SU920458A2

SU920458A2 - Instrument for automatic brinell hardness determination

Info

Publication number: SU920458A2
Application number: SU782565866A
Authority: SU
Inventors: Юрий Николаевич Кузнецов
Priority date: 1978-01-09
Filing date: 1978-01-09
Publication date: 1982-04-15
Also published as: DE2845726A1; DE2845726C2

Abstract

After making the impression on the surface of a test piece, the dia. of the impression is automatically measured via a slide (a) driven at constant speed along a path at 90 degrees to the axis along which the load is applied to make the impression. Slide (a) carries a probe which follows the contour of the impression; a sensor monitors the movement of the probe. The sensor is connected in an electronic circuit which contains a unit providing pulses of constant frequency; a relay; and a pulse counter connected to a visual display device or a digital printer. Slide (a) pref. travels in guides fixed on the machine spindle carrying the ball making the impression for hardness testing. Used for hardness testing of ferrous metals, with accuracy plus-or-minus 2.5% for Brinell hardness 100-450; measuring times are reduced to one-tenth.

Description

(54 ПРИБОР ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ ПО БРИНЕЛЛЮ(54 DEVICE FOR AUTOMATIC DEFINITION OF HARDNESS ACCORDING TO BRINELL

. 1. one

Изобретение относитс к испытательной технике и касаетс приборов дл определени твердости.The invention relates to a test apparatus and relates to instruments for determining hardness.

По основному авт. св. № 763739 известен наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату прибор дл автоматического определени твердости по Бринеллю, содержащий корпус, нагружающее устройство, св занный с ним шток с индентором, каретку, щуп, датчик вертикальных перемещений щупа , упор, генератор посто нной частоты, в цепь которого включены датчик и счетчик импульсов I.According to the main author. St. No. 763739 is known closest to the proposed technical essence and the achieved result, the device for automatic determination of Brinell hardness, comprising a housing, a loading device, a rod with an indenter connected with it, a carriage, a probe, a sensor of vertical displacement of the probe, an emphasis, a constant frequency generator , the circuit of which includes a sensor and a pulse counter I.

Недостатком известного прибора вл етс низка точность измерени твердости, св занна с наличием неперпендикул рности оси щтока поверхности образца при перемещении каретки и вли нием валика, образовавшегос вокруг отпечатка.A disadvantage of the known instrument is the low accuracy of the hardness measurement due to the non-perpendicularity of the slider axis of the sample surface when moving the carriage and the influence of the roller formed around the imprint.

Цель изобретени - повышение точности измерени твердости.The purpose of the invention is to improve the accuracy of hardness measurement.

Поставленна цель достигаетс тем, что прибор снабежн двум ползунами, установленными на каретке с возможностью их перемещени в направлении оси щтока, и упором , корпус датчика вертикальных перемещений щупа и упор закреплены на одном ползуне, а щуп закреплен на другом ползуне , с которым взаимодействует измерительный щтифт датчика вертикальных перемещений щупа.The goal is achieved by the fact that the device is equipped with two sliders mounted on the carriage with the possibility of their movement in the direction of the axis of the brush and the stop, the sensor body of the vertical movements of the probe and the stop are fixed on one slide, and the probe is fixed on the other slide with which the measurement pin interacts sensor vertical displacement probe.

5На фиг. 1 изображена принципиальна 5 FIG. 1 depicts a principal

схема прибора; на фиг. 2 - блок-схема системы измерени отпечатка.device layout; in fig. 2 is a block diagram of a fingerprint measurement system.

