pair of guide grooves and passing between the grooves of the first pair of guide grooves, and the supporting leg of the object table is located between the specified lead screws and guides. The mechanism for moving the object table also contains a pair of axlebox assemblies of the first lead screw, made with the possibility of free rotation of the first lead screw in them and located in the corresponding guide grooves of the first pair of guide grooves with the possibility of longitudinal movement in these grooves, a pair of axlebox assemblies of the second lead screw, made with the possibility of free rotation of the second lead screw in them and located in the corresponding guide grooves of the second pair of guide grooves with the possibility of longitudinal movement in these grooves, the drive of the first lead screw, made with the possibility of turning the first lead screw and the drive of the second lead screw, made with the possibility of rotation second lead screw. The first and second guides each contain a pair of supports, a pair of supports of the first guide are fixedly connected to the first guide and are located in the corresponding guide grooves of the second pair of guide grooves with the possibility of longitudinal movement in these grooves, a pair of supports of the second guide are fixedly connected to the second guide and are located in the corresponding guides grooves of the first pair of guide grooves with the possibility of longitudinal movement in these grooves. The mechanism for moving the object table also contains the first movable caliper mounted on the first lead screw with the ability to convert the rotational movement of the first lead screw into the translational movement of the caliper, while the first movable caliper is also connected to the support leg ring, and the second movable caliper mounted on the second lead screw with the possibility of converting the rotational movement of the second lead screw into the translational movement of the caliper, while the second movable caliper is also connected to the support leg ring. In addition, the mechanism for moving the object table according to the specified preferred embodiment includes the first support sleeve located on the first guide opposite the second movable support with the possibility of sliding movement along the first guide, while the first support sleeve is connected to the support leg ring, and the second support sleeve located on the second guide opposite to the first movable caliper with the possibility of sliding movement along the second guide, while the first support sleeve is connected to the support leg ring.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления устройства первый и второй ходовые винты образуют с первым и вторым подвижным суппортом роликовинтовые передачи.In another preferred embodiment of the device, the first and second lead screws form roller screws with the first and second movable caliper.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления устройства первый и второй приводы ходового винта имеют измеритель углового положения ходового винта.In yet another preferred embodiment of the apparatus, the first and second lead screw drives have a lead screw angular position meter.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления устройства первый и второй приводы ходового винта представляют собой ручные приводы.In another preferred embodiment of the device, the first and second drives of the lead screw are manual drives.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления устройства первый и второй приводы ходового винта представляют собой электрические приводы.In yet another preferred embodiment of the apparatus, the first and second lead screw drives are electrical drives.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Далее приведено описание настоящей полезной модели на примере варианта ее реализации со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:The following is a description of this utility model on the example of a variant of its implementation with reference to the attached drawings, in which:

Фиг. 1 иллюстрирует вид сбоку устройства для измерения горячей длительной твердости теплоустойчивых сталей согласно предпочтительному варианту реализации настоящей полезной модели;Fig. 1 illustrates a side view of a device for measuring hot long-term hardness of heat-resistant steels according to a preferred embodiment of the present utility model;

Фиг. 2 иллюстрирует вид сверху устройства для измерения горячей длительной твердости теплоустойчивых сталей согласно предпочтительному варианту реализации настоящей полезной модели;Fig. 2 illustrates a plan view of an apparatus for measuring hot long-term hardness of heat-resistant steels according to a preferred embodiment of the present utility model;

Фиг. 3а иллюстрирует приведенный в качестве примера испытуемый образец с отпечатками индентора, нанесенными на него в результате измерения горячей длительной твердости с помощью устройства согласно предпочтительному варианту реализации настоящей полезной модели;Fig. 3a illustrates an exemplary test specimen with indenter impressions made on it as a result of a hot long-term hardness measurement using an apparatus according to a preferred embodiment of the present utility model;

Фиг. 3б иллюстрирует приведенный в качестве примера образец с отпечатками индентора, нанесенными на него в результате измерения горячей длительной твердости, с помощью устройства, известного из уровня техники;Fig. 3b illustrates an exemplary sample with indenter marks inscribed on it as a result of a hot long-term hardness measurement using a device known in the art;

Фиг. 4 иллюстрирует кинематическую схему получения отпечатков на исследуемом образце с использованием устройства, известного из уровня техники.Fig. 4 illustrates the kinematic scheme for obtaining prints on the test sample using a device known from the prior art.

