SU1310686A1

SU1310686A1 - Hardness gauge

Info

Publication number: SU1310686A1
Application number: SU853950196A
Authority: SU
Inventors: Рамутис Юозович Бансявичюс; Саулюс Владович Баскутис; Витаутас Станисловович Васаускас; Альбинас Юозович Каспарайтис; Стасис Антанович Сакалаускас
Original assignee: Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Свечкуса
Priority date: 1985-09-02
Filing date: 1985-09-02
Publication date: 1987-05-15

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике, а именно к устройствам дл измерени твердости материалов . Цель изобретени - повьппение Г I t I производительности измерений за счет оценки твердости по изменению сдвига фаз между возбуждающей силой и смеще нием, что сокращает врем измерений. Твердомер содержит корпус 1, внутри которого размещен многоступенчатый стержень 2 с индентором. На ступени большего диаметра закреплены пьезоэлектрические возбудитель и приемник, выполненные в виде общего цилиндрического пьезоэлемента, имеющего общий электрод внутри и раздельные электроды - возбуждающий 8 и приемный 7 - снаружи. Возбуждение производитс от генератора 9, измерение фазы - фазометром 10. Зависимость сдвиг фаз - твердость определ етс экспериментально по образцам с изве стной твердостью. 1 ил. (О со О5 00 аThe invention relates to a testing technique, namely, devices for measuring the hardness of materials. The purpose of the invention is to increase the measurement performance by GI t I by evaluating the hardness by changing the phase shift between the driving force and displacement, which reduces the measurement time. The hardness tester includes a housing 1 within which a multistage rod 2 with an indenter is placed. A piezoelectric exciter and receiver are mounted on a larger diameter stage, made in the form of a common cylindrical piezoelectric element having a common electrode inside and separate electrodes - exciting 8 and receiving 7 - outside. The excitation is carried out by the generator 9, the phase is measured by a phase meter 10. The dependence of the phase shift — the hardness is determined experimentally from samples with known hardness. 1 il. (About with O5 00 and

Description

113113

Изобретение относитс к испытательной технике, а именно к устройствам дл измерени твердости материалов , преимущественно на измерительных роботах, обрабатывающих.центрах и координатно-измерительных машинах.The invention relates to testing equipment, in particular, to devices for measuring the hardness of materials, mainly on measuring robots, machining centers and coordinate measuring machines.

Цель изобретени - повышение производительности измерений за счет оценки твердости по изменению сдвига фаз между возбуждающей силой и смещением , что сокращает врем измерени .The purpose of the invention is to increase the measurement performance by evaluating the hardness of the change in phase shift between the excitation force and displacement, which reduces the measurement time.

На чертеже изображена схема твердомера .The drawing shows a diagram of the hardness tester.

Твердомер содержит корпус 1, внутри которого размещен многоступенчатый стержень 2 со сферическим или коническим инден тором 3с, Своей направл ющей поверхностью стержень 2 опираетс на фланец 4 корпуса 1. Дл прижати направл ющей поверхности к фланцу 4 служит пружина 5 На ступени стержн 2 большего диаметра закреплен пьезоэлемент, выполненный в виде полого цилиндра 6 с радиальной пол ризацией и вл ющийс общим дл пьезоэлектрических вибровозбудител и и приемника. Внутри цилиндра 6 размещен один заземленный электрод, вл ющийс общим, а снаружи два: электрод 7 пьезоэлектрического возбудител и электрод 8 пьезоэлектрического приемника . Твердомер содержит также генератор 9 высокочастотных колебаний, выход которого соединен с электродом 7 пьезоэлектрического возбудител , фазометр 10, входы которого соединены с электродами 7 и 8 пьезоэлектрических возбудител и приемника, и блок 11 управлени , первьш выход которого соединен с управл ющим входом генератора 9. Вторые вход и выход блока 11 управлени соединены с приводом 12.The hardness tester contains a housing 1 inside which a multistage rod 2 is placed with a spherical or conical indenter 3c. With its guiding surface, the rod 2 rests on the flange 4 of the housing 1. To press the guide surface to the flange 4, there is a spring 5 a piezoelectric element, made in the form of a hollow cylinder 6 with radial polarization, which is common to the piezoelectric vibration exciter and receiver. Inside the cylinder 6 there is one grounded electrode, which is common, and outside there are two: an electrode 7 of a piezoelectric exciter and an electrode 8 of a piezoelectric receiver. The hardness tester also contains a high-frequency oscillator 9, the output of which is connected to the piezoelectric exciter electrode 7, a phase meter 10, the inputs of which are connected to the electrodes 7 and 8 of the piezoelectric exciter and receiver, and the control unit 11, the first output of which is connected to the control input of the generator 9. Second the input and output of the control unit 11 are connected to the actuator 12.

Твердомер работает следующим образом .Hardness works as follows.

