Спосіб визначення твердості матеріалу при підвищених температурах

Реферат: UA 78770 U UA 78770 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі техніки, а саме до машинобудування, при дослідженні механічних властивостей матеріалів для визначення твердості матеріалів при підвищених температурах, та може бути використана при виборі та досліджені жароміцних та жаростійких матеріалів для визначення рівня їх властивостей при підвищених робочих температурах. Відомий спосіб визначення температурної залежності твердості електропровідних матеріалів що полягає в тому, що нагрівають зразок та індентор, вводять індентор в зразок під впливом постійного зусилля та вимірюють геометричні параметри відбитку [1]. Відомий також спосіб визначення твердості, вибраний нами як найближчий аналог, що полягає в нагріванні зразка та індентора, одночасно вводять індентор в зразок під впливом постійного навантаження та враховують вплив поверхневого окалиноутворювання за контрольними відбитками, що отримані при кімнатній температурі [2]. Спільними суттєвими ознаками відомого способу та способу, який заявляється, є нагрівання зразка перед індентуванням та можливість проведення циклу вимірювань при різних температурах для визначення закономірності зміни твердості при нагріванні матеріалу. Недоліками цього способу є трудомісткість отримання контрольних відбитків, крім того, спосіб не дає точного визначення температури в момент індентування внаслідок відбору теплоти індентором, що також приводить до похибки у вимірюваннях. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу визначення твердості матеріалів, який забезпечує необхідну точність вимірювань твердості при підвищених температурах. Поставлена задача вирішується за рахунок зменшення часу взаємодії індентора та зразка за допомогою використання твердоміра Шора, вимірювання температури за допомогою термопари, що встановлена в зразок, та фіксації моменту індентування - датчиком детонації. Зразок, твердість якого треба визначити, повинен мати поліровану поверхню без будь-яких забруднень та пошкоджень. На відстані 3-5 мм від поверхні, твердість якої треба визначити, необхідно зробити отвір глибиною 4-6 мм та діаметром 2 мм для встановлення термопари, що призначена для визначення температури. Поверхня індентування повинна бути паралельна протилежній базовій поверхні. Для фіксації моменту індентування, тобто удару індентора по поверхні зразка, використано датчик детонації, що формує імпульс напруги саме в той момент, коли проходить удар. Датчик може кріпитись до зразка через керамічну проставку для усування нагрівання датчика від нагрітого зразка, або використовуватись як щуп тільки в той момент, коли протікає вимірювання. Нагрівання зразка може проводитись будь-яким джерелом теплоти до температури, що на 20-30 градусів перевищує ту, при якій треба виміряти твердість. Вимір твердості проводиться за допомогою твердоміра Шора за ГОСТ 263-75, що може кріпитись, наприклад, на штативі над поверхнею зразка, перпендикулярно їй. Суть способу пояснюється кресленнями, на якому зображено: - фіг. 1 - пристрій для проведення вимірів твердості; - фіг. 2 - осцилограми сигналів з термопари та датчика детонації; - фіг. 3 - графік залежності твердості від температури. Зразок 1 з встановленою термопарою 2 притискується планкою 3 до мідної пластини 4, що підігрівається за рахунок електричної спіралі 5. Момент індентування фіксується за допомогою датчика детонації 6, який для усування нагріву кріпиться через керамічну проставку 7. Сигнали з датчика детонації та термопари надходять до електронного осцилоскопа, що повинен мати не менш ніж два вхідних канали. Протягом виміру сигнали записуються. Порядок визначення температури за осцилограмами полягає в переведенні напруги з термопари в момент індентування, що визначається за максимальним сигналом з датчика детонації, за тарувальним графіком у температуру випробування. При необхідності можна провести декілька індентувань та визначити твердість матеріалу при різних температурах, тобто встановити залежність твердості від температури. Проводилось вимірювання твердості при різних температурах на зразках з жароміцної наплавної сталі за аналогом та способом, що заявляється. Для оцінки похибки вимірювань відносно способу, що заявляється, твердість за Шором переводили в одиниці твердості Роквела. Хімічний склад сталей, твердість яких вимірювалась, наведено в таблиці. Випробування проводилось на зразку зі сталі 40 × 12ГВ3К2ФТ. Результати заміру твердості наведено в таблиці. 1 UA 78770 U Таблиця Температурна залежність твердості сталі 40 × 12ГВ3К2ФТ Спосіб визначення твердості Аналог [1] Заявлений спосіб Похибка відносно Абсолютна заявленого способу Відносна, % 5 0 50 50 0 0 100 50 50 0 0 Твердість, HRC, при температурі, °C 200 300 400 500 600 700 50 48 45 38,5 34 30 50 47,5 44 36 29,5 25 0 0,5 1 2,5 4,5 5 0 1,1 2,3 6,6 15,3 20 800 26 19 7 36,8 Застосування даного способу дозволяє зменшити похибку при вимірюванні твердості при підвищених температурах. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР № 1629818, МКИ G01N 3/54, 1991. 2. Патент України № 28205 від 16.10.2000 р., Бюл. № 5, 2000 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб визначення твердості матеріалу при підвищених температурах, що включає нагрівання зразка перед індентуванням та можливість проведення циклу вимірювань при різних температурах для визначення закономірності зміни твердості при нагріванні матеріалу, який відрізняється тим, що зменшують час взаємодії індентора та зразка за рахунок використання твердоміра Шора, вимірювання температури проводять за допомогою термопари, що встановлена в зразок, а фіксацію моменту індентування здійснюють датчиком детонації. 2 UA 78770 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3