На чертежах одни и те же элементы имеют одинаковые числовые обозначения.In the drawings, the same elements have the same numerical designations.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF UTILITY MODEL

На фиг. 1 и 2 представлены соответственно вид сбоку и вид сверху устройства для измерения горячей длительной твердости теплоустойчивых сталей согласно предпочтительному варианту реализации настоящей полезной модели. Указанное устройство содержит опорную плиту 5, на которой установлен кронштейн (не показан) с прикрепленной к нему нагревательной печью 7. Нагревательная печь 7 имеет нагревательную камеру, в которой выполнено верхнее отверстие и нижнее отверстие, соосное верхнему отверстию. Верхнее и нижнее отверстия нагревательной печи 7 закрыты теплоудерживающими прокладками 8, 9, предотвращающими распространение тепла наружу из нагревательной камеры. Устройство также содержит предметный стол 3 для размещения испытуемого образца 1, имеющий опорную ножку 2, установленную на опорной плите 5 с возможностью скольжения. Нижняя часть опорной ножки 2 в месте контакта ножки с опорной плитой 5 может иметь расширение для повышения устойчивости ножки. Верхняя часть опорной ножки 2 проходит через нижнее отверстие в камере так, что предметный стол 3 расположен в нагревательной камере. Устройство также содержит нагрузочное приспособление, имеющее опору, установленную неподвижно относительно опорной плиты, и включающее в себя механизм перемещения индентора с установленным в нем индентором 6, причем указанный механизм перемещения индентора обеспечивает возможность вертикального перемещения индентора через верхнее отверстие нагревательной камеры.In FIG. 1 and 2 are respectively a side view and a plan view of an apparatus for measuring hot long-term hardness of heat-resistant steels according to a preferred embodiment of the present utility model. Said device comprises a base plate 5 on which a bracket (not shown) is mounted with a heating furnace 7 attached to it. The heating furnace 7 has a heating chamber with an upper opening and a lower opening coaxial with the upper opening. The top and bottom openings of the heating furnace 7 are covered with heat-retaining pads 8, 9, which prevent heat from spreading out of the heating chamber. The device also contains an object table 3 for placing the test sample 1, having a support leg 2 mounted on the base plate 5 with the possibility of sliding. The lower part of the support leg 2 at the point of contact of the leg with the base plate 5 may be extended to increase the stability of the leg. The upper part of the support leg 2 passes through the lower opening in the chamber so that the object table 3 is located in the heating chamber. The device also contains a loading device, having a support mounted motionless relative to the base plate, and including an indenter movement mechanism with an indenter 6 installed in it, and the specified indenter movement mechanism allows vertical movement of the indenter through the upper opening of the heating chamber.

Предметный стол 3 устройства выполнен с возможностью линейного перемещения в горизонтальной плоскости по двум координатам в пределах рабочей области опорной плиты 5, образованной пересечением двух пар 15, 33 пазов, выполненных в опорной плите 5, причем пазы каждой пары 15, 33 отстоят друг от друга.The object table 3 of the device is made with the possibility of linear movement in a horizontal plane along two coordinates within the working area of the base plate 5 formed by the intersection of two pairs 15, 33 of grooves made in the base plate 5, and the grooves of each pair 15, 33 are spaced from each other.

