Измерительная головка к твердомерам с отсчетом от нижней полусферы индентора Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Контроль и испытания ракетно-космической техники

УДК 620.1.05

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА К ТВЕРДОМЕРАМ С ОТСЧЕТОМ ОТ НИЖНЕЙ ПОЛУСФЕРЫ ИНДЕНТОРА

Н. Н. Автономов, Н. В. Карпов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Представлена конструкция измерительной головки к твердомеру Бринелля с измерением глубины внедрения индентора от точек нижней полусферы до поверхности образца.

Ключевые слова: неразрушающий метод, шаровой индентор.

THE MEASURING HEAD TO THE HARDNESS TESTER WITH COUNTING FROM THE LOWER HEMISPHERE OF THE INDENTER

N. N. Avtonomov, N. V. Karpov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia

The design of a measuring head for Brinell durometer with the measurement of the depth ofpenetration of the in-denter from the points of the lower hemisphere to the surface of the sample is presented.

Keywords: nondestructive method, spherical indentor.

Неразрушающие методы с использованием инден-торов шарообразной формы для определения механических свойств материала [1] получили своё второе рождение после периода забвения в конце ХХ века

Неразрушающие методы позволяют определять механические свойства материала на полуфабрикатах и готовых изделиях без нарушения их целостности для вырезки образцов. Глубина отпечатков при определении механических свойств колеблется от 0,02 до 0,1 мм, что во многих случаях позволяет удалять их зачисткой. Эти методы являются локальными, так как дают возможность оценивать свойства материалов в небольшом объеме в точке диаметром примерно 1 мм.

Существующие схемы измерения перемещения шарового индентора относительно поверхности образца, как правило, не позволяют отследить момент начала пластического течения в малой зоне материала, поэтому был разработан и запатентован способ с базированием от верхней точки шара до поверхности образца [2]. Однако в размерную цепь все равно включен размер диаметра шара, который изменяется под нагрузкой в процессе испытания. Идеальным было бы измерение глубины внедрения точки шара, которая соприкасается с образцом, но это технически невозможно. Одним из способов повышения точности измерения может быть отсчет по боковой поверхности шара вблизи от точки касания. Численные расчеты процесса вдавливания шарового индентора показали, что для повышения чувствительности прибора необходимо измерять перемещения точек из нижней полусферы шарового индентора относительно плоской поверхности образца. В соответствии с этим была разработана новая схема измерения перемещения шара, и Н. В. Карповым была создана и исследована твердотельная модель конструкции в рамках дипломного проектирования.

Отличительными особенностями конструкции прибора (см. рисунок) являются следующие:

1. Измерения производятся от базы, которой является поверхность образца, на некотором удалении от лунки до нижней поверхности шара, обращенной к образцу. Это несколько снижает влияние деформаций шара на измерение глубины его внедрения.

2. Компактность, что позволяет использовать его в составе стандартного прибора Бринелля.

3. Использование адаптера к динамометру позволяет закреплять устройство в самых разных испытательных машинах типа твердомера Бринелля, универсальных испытательных машин, имеющих возможность испытаний на сжатие, и приспособления для испытаний крупногабаритных деталей.

4. Возможность автоматизации процесса измерения при помощи аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) для ЭВМ, поскольку измерения производятся электрическим способом при помощи тензодат-чиков сопротивления.

Обработку результатов измерений можно производить по методике ВНИИ АС [1].

Предел пропорциональности спц и условного предела текучести с02 можно вычислить в наиболее опасном месте под шаром по аналитическим зависимостям, полученным Герцем, или по результатам расчетов методом конечных элементов в нелинейной постановке с учетом неизвестной зоны контакта и упругого поведения материалов до момента наступления текучести.

Разработанная конструкция обладает определенными преимуществами по сравнению с ранее разработанными конструкциями [2] и может быть рекомендована для использования в лабораторном практикуме «Экспериментальные методы механики» магистерской подготовки.

Решетневскуе чтения. 2013

Измерительная головка для регистрации диаграммы «нагрузка-глубина внедрения шарового индентора» в разрезе. Основные части: 1 - шаровой индентор; 2 - динамометр с толкателем; 3 - адаптер; 4 - поддерживающая обойма; 5 - датчик перемещения; 6 - направляющий стержень; 7 - база отсчета перемещений

Библиографические ссылки

1. Руководящий документ. Инструкция по определению механических свойств металла оборудования атомных станций безобразцовыми методами по характеристикам твердости РД ЭО 0027-2005 / Федеральное агентство по атомной энергии. Федеральное государственное унитарное предприятие «Российский государственный концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях» (ФГУП «Концерн «Росэнергоатом»).

2. Измерительная головка к твердомеру Бринелля для регистрации нагрузки и глубины вдавливания. Пат. на изобр. №:2320974 / Автономов Николай Николаевич, Тололо Александр Вячеславович. 27.03.2008.

References

1. Rukovodjashhij document. Instrukcija po opre-deleniju mehanicheskih svojstv metalla oborudovanija atomnyh stancij bezobrazcovymi metodami po harakter-istikam tverdosti RD JeO 0027-2005. Federal''noe agent-stvo po atomnoj jenergii. Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe predprijatie «Rossijskij gosudarstvennyj koncern po proizvodstvu jelektricheskoj i teplovoj jenergii na atomnyh stancijah» (FGUP «Koncern «Rosjenergoatom»).

2. Izmeritel'naja golovka k tverdomeru Brinellja dlja registracii nagruzki i glubiny vdavlivanija Patent na izo-bretenie №:2320974. Avtonomov Nikolaj Nikolaevich, Tololo Aleksandr Vjacheslavovich. 2008. 27 marta.

© Автономов Н. Н., Карпов Н. В., 2013

УДК 629.78.018

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОГРАНИЧИВАЮЩИХ ФАКТОРОВ НА АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЯХ КОМПОНЕНТОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ В МАЛОГАБАРИТНЫХ ТЕРМОБАРОКАМЕРАХ

Т. Ю. Бобылев

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

Приводится анализ влияния различных факторов на возможность автоматического регулирования температурных процессов при тепловых испытаниях в малых термобарокамерах.

Тепловые испытания космического аппарата, ПИД-регулятор, система автоматического регулирования, термобарокамера.

THE INFLUENCE ANALYSIS OF LIMITING FACTORS ON TEMPERATURE AUTOMATIC CONTROL AT THERMAL TESTS OF SPACE VEHICLES COMPONENTS IN SMALL

THERMOVACUUM CHAMBERS

T. J. Bobylev

JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia