SU1434323A1

SU1434323A1 - Устройство дл контрол твердости

Info

Publication number: SU1434323A1
Application number: SU874219864A
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 Снечкуса
Priority date: 1987-04-01
Filing date: 1987-04-01
Publication date: 1988-10-30

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано дл измерени твердости материала . Цель изобретени - расширение эксплуатационных возможностей и повышение производительности за счет обеспечени возможности различных перемещений индентора относительно поверхности исследуемого материала. Это достигаетс тем, что на внешней поверхности пьезовозбудител размещено 16 электродов. Блок управлени и индикации, управл генератором и блоком коммутации, обеспечивает возбуждение колебаний индентора в двух взаимно перпендикул рных плоскост х. Информаци о колебани х индентора при соприкосновении с исследуемым материалом регистрируетс фазометром и сопоставл етс с тарировочными зависимост ми, заложенными в пам ть блока управлени и индикадаи.. 6 ил. i (Л

Description

Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано дл измерени твердости материалов .

Цель изобретени - расширение эксплуатационных возможностей и по- вьтепне производительности за счет обеспечени возможности различных перемещений индентора.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства и эпюры распределени амплитуд по оси пьезоэлектрического преобразовател ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, расположение четырех ,групп внешних электродов вдоль направл ющей цилиндра; на фиг. 3 - схема расположени на поверхности цилиндра и соединени (с помощью блока коммутадаи) внешних электродов дл

возбуждени и-измерени поперечных колебаний индентора по оси X,- на фиг. 4 - то же, дл колебаний по оси YJ на фиг. 5 - то же, дл возбузвде- ни и измерени крутильных колебаний интентора; на фиг. 6 - то же, дл возбуждени и измерени продольных колебаний индентора.

Устройство содержит корпус 1, размещенные в нем с возможностью перемещени вдоль оси корпуса пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде полого цилиндра 2 из керамики с инденторим 3 на конце. Цилиндр 2 жестко прикреплен к направл ющему цилиндру 4, который опираетс на нижний фланец 5 корпуса 1., Лп прижати направл ющего цилиндра 4 к фланцу 5 служит пружина 6. Внут4

00 4 00

ю

оо

ранний электрод 7 соединен с корпусом 1 (заземлен). Внешние электроды разделены на четыре группы. Центральные точки групп равномерно (через 90) расположены, вдоль направл ющей цилиндра 2 на равных рассто ни х от его оснований. Кажда группа состоит из четырех электродов 12-15, 16-199 20-23, cнм Jeтpичнo рас положенных относительно направл ющей и образующей,проход щих центральную точку каждой группы. Внешние электроды 8-23 соединены с соответств ао- щим регистрирующим входом блока 24 коммутации, который подключает их в соответствии со схемами на фиг. 3-6 к первому выходу генератора 25 и первому входу фазометра 26. Второй вход фазометра 26 подключен к второ- му выходу генератора 25, а выход - к входу блока 27 управлени и комму- тахзии. Выходы блока 27 управлени и коммутации соединены с управл юпщми входами генератора 25 и блока 24 коммутации соответственно. .

Устройство работает следующим образом.

При определении твердости анизот-

ханические деформации пьезокерами- ческого цилиндра 2. В измерительных электродах возбуждаетс напр жение, пропорциональное механическим напр жени м в пьезокерамкческом цилиндре 2 (реализуетс пр мой пьезозффект),

От соотношени твердостей инден- тора 3 и контролируемой поверхности зависит сдвиг фаз, отсчитываемый от значени 1Г/2 (т.е. до соприкоснове™ ни индентора к контролируемой поверхности ) между напр жением питани задаваемым генератором 25 и сигналом снимаемым с измерительных электродов , фиксируемый фазометром 26«

Твердость материала определ ют по построенной заранее экспериментальным путем и введенной в пам ть блока 27 тарировочной зависимости изменение фазы - твердость материала Дл этого сигнал от фазометра 26 поступает в блок 27, и после сравнени с тарировочной зависимостью определ ют твердость материала, значение которой может быть введено на индикатор блока 27 (не показано).

При определении твердости по направлению оси Y дл получени попе

ропных материалов возбуждают попереч- Q речных колебаний по оси Y (эпюра расные колебаний по ос м X и Y,. так как твердость по разным направлени м анизотропных материалов неодинакова. С блока 27 управлени и индикации поступает сигнал, по которому блок 24 коммутации (дл получени колеба- 1ШЙ индентора 3 по оси X) соедин ет электроды 8, 9, 18, 19 и 10, 11, 16, 17 (фиг. 3) с симметричным выходом (с заземленной точкой) генератора 25 (эти электроды станов тс возбуждающими ) , а электроды 12, 15, 20, 23, и 13, 14,. 21, 22 с первым (симметричным ) входом фазометра 26 (эти электроды станов тс измерительными), На управл ющий вход генератора 25 также поступает соответствзпощий сигнал с блока 27 управлени и ивди- кации, по которому генератор 25 вырабатывает электрический сигнал на частоте, соответствующей первой фор- ме поперечных колебаний по оси X пьезокерамического цилиндра 2 (эпюра распределени амплитуд поперечных колебаний по оси X показана на фиг. 1а), т.е. реализуетс обратный пьезоэффект, так как при подаче электрического напр жени на возбуждающие электроды возбуждаютс ме35

40

45

50

55

пределени амплитуд по оси У показана на фиг. 1б) возбуждающими электродами служат электроды 12, 13, 22, 23 и 14, 15, 20, 21, соединенные блоком 24 Коммутации с симметричным выходом генератора 25. Измерительными электродами станов тс электроды 8, 11, 16, 19 и 9, 10, 17, 18, которые соедин ютс с симметричным входом фазометра 26 (фиг. 4). Определение Твердости осуществл етс по той же методике.