Прокладки 8, 9 выполнены с возможностью прохождения через них нажимного стержня механизма перемещения индентора, удерживающего индентор 6, и опорной ножки 2 предметного стола таким образом, что верхняя прокладка 8 образует с нажимным стержнем плотное соединение, сохраняющееся при перемещении индентора 6, а размеры и расположение нижней прокладки 9 выбраны таким образом, что она закрывает нижнее отверстие нагревательной камеры при любом перемещении предметного стола внутри нагревательной камеры, обеспечивая возможность предотвращения распространения тепла наружу из нагревательной камеры.Gaskets 8, 9 are made with the possibility of passing through them the pressure rod of the indenter movement mechanism holding the indenter 6, and the support leg 2 of the object table in such a way that the upper gasket 8 forms a tight connection with the pressure rod, which is maintained when the indenter 6 is moved, and the dimensions and location The bottom spacers 9 are chosen to cover the bottom opening of the heating chamber with any movement of the object table inside the heating chamber, making it possible to prevent heat from escaping out of the heating chamber.

Перемещение предметного стола устройства обеспечено посредством механизма перемещения предметного стола, содержащего первый ходовой винт 10, расположенный поперечно первой паре 15 направляющих пазов и проходящий между пазами первой пары 15 направляющих пазов, и первую направляющую 21, расположенную продольно первой паре 15 направляющих пазов и проходящую между пазами второй пары 33 направляющих пазов, а также второй ходовой винт 17, расположенный поперечно второй паре 33 направляющих пазов и проходящий между пазами второй пары 33 направляющих пазов, и вторую направляющую 30, расположенную продольно второй паре 33 направляющих пазов и проходящую между пазами первой пары 15 направляющих пазов. В пазах первой пары 15 направляющих пазов расположены буксовые узлы 11, 12 первого ходового винта 10, в которых указанный первый ходовой винт 10 может свободно вращаться при приведении его в действие приводом 14 первого ходового винта, а в пазах второй пары 33 направляющих пазов расположены буксовые узлы 18, 19 второго ходового винта 17, в которых указанный второй ходовой винт 17 может свободно вращаться при приведении его в действие приводом 16 второго ходового винта. Также в пазах второй пары 33 направляющих пазов расположены опоры 22, 23 первой направляющей 21, а в пазах первой пары 15 направляющих пазов расположены опоры 29, 31 второй направляющей 30, неподвижно соединенные со своими соответствующими направляющими 21, 30. При этом буксовые узлы 11, 12, 18, 19 и опоры 22, 23, 29, 31 направляющих содержат ограничивающие штифты 27, которые с минимальным зазором входят в направляющие пазы и обеспечивают возможность перемещения буксовых узлов 11, 12, 18, 19 и опоры 22, 23, 29, 31 по направляющим пазам. Ограничивающие штифты 27 также могут быть выполнены с возможностью предотвращения перемещения буксовых узлов 11, 12, 18, 19 и опор 22, 23, 29, 31 по вертикали, для чего штифты имеют выступы, входящие в выемки, выполненные по всей длине направляющих пазов.The movement of the object table of the device is provided by means of a mechanism for moving the object table, containing the first lead screw 10, located transversely to the first pair 15 of the guide grooves and passing between the grooves of the first pair 15 of the guide grooves, and the first guide 21, located longitudinally to the first pair of 15 guide grooves and passing between the grooves the second pair 33 of the guide grooves, as well as the second lead screw 17, located transversely to the second pair 33 of the guide grooves and passing between the grooves of the second pair 33 of the guide grooves, and the second guide 30, located longitudinally to the second pair 33 of the guide grooves and passing between the grooves of the first pair of guide grooves 15 grooves. In the grooves of the first pair 15 of the guide grooves are axlebox nodes 11, 12 of the first lead screw 10, in which the specified first lead screw 10 can rotate freely when actuated by the drive 14 of the first lead screw, and in the grooves of the second pair 33 of the guide grooves are axlebox nodes 18, 19 of the second lead screw 17, wherein said second lead screw 17 is free to rotate when driven by the second lead screw drive 16. Also in the grooves of the second pair 33 of the guide grooves are the supports 22, 23 of the first guide 21, and in the grooves of the first pair 15 of the guide grooves are the supports 29, 31 of the second guide 30, fixedly connected to their respective guides 21, 30. 12, 18, 19 and supports 22, 23, 29, 31 of the guides contain limiting pins 27, which enter the guide grooves with a minimum clearance and provide the ability to move axlebox units 11, 12, 18, 19 and supports 22, 23, 29, 31 along the guide grooves. The limiting pins 27 can also be configured to prevent movement of the axleboxes 11, 12, 18, 19 and supports 22, 23, 29, 31 vertically, for which the pins have protrusions included in the recesses made along the entire length of the guide grooves.

