Зразок для оцінки міцності різальної частини твердосплавного інструменту шляхом його випробування на консольний згин

Реферат: Зразок для оцінки міцності різальної частини твердосплавного інструменту шляхом його випробування на консольний згин виконаний у формі, що відповідає формі пластини твердосплавного інструменту. З боку щонайменше однієї грані зразка - пластини твердосплавного інструменту - виконані поздовжній та поперечний взаємно перпендикулярні надрізи з можливістю утворення одно- або багатоярусної системи мікрозразків - консольних балочок, кожна з яких призначена для випробувань на консольний згин. UA 89666 U (12) UA 89666 U UA 89666 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до засобів дослідження характеристик лезвійного твердосплавного інструменту, а саме до конструкції зразка для оцінки міцності різальної частини твердосплавного інструменту шляхом його випробування на консольний згин, який може бути використаний для контролю міцності та якості лезвійного твердосплавного інструменту при його розробці та під час виготовлення. Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі за кількістю суттєвих ознак є зразок для оцінки міцності різальної частини твердосплавного інструменту шляхом його випробування на консольний згин, виконаний у формі, що відповідає формі пластини твердосплавного інструменту [Пинахин И.А. Повышение работоспособности металлорежущего інструмента из твердых сплавов методом импульсной лазерной обработки. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Ставрополь: СевероКавказский государственный технический университет - 2011. - С. 10]. Для випробувань згадані зразки виготовляють з окремих заготовок за спеціальними технологіями, які відрізняються від технології виробництва реального інструменту. Тому стан поверхневих шарів і внутрішня будова цих зразків відрізняються від стану ріжучої поверхні лезвійного інструменту внаслідок невідповідності технології, режимів оброблення і рівня пошкодженості зразків та інструменту. На зразках відсутні зносостійкі покриття, не відтворюються належним чином способи поверхневої та об'ємної модифікації, які застосовують для підвищення стійкості лезвійного інструменту, а тому результати досліджень таких зразків відрізняються від фактичної якості та міцності і стану пошкодження різальної частини твердосплавного інструменту при його експлуатації. Зважаючи на сказане, результати досліджень таких зразків є недостатньо достовірними. В основу пропонованої корисної моделі поставлена задача створення такого зразка для оцінки міцності різальної частини твердосплавного інструменту шляхом його випробування на консольний згин, який би дозволив підвищити достовірність досліджень і контроль міцності та якості лезвійного твердосплавного інструменту при його розробці та під час виготовлення і застосування. Поставлена задача вирішується за рахунок створення умов для можливості оцінки міцності різальної частини твердосплавного інструменту на окремих ділянках одного зразка, яким може бути реальна напайна або перезагострювальна ріжуча пластина твердосплавного інструменту. Запропонований зразок для оцінки міцності різальної частини твердосплавного інструменту шляхом його випробування на консольний згин, що виконаний у формі, що відповідає формі пластини твердосплавного інструменту, згідно з корисною моделлю, з боку щонайменше однієї грані зразка - пластини твердосплавного інструменту - виконані поздовжній і/або поперечний взаємно перпендикулярні надрізи з можливістю утворення одно- або багатоярусної системи мікрозразків - консольних балочок, кожна з яких призначена для випробувань на консольний згин. При цьому кожна консольна балочка під час випробувань на консольний згин дозволяє отримати значення локальної міцності інструменту у місцях розташування відповідних балочок і, таким чином, оцінити міцність і якість певних ділянок різальної частини твердосплавного інструменту. Отже, одержані результати досліджень пропонованого зразка є більш достовірними, оскільки характеризують фактичну якість та міцність і дозволяють оцінити стан пошкодження різальної частини твердосплавного інструменту при його експлуатації. Суть пропонованої корисної моделі пояснюється графічними матеріалами: На фіг. 1 показано фрагмент робочої частини лезвійного інструменту з двома ярусами консольних балочок, призначених для їх випробування на консольний згин. На фіг. 2 показано приклади виконання пропонованого зразка. На фіг. 3 показано загальний вид руйнування консольних міні-балочок на верхній різальній поверхні твердосплавної пластини ВКЗ. Розміри дано з масштабним коефіцієнтом х 0,3611. Пропонований зразок для оцінки міцності різальної частини твердосплавного інструменту шляхом його випробування на консольний згин, виконаний у вигляді реальної напайної ріжучої пластини твердосплавного інструменту. З двох протилежних граней пластини виконані поздовжні 1 і поперечні 2 взаємно перпендикулярні надрізи, які утворили триярусну систему мікрозразків - консольних балочок 3, призначених для їх навантажування кожної з них під час досліджень силою Р. У процесі навантажування, у зразку виникають мікротріщини 4, напрямок просування яких показано позицією 5. Пропонований зразок досліджували наступним чином. Попередньо у напайній пластині твердого сплаву ВКЗ 25 × 10 × 6 мм з двох протилежних бічних граней пластини з використанням електроерозійного різання виконали поздовжні 1 і поперечні 2 взаємно перпендикулярні надрізи, які утворили триярусну систему мікрозразків 1 UA 89666 U 5 10 15 20 25 30 35 консольних балочок 3. Для визначення розподілу міцності по ділянках верхньої різальної поверхні пластини верхній ряд консольних балочок 3 завширшки 3-4 мм, з товщиною 1-1,17 мм та з довжиною 1,32-1,62 мм випробовували на консольний згин за допомогою гідравлічної випробувальної машини ZD-4. При цьому консольні балочки 3 одну за одною навантажували поперечною силою Ρ до руйнування. Під час навантажування реєстрували оптичним мікроскопом МБС-3 [інформація з сайту http://www.mbs10.ru/] та оптичним мікроскопом SIGETA САМ-04 [інформація з сайта http://www.astroscope.com.ua/mikroskop_sigеta_cam-04_25 × 400x_usb/16527.htm] поточні значення деформування і процес виникнення мікротріщини та її зростання у напрямку, вказаному стрілкою 6, до руйнування кожної балочки 3. Після руйнування за допомогою оптичного мікроскопа досліджували поверхні зламу та контур макротріщини. Отримані в результаті досліджень локальні значення міцності та характеру руйнування використовували для достовірної оцінки якості та дефектності матеріалу у окремих ділянках леза інструменту. Враховуючи обмежені розміри балочок 3 та характерного для крихких матеріалів випадкового положення джерела руйнування у межах робочої частини балочки 3, для визначення фактичного рівня напружень при руйнуванні довжину кожної балочки визначали як відстань від джерела руйнування до краю балочки 3. Розрахунок значень локальної міцності на згин твердого сплаву σ зг у даній конструкції пластини виконували за рівнянням: 2 Σзг=6 Pl/Bh , де Ρ максимальна сила при руйнуванні балочки 3, l - довжина балочки, мм, визначена за схемою, показаною на фіг. 3, В та h - відповідно, ширина і висота перерізу балочки 3, мм. Механічні випробування пропонованого зразка показали, що фактична міцність окремих ділянок різальної частини пластини не є стабільною і коливається у межах 677-1005 МПа, залежно від ступеня локальної технологічної дефектності поверхні. Це значно відрізняється від рівня міцності 1176 МПа, отриманого для шліфованих призматичних зразків сплаву ВКЗ у відповідності до Державного стандарту [ГОСТ 20019-74. СПЛАВЫ ТВЕРДЫЕ спеченные. Метод определения предела прочности при поперечном изгибе. - М: Госстандарт. - 1974. - 9 С.]. Міцність балочок 3, розташованих на нижній частині пластин, виявилася у середньому на 15 % вищою у порівнянні з балочками 3 верхнього ярусу. Таким чином, запропонований зразок дозволяє більш достовірно порівняно із найближчим аналогом та стандартними зразками оцінити конструкційну міцність твердосплавних інструментальних матеріалів для різального інструменту за рахунок можливості оцінки впливу конструкційних, технологічних і експлуатаційних факторів на механічний стан різних ділянок робочої частини реального інструменту, а також дає можливість оцінити міцність та якість лезвійного твердосплавного інструменту як на етапі його розробки, так і під час виготовлення та застосування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Зразок для оцінки міцності різальної частини твердосплавного інструменту шляхом його випробування на консольний згин, що виконаний у формі, що відповідає формі пластини твердосплавного інструменту, який відрізняється тим, що з боку щонайменше однієї грані зразка - пластини твердосплавного інструменту - виконані поздовжній та поперечний взаємно перпендикулярні надрізи з можливістю утворення одно- або багатоярусної системи мікрозразків - консольних балочок, кожна з яких призначена для випробувань на консольний згин. 2 UA 89666 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна службаінтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3