SU796726A1

SU796726A1 - Physico-mechanical properties determining device

Info

Publication number: SU796726A1
Application number: SU772543455A
Authority: SU
Inventors: Юрий Исаакович Урецкий; Дмитрий Михайлович Беленький; Александр Петрович Дегтерев; Виктор Петрович Есилевский
Original assignee: Научно-Исследовательский Институттехнологии Машиностроения
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1977-11-14
Publication date: 1981-01-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ(54) DEVICE FOR DETERMINING PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES

Изобретение относитс к исследоваг нию физических свойств, в частности к исследованию прочностных свойств путем вдавливани в испытуе1 1й материал наконечников испытательных устройств , и может быть использовано дл контрол твердости, податливости упругой деформации и механического полного сопротивлени материалов и изделий. Известно устройство дл определени физико-механических свойств, содержащее электроакустический стержне вой преобразователь, длина сердечник которого равна одной или кратному чи лу сто чих полуволн, соединенный с о ной стороны с контактным наконечнико расположенную на сердечнике катушку возбуждени , соединенный с ней усили тель с обратной св зью, узел нагруже ни и измерительный блок ij . Недостатком известного устройства вл етс то, что удлиненный стержень имеет жесткость и может изгибатьс при приложении нагрузки или при наклоне стержн к испытываемой поверхности, что влечет за собой по вление в стержне изгибных колебаний (вместо колебаний продольных), снижение точности показаний. Цель изобретени - повыиение точности измерени . Это достигаетс тем, что устройство снабжено двум поперечными перекладинакш и вторым стержневым преобразователем , св занным с первым преобразователем перекладинами, расположенными , на их торцах, а контактный наконечник установлен в центре одной из перекладин с возможностью pacnojioжени пучностей синфазных колебаний 11реобразователей на перекладинах. На чертеже изобргисено устройство дл измерени твердости. Устройство содержит два стержневых преобразовател 1 и 2 круглого или пр моугольного сечени , св занных между собой поперечными перекладинами 3 и 4, расположенными на торцах стержней, катушку 5 возбуждени и приемную катушку б, равномерно размещенные на обоих преобразовател х 1 и 2, контактный наконечник 7, имеющий контактную поверхность с постепенно увеличиваксдейс площадью поперечного сечени , установленный в центре поперечной перекладины 4 на резьбе с возможностью замены, фланец 8, установленный в узловых точках обоих стержней дл креплени The invention relates to the study of physical properties, in particular, to the study of strength properties by pressing into test material 1 the tips of test devices, and can be used to control the hardness, elasticity of elasticity and mechanical impedance of materials and products. A device for determining the physicomechanical properties is known, which contains an electroacoustic rod transducer whose length is equal to one or multiple of hundred half-waves, connected on the opposite side with a contact tip located on the core of the excitation coil, connected to it by a feedback amplifier Zyu, load node and measuring unit ij. A disadvantage of the known device is that the elongated rod has stiffness and can bend when a load is applied or when the rod is tilted to the test surface, which leads to the appearance of flexural vibrations (instead of longitudinal vibrations) in the rod, reducing the accuracy of the readings. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. This is achieved by the fact that the device is equipped with two transverse crossbars and a second rod transducer connected to the first transducer crossbars located at their ends, and the contact tip is installed in the center of one of the crossbars with the possibility of antiscale oscillations of the transducers on the crossbars. The drawing shows an apparatus for measuring hardness. The device contains two rod transducers 1 and 2 of circular or rectangular cross section, interconnected by transverse crossbars 3 and 4 located at the ends of the rods, excitation coil 5 and receiving coil b, evenly placed on both converters 1 and 2, contact tip 7 having a contact surface with gradually increasing the cross-sectional area, installed in the center of the transverse crossbar 4 on the thread with the possibility of replacement, the flange 8 installed at the nodal points of both rods for repleni

устройства и приложени к нему определенного усили с помощью уэла:9 на гружени . Катушка 5 возбуждени св зана с генератором 10 возбуждени с обратной св зью, котора создаетс св зью генератора 10 возбуждени с измерительным блоком 11. Измерительный блок 11 св зан, кроме того, с измерительной катушкой б и показывающим устройством 12. Генератор 10 зоз Суждени может служить дл подачи напр жени на катушку 5 возбуждени с частотой, соответствующей частоте резонансньлх колебаний механического резонансного устройства и усилител . Преобразователи 1 и 2 могут быть изготовлены из магнитострикцион ого материала , например перманикел , никел , пермендюра и другие, магнитостриционных материалов, которые обладают высокой механической добротностью. Размеры стержней преобразователей 1 и 2 рассчитываютс так, чтобы пучность их продольных колебательньис движений имела место на поперечных перекладинах 3 и 4 или вблизи их, а это условие удовлетвор етс путем придани обоим сердечникам преобразователей такой длины, котора бы в целое число раз бьоиа кратна половине длины волны сжати , возникающей в материале стержней при частоте переменного напр жени , подаваемого на катушку 5 возбуждени и соответствующего собственной резонансной частоте продольных колебани.й стержней 1 и 2. Размеры поперечных перекладин выбираиот так, чтобы их длина и толщина была не меньше допусти «5ых по услови м динамической неустойчивости, т.е. исключить возможность возникновени изгибных волн. Посто нна нагрузка , котора может прикладыватьс к устройству, может быть выбрана в пределах от 0,1 кГс до 100 кГс.devices and the application of a certain force to it with the help of the weel: 9 per load. The excitation coil 5 is connected to the feedback generator 10, which is created by the coupling of the excitation generator 10 to the measuring unit 11. The measuring block 11 is also connected to the measuring coil b and indicating device 12. The generator 10 to apply a voltage to the excitation coil 5 with a frequency corresponding to the frequency of the resonant oscillations of the mechanical resonant device and amplifier. Converters 1 and 2 can be made of magnetostrictive material, for example, permanikel, nickel, permendur, and other magnetostrictive materials, which have a high mechanical quality factor. The dimensions of the rods of transducers 1 and 2 are calculated so that the antinodes of their longitudinal oscillations and motions take place on or near transverse crossbars 3 and 4, and this condition is satisfied by giving the transducers to both cores of a length that is an integer multiple of half the length compression waves arising in the material of the rods at the frequency of the alternating voltage supplied to the excitation coil 5 and the corresponding own resonant frequency of the longitudinal vibrations of the rods 1 and 2. Dimensions choose cross-beams so that their length and thickness are not less than “5th under the conditions of dynamic instability, i.e. Eliminate the possibility of bending waves. A constant load that can be applied to a device can be selected from 0.1 kG to 100 kG.

