RU2373515C1 - Facility for evaluating hardness of material by method of scratching - Google Patents
Facility for evaluating hardness of material by method of scratching Download PDFInfo
- Publication number
- RU2373515C1 RU2373515C1 RU2008124457/28A RU2008124457A RU2373515C1 RU 2373515 C1 RU2373515 C1 RU 2373515C1 RU 2008124457/28 A RU2008124457/28 A RU 2008124457/28A RU 2008124457 A RU2008124457 A RU 2008124457A RU 2373515 C1 RU2373515 C1 RU 2373515C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- facility
- indenter
- cylinder
- screw
- rod
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения твердости материалов непосредственно в машинах и механизмах.The invention relates to testing equipment and can be used to determine the hardness of materials directly in machines and mechanisms.
В качестве аналога выбраны микротвердомеры, которые [Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В 2-х ч. Часть 2. Механические испытания. Конструкционная прочность /Я.Б.Фридман. - М.: Машиностроение, 1974. 368 с., с.84] принципиально не отличаются от приборов, предназначенных для определения макротвердости.Microhardness testers which [Friedman Ya.B. The mechanical properties of metals. In 2 hours.
Известно [Тененбаум М.М. Склерометры для изучения сопротивления. // Склерометрия, с.118 - с.134] устройство - склерометр СТ различных модификаций для определения сопротивления материалов царапанию.It is known [Tenenbaum M.M. Sclerometers for resistance studies. // Sclerometry, p.118 - p.134] device - CT sclerometer of various modifications to determine the resistance of materials to scratching.
Основными элементами данного устройства являются: опорный столик с микроскопом, шарнирно закрепленный рычаг с индентором в виде алмазной трехгранной пирамиды на конце, набор дискретных грузов, устанавливаемых непосредственно на рычаге, приводное устройство с электродвигателем типа РД-09 с встроенным редуктором.The main elements of this device are: a supporting table with a microscope, a pivotally mounted lever with an indenter in the form of a diamond trihedral pyramid at the end, a set of discrete weights installed directly on the lever, a drive device with an RD-09 type electric motor with an integrated gearbox.
Основным недостатком данного устройства является функциональная ограниченность, заключающаяся в измерении твердости материалов только на образцах ограниченных размеров, а также дискретность силы нагружения, малая длина царапины (2 мм), на длине которой число измерений ширины царапины крайне мало (1÷2), необходимость обработки поверхности образцов (∇11), по которой измеряется твердость материалов.The main disadvantage of this device is the functional limitation, consisting in measuring the hardness of materials only on samples of limited sizes, as well as the discreteness of the loading force, a small scratch length (2 mm), along the length of which the number of measurements of the scratch width is extremely small (1 ÷ 2), the need for processing sample surface (образцов11), which is used to measure the hardness of materials.
В качестве прототипа выбрано устройство (патент RU 2308018 G01N 3/46) для определения твердости материалов методом царапания, содержащее два жестких рычага, упругий элемент, опорный столик, индентор в виде квадратной алмазной пирамиды с углом между гранями при вершине 136°, фиксаторы, нагружающее устройство в виде винта, измеритель нагрузки в виде индикатора часового типа, устройство крепится непосредственно на конструкцию, твердость материала которой определяется. Прибор для измерения ширины царапины является автономным.As a prototype, a device was selected (patent RU 2308018 G01N 3/46) for determining the hardness of materials by scratching, containing two rigid levers, an elastic element, a support table, an indenter in the form of a square diamond pyramid with an angle between the faces at the top of 136 °, clamps, loading a device in the form of a screw, a load meter in the form of a dial indicator, the device is mounted directly on the structure, the material hardness of which is determined. The device for measuring the width of the scratch is autonomous.
