ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ МАЛОРАЗМЕРНОГО ОБРАЗЦА ИЗ ФЕРРОМАГНИТНОЙ СТАЛИ ДЛЯ МИКРОСКОПИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Область использования
Полезная модель относится к области микроскопических исследований образцов ферромагнитных сталей для выявления дефектов их структуры.
Уровень техники
При микроскопическом исследовании (исследовании образца с помощью оптических и электронных микроскопов) обычно требуется подготовка среза образца с определенной ориентацией плоскости среза, наиболее представительно выявляющей исследуемые характеристики.
Известно устройство для фиксации твердого образца путем его заливки веществом с низкой температурой застывания перед созданием в образце среза необходимой ориентации, предназначенного для микроскопического исследования, содержащее плоское основание для размещения образца и установленную на указанном основании заливочную форму, причем на указанное основание нанесен слой пластилина с внешней плоской поверхностью, параллельной плоскости основания для вдавливания в него образца таким образом, чтобы его будущий срез совпал с внешней поверхностью слоя пластилина (RU 114530, G01N 1/28, 2012 [1]).
По существу, устройство [1] представляет собой искусственно созданный фиксатор малоразмерного образца, вырезаемого из металла элементов энергооборудования. Для изготовления исследуемого под микроскопом шлифа образец устанавливается в требуемом пространственном положении.
При этом необходимая ориентация образца при вдавливании в пластилин производится его позиционированием пальцами оператора, то есть пальцы оператора в данном случае являются держателем указанного образца и могут рассматриваться в первом приближении в качестве аналога патентуемой полезной модели.
Использование пальцев оператора в качестве держателя образца не может обеспечить достаточной точности его позиционирования, в особенности при исследовании металла с разнородной структурой, к которому относятся, в частности, сварные соединения, состоящие из наплавленного металла, зоны термического влияния и прилегающего основного металла, так как при этом точность позиционирования образца должна обеспечивать выполнение среза в пределах указанной малой толщины слоя.
Известен электромагнитный держатель малоразмерных предметов из ферромагнитного материала, содержащий немагнитное основание, в котором закреплено средство электромагнитного воздействия на адаптер, предназначенный для удержания с помощью магнитного поля требуемого малоразмерного предмета (RU 2093900, B23Q 3/15, 1995 [2] - прототип). Электромагнитный держатель [2] не может быть использован для предварительного позиционирования образца при его установке в устройство [1], так как адаптер держателя [2] представляет собой относительно широкую пластину, предназначенную для захвата большого числа малоразмерных предметов с целью их переноса из одного места в другое в машиностроительном технологическом процессе.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом патентуемой полезной модели является повышение точности позиционирования малоразмерного образца в устройстве [1] перед его фиксацией путем заливки формы веществом с низкой температурой застывания.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в электромагнитном держателе малоразмерных предметов из ферромагнитного материала, содержащем немагнитное основание, в котором закреплено средство электромагнитного воздействия на адаптер, предназначенный для удержания с помощью магнитного поля требуемого малоразмерного предмета, согласно патентуемой полезной модели, указанное основание выполнено в виде опрокинутого стакана, в днище которого вдоль оси стакана установлен пространственный шарнир с пропущенным через него штоком электромагнита, причем в качестве указанного адаптера служит торец указанного штока, а указанный пространственный шарнир снабжен фиксирующим выбранное положение штока зажимом.
Причинно-следственная связь между совокупностью основных признаков патентуемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в следующем: выполнение основания держателя в виде опрокинутого стакана, в днище которого вдоль оси стакана установлен пространственный шарнир с пропущенным через него штоком электромагнита, позволяет обеспечить пространственное позиционирование подлежащей дальнейшему срезу границы между разнородными слоями металла примагниченного к держателю образца относительно плоскости открытого торца стакана. Использование в качестве адаптера торца штока электромагнитного держателя обеспечивает удобство установки образца в устройство [1]. Наличие фиксирующего зажима на пространственном шарнире позволяет жестко закрепить положение штока после осуществления его необходимого пространственного позиционирования.