На первом ходовом винте 10 и втором ходовом винте 17 установлены первый подвижный суппорт 13 и второй подвижный суппорт 20, которые при вращении соответствующих винтов 10, 17 поступательно движутся по указанным винтам 10, 17. Перемещение подвижных суппортов 13, 20 по ходовым винтам 10, 17 может быть обеспечено за счет образования роликовинтовых или шариковинтовых передач, что позволяет с высокой точностью определить длину перемещения. На первой направляющей 21 и второй направляющей 30 противоположно первому суппорту 13 и второму суппорту 20 расположены соответственно вторая опорная втулка 32 и первая опорная втулка 24 с возможностью перемещения по своей соответствующей направляющей. Каждый суппорт 13, 20 и каждая опорная втулка 24, 32 жестко соединены с кольцом 26, неподвижно закрепленным на опорной ножке 2 предметного стола, посредством поводков 25, выполненных в виде коротких стержней. Поводки 25 предназначены для передачи движения от подвижных суппортов опорной ножке. Поводки 25 соединены с суппортами посредством разъемных соединений типа «ласточкин хвост», что облегчает сборку устройства. Таким образом, при приведении в действие первого ходового винта 10 или второго ходового винта 17 с помощью привода 14 первого ходового винта или привода 16 второго ходового винта соответственно обеспечено перемещение кольца 26, взаимодействующего с ходовыми винтами 10, 17 и направляющими 21, 30 посредством подвижных суппортов 13, 20 и опорных втулок 24, 32, и, соответственно, предметного стола 3 в пределах рабочей области опорной плиты 5 для смены точки испытания на образце.On the first lead screw 10 and the second lead screw 17, the first movable caliper 13 and the second movable caliper 20 are installed, which, when the corresponding screws 10, 17 rotate, move forward along the specified screws 10, 17. Moving the movable calipers 13, 20 along the lead screws 10, 17 can be provided by the formation of roller screws or ball screws, which allows you to determine the length of movement with high accuracy. On the first guide 21 and the second guide 30, opposite the first support 13 and the second support 20, the second support sleeve 32 and the first support sleeve 24 are respectively movable along their respective guide. Each support 13, 20 and each support sleeve 24, 32 are rigidly connected to the ring 26, which is fixedly fixed on the support leg 2 of the object table, by means of leads 25 made in the form of short rods. Leads 25 are designed to transfer movement from the movable calipers to the support leg. The leashes 25 are connected to the calipers by detachable dovetail connections, which facilitates assembly of the device. Thus, when the first lead screw 10 or the second lead screw 17 is actuated by means of the first lead screw drive 14 or the second lead screw drive 16, respectively, the ring 26 is moved, which interacts with the lead screws 10, 17 and guides 21, 30 by means of movable calipers 13, 20 and support sleeves 24, 32, and, accordingly, the object table 3 within the working area of the base plate 5 to change the test point on the sample.