Недостатками этого устройства являются: ограниченность по функциональному применению, заключающаяся в том, что с его помощью нельзя определить твердость материала конструкций, не обладающих постоянной толщиной и плоскими поверхностями, например круглых валов, зубьев с эвольвентной поверхностью, а также невозможность использования при доступе к одной из двух поверхностей, например замкнутый резервуар, шарик подшипника.The disadvantages of this device are: the limited functional application, which consists in the fact that it cannot be used to determine the hardness of the material of structures that do not have constant thickness and flat surfaces, for example round shafts, teeth with an involute surface, as well as the inability to use when accessing one of two surfaces, for example a closed tank, a ball of the bearing.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для определения твердости материалов методом царапания непосредственно в элементах конструкции и в деталях машин с криволинейными, ломаными и другими геометрическими поверхностями при затрудненном доступе к ним, для замкнутых, шаровых и других объектов.The aim of the invention is to expand the functionality of the device for determining the hardness of materials by scratching directly in the structural elements and in the details of machines with curved, broken and other geometric surfaces with difficult access to them, for closed, spherical and other objects.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения твердости материалов методом царапания крепится непосредственно на конструкции, содержит рабочий орган, состоящий из штока с индентором, в качестве индентора использована квадратная алмазная пирамида с углами между гранями при вершине 136 градусов, прибора для автономного измерения ширины царапины, также полый цилиндр, упругий элемент в виде винтовой цилиндрической пружины, степень сжатия которой будет являться мерой нагружения, пару винт-гайка для нагружения пружины, плиту на нижней части устройства с винтами для фиксации устройства на криволинейной поверхности детали, упорный стержень, соединенный шарнирно с цилиндром с помощью механизма винт-гайка для перемещения цилиндра с индентором по поверхности детали, измеритель нагрузки в виде тарированной шкалы.This goal is achieved by the fact that the device for determining the hardness of materials by scratching is mounted directly on the structure, contains a working body consisting of a rod with an indenter, a square diamond pyramid with angles between the faces at the top of 136 degrees is used as an indenter, a device for offline measurement of scratch width , also a hollow cylinder, an elastic element in the form of a coil spring, the compression ratio of which will be a measure of loading, a screw-nut pair for spring loading, p um, on the bottom of the device with screws to fix the devices on the curved surface of the workpiece, the thrust rod is pivotally connected to the cylinder via a screw-nut mechanism for moving the cylinder with the indenter on the workpiece surface, a load meter calibrated scale.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, где 1 - винтовая пара, 2 - полый цилиндр, 3 - шток с индентором, 4 - пружина, 5 - упорный подшипник для избежания скручивания пружины, 6 - стрелка, 7 - линейка с тарированной шкалой, 8 - плита, 9 - опорные винты, фиксирующие положение устройства на поверхности детали, 10 - упорный стержень с закаленным заостренным концом, соединенный с цилиндром шарниром 11 и винтовой парой 12 для поступательного движения цилиндра с индентором.Figure 1 shows the proposed device, where 1 is a screw pair, 2 is a hollow cylinder, 3 is a rod with an indenter, 4 is a spring, 5 is a thrust bearing to avoid twisting of the spring, 6 is an arrow, 7 is a ruler with a calibrated scale, 8 - plate, 9 - supporting screws securing the position of the device on the surface of the part, 10 - thrust rod with a hardened pointed end connected to the cylinder by a
На фиг.2 - вид сверху.Figure 2 is a top view.
На фиг.3 изображена схема тарировки устройства, где 13 - накладка динамометра, 14 - упругий элемент, 15 - индикатор.Figure 3 shows the calibration scheme of the device, where 13 is the overlay of the dynamometer, 14 is an elastic element, 15 is an indicator.
На фиг.4 - тарировочный график.Figure 4 is a calibration graph.
Устройство работает следующим образом. Прибор устанавливают на поверхности испытываемой детали машины или элементе конструкции. Если деталь расположена внутри корпуса и доступ к ней затруднен, то в ней делают с помощью кернения конусное углубление (на 1-2 мм) и в углубление устанавливают закаленный заостренный конец упорного стержня 10. Затем устройство фиксируют на поверхности детали с помощью опорных винтов 9, расположенных в плите 8. Винтовой парой 1 производят установку штока 3 на определенную нагрузку, определяемую по величине перемещения стрелки 6 с помощью тарированной шкалы 7. Давление руки на верхнюю часть корпуса устройства сжимает пружину 4. Степень сжатия пружины будет определять величину нагрузки на шток с индентером (для стали к усилие составляет 80 Н [Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В 2-х ч. Часть 2. Механические испытания. Конструкционная прочность /Я.Б. Фридман. - М.: Машиностроение, 1974. 368 с., с.84]). Вращают гайку винтовой пары 12, соединяющей упорный стержень 10 с цилиндром 2, перемещают индентор по поверхности детали с образованием царапины длиной 4-6 мм. Если поверхность детали легкодоступна, то устройство перемещают вручную без использования упорного стержня 10. Таким образом делают 3-4 царапины. Ширину царапины в 2-х разных местах измеряют автономным прибором - микроскопом МПБ с ценой деления 0.02 мм для стальной детали с подсветкой.The device operates as follows. The device is mounted on the surface of the test machine part or structural member. If the part is located inside the housing and access to it is difficult, then a tapered recess (1-2 mm) is made in it with a punch and a hardened pointed end of the
Твердость материала определяют по формуле:The hardness of the material is determined by the formula:
гдеWhere
F - давление от индентора на материал, - среднее значение ширины царапины,F is the pressure from the indenter on the material, - the average value of the width of the scratch,
n - число измеренных значений bi, n is the number of measured values b i,
с - коэффициент, определяемый пробным нагружением материала, при котором ширина царапины b должна быть такой, чтобы относительная погрешность измерения была не более 10%. Так, при измерении микроскопом с ценой деления шкалы 0,02 мм ширина царапины должна быть не менее 0,2 мм.c is the coefficient determined by the test loading of the material at which the scratch width b should be such that the relative measurement error is not more than 10%. So, when measured with a microscope with a scale division of 0.02 mm, the scratch width should be at least 0.2 mm.
В зависимости от твердости материала, толщины элемента конструкции и соответственно силы давления индентора используют различную величину сжатия пружины 4.Depending on the hardness of the material, the thickness of the structural element and, accordingly, the indenter pressure force, a different amount of compression of the
Устройство тарируют с помощью динамометра ДОСМ-100 следующим образом (фиг.3): его устанавливают на динамометр на накладку 13 индентором, винтовой парой 1 нагружают пружину 4, через шток 3 нагрузка передается на упругий элемент 14 динамометра, отмечают перемещение флажка 6 относительно шкалы 7 согласно значениям на индикаторе динамометра 15. По результатам измерений строят Δ-F график (фиг.4) зависимости перемещения флажка (штока) 6 от значения усилий F на индикаторе динамометра 15.The device is calibrated using a DOSM-100 dynamometer as follows (Fig. 3): it is mounted on the dynamometer on the
Разрабатываемое устройство позволяет определить твердость деталей машин и конструкций в малодоступных и стесненных местах, деталей, имеющих сложную геометрическую форму различных размеров.The developed device allows you to determine the hardness of machine parts and structures in inaccessible and cramped places, parts having complex geometric shapes of various sizes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008124457/28A RU2373515C1 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Facility for evaluating hardness of material by method of scratching |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008124457/28A RU2373515C1 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Facility for evaluating hardness of material by method of scratching |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2373515C1 true RU2373515C1 (en) | 2009-11-20 |
Family
ID=41477963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008124457/28A RU2373515C1 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Facility for evaluating hardness of material by method of scratching |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2373515C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473881C1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Apparatus for determining hardness of materials by scratching technique |
RU2499246C2 (en) * | 2011-04-05 | 2013-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Method to determine strength characteristics of material and device for its realisation |
CN104374658A (en) * | 2014-10-10 | 2015-02-25 | 浙江理工大学 | Spring-loaded silk floss quilt compression resilience tester based on displacement sensor |
RU2682979C1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-03-25 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Method and stand for modeling biaxial shock load to test object |
-
2008
- 2008-06-16 RU RU2008124457/28A patent/RU2373515C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499246C2 (en) * | 2011-04-05 | 2013-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Method to determine strength characteristics of material and device for its realisation |
RU2473881C1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Apparatus for determining hardness of materials by scratching technique |
CN104374658A (en) * | 2014-10-10 | 2015-02-25 | 浙江理工大学 | Spring-loaded silk floss quilt compression resilience tester based on displacement sensor |
RU2682979C1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-03-25 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Method and stand for modeling biaxial shock load to test object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100418700B1 (en) | Ball indenter based on FEA solutions for property evaluation | |
US7258022B2 (en) | Micro-tensile testing system | |
CZ2015420A3 (en) | Indentation head, instrumented measuring system and method of determining mechanical properties of materials using indentation method | |
RU2373515C1 (en) | Facility for evaluating hardness of material by method of scratching | |
GB2366391A (en) | Scratch resistance testing apparatus and method | |
RU2451281C1 (en) | Method for determining mechanical characteristics of rods from polymer composite materials, and device for its implementation (versions) | |
Miljojković et al. | DETERMINING ELASTIC MODULUS OF THE MATERIAL BY MEASURING THE DEFLECTION OF THE BEAM LOADED IN BENDING. | |
Sader et al. | Susceptibility of atomic force microscope cantilevers to lateral forces: Experimental verification | |
RU2350898C1 (en) | Crank-lever indicator tensometer | |
US3675479A (en) | Spring tester | |
RU2308018C1 (en) | Device for measuring rigidity of material | |
CN108020466B (en) | Split type miniature extensometer for measuring stretching deformation of small-sized in-situ stretching instrument | |
Schiavi et al. | Indentation modulus at macro-scale level measured from Brinell and Vickers indenters by using the primary hardness standard machine at INRiM | |
RU2658102C2 (en) | Bench for the materials compression testing | |
RU2473881C1 (en) | Apparatus for determining hardness of materials by scratching technique | |
Park et al. | Tensile and high cycle fatigue tests of NiCo thin films | |
Conte et al. | Frequency specific characterization of very soft polymeric materials using nanoindentation testing | |
RU2774783C1 (en) | Installation for diagnostics of the bearing capacity of the surface layers of products | |
RU2141106C1 (en) | Sclerometer | |
RU2189025C1 (en) | Specimen strength tester | |
CN220625949U (en) | Mobile platform for linear wear test of super-wetted surface | |
CN219694750U (en) | Tensile sample elongation after break measuring device | |
CN112595622A (en) | Shore durometer test force calibrating device | |
RU79336U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE STRENGTH OF CONCRETE AND MORTAR | |
Jadhav | Effect of Bi-axial Residual Stresses on the Micro-Indentation Behaviour of Bulk Materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100617 |