Краткое описание фигур чертежа
На фиг. 1 эскизно изображен общий вид электромагнитного держателя согласно патентуемой полезной модели с примагниченным к его адаптеру малоразмерным образцом из ферромагнитного материала; на фиг. 2 - то же во взаимодействии с пластилиновым слоем устройства [1] до заливки формы веществом с низкой температурой застывания; на фиг. 3 - устройство [1] с закрепленным на нем образцом после заливки формы веществом с низкой температурой застывания; на фиг. 4 - узел сочленения образца в месте необходимого среза с залитой формой.
Перечень позиций чертежа
10 - немагнитное основание держателя в виде опрокинутого стакана; 20 - пространственный шарнир; 30 - электромагнит соленоидного типа; 31 - шток электромагнита; 311 - адаптер (торец штока); 40 - плоское основание устройства [1]; 50 - заливочная форма; 60 - слой пластилина; 61 - внешняя плоская поверхность слоя пластилина; 70 - исследуемый образец; 80 - вещество с низкой температурой застывания.
Осуществление полезной модели
Электромагнитный держатель малоразмерных предметов из ферромагнитного материала, согласно патентуемой полезной модели, содержит (фиг. 1, 2) немагнитное основание в виде опрокинутого стакана 10, в днище которого вдоль оси стакана установлен пространственный шарнир 20. Внутри стакана 10 размещено средство электромагнитного воздействия на адаптер, предназначенный для удержания с помощью магнитного поля требуемого малоразмерного предмета. Указанное средство представляет собой электромагнит 30 соленоидного типа, закрепленной на штоке 31, пропущенном через указанный пространственный шарнир 20, причем в качестве указанного адаптера служит торец 311 штока. Положение штока 31 в пространственном шарнире 20 устанавливается как путем его углового поворота, так и путем осевого перемещения. Для обеспечения жесткости штока при регулировке его положения, а также гарантирования достаточного пятна контакта образца с адаптером, диаметр штока держателя должен быть не менее 8 мм.
При большем диаметре, для достижения оптимального геометрического соответствия между размерами адаптера и удерживаемого малоразмерного образца выходной конец штока может быть выполнен в виде сужающегося к торцу усеченного конуса, наподобие карандаша или шариковой ручки.
Пространственный шарнир 20 снабжен фиксирующим выбранное положение штока зажимом, а соленоидная катушка соединена с помощью пусковой кнопки с источником электропитания (на чертеже не показаны).
Промышленная применимость
Устройство согласно полезной модели отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертежах достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области теплоэнергетики. В качестве примера промышленного применения ниже приводится описание использования патентуемого электромагнитного держателя для точного позиционирования малоразмерного образца из ферромагнитной стали с многослоевой неоднородной структурой в устройстве [1] с целью исследования шлифа в выбранном слоеуказанного образца под микроскопом.
Указанное устройство [1] (фиг. 3) представляет собой плоское основание 40 и установленную на указанном основании заливочную форму 50, причем на указанное основание 40 нанесен слой 60 пластилина с внешней плоской поверхностью 61, параллельной плоскости основания 40 для вдавливания в него образца 70 таким образом, чтобы его будущий срез совпал с внешней поверхностью слоя 60 пластилина. Позиционирование указанного образца в пластилине производится с помощью патентуемого электромагнитного держателя. При этом предварительно примагниченный к адаптеру (торец 311 штока 31) держателя образец ориентируется путем перемещения штока 31 в пространственном шарнире 20, так чтобы предназначенная для микроскопического исследования видимая граница между двумя слоями с неоднородной структурой оказалась расположенной параллельно плоскости выходного сечения опрокинутого стакана 10, после чего положение пространственного шарнира 20 фиксируется с помощью непоказанного на чертеже зажима. В таком положении образец вдавливается в пластилин, после чего катушка электромагнита отключается от питания, электромагнитный держатель убирается, а форма 50 заливается веществом 80 с низкой температурой застывания (эпоксидной смолой).
На фиг. 3 изображено устройство [1] с установленным на нем образцом после заливки формы эпоксидной смолой; на фиг. 4 в укрупненном масштабе - узел сочленения образца с залитой формой, причем на образце изображена видимая граница между слоями, по которой в дальнейшем производится срез и подготовка шлифа для микроскопического исследования.
Как показала опытная проверка, использование патентуемого электромагнитного держателя в данном примере его промышленного применения обеспечивает необходимую точность позиционирования образца из неоднородного материала при его микроскопическом исследовании.