Для точного определения перемещения предметного стола 3 с установленным на нем образцом 1 при установке новых точек измерения без раскрытия нагревательной печи 7 привод 14 первого ходового винта и привод 16 второго ходового винта снабжены измерителем углового положения ходового винта. Привод 14 первого ходового винта и привод 16 второго ходового винта могут быть ручными приводами. В альтернативном варианте реализации устройства указанные приводы 14, 16 могут быть электрическими приводами.To accurately determine the movement of the object table 3 with the sample 1 installed on it when installing new measurement points without opening the heating furnace 7, the drive 14 of the first lead screw and the drive 16 of the second lead screw are equipped with a measure of the angular position of the lead screw. The drive 14 of the first lead screw and the drive 16 of the second lead screw may be manual drives. In an alternative embodiment of the device, said actuators 14, 16 may be electric actuators.

Устройство для измерения горячей длительной твердости теплоустойчивых сталей работает следующим образом.A device for measuring hot long-term hardness of heat-resistant steels works as follows.

Испытуемый образец 1, имеющий размеры Хо, Уо, устанавливается на предметный стол 3 таким образом, чтобы индентор 6 находился над начальными координатами Хн, Ун. При этом на отсчетных устройствах приводов 14, 16 ходовых винтов устанавливаются нулевые значения Xi = 0, Yi = 0. Начало координат может располагаться, например, в левом нижнем углу образца 1. При необходимости начало координат может располагаться в других точках испытуемого образца 1.The test sample 1, having dimensions Xo, Uo, is installed on the object table 3 in such a way that the indenter 6 is above the initial coordinates Xn, Un. In this case, zero values Xi = 0, Yi = 0 are set on the reading devices of the drives 14, 16 of the lead screws.

Нагревательная печь 7 закрывается, и начинается процесс термостатирования до рабочей температуры, при этом индентор 6 и испытуемый образец 1 находятся внутри нагревательной камеры при одинаковой температуре. Верхняя и нижняя теплоудерживающие прокладки 8, 9 препятствуют распространению тепла наружу из нагревательной камеры нагревательной печи 7.The heating furnace 7 is closed, and the process of thermostating to the operating temperature begins, while the indenter 6 and the test sample 1 are inside the heating chamber at the same temperature. The upper and lower heat-retaining pads 8, 9 prevent heat from spreading outward from the heating chamber of the heating furnace 7.

При достижении рабочей температуры внутри нагревательной камеры нагревательной печи 7 к индентору 6 прикладывается заданная нагрузка, и происходит воздействие на испытуемый образец 1 в течение заданного времени.When the operating temperature is reached inside the heating chamber of the heating furnace 7, a predetermined load is applied to the indenter 6, and the test sample 1 is affected for a predetermined time.

При достижении заданного времени испытания нагрузка снимается с индентора 6 и он отводится на минимальное расстояние вверх например, Zo = 1 мм. При помощи приводов 14, 16 ходовых винтов производится вращение ходовых винтов 10, 17 воздействующих на подвижные суппорты 13, 20, которые начинают перемещаться по координатам Х и У соответственно. Подвижные суппорты 13, 20, соединенные поводками 25 с кольцом 26, жестко закрепленным на ножке 2 предметного стола, воздействуют на указанное кольцо 26 для его перемещения, что приводит также к перемещению предметного стола 1.When the specified test time is reached, the load is removed from the indenter 6 and it is retracted to a minimum distance upwards, for example, Zo = 1 mm. With the help of drives 14, 16 of the lead screws, the lead screws 10, 17 are rotated, acting on the movable calipers 13, 20, which begin to move along the X and Y coordinates, respectively. Movable calipers 13, 20, connected by leads 25 with ring 26, rigidly fixed on the leg 2 of the object table, act on the specified ring 26 to move it, which also leads to the movement of the object table 1.

При вращении привода 14 ходового винта 10 происходит перемещение переднего и заднего подвижных буксовых узлов 18, 19 и опор 22, 23 направляющей 21 в пазах второй пары 33 направляющих пазов опорной плиты 5 и, таким образом, перемещение ножки 2 предметного стола по координате Х.When the drive 14 of the lead screw 10 is rotated, the front and rear movable axle units 18, 19 and the supports 22, 23 of the guide 21 move in the grooves of the second pair 33 of the guide grooves of the base plate 5 and, thus, the leg 2 of the object table moves along the X coordinate.