Работа устройства осуществл етс следующим образом.The operation of the device is as follows.

При подаче на катушку 5 воэбуждени от генератора 10 возбуждени переменного напр жени с частотой, соответствующей собственной резонансной частоте продольных колебаний преобразователей 1 и 2, последним сообщаютс резонансные продольные KOJ e6aни (вибраци ). Эти колебани восприНцмгиотс измерительной катушкой 6 и подаютс на измерительный блок 11, ксугорый подает напр жение обратной св зи на генератор 10 возбуждени выдает измер емый сигнал на устройство 12, которое показывает величину измер емой твердости.When applied to the excitation coil 5 from the alternating voltage excitation generator 10 at a frequency corresponding to the natural resonant frequency of the longitudinal oscillations of the transducers 1 and 2, the resonant longitudinal KOJ e6a (vibration) is reported last. These oscillations are perceived by the measuring coil 6 and are fed to the measuring unit 11, which, on the other hand, applies a feedback voltage to the excitation generator 10 and outputs the measured signal to the device 12, which indicates the value of the measured hardness.

При приложении к фланцу 8 определенной нагрузки, направленной вдоль осей сердечников преобразователей 1 и 2 и перпендикул рно к контролируемой поверхности , наконечник 7 внедр етс в контролируемую поверхность и удерживаетс When a certain load is applied to the flange 8, directed along the axes of the cores of the transducers 1 and 2 and perpendicular to the test surface, the tip 7 is inserted into the test surface and held

в устойчивом контакте с этой поверхностью . При контакте наконечника 7 под действием нагрузки с контролируемой поверхностью резонансна частота стержневых преобразователей 1 и 2 измен етс и это изменение вл етс функцией нагрузки, податливости контролируемой поверхности образца на сжатие и механического полного сопротивлени этой поверхности. Так как нагрузка вл етс посто нной величи;ной , то изменение резонансной часто:ты стержней вл етс функцией податливости контролируемой поверхности на сжатие и механического полного сопротивлени этой поверхности, т.е. и твердости. Изменение резонансной частоты стержневых преобразователей 1 и 2 улавливаетс измерительной катушкой 6 и подаетс в измерительный блок 11. Измерительный блок 11 выдает напр жение обратной св зи на генератор 10 возбуждени и измерительный сигнал на устройство 12, которое показывает величину измер емой твердости . Генератор возбуждени измен ет частоту колебаний напр жени , подаваемого на возбуждающую катушку, и приводит его в соответствие с новой резонансной частотой продольных колебаний стержней 1 и 2.in steady contact with this surface. Upon contact of the tip 7, under the action of a load with a controlled surface, the resonant frequency of the rod transducers 1 and 2 changes and this change is a function of the load, the compliance of the tested surface of the sample to compression and the mechanical impedance of this surface. Since the load is a constant value, the change in the resonance is often: the rods are a function of the compressibility of the test surface and the mechanical impedance of this surface, i.e. and hardness. The change in the resonant frequency of the core transducers 1 and 2 is picked up by the measuring coil 6 and fed to the measuring unit 11. The measuring unit 11 outputs a feedback voltage to the excitation generator 10 and the measuring signal to the device 12, which indicates the magnitude of the measured hardness. The excitation generator changes the frequency of the oscillations of the voltage supplied to the excitation coil and adjusts it to the new resonant frequency of the longitudinal oscillations of the rods 1 and 2.

Таким образом, механическое резонансное устройство все врем приводитс в резонансное .продольное колебательное движение возбуждающим напр жением с частотой, соответствующей частоте резонансных колебаний механического резонансного устройства в данный момент времени. Данным устройством можно производить и сравнительный анализ, например по изменению резонансной частоты продольных колебаний при контакте с измер емым изделием по сравнению с частотой колебаний при контакте с эталонным образцом, ч Thus, a mechanical resonant device is all the time driven into a resonant longitudinal oscillatory motion by an excitation voltage with a frequency corresponding to the frequency of resonant oscillations of the mechanical resonant device at a given time. This device can also be used to make a comparative analysis, for example, by changing the resonant frequency of longitudinal oscillations in contact with the measured product as compared to the oscillation frequency during contact with the reference sample, h

Предлагаемое устройство повышает жесткость конструкции, что уменьшает возможность прогиба резонансного механического узла, повышает точность измерени и надежность контрол , пол . ностью автоматизирует процесс измерени и, благодар высокой производительности работы, можно использовать его в поточных лини х машиностроительных заводов при массовом контроле физических свойств поверхно ти.The proposed device increases the rigidity of the structure, which reduces the possibility of deflection of the resonant mechanical assembly, improves the measurement accuracy and reliability of the control, floor. automatically automates the measurement process and, due to the high productivity of work, it can be used in production lines of engineering plants for mass control of the physical properties of the surface.

Claims

1. US patent 3153338, cl. 737/1, 1964 (prototype).