SU836567A1 - Прибор дл исследовани микромехани-чЕСКиХ СВОйСТВ МАТЕРиАлОВ - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к приборам дл  проведени  микромеханических испытаний материалов, а именно дл  исследовани  твердости и других физико-механических свойств материалов в области субмикро-, микро-, макронагрузок, в частности методом непрерывной регистрации процесса вдавливани  индентора.

Известен прибор дл  определени  микротвердости , у которого механизм нагрул ени  выполнен в виде рычажной системы с кареткой с грузом и приводом перемещени  каретки с грузом вдоль рычага 1.

Недостатком прибора  вл етс  то, что нагружение индентора осуществл етс  с помощью грузов, т. е. с использованием сил гравитации, вследствие чего они чувствительны к вибраци м.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  прибор дл  исследовани  микромеханических свойств материалов, содержащий корпус, закрепленный на нем предметный стол дл  размещени  образца, плоскопараллельные пружины , установленный на них индентор, выполненный в виде штока с наконечником на одном конце, обращенном к столу, и установленный с возможностью перемещени  вдоль, оси в направлении стола, узел нагружени , закрепленный на корпусе соосно с индентором и соединенный с пружинами,

датчики дл  измерени  нагрузки и глубины погружени  индентора, взаимодействующие со штоком, и узел регистрации 2.

Однако этот прибор также подвержен воздействию вибраций, при этом вертикальна  составл юща  вибрации оказывает значительно большее воздействие, чем горизонтальна , на показание узла регистрации , ось которого вертикальна. Кроме того, его недостаток состоит в том, что при посто нной скорости нагружени , задаваемой узлом нагружени , скорость внедрени  индентора в материал непрерывно затухает по мере роста глубины отпечатка, составл   к концу вдавливани  дес тые доли от

скорости нагружени .

Цель изобретени  - повышение точности измерений и обеспечение посто нства скорости вдавливани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что

прибор снабжен противовесом, закрепленным на другом конце штока, и валом дл  размещени  на нем стола с возможностью

3

качани  вокруг его оси, лежащей в одной нлоскости с осью индентора и перпендикул рной ей, а также снабжен согласователем уровн  сигналов, сумматором и функциональным генератором, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого через согласователь уровн  сигналов подключен к выходу датчика дл  измерени  нагрузки, а выход сумматора подключен к узлу нагружени .

На чертеи е изображена схема прибора.

Прибор содержит корпус 1, закрепленный на нем предметный стол 2 дл  размещени  на нем образца 3, плоскопараллельные пружины 4, установленный на них индентор , выполненный в виде штока 5 с наконечником 6, узел 7 нагружени , закрепленный на корпусе 1 соосно с индентором и соединенный с пружинами 4, датчик 8 дл  измерени  нагрузки и датчик 9 дл  измерени  глубины погружени  индентора, датчики 8 и 9 имеют чувствительные органы 10 и 11 соответственно. Прибор содержит также узел регистрации в виде двухкоординатного регистратора 12, противовес 13, закрепленный на другом конце штока 5, вал 14 дл  размещени  на нем стола 2 и фиксатор 15. Ось вала 14 лежит в одной плоскости с осью индентора и перпендикул рна ей. Кроме того, прибор содержит функциональный генератор 16, сумматор 17 и согласователь 18 уровн  сигнала.

Прибор работает следующим образом.

При установке образца 3 стол 2 фиксируют в плоскости, наклоненной под углом 45° к горизонту. Образец 3 закрепл ют, и стол 2 поворачивают так, чтобы рабоча  плоскость образца 3 была горизонтальной. В этом положении образец 3 находитс  в поле зрени  микроскопа (на чертеже не показан). На рабочей плоскости образца 3 выбирают точку, интересующую экспериментатора , и подвод т ее под перекрестие микроскопа, после чего стол 2 поворачивают на 90° и фиксируют. Включаетс  узел

7нагружени , индентор начинает перемещатьс . Одновременно он прижимаетс  к упору (на чертеже не показан) фиксатора 15 усилием, многократно превосход щим испытательную нагрузку на инденторе.

8результате этого выбранна  под микроскопом в результате прицеливани  точка оказываетс  на оси индентора с точностью ±5 мкм, определ емой надежностью фиксировани  стола 2.