При вращении привода 16 ходового винта 17 происходит перемещение переднего и заднего подвижных буксовых узлов 11, 12 и опор 29, 31 направляющей 30 и, соответственно, ножки 2 предметного стола в пазах первой пары 15 направляющих пазов опорной плиты 5 по координате У.When the drive 16 of the lead screw 17 is rotated, the front and rear movable axle boxes 11, 12 and the supports 29, 31 of the guide 30 and, accordingly, the legs 2 of the object table move in the grooves of the first pair 15 of the guide grooves of the base plate 5 along the Y coordinate.

Таким образом, выполняется необходимое количество перемещений по заранее заданным координатам для выполнения нужного количества измерений.Thus, the required number of movements along predetermined coordinates is performed to perform the required number of measurements.

Последовательно выполняя операции нагружения индентора 6, воздействия на образец в течение заданного времени, отвода индентора 6, перемещения предметного стола 3 с установленным испытуемым образцом 1 на заданное расстояние, получают заданное количество отпечатков индентора 6 без раскрывания нагревательной печи 7 и непроизводительных потерь времени на поддержание нужной температуры.Sequentially performing the operations of loading the indenter 6, exposing the sample for a given time, retracting the indenter 6, moving the object table 3 with the test sample 1 installed at a given distance, a given number of indentations of the indenter 6 are obtained without opening the heating furnace 7 and unproductive loss of time to maintain the desired temperature.

Пример испытуемого образца с заданным числом отпечатков и их координатами приведен на фиг. 3а. На фиг. 3б для сравнения показан образец с отпечатками, полученными при помощи устройства, известного из уровня техники (патент CN 106404574 A), в соответствии с кинематической схемой получения отпечатков, показанной на фиг. 4. Из схемы на фиг. 4 видно, что при круговом перемещении образца (обозначенного на схеме как «ОБР») на предметном столе посредством эксцентрикового механизма точек испытания отпечатки могут быть получены только по дуге, представляющей часть окружности установленного радиуса, после чего печь необходимо раскрывать и менять образец, либо менять его расположение на предметном столе. Таким образом, на образце можно получить лишь ограниченное количество отпечатков. Однако измерение горячей длительной твердости образца может проводиться при различных нагрузках (например, 2500 Н, 5000 Н и 7500 Н), при различных значениях времени выдержки образца под нагрузкой (например, 30 секунд, 5 минут, 50 минут, 3 часа), при различных значениях температуры, причем количество отпечатков, полученных после каждого изменения параметра измерения, должно быть не меньше трех. Таким образом, количество отпечатков, получаемых в ходе одной серии измерений, может составлять по меньшей мере 36. Следует понимать, что может существовать необходимость получения и большего количества отпечатков, при этом в случае, когда для продолжения серии испытаний требуется установить новый образец, точность измерения горячей длительной твердости может снижаться, поскольку новый образец может иметь, например, другую шероховатость поверхности по сравнению с предыдущим образцом, что повлияет на размер отпечатка и, следовательно, на результат измерения. Кроме того, для перестановки образца необходимо раскрывание печи с неизбежным ее расхолаживанием, которое приведет также к снижению температуры индентора. Однако размеры отпечатков, полученных с использованием нагретого и охладившегося индентора при прочих равных условиях, отличаются, что также снижает точность измерений. Таким образом, проведение полной серии испытаний на одном образце без раскрытия печи повышает точность измерений за счет исключения случайной погрешности. Сравнение фиг. 3а и 3б показывает, что устройство согласно предлагаемой полезной модели обеспечивает возможность выполнения большего количества измерений на одном образце без необходимости раскрытия печи за счет возможности линейного перемещения образца по двум координатам, а, следовательно, повышает точность определения горячей длительной твердости.An example of a test sample with a given number of prints and their coordinates is shown in Fig. 3a. In FIG. 3b shows for comparison a sample with prints obtained using a device known from the prior art (patent CN 106404574 A), in accordance with the kinematic scheme for obtaining prints shown in FIG. 4. From the diagram in FIG. 4 it can be seen that during the circular movement of the sample (indicated in the diagram as “OBR”) on the object table, using the eccentric mechanism of test points, prints can be obtained only along an arc representing part of a circle of a specified radius, after which the furnace must be opened and the sample changed, or the its location on the object table. Thus, only a limited number of prints can be obtained on the sample. However, the measurement of the hot long-term hardness of the sample can be carried out at different loads (for example, 2500 N, 5000 N and 7500 N), at different values of the sample holding time under load (for example, 30 seconds, 5 minutes, 50 minutes, 3 hours), at different temperature values, and the number of prints obtained after each change in the measurement parameter must be at least three. Thus, the number of impressions obtained during one series of measurements can be at least 36. It should be understood that it may be necessary to obtain more impressions, and in the case when a new sample is required to continue the test series, the measurement accuracy hot long-term hardness may decrease because the new sample may, for example, have a different surface roughness than the previous sample, which will affect the size of the indentation and therefore the measurement result. In addition, to rearrange the sample, it is necessary to open the furnace with its inevitable cooling, which will also lead to a decrease in the indenter temperature. However, the sizes of indentations obtained using a heated and cooled indenter, other things being equal, differ, which also reduces the measurement accuracy. Thus, carrying out a complete series of tests on one sample without opening the oven improves the measurement accuracy by eliminating random errors. Comparison of FIG. 3a and 3b shows that the device according to the proposed utility model makes it possible to perform more measurements on one sample without the need to open the furnace due to the possibility of linear movement of the sample in two coordinates, and, therefore, increases the accuracy of determining hot long-term hardness.

Список ссылочных обозначений:Reference designation list:

1 - испытуемый образец;1 - test sample;

2 - опорная ножка;2 - support leg;

3 - предметный стол;3 - subject table;

5 - опорная плита;5 - base plate;

6 - индентор;6 - indenter;

7 - нагревательная печь;7 - heating furnace;

8 - верхняя прокладка;8 - top gasket;

9 - нижняя прокладка;9 - bottom gasket;

10 - первый ходовой винт;10 - the first lead screw;

11 - передний буксовый узел первого ходового винта;11 - front axlebox assembly of the first lead screw;

12 - задний буксовый узел первого ходового винта;12 - rear box assembly of the first lead screw;

13 - первый подвижный суппорт;13 - the first movable caliper;

14 - привод первого ходового винта;14 - drive of the first lead screw;

15 - первая пара направляющих пазов;15 - the first pair of guide grooves;

16 - привод второго ходового винта;16 - drive of the second lead screw;

17 - второй ходовой винт;17 - second lead screw;

18 - передний буксовый узел второго ходового винта;18 - front axle box assembly of the second lead screw;

19 - задний буксовый узел второго ходового винта;19 - rear box assembly of the second lead screw;

20 - второй подвижный суппорт;20 - second movable caliper;

21 - первая направляющая;21 - the first guide;

22, 23 - опоры первой направляющей;22, 23 - supports of the first guide;

24 - первая опорная втулка;24 - the first support sleeve;

25 - поводки;25 - leashes;

26 - кольцо опорной ножки;26 - ring of the support leg;

27 - ограничивающие штифты;27 - limiting pins;

29, 31 - опоры второй направляющей;29, 31 - supports of the second guide;

30 - вторая направляющая;30 - second guide;

32 - вторая опорная втулка;32 - second support sleeve;

33 - вторая пара направляющих пазов.33 - the second pair of guide grooves.