Прибор состоит из нагружающего устройства 1, механизма 2 подъема образца,The device consists of a loading device 1, a sample lifting mechanism 2,

,Q механизма 3 вертикальных переме1цений нагружающего устройства 1 и электропанели 4. Нагружающее устройство 1 включает в себ привод 5 нагружени , содержащий электродвигатель 6, черв к 7, черв чное колесо 8, на валу которого жестко закреплены цилиндрические шестерни 9 и 10. На втором валу привода 5 нагружени свободно установлены цилиндрическа шестерн 11 с электромагнитной муфтой 12, кулачок 13 и цилиндрическа шестерн 14 с элёктромагнит20 ной муфтой 15. Шестерни 10 и 14 св заны между собой через паразитную шестерню 16. Кулачок 13 опираетс на толкатель 17, соединенный с пружиной 18, контактирующей с роликом 19, расположенном на рычаге 20. Рычаг 20 через толкатель 21 опираетс на динамитрическую скобу 22. св занную со шпинделем 23, установленным в направл ющих 24. Скоба 22 и шпиндель 23 прижимаютс к толкателю 21 пружинами 25. На скобе 22 установлен контактный датчик 26. Рычаг 20 контактирует с упорным винтом 27, к которому-он прижимаетс пружиной 28. На переднем конце шпиндел 23 установлены направл ющие 29, по которым перемещаетс каретка 30 посредством двигател 31, редуктора с шестерн ми 32 и 33 и винта 34, проход щего через гайку 35. Винт 34 установлен в опорах 36 и 37. Подвижна каретка 30 в исходном положении контактирует с упором 38 и конечным выключателем 39. На каретке 30 установлены два подвижных ползуна 40 и 41 с упорами 42 и 43 соответственно. На ползуне 40 закреплен щуп 44, а на ползуне 41 - палец 45, на котором закреплен П-образный упор 46. К ползунам 40 и 41 и к каретке 30 прикреплены пружины 47 и 48. На ползуне 41 установлен ролик 49, а на направл ющих 29 - скощенный упор 50. На каретке 30 установлен индентор 51, а на направл ющих 29 - конечный выключатель 52. Корпус электроконтактного датчика 53 вертикальных перемещений щупа 44 установлен в кронштейне 54, закрепленном на ползуне 41, а измерительный штифт 55 электроконтактного датчика 53 взаимодействует с ползуном 40. Взаимное расположение индентора.51 и щупа 44 при перемещении по поверхности испытываемого образца таково, что ось индентора и вершина щупа лежат в плоскости, параллельной направлению движени каретки 30. На корпусе нагружающего устройства 1 утсановлен ограничитель 56. Электроконтактный датчик 53 электрически св зан с реле 57 (фиг. 2), нормально закрытые контакты которого наход тс в цепи генератора 58 посто нной частоты и преобразовател кода 59 ЭВМ 60 с цифропечатающим устройством 61. Механизм 2 подъема образца (-фиг. 1) состоит из опоры 62, направл ющих 63, ходового винта 64, редуктора 65 с двигателем 66, муфтой 67 предельного момента и предметного стола-68. Механизм 3 вертикальных перемещений нагружающего устройства 1 состоит из ходового винта 69, гайки 70, редуктора 71 и двигател 72 с муфтой 73 предельного момента. Прибор работает следующим образом. На стол 68 устанавливаетс образец, включаетс двигатель 66 и стол поднимаетс на требуемую высоту. Затем включаетс двигатель 72 механизма 3 вертикальных перемещений нагружающего устройства 1 и происходит опускание нагружаюшего устройства 1 до момента соприкосновени ограничител 56 с поверхностью образца . Муфта 73 срабатывает и движение нагружающего устройства 1 прекращаетс . Спуст определенное врем , задаваемое аппаратурой электропанели 4, электродвигатель 72 выключаетс и включаетс двигатель 6 привода 5 нагружени . Одновременно с этим подаетс напр жение на муфту 12, котора св зываетс с кулачком 13. Кулачок 13 поворачиваетс и давит на тол катель 17, действующий, в свою очередь, через пружину 18 на ролик 19 рычага 20. Рычаг 20 действует через толкатель 21 на скобу 22 с закрепленным на ней шпинделем 23. Шпиндель 23 перемещаетс до момента соприкосновени индентора 51 с образцом, после чего начинаетс деформаци скобы 22. При достижении деформации скобы 22 требуемой величины, определ емой испытательной нагрузкой, датчик 26 подает команду на выключение муфты 12. После выдержки индентора 51 под нагрузкой происходит возвращение кулачка 