RU2426137C1 - Способ определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала - Google Patents
Способ определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2426137C1 RU2426137C1 RU2010114405/28A RU2010114405A RU2426137C1 RU 2426137 C1 RU2426137 C1 RU 2426137C1 RU 2010114405/28 A RU2010114405/28 A RU 2010114405/28A RU 2010114405 A RU2010114405 A RU 2010114405A RU 2426137 C1 RU2426137 C1 RU 2426137C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- surface layer
- resistance
- contact
- metal plate
- electric resistance
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к области системы мероприятий по контролю качества поверхности изделий после механической обработки. Измеряют электрическое сопротивление (r) контакта поверхностного слоя материала с металлической плитой методом амперметра-вольтметра. Измеряют силу прижима (N) поверхностного слоя материала к металлической плите в контакте. Измеряют параметр шероховатости (Ra) и твердости поверхностного слоя материала (НВс). Затем вычисляют удельное сопротивление (ρc) поверхностного слоя материала по формуле:
, где ρn - удельное электросопротивление плиты. В предлагаемом способе поверхность металлической плиты имеет твердость больше, чем твердость поверхностного слоя материала, а шероховатость поверхности металлической плиты меньше шероховатости поверхностного слоя материала. Измерение электрического сопротивления контакта поверхностного слоя материала с металлической плитой методом амперметра-вольтметра осуществляют, пропуская электрический ток перпендикулярно плоскости упомянутого контакта. Технический результат заключается в возможности определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала, содержащего структурные дефекты. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к области системы мероприятий по контролю качества поверхности изделий после механической обработки, а также к области измерительной техники, в частности к измерению электрического сопротивления, например сопротивление контактов (коммутационных аппаратов, скользящих электроконтактов).
Известен способ определения электрического сопротивления, имеющий название «метод амперметра-вольтметра» (Б.Г.Лифшиц. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Изд-во машиностроительной литературы, 1959. - 368 с.). В способе применяется 2 токовых подвода и 2 потенциальных измерительных вывода.
Известна методика измерения сопротивления поверхности детали, содержащая в своей основе метод амперметра-вольтметра и реализующаяся с помощью устройств, имеющих 2 токовых подвода и 2 потенциальных измерительных вывода (1. А.В.Чистяков и др. «Оптимизация эксплуатационно-технологических процессов в машиностроении», Новочеркасск, НГТУ, 1997. - 228 с.; 2. Патент на ПМ, RU 76708, G01B 7/06, G01R 23/16; опубл. 27.09.2008).
Принципиальным недостатком известной методики является пропускание тока параллельно поверхности детали, что приводит к невысокой точности определения электросопротивления поверхностного слоя.
Известен способ измерения электрического сопротивления (патент RU 2137144, G01R 27/00, опубл. 10.09.1999), который заключается в том, что через измеряемое сопротивление пропускают электрический ток, выполняют первое измерение тока и падение напряжения на измеряемом сопротивлении и по их значениям определяют первое значение сопротивления, после первого измерения тока и падения напряжения изменяют ток через измеряемое сопротивление путем включения последовательно с измеряемым сопротивлением дополнительного сопротивления, выполняют второе измерение тока и падение напряжения на измеряемом сопротивлении и по их значениям определяют второе значение сопротивления, а измеряемое сопротивление определяют по приведенной формуле с учетом значений внутреннего сопротивления устройства измерения сопротивления без дополнительного сопротивления и дополнительного сопротивления. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.
Недостатком этого способа является невозможность определения удельного электросопротивления поверхностного слоя материала, который является показателем состояния поверхности материала.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала.
Техническим результатом изобретения является определение удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала, содержащего структурные дефекты после нагружения внешним воздействием (механической обработкой, трением, электрическим током, радиационным излучением, ионной бомбардировкой и т.п.).
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала, включающем измерение электрического сопротивления (r) контакта поверхностного слоя материала с металлической плитой методом амперметра-вольтметра, дополнительно измеряют силу прижима (N) поверхностного слоя материала к металлической плите в контакте, параметр шероховатости (Ra) и твердость поверхностного слоя материала (НВс). Затем определяют удельное сопротивление (ρс) поверхностного слоя материала по формуле:
В предлагаемом способе поверхность металлической плиты имеет твердость больше, чем твердость поверхностного слоя материала, а шероховатость поверхности металлической плиты меньше шероховатости поверхностного слоя материала.
Измерение электрического сопротивления контакта поверхностного слоя материала с металлической плитой методом амперметра-вольтметра осуществляют, пропуская электрический ток перпендикулярно плоскости контакта.
На чертеже авторами представлена модель контакта для определения удельного сопротивления поверхностного слоя материала, содержащего структурные дефекты, где: 1 - образец, 2 - поверхностный слой, содержащий структурные дефекты, 3 - гладкая твердая металлическая плита, 4 - источник питания.
Для определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя образец материала 1 прижимают к гладкой твердой металлической плите 3 с усилием N, пропускают ток i перпендикулярно плоскости контакта образца материала 1 и гладкой твердой металлической плите, измеряют контактное падение напряжения u. Далее вычисляют сопротивление контакта по закону Ома r=u/i.
С другой стороны, аналитическое выражение для сопротивления r должно содержать удельное сопротивление контактирующих материалов, чтобы учесть их природу. Это можно выполнить, если ввести сопротивление стягивания на пятнах фактического электроконтакта (Р.Хольм. Электрические контакты. Пер. с англ. М.: Иностранная лит-ра, 1961. - 123 с.) и шероховатость поверхности. Тогда можно записать
где ρс и ρn - удельное электросопротивление поверхностного дефектного слоя материала и плиты соответственно, s - площадь фактического контакта (сумма площадей пятен фактического контакта), Ra - параметр шероховатости поверхностного слоя. Сопротивление материала, расположенного в глубине, превышающей Ra, пренебрежимо мало. В предлагаемой модели принято, что контакт осуществлен по трем пятнам (см. чертеж) и усилие N достаточно для того, чтобы вызвать в пятнах контакта пластическую деформацию. Тогда s=N/HBc (Справочник по триботехнике / Под общ. Ред. М.Хебды, А.В.Чичинадзе. T.1. Теоретические основы. - М.: Машиностроение, 1989. - 111 с.), где НВс - твердость по Бринеллю более мягкого контактирующего материала, т.е. поверхностного слоя образца материала. С учетом вышеизложенного можно найти ρс из (1)
Определение НВс производят путем измерения микротвердости поверхностного слоя материала на шлифе поперечного сечения и нахождения соответствующего ему значения НВ по таблице перевода чисел твердости (А.П.Гуляев. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986. - 537 с.).
Возможным вариантом применения предлагаемого способа является определение удельного электросопротивления поверхностного слоя материала после скольжения с токосъемом. В приведенной таблице представлены удельное электросопротивление, твердость композитов с исходной структурой и свойства поверхностного слоя после нагружения трением с токосъемом со скоростью скольжения 5 м/с по стали 45 (50 HRC). Композиты 1 и 2 скользили при плотности тока i/sн=300 А/см2, композиты 3 и 4 (промышленная щетка марки МГ) скользили при плотности тока около 70 А/см2. Видно, что твердость НВс и удельное электросопротивление ρс композитов 1-3 имеют после трения более высокие значения по сравнению с исходными свойствами (см. таблицу). Видно также, что ρс модельных композитов 1 и 2 (на стальной основе) меньше, чем ρс композитов 3 и 4 (на медной основе). Это указывает на то, что поверхность трения композитов на стальной основе содержит меньше структурных дефектов, чем у композитов на медной основе. Способность материала поверхности релаксировать напряжения с образованием минимального количества дефектов позволяет достигать более высокую износостойкость, и ρс может служить показателем перспективности в создании износостойких материалов.
Таблица | ||||
Удельное электросопротивление и твердость композитов с исходной структурой и свойства поверхностного слоя после нагружения трением с токосъемом | ||||
Композит/свойство | Cu+10%Гр+70%ШХ Композит 1 | Cu+10%Гр+70%Г13 Композит 2 | Cu+10%Гр+40%ШХ Композит 3 | МГ Композит 4 |
ρ, мкОм м | 0,25 | 1 | 0,15 | 0,16 |
НВ, ГПа | 2 | 1,67 | 0,57 | 0,09 |
НВс, ГПа | 4,16 | 4,85 | 1,3 | 0,09 |
r, Ом | 0,35 | 1 | 0,31 | 0,35 |
Ra, мкм | 1,8 | 4,5 | 2,98 | 0,3 |
ρс, мкОм м | 17,43 | 31,09 | 28,32 | 166,39 |
Claims (4)
1. Способ определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала, включающий измерение электрического сопротивления (r) контакта поверхностного слоя материала с металлической плитой методом амперметра-вольтметра, отличающийся тем, что дополнительно измеряют силу прижима (N) поверхностного слоя материала к металлической плите в контакте, параметр шероховатости (Ra) и твердость поверхностного слоя материала (НВс) и определяют удельное сопротивление (ρc) поверхностного слоя материала по формуле:
, где ρn - удельное электросопротивление плиты.
, где ρn - удельное электросопротивление плиты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность металлической плиты имеет твердость больше, чем твердость поверхностного слоя материала.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что шероховатость поверхности металлической плиты меньше шероховатости поверхностного слоя материала.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение электрического сопротивления контакта поверхностного слоя материала с металлической плитой методом амперметра-вольтметра осуществляют, пропуская электрический ток перпендикулярно плоскости контакта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010114405/28A RU2426137C1 (ru) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | Способ определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010114405/28A RU2426137C1 (ru) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | Способ определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2426137C1 true RU2426137C1 (ru) | 2011-08-10 |
Family
ID=44754720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010114405/28A RU2426137C1 (ru) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | Способ определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2426137C1 (ru) |
-
2010
- 2010-04-12 RU RU2010114405/28A patent/RU2426137C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Addach et al. | Study of the electrochemical permeation of hydrogen in iron | |
Oudriss et al. | Meso-scale anisotropic hydrogen segregation near grain-boundaries in polycrystalline nickel characterized by EBSD/SIMS | |
Wang et al. | Method of sensing impact damage in carbon fiber polymer-matrix composite by electrical resistance measurement | |
Song et al. | Correlation between friction and wear properties and electrical performance of silver coated electrical connectors | |
Peng et al. | Measurement of wood shrinkage in jack pine using three dimensional digital image correlation (DIC) | |
Fierascu et al. | Complex archaeometallurgical investigation of silver coins from the XVIth-XVIIIth century | |
UA89026C2 (ru) | Устройство и способ для анализа прочности образца из восстанавливаемого материала, который содержит железо | |
CN104048902A (zh) | 一种测定钢中球状氧化物夹杂粒度尺寸分布及含量的方法 | |
RU2426137C1 (ru) | Способ определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала | |
Beloufa | Conduction degradation by fretting corrosion phenomena for contact samples made of high-copper alloys | |
Kannengiesser et al. | Measurements of diffusible hydrogen contents at elevated temperatures using different hot extraction techniques—An international round robin test | |
KR101908807B1 (ko) | 금속 시료의 성분 측정 장치 및 방법 | |
Smith et al. | Investigation of the effect of impingement angle on tribocorrosion using single impacts | |
Pan et al. | Analytical modeling of the junction evolution in single-molecule break junctions: towards quantitative characterization of the time-dependent process | |
Song et al. | Third bodies in electrical contacts—Wear and electrical performance | |
Rokosz et al. | Nanoindentation studies and modeling of surface layers on austenitic stainless steels by extreme electrochemical treatments | |
Denker et al. | Non-destructive analysis of coins using high-energy PIXE | |
Seah et al. | Surface and interface characterization | |
Holm et al. | Theory of hardness and measurements applicable to contact problems | |
Teller et al. | A new compression-torsion-tribometer with scalable contact pressure for characterization of tool wear during plastic deformation | |
Lee et al. | Structural colors and physical properties of elytra in the jewel beetle, Chrysochroa fulgidissima, using surface analytical techniques | |
EP2717039A3 (en) | Deterioration analysis method and chemical state measurement method | |
Cesareo et al. | Nondestructive radioisotope XRF analysis of early Etruscan gold objects | |
CN105486214A (zh) | 一种用于测量热处理渗层厚度的方法 | |
Popowich et al. | Nondestructive Microanalysis of Thin-Film Coatings on Historic Metal Threads |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150413 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171207 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190413 |