Способ контроля твердости материалов и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

Союз Советскнк

Социалистических

Республик р)989378 ф, (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22} Заявлено 060781 (21) 331 б 830/25-28

Р 1М g+ з

Q01 М 3/42 с присоединением заявки Ко 3314346/25-28

Государственный комитет

СССР ао деяам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 1501.83. Бюллетень Мо 2 (33)УДК 620.178.1 (088. 8) Дата опубликования описания 17.0183

Ва, „

Б.В. Лаврентьев, Ю.И. Урецкий, Л.Л. Каубрак; и P.Ì. Смелянский (72) Авторы изобретения (Ростовский-на-Дону научно-исследовательский.,институт технологии машиностроения (73) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ NATEPHAJIOB

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, Изобретение относится к испытательной технике,аименно к методам электроакустического контроля твердости материалов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля твердости материалов, заключающийся. в том, что в материал вдавливают индентер, возбуждают его колебания и по частоте колебаний судят о твердости испытуемого материала g 1).

Способ контроля твердости материалов осуществляется устройством, содержащим магнитострикционный стержень, 5 индентор,жестко закрепленный на стержйе, инерционную массу и пружину, взаимодействующие со стержнем, индикатор, катушку возбуждения стержня, последовательно соединенные датчик колебаний стержня и усилитель g1).

Недостатком известных способа и устройства является низкая точность контроля твердости, обусловленная влиянием на результат измерений мо» дуля упругости испытуемого материала.

Цель изобретения — повьааение точности измерения твердости., указанная цель достигается тем, что согласно способу контроля твердости материалов, заключающемуся в том, что в материал вдавливают. индентор и возбуждают его колебания, колебания возбуждают импульсным воздействием, измеряют декремент затухания колебаний и по его величине судят о твердости материала.

Отличие устройства, позволяющего осуществить способ состоит в том, что оно снабжено последовательно соединенными первым амплитудньзк детекто-. ром, первым блоком стробирования, первым блоком логарифмирования, вторым амплнтудньи.детектором и арифметическим блоком,Выход которого сОединен со входом индикатора, последовательно соединенньвеи блоком задержки, первым формирователем строб-импульсоь, вторым блоком стробирования, вторым блоком логарифмирования и третьим амплитудным детектором, samoa которого подключен ко второму входу арифметического блока, вторым формирователем строб-импульсов, выход которого подключен ко второму входу первого блока стробирования, и генератором импульсов, выход которого соединен с катушкой и входами второго формирователя строб-импульсов и блока задержки, выход усилителя соединен со входом

989378 первого амплитудного детектора, выход которого соединен со входом второго блока стробирования.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа, на фиг.2 — эпюры напряжений в различ- 5 ных точках электронной схемы.

Устройство для контроля твердости материалов содержит магнитострикцион- . ный стержень 1 с жестко закрепленным индентором 2, инерционную массу 3, 10 пружину 4 сжатия, катушку 5 возбуждения стержня 1, последовательно соединенные датчик б колебаний стержня, усилитель 7, первый амплитудный детек ,тор 8, первый блок 9 стробирования, первый блок 10 логарифмирования, вто.рой амплитудный детектор 11, арифме; тический блок 12, индикатор 13, последовательно соединенные генератор:

14 импульсов, блок 15 задержки, пер- 20 вый формирователь 16 строб-импульсов, второй блок 17 стробирования, второй блок 18 логарифмирования и третий амплитудный детектор 19, выход которого подключен ко второму входу ариф- 2 метического блока, а также второй формирователь 20 строб-импульсов. Выход генератора 14 импульсов соединен также со входом второго формирователя 20 строб-импульсов и с катушкой

5 возбуждения стержня 1, выход второго формирователя 20 строб-импульсов соединен со вторым входом первого блока 9 стробирования, а выход первого амплитудного детектора 8 со вторым входом второго блока 17 стробирования.

Устройство работает следующим образом.

Индентор 2 под действием силы 40 пружины 4 вдавливается в испытуемый материал 21. Колебания магнитострикционного стержня 1 возбуждают с помощью импульса тока, создаваемого генератором 14 в катушке 5. Форма импуль- 45 сов напряжения U на выходе генераГ тора показана на фиг.2.

Под действием импульсного воздействия в стержне 1 возникают акустические колебания, которые приводят к появлению сигнала на выходе датчика

6 (например, пьезоэлемента) и напряжения сигнала Пс на выходе усилителя 7. Несущая частота импульсов Пс является резонансной частотой свободных акустических колебаний стержня 1, определяемой глубиной погружения индентора 2 в испытуемый материал 21, т.е. твердостью последнего и его модулем упругости. Декремент же затухайия импульсов U характеризует 60 потери энергии колебаний в стержне и зависит от площади контакта индентора 2 с контролируемым материалом

21, так как часть энергии, передавае" мая материалу, пропорциональна пло- 65 щади контакта индентора 2 с материалом. В то же время площадь контакта определяется глубиной погружения индентора, т.е. твердостью материала.

Под этом потери энергии, а следовательно, и декремент затухания не зависит от модуля упругости материала.

После детектирования первым ампли" тудным детектором 8 импульсы сигнала приобретают вид однополярных импульсов U> (ôèã.2â). Эти импульсы поступают на сигнальные входы блоков 9 и

17 стробирования. На вход управления первого блока 9 стробирования поступают строб-импульсы Ц „ (фиг.2), формируемые вторым формирователем 20 стробимпульсов из выходных импульсов 0 генератора 14 таким образом, что передний фронт строб-импульсов Ц „свиде ° тельствует вовремени переднемуфронту импульсов О .Выходное напряжение 0с„ йервого блока9 стробирования,действующее значениекоторого пропорционально амплитуде Q импульса ц, „, через первый блок 10 логарифмирования и второй амплитудный детектор 11 поступает на первый вход арифметического блока 12 ° Это напряжение пропор ционально величине ЬЦ.

На вход управления второго блока

17 стробирования поступают стробимпульсы Ц (фиг. 2), Формируемые первым формйрователем 16 строб-импуль сов. Импульсы Q (фиг.2д) сдвинуты относительно имйульсов Ос (фиг. 2) на

1 время, определяемое настройкой блока 15 задержки. Выходное напряжение Ц с второго блока 17 стробирования, действующее значение которого пропорционально мгновенному значению импульса 0 1(ôèã.2) в момент времени через второй блок 18 логарифмирования и третий амплитудный детектор 19 поступает на второй вход арифметического блока 12. Напряжение

Ц с пропорционально логарифму значения огибающей сигнала О (фиг.2) в момент = Г . В арифметическом блоке осуществляется операция вычитания сигналов и учет постоянного коэффициента. Импульс Оу (Фиг.2в) описывается уравнением (® о " где — декремент затухания.

В момент =Т получаем И ) =Оцуп

Тогда (= 0о откуда - — (Си(Оо- и0(т)).

-В 0 (т) А

То есть разность сигналов отличается от величины декремента лишь постоянным коэффициентом.

Выходное напряжение арифметического блока 12 поступает на вход индикатора 13, проградуированного в едини. цах твердости материала.

Способ, осуществляемый устройством контроля твердости материала, 989378 позволяет исключить влияние модуля упругости на результаты измерений, повысить качество и точность контроля.

Формула изобретения

1 ° Способ контроля твердости материалов, заключающийся в том, что в материал вдавливают индентор и возбуждают его колебания, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью . повьзаения точности, колебания возбуждают импульсным воздействием, измеряют декремент затухания колебаний и по его величине судят о твердости материала.

2. Устройство для осуществления способа контроля твердости материалов, содержащее магнитострикционный стержень, индентор, жестко закрепленный на стержне, инерционную массу и пружину, взаимодействующие со стержнем, индикатор, катушку возбуждения стержня, последовательно соединенные датчик колебаний стержня и усилитель, о т л и ч а ю щ е е - : с я тем, что оно снабжено последовательно соединеннымипервым амплитудным детектором, первымблоком стробирования,первым блоком логарифмирования, вторьм амплитудным детектороми арифметическим блоком, выход которого сое

5 динен со входом индикатора, последо», вательно соединенными блоком задерж ки, первым формирователем строб-импульсов, вторым блоком стробировани®, вторым блоком логарифмирования и

10 третьим амплитудным детектором, вы-. ход которого подключен ко второму входу. арифметического блока, вторьэа формирователем строб-импульсов, выход которого подключен-ко второму 5 входу первого блока стробирования, и генератором импульсов, выход которого соединен с катушкой и входамй второго формирователя строб-импульсов и блока задержки, выход усилителя соединен со входом первого амплитудного детектора, выход которого сое- . динен со входом второго блока стробирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

В 297900, кл. 001И 3/48, 1969.

989378

Составитель Е. Михайлов

Редактор Н. Киштулинец ТехредТ.фанта КорректорМ. Коста

Заказ 11110/59 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,