СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ КЛИНОВИДНОЙ ДЕТАЛИ Российский патент 2006 года по МПК G01N3/42 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при оценке качества заточенного лезвийного инструмента.

Известен способ определения твердости металлической детали (см. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В двух частях. Часть вторая. Механические испытания. Конструкционная прочность. - М.: Машиностроение, 1974. - С.69), в котором поверхность испытуемой детали царапают практически не деформирующимся (алмазным) индентором. При этом твердость образца определяют по отношению вертикальной нагрузки к квадрату полуширины царапины.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе вследствие нерезких краев царапины приходится измерять ширину большого числа царапин на каждом образце. Кроме того, способ не применим в области, прилегающей к кромке клиновидной детали, так как свойства поверхностного слоя клиновидной детали сильно зависят от расстояния до кромки, а ширина царапины соизмерима с шириной области, где свойства поверхностного слоя образца зависят от расстояния до кромки.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ определения микротвердости поверхности детали (см. там же, с.83), в котором твердость определяют как отношение действующей нагрузки к площади поверхности отпечатка при вдавливании алмазной пирамиды с квадратным основанием и углом между противоположными гранями 136°, принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что известный способ не применим в области, прилегающей к кромке клиновидной детали, так как свойства поверхностного слоя клиновидной детