Способ оценки свойств инструментальных материалов
Изобретение относится к механическим испытаниям материалов и может быть использовано для оценки свойств инструментальных материалов. Технический результат состоит в создании схемы испытаний, приближенной к реальным условиям разрушения инструментального материала при резании, и повышении информативности и оперативности оценки его свойств. Технический результат достигается выполнением серии относительных перемещений индентора и образца с изменением их взаимного положения и оценке свойств материала по площади разрушения поверхности. 1 з.н. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к механическим испытаниям материалов и может быть использовано для оценки свойств инструментальных материалов, в том числе с износостойкими покрытиями.
Известно (Мокрицкий В.Я., Федеев В.С., Паладин Н.М. и др. Микромеханические испытания режущих инструментов. /Информационный листок N 313-83 Хабаровского ЦНТИ, 1983 г.) решение, в котором микрохрупкость и сопротивление инструментального материала разрушению оценивают посредством осуществления скрайбирования (нанесение царапины алмазной пирамидой) и замером параметров трещины и зоны повреждаемости инструментального материала. Недостатком решения является относительно невысокая корреляция между оцениваемыми параметрами и результатами стойкостных испытаний инструмента. Наиболее близким, по мнению заявителя, по технической сущности является решение (Майстренко А.П., Дуб С.Н. Прогнозирование износостойких хрупких материалов по твердости и трещиностойкости. Заводская лаборатория, N 2, 1991, с. 52-54), в котором на поверхности образца методом скрайбирования выполняют царапины при различной величине нагрузки, измеряют параметры царапины (трещины) и по известным расчетным зависимостям определяют износостойкость, как функцию твердости и трещиностойкости инструментального материала. Недостатком решения является большая трудоемкость расчетной части и относительно невысокая достоверность оценки свойств инструментального материала в силу того, что расчеты выполняются по зависимостям, полученным эмпирическим путем и, соответственно, обладающим значительными погрешностями. Задачей заявляемого изобретения является создание простого экспресс-способа, позволяющего оперативно и достаточно достоверно оценивать отдельные свойства инструментального материала, имеющие корреляционную связь с износостойкостью и работоспособностью. Технический результат, достигаемый в процессе поставленной задачи, заключается в повышении информативности и достоверности заявляемого способа, обеспечиваемом при скрайбировании образца такой характер разрушения (повреждаемости) поверхности, который наиболее характерен для реальных условий эксплуатации инструмента (см. рис. 2.1. в работе: Кабалдин Ю.Г., Мокрицкий В. Я., Семашко Н.А., Тараев С.П. Современные методы конструирования, контроля качества и прогнозирования работоспособности режущего инструмента. - Владивосток, изд-во ДВГТУ, 1990 - 124 с.). Такой характер нагружения испытываемого инструментального материала осуществляют перемещением индентора (или образца) с образованием сетки следов, где именно участки пересечения дают наиболее информативный материал в силу того, что они инициируют процессы хрупкого разрушения, трещинообразования и отслаивания. Таким образом, заявляемый объект, как и прототип, включает в себя нагружение образца индентором, относительное перемещение образца и индентора по исследуемой поверхности, оценку степени повреждения поверхности образца в зоне следа скрайбирования, отличающийся тем, что выполняют серию перемещений, образец поворачивают в плоскости исследуемой поверхности на угол, вновь выполняют серию перемещений с образованием сетки следов скрайбирования, а о свойствах материала судят по площади разрушения поверхности в ячейках сетки. О свойствах материала судят по расстоянию между следами перемещений из условия, чем меньше расстояние при равной площади разрушения, тем выше сопротивляемость материала разрушению. На фиг. 1 приведена схема нагружения образца с прямоугольной сеткой; на фиг. 2 - с ромбовидной сеткой. Обоснование способа основано на положении: эксплуатационные свойства инструментального материала, склонного в разрушению трещинообразованием, тем выше, чем меньше повреждаемость выкрошиванием микрообъемов его поверхностных слоев. Это положение справедливо в том числе и для материалов с износостойкими покрытиями. Эксплуатация инструмента (особенно при прерывистом резании) связана с образованием сетки микротрещин в результате силового и термического воздействия. Следовательно, и оценка свойств материалов без осуществления процесса резания может быть основана при создании на образце сетки повреждений, что наиболее просто реализуется скрайбированием. Чем выше прочность, трещиностойкость и прочность сцепления у материала, тем меньшая площадь поверхности выкрошится при скрайбировании. Информацию о выкрошивании можно получить в результате одного (или нескольких) перемещений (скрайбировании), но инициировать выкрошивание можно при перемещении индентора по концентраторам, роль которых могут выполнять следы предшествующих перемещений. Следовательно, информативность и достоверность экспрессных испытаний можно обеспечить при испытаниях образца с образованием сетки следов перемещений индентора. Тогда работа разрушения материала будет соответствовать площади разрушения при равном размере ячеек сетки, либо будет соответствовать размеру ячеек сетки при равной площади разрушения. Пример 1 реализации способа. Брали пластины 1 из твердого сплава ВК8. Для улучшения условий визуального наблюдения результатов скрайбирования рабочую поверхность пластин немного подполировывали. Пластину размещали на специальном устройстве, в образец внедрили индентор и перемещали столик с образцами. Затем столик смещали в перпендикулярном направлении на некоторое расстояние L, вновь осуществляли перемещение, т.е. образовывали ряд следов 2 в виде царапин на поверхности образца Затем стол с образцом поворачивали на некоторый угол

Формула изобретения
1. Способ оценки свойств инструментальных материалов, включающий в себя нагружение образца индентором, относительное перемещение образца и индентора по исследуемой поверхности, оценку степени повреждения поверхности образца в зоне следа скрайбирования, отличающийся тем, что выполняют серию перемещений, образец поворачивают в плоскости исследуемой поверхности на угол, вновь выполняют серию перемещений с образованием сетки следов скрайбирования, а о свойствах материала судят по площади разрушения поверхности в ячейках сетки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что о свойствах материала судят по расстоянию между следами перемещений из условия: чем меньше расстояние при равной площади разрушения, тем выше сопротивляемость материала разрушению.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3