Испытания материалов бойком с изменяющейся сердцевиной Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 531.66 (075)

Б.Н. Стихановский, *Л.М. Стихановская

Омский государственный технический университет, г. Омск

* Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия , г. Омск

ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ БОЙКОМ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ СЕРДЦЕВИНОЙ

Ударник предназначен для приборов диагностики твердости и определения полостей и дефектов внутри материалов с помощью его упругого отскока от испытуемой конструкции. Закругленная часть ударника контактирует с испытуемой конструкцией и отскакивает со

40

скоростью, величина которой зависит от наличия полостей, дефектов и от твердости поверхностей взаимодействующих тел.

Известны приборы для исследования материалов методом упругого отскока, в которых разгон бойка осуществляется с помощью энергии катушек (или одной катушки) соленоидов, а.с. СССР № 1262341, Бюл. № 37 от 07.10.86 г.; № 1597688, Бюл. № 37 от 07.10. 90 г., № 1758502, Бюл. № 32 от 30.08.92 г. и др.

Недостатком этих устройств является использование в качестве материала для бойка -якоря только тяжелых ферромагнитных сталей. Опыты по упругому отскоку показали, что наибольшая чувствительность по определению твердости и наличию полостей и пустот у бойков из материалов, имеющих плотность несколько большую чем плотность испытуемого материала. При этом чувствительность равна ДЫ/Н, где Дh = |^-Ы2 | - разница высот упругого отскока бойка с полостью - Ы1, и без нее Ы2, сброшенного с высоты Н. Например, ферромагнитные бойки имеют плотность в 20 раз больше деревянных, т.е. много рациональнее для легких испытуемых материалов использовать бойки из дерева, эбонита, капрона, текстолита т.п. твердых веществ с малой плотностью.

Была предложена конструкция устройства (Патент ЯИ № 104316 и1 ОО Ш 3/52 - 8 с: Бюлл. № 13 от 10.05.2011 г.), в котором сердцевина ударника выполнена из различного твердого материала, а поверхность его, контактирующая с магнитопроводом соленоида, покрыта слоем ферромагнитного материала.

В этом устройстве повышена чувствительность прибора за счет использования ударников из различных твердых материалов, величина упругого отскока которых и разность этих отскоков при наличии полостей и пустот и без них выше, чем у бойков, выполненных полностью из тяжелых ферромагнитных сталей. По этой причине подбирается материал ударника в зависимости от плотности испытуемого материала, а для взаимодействия с электромагнитным полем соленоида поверхность ударника покрыта слоем ферромагнитной стали.

Используя ударники из различных материалов имеем в месте контакта большой интервал изменения твердости, что может сказаться на точности измерений. Чтобы ударные торцы имели одинаковую твердость, испытали бойки стаканного типа, в которых переменная толщина боковых стенок, т.е. объем всего стакана с пустотами внутри него одинаковый, а вес различный. Идея опыта заключается в испытании ударников с широким диапазоном приведенной плотности для контроля материалов от легких деревянных кубов, средних бетонных и тяжелых стальных цилиндров, где у5 =Р;/У - переменная приведенная плотность (или удельный вес) бойка-ударника стаканного типа с различными толщинами боковых стенок; У - постоянный объем всего стакана с воздухом внутри него.

В приведенных экспериментах высота сбрасывания Н=800 мм, а величина отскока Ы, зависела от приведенной плотности у5 ударника. Чувствительность и, следовательно, точность измерений, ДЫ/Н в функции от у5 / ум , где ум - плотность испытуемого материала, явно прослеживается.

Реально возможно изменять у5 от 0,1 до 22,5 г/см3, последняя плотность одна из самых больших, если стакан изготовлен и полностью заполнен одним из самых тяжелых материалов - висмутом. На практике, учитывая себестоимость и особенно если ударник расположен внутри двигателя-соленоида, имеем максимальное у5 для ферромагнитной стали стакана до 8-9 г/см3. Наибольшая чувствительность отскока — ударника по сравнению с образцовым

изделием, у которого качество материала соответствует необходимым требованиям, т.е. без полостей, пустот и дефектов, имеем при (у5 / ум) >1.

Преимущество предложенного ударника в том, что не надо иметь набор бойков-ударников, выполненных из материалов с различной плотностью, а варьировать можно толь-

41

ко количеством колец, которые заклиниваются в стакане, а при необходимости выбиваются молотком при ударе по закругленной ударной части бойка.

Кроме этого, как показали эксперименты, твердость контактной зоны предложенной конструкции одинакова, что сказывается на стабильности отскока в отличие от весьма разной твердости ударников, выполненных из дерева, текстолита, эбонита и др. материалов с разной плотностью.