Claims

1. A device for measuring hot long-term hardness of heat-resistant steels, containing a base plate, an object table for placing the test sample, having a support leg mounted on the base plate, a heating furnace having a heating chamber in which an upper hole and a lower hole are made coaxial to the upper hole , while the heating furnace is fixed on the base plate, and the support leg passes through the lower hole in the chamber so that the object table is located in the heating chamber, the load device, which contains a support mounted motionless relative to the base plate, an indenter movement mechanism and an indenter mounted on it , moreover, the indenter movement mechanism is located on the support and is configured to move the indenter vertically through the upper opening of the heating chamber, the object table movement mechanism, characterized in that the base plate has a first pair of guide grooves spaced apart from each other and a second pair of guide grooves spaced apart from each other , wherein the first pair of grooves runs transversely to the second pair of grooves to form the working area of the base plate, limited by intersecting pairs of grooves, while the supporting leg of the object table is installed in the working area of the base plate, and the mechanism for moving the object table is configured to linearly move the supporting leg of the object table along the specified working area of the base plate, and the device also contains upper and lower heat-retaining pads installed respectively in the upper and lower openings of the heating chamber to prevent heat from spreading outward from the heating chamber.

2. The device according to claim 1, in which the object table has a ring of the support leg fixed on the support leg, and the specified possibility of linear movement of the support leg of the object table along the specified working area of the support plate is ensured by the fact that the mechanism for moving the object table contains the first lead screw, located transversely to the first pair of guide grooves and passing between the grooves of the first pair of guide grooves, the first guide located longitudinally to the first pair of guide grooves and passing between the grooves of the second pair of guide grooves, the second lead screw located transversely to the second pair of guide grooves and passing between the grooves of the second pair of guide grooves grooves, a second guide located longitudinally to the second pair of guide grooves and passing between the grooves of the first pair of guide grooves, and the support leg of the object table is located between the specified lead screws and guides, a pair of axle box assemblies of the first lead screw, made with the possibility of free rotation of the first lead screw in them. of the screw and located in the corresponding guide grooves of the first pair of guide grooves with the possibility of longitudinal movement in these grooves, a pair of axlebox assemblies of the second lead screw, made with the possibility of free rotation of the second lead screw in them and located in the corresponding guide grooves of the second pair of guide grooves with the possibility of longitudinal movement in these slots, the drive of the first lead screw, made with the possibility of turning the first lead screw, the drive of the second lead screw, made with the possibility of turning the second lead screw, a pair of supports of the first guide fixedly connected to the first guide and located in the corresponding guide grooves of the second pair of guides grooves with the possibility of longitudinal movement in these grooves, a pair of supports of the second guide, fixedly connected to the second guide and located in the corresponding guide grooves of the first pair of guide grooves with the possibility of longitudinal movement in these grooves, the first movable caliper mounted on the first lead screw with the possibility of converting the rotational movement of the first lead screw into the translational movement of the caliper, while the first movable caliper is also connected to the support leg ring, the second movable caliper mounted on the second lead screw with the ability to convert the rotational movement of the second lead screw into the translational movement of the caliper, while the second movable caliper is also connected with a support leg ring, the first support sleeve located on the first guide opposite to the second movable caliper with the possibility of sliding movement along the first guide, while the first support sleeve is connected to the support leg ring, the second support sleeve located on the second guide opposite to the first movable caliper with the possibility sliding movement along the second guide, while the first support sleeve is connected to the support leg ring.

3. The device according to any one of claims 1, 2, in which the indenter movement mechanism also contains a pressure rod, made with the possibility of fixing the indenter on it, the upper gasket forms a tight connection with the pressure rod, and the dimensions and location of the lower gasket provide the ability to close the lower hole heating chamber when moving the object table inside the heating chamber.

4. The device according to claim 2, in which the first and second lead screws form roller screws with the first and second movable caliper.

5. The device according to any one of claims 2, 3, in which the drive of the first lead screw and the drive of the second lead screw have a lead screw angular position meter.

6. An apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the first lead screw drive and the second lead screw drive are manual drives.

7. An apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the first lead screw drive and the second lead screw drive are electric drives.