С блока 11 управлени подаетс сигнал на генератор 9, включающий его на режим работы с малой амплитудой . Величина сигнала с генератора 9 должна быть, достаточна дл четкой работы фазометра 10. Частота генератора должна соответствовать частоте первой формы собственных колебаний стержн 2. Благодар высокой добротности стержн , сдвиг фаз, измер емый фазометром 10, близок к Т/2. Одновременно с блока 1 управлени подает62From control unit 11, a signal is applied to a generator 9, which switches it on to a low amplitude mode of operation. The magnitude of the signal from generator 9 should be sufficient for accurate operation of the phase meter 10. The generator frequency should correspond to the frequency of the first form of the natural oscillations of the rod 2. Due to the high quality of the rod, the phase shift measured by the phase meter 10 is close to T / 2. Simultaneously from block 1, the control supplies62

с сигнал на привод 12. Происходит, приближение твердомера к измер емой поверхности. В момент касани инден- тора измер емой поверхности резкоThe signal to the drive 12 occurs. The hardness gage approaches the measured surface. At the moment of contact of the indenter of the measured surface,

снижаетс добротность стержн и, следовательно , измен етс фаз между питающим напр жением и сигналом с пьезоэлектрического приемника. Сиг- нал об изменении фаз регистрируетс the quality factor of the rod decreases and, consequently, the phases change between the supply voltage and the signal from the piezoelectric receiver. The phase change signal is recorded.

фазометром 10 и подаетс на блок 11 управлени . По этому сигналу блок 11 управлени отключает генератор 9 и подает команду на перемещение привода на величину ДХ. При этом инденторa phase meter 10 and is fed to a control unit 11. On this signal, the control unit 11 switches off the generator 9 and issues a command to move the drive by the value of DF. In this case, the indenter

3 прижимаетс к исследуемой поверхности с силой ЛХ С (с - жесткость пружины 5). Сигнал об окончании перемещени поступает с привода 12 на блок 11 управлени , который включает3 is pressed against the surface to be examined with a force LX C (c is the spring stiffness 5). The signal of the end of the movement comes from the actuator 12 to the control unit 11, which includes

генератор 9 в режим измерений с номинальной амплитудой. В этом режиме фазометр Ю измер ет сдвиг фаз между сигналом с пьезоэлектрического приемника , регистрирующего колебани generator 9 into measurement mode with nominal amplitude. In this mode, the phase meter Yu measures the phase shift between the signal from the piezoelectric receiver, recording the oscillations

стержн 2, и возбуждающим напр жением с генератора 9. Изменение этого сдвига фаз относительно IT/2 служит критерием дл оценки твердости. Зависимость сдвиг фаз - твердость определ етс экспериментально по образцам с известной твердостью.rod 2, and exciting voltage from generator 9. The change in this phase shift relative to IT / 2 serves as a criterion for evaluating hardness. The dependence of the phase shift — hardness is determined experimentally from samples with known hardness.

Оценка твердости по измерению сдвига фаз между возбуждающей силой и смещением значительно сокращает врем Estimating the hardness by measuring the phase shift between the driving force and displacement significantly reduces the time

проведени измерений твердости, так как отпадает необходимость сн ти частотной характеристики колебательной системы контакт - твердомер.Кроме того, работа твердомера по программе , задаваемой блоком управлени , позвол ет при необходимости автоматизировать процесс измерени , а ударное взаимодействие индентора и измер емой поверхности исключает ее повреждение и позвол ет проводить измерени при их взаимном перемещении.measurements of hardness, as there is no need to remove the frequency response of the oscillating system contact - hardness tester. In addition, the work of the hardness tester according to the program set by the control unit, allows you to automate the measurement process if necessary, and the shock interaction of the indenter and the measured surface eliminates its damage and allows you to measure when they move.

Claims

Invention Formula

A hardness tester comprising a housing, a rod with an indenter, a piezoelectric exciter and receiver mounted on the rod, each of which is made in the form of a piezoelectric element, which is a plate, and two electrodes, and a generator of high-frequency oscillations, so as to measurements, it is supplied

313106864

spring intended for the reciprocating agent and receiver, inside

modular with the housing and the rod, the cylinder is placed one zenpeny

performed by a stepped phase meter, the electrode, which is also common,

one of the inputs of which is connected to the outside is the other, filled from

generator output, and the control unit- 5 Two parts installed in the axial

The first output of which is connected to the direction, one of which is connected to the control input of the generator, is connected to the output of the generator, and the other piezotsement is made in the form of a plate with the second input of the phase meter, the output of the cylinder with radial polarization of the second is connected to the input of the unit UP is common to piezoelectric - Emotions.

Compiled by A. Paniklenko Editor K. Voloshchuk Tehred M. Khodanych Corrector A. Tsko

Order 1883/39 Circulation 777 Subscription

VNISh State Committee of the USSR

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab, 4/5

Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4