При определении твердости тонких листовых материалов, тонких закаленных слоев возбуждаютс крутильные колебани . Процесс работы устройства аналогичен, т.е. от блока 27 поступает соответствующий сигнал на блок 24, который соедин ет электроды 8, 11, 19, 16 и 9, 10, 17, 18 с симметричным- выходом генератора 25 (эти электроды станов тс возбуждающими). Измерительными электродами служат электроды 13, 14, 21, 22 и 12, 15, 20, 23, соединенные с симметричным входом фазометра 26 (фиг. 5).

Включают генератор 25 электрических колебаний и подают на возбуждающие электроды напр жение синусоидаль5

0

5

0

5

Включают генератор 25 электрических колебаний и подают на возбуждающие электроды напр жение синусоидальной формы, в пьезокерамическом цилиндре 2 возбуждаютс резонасные крутильные колебани (эпюра распре- ; делени амплитуд крутильных колебаний показана на фиг. 1 в). Возбуждение крутильных колебаний происходит из-за того, что кажда группа электродов образует два биморфных элеменвозбуждающих колебани в плоско касательной к составл кнцей цита , ти,

линдра А-А, совпадающей с осью симметрии электродов,- параллельной оси цилиндра. При этом пара верхних электродов 8 и 9 образуют первый биморф, пара нижних 10 и 11 - нижни биморф, а фазы их колебаний смещены на 180, т.е. они противофазны. Это дает форму изгиба сечени А-А, показанную на фиг. 1в, т.е. крутильны колебани вокруг оси Z цилиндра. Аналогичный процесс происходит в остальных возбуждающих электродах, т.е. пара верхних электродов 16 и 1 образует первый биморф, пара нижних электродов 18 и 19 - нижний биморф. Сигнал, получаемый при помощи крутильных колебаний, снимаетс с измерительных электродов, соответственн образующих два верхних биморфа (электроды 12, 13 и 20, 21) и два нижних биморфа (электроды 14, 15 и 22, 23). Определение твердости контролируемого материала аналогично методике , описанной при возбуждении пперечных колебаний.

При определении твердости материалов и изделий с высокой жесткостью во всех- направлени х в пьезоке- раийческом преобразователе возбуждаютс продольные колебани . Определение твердости производ т аналогично т.е. от блока- 27 поступает соответс вую1ций сигнал на блок 24, который седин ет электроды 8-11 и 16-19 с выходом генератора 25 (эти электроды станов тс возбуждакицими). Измерительными электродами станов тс электроды 12-15 и 20-23, соединенны с входом фазометра 26 (фиг. 6).

После включени генератора 25 и подачи на возбуждающие электроды

поперечных

напр жени синусоидальной формы в пьезокерамическом цилиндре 2 возбуждаютс резонансные продольные колебани (эпюра распределени амплитуд продольных колебаний показана на фиг. 1г). Определение твердости контролируемого материала аналогично методике , описанной при возбуждении колебаний.

Claims

Формула изобретени .

Устройство дл контрол твердости , содержащее корпус, размещенный в нем с возможностью перемещени вдоль его оси пьезоэлектрический преобразователь с индентором на конце , пружину нагрузки дл взаимодействи с индентором и корпусом, генератор и регистратор, о т л и ч а ю- щ е е с тем, что, с целью расширени эксплуатационных возможностей и повышени производительности, оно снабжено блоком коммутации, сигнальный вход которого соединен с первым выходом генератора, и блоком управлени и индикации, выходы которого соединены с управл юо ими входами генератора и блока коммутации соответственно , регистратор выполнен в виде фазометра, первый вход которого соединен с вторым выходом генератора , второй - с информационным выходом блока коммутации, а выход - с входом блока управлени и индикации , пьезоэлектрический преобразователь выполнен в виде полого цилиндра из керамики с радиальной пол ризацией , внутреннего электрода, соединенного с корпусом и расположенных равномерно вдоль направл ющей и экви- дис- антно основани м цили1здра четырех групп внешних электродов, кажда из которых состоит из четырех элект родов, симметрично расположенных относительно направл ющей и образующей проход щих через центральную точку каждой из групп, каждый из внешних электродов соединен с соответствующим регистрирующим входом блока коммутации.

1434323

Фиг, 1

г.

Редактор Е.Копча

Составитель А.Паникленко

Техред л Олийнык Корректор И.Муска

Заказ 448

Тираж 788

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушска наб. д. 4/5

c .if

Подписное