Включаетс  узел 7 нагружени , индентор начинает перемещатьс . До соприкосновени  индентора с образцом 3 датчик 8 выдает нулевой сигнал, а датчик 9 выдает сигнал, пропорциональный перемещению узла 7 нагружени  и индентора. При этом перо двухкоординатного регистратора 12 движетс  параллельно оси абсцисс на диаграммной ленте. В момент соприкосновени  индентора с образцом 3 начинает действо4

вать усилие, вызванное сопротивлением материала вдавливанию, привод щее к прогибу пружин 4 и перемещению чувствительного органа 10 датчика 8, при этом перо регистратора 12 начинает перемещатьс  и по ординате Y, регистриру  двухкоординатную диаграмму. Ось индентора расположена горизонтально, и индентор статически уравновешен за счет наличи  противовеса 13, закрепленного на штоке. Перемещение индентора происходит в горизонтальной плоскости, в этом случае на результаты измерений не вли ет вертикальна  составл юща  вибрации, устранить которую практически невозможно при вертикальной подвеске индентора. Это позвол ет повысить точность работы прибора.

При таком перемещении индентора на прибор не оказывает вли ни  гравитаци .

Прибор позвол ет получить, кроме микротвердости , одновременно еще р д физико-механических характеристик материала, в том числе: модуль продольной упругости, петли гистерезисных потерь при многократном повторном нагруженин материала, чувствительность материала к скорости деформации и к релаксации напр жений и др.

При нагружении (или разгружении) с

посто нной скоростью функциональный генератор 17 вырабатывает линейно-измен ющийс  сигнал, который через сумматор 16 поступает на узел 7 нагружени , привод щий в движение щток 5 с наконечником 6.

До соприкосновени  наконечника 6 с образцом 3 узел 7 нагруженн  осуществл ет перемещение только под действием сигнала функционального генератора 16. После соприкосновени  наконечника 6 с поверхностью образца 3 ход индентора ввиду по влени  сил противодействи  материала и деформации пружин 4 замедлитс , однако, на выходе датчика 8 дл  измерени  нагрузки по витс  сигнал, который через согласователь 18 уровн  сигнала поступает на сумматор 17 и суммируетс  с сигналом функционального генератора, что вызовет прирост управл ющего сигнала и увеличение скорости перемещени  подвижного конца штока узла 7 нагружени . Это скомпенсирует потерю скорости при деформировании пружин 4.

Согласователь 18 уровн  сигнала служит дл  согласовани  сигнала датчика 8 с сигналом функционального генератора 16 по перемещению с тем, чтобы сигнал, поступающий на вход сумматора 17, вызывал перемещение узла 7, равное величине деформации пружин 4.

Сигналы выходов датчиков 8 и 9 поступают на двухкоординатный регистр 12 дл  записи диаграммы.

Прибор позвол ет устранить многократное замедление скорости 1вдавливани  индентора в материал на стадии активного

нагружени  и стабилизировать ее с точностью пор дка 1%. Это позвол ет повысить точность измерений, упростить и ускорить процесс обработки результатов.

Claims (2)

1. Прибор дл  исследовани  микромеханических свойств материалов, содержащий корпус, закрепленный на нем предметный стол дл  размещени  образца, плоскопараллельные пружины, установленный на них индентор, выполненный в виде щтока с наконечником на одном конце, обращенном к столу, и установленный с возможностью перемещени  вдоль оси в направлении стола, узел нагружени , закрепленный на корпусе соосно с индентором и соединенный с пружинами, датчики дл  измерени  нагрузки и глубины погружени  индентора , взаимодействующие со штоком, и узел регистрации, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, он

снабжен противовесом, закрепленным на другом конце штока, и валом дл  размещени  на нем стола с возможностью качани  вокруг его оси, лежащей в одной плоскости с осью индентора и перпендикул рно ей.

2. Прибор по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  посто нства скорости вдавливани , он снабжен согласователем уровн  сигналов, сумматором и функциональным генератором, выход которого подключен к первому входу сумматора , второй вход которого через согласователь уровн  сигналов подключен к выходу датчика дл  измерени  нагрузки, а выход сумматора подключен к узлу нагружени .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 266317, кл. G ОШ 3/44, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 373581, кл. G ОШ 3/42, 1970 (прототип).