13 в исходное положение и отключаетс двигатель 6. Затем аппаратура электропанели 4 подает напр жение на двигатель 31, вращающий винт 34, который начинает перемещать каретку 30. В начале перемещени каретки 30 ролик 49, перемеща сь по скосу упора 50, обеспечивает опускание ползунов 40 и 41 в положение, при котором устанавливаетс нулевое положение электроконтактного датчика 53, т. е. при перемещении щупа 44 и упора 46 по недеформированной поверхности образца неперпендикул рной оси шпиндел 23 в направленииперемещени каретки 30, нулевое положение электроконтактного датчика 53 вертикальных перемещений щупа 44 не измен етс . При дальнейшем перемещении каретки 30 щуп 44 подводитс к краю отпечатка и при пересечении его границы опускаетс , в это врем упор 46 контактирует с верхней границей валика, образовавшегос вокруг отпечатка. При опускании щупа 44 происходит изменение взаимного положени электроконтактного датчика 53, срабатывание реле 57 и соединение выхода генератора 58 с входом 59 ЭВМ 60. Происходит счет импульсов, вырабатываемых генератором 58, до тех пор, пока щуп не пересечет противоположный край отпечатка.При этом вершина щупа 44 придет в положение, при котором она находитс в одной плоскости с линией контакта упора 46, т. е. положение ползунов 40 и 41 соответствует нулевому положению электроконтактного датчика 53, происходит размыкание электрической цепи между генератором 58 и входом 59 ЭВМ 60., Q mechanism 3 vertical alternations of the loading device 1 and the electrical panel 4. The loading device 1 includes a loading actuator 5 containing an electric motor 6, a worm to 7, a worm gear 8, on the shaft of which cylindrical gears 9 and 10 are rigidly fixed. On the second shaft the loading drive 5 is freely mounted a cylindrical gear 11 with an electromagnetic clutch 12, a cam 13 and a cylindrical gear 14 with an electromagnet 20 clutch 15. The gears 10 and 14 are interconnected via a parasitic gear 16. The cam 13 is leaning on Body 17 connected to spring 18 in contact with roller 19 located on lever 20. Lever 20, via pusher 21, rests on a dynamite bracket 22. connected to spindle 23 mounted in rails 24. Bracket 22 and spindle 23 are pressed to pusher 21 springs 25. A contact sensor 26 is mounted on the bracket 22. The lever 20 contacts a stop screw 27 to which it is pressed by a spring 28. At the front end of the spindle 23 there are guide rails 29 along which the carriage 30 moves by means of an engine 31, gear with gears 32 and 33 and screws 34 passing through the nut 35. The screw 34 is installed in the supports 36 and 37. The movable carriage 30 in its initial position contacts the stop 38 and the limit switch 39. On the carriage 30 there are two movable sliders 40 and 41 with the stops 42 and 43, respectively. A gauge 44 is fixed on the slider 40, and a finger 45 on the slider 41, on which a U-shaped stop 46 is fixed. Springs 47 and 48 are attached to the slider 40 and 41 and roller 49 on the slider 41, and on the sliders 29 - speed stop 50. The indenter 51 is mounted on the carriage 30, and the limit switch 52 is mounted on the guides 29. The electrocontact sensor 53 housing the vertical movements of the probe 44 is mounted in a bracket 54 fixed to the slide 41, and the measuring pin 55 of the electrocontact sensor 53 interacts with slider 40. The mutual arrangement of the indenter. 51 and u Step 44 when moving over the surface of the test specimen is such that the axis of the indenter and the tip of the probe lie in a plane parallel to the direction of movement of the carriage 30. On the body of the loading device 1, limiter 56 is inserted. normally closed contacts of which are in the circuit of the generator 58 of a constant frequency and of the converter code 59 of the computer 60 with the digital printing device 61. The mechanism 2 of the sample lifting (-fig. 1) consists of a support 62, guides 63, a lead screw 64, a gearbox 65 with an engine 66, a clutch 67 of the torque limit and an object table-68. The mechanism 3 of the vertical displacement of the loading device 1 consists of the lead screw 69, the nut 70, the gear 71 and the engine 72 with the clutch 73 of the limiting moment. The device works as follows. A sample is installed on table 68, engine 66 is turned on, and the table is raised to the desired height. Then, the motor 72 of the mechanism 3 of the vertical displacements of the loading device 1 is turned on and the loading device 1 is lowered until the limiter 56 contacts the sample surface. The clutch 73 is activated and the movement of the loading device 1 is stopped. After a certain time set by the electrical panel 4, the electric motor 72 is turned off and the motor 6 of the loading drive 5 is turned on. At the same time, a voltage is applied to the clutch 12, which communicates with the cam 13. The cam 13 rotates and presses the follower 17, which in turn, through the spring 18, acts on the roller 19 of the lever 20. The lever 20 acts through the follower 21 on the bracket 22 with a spindle mounted on it 23. The spindle 23 moves until the indenter 51 contacts the specimen, after which the buckle 22 begins to deform. When the buckle 22 deforms to the required value determined by the test load, the sensor 26 sends a command to turn off the clutch 12. After holding the indenter 51 under load, the cam 13 returns to its original position and turns off the engine 6. Then the electrical panel 4 supplies voltage to the motor 31, which rotates the screw 34, which begins to move the carriage 30. At the beginning of the movement of the carriage 30, roller 49 moves along a bevel the stop 50 provides for the lowering of the sliders 40 and 41 to the position at which the zero position of the electrocontact sensor 53 is set, i.e. when the probe 44 and the stop 46 move along the non-deformed surface of the sample non-perpendicular napravleniiperemescheni spindle 23 in the carriage 30, the zero position of the sensor 53 electrocontact vertical displacement probe 44 is not changed. Upon further movement of the carriage 30, the probe 44 is brought to the edge of the print and lowers at the intersection of its border, at which time the stop 46 contacts the upper border of the roller formed around the print. When the probe 44 is lowered, the relative position of the electrocontact sensor 53 changes, the relay 57 triggers and the output 58 of the computer 58 connects to the input 59 of the computer 60. The pulses generated by the generator 58 are counted until the probe crosses the opposite edge of the print. 44 will come to a position in which it is in the same plane with the contact line of the stop 46, i.e. the position of the sliders 40 and 41 corresponds to the zero position of the electrocontact sensor 53, an electrical circuit is opened between g generator 58 and input 59 of the computer 60.

Сумма импульсов, накопленна в ЭВМ 60, вл етс мерой величины диаметра отпечатка .The sum of the pulses accumulated in the computer 60 is a measure of the imprint diameter.

К абсолютным размерам переход т, умножа сумму импульсов на коэффициент, завис щий от скорости перемещени каретки 30 и частоты, вырабатываемой генератором 58.To the absolute size of the transition is t, multiplying the sum of the pulses by a factor depending on the speed of movement of the carriage 30 and the frequency produced by the generator 58.

Claims

Invention Formula

The device for automatic determination of Brinell hardness according to the ed. St. USSR No. 763739, characterized in that, with the aim of 29 25 2D 21 21 22 20/5 L. / / /

to increase measurement accuracy, it is equipped with two sliders mounted on the carriage with the possibility of their movement in the direction of the axis of the rod, and a stop, the sensor body of the vertical movements of the probe and the foot are fixed on one slide, and the probe is fixed to the other slide, with which the measuring probe of the vertical sensor interacts movements of the probe.

Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Author's Certificate No. 763739, cl. G 01 N 3/42, 1974 (prototype): // / 2 72 73

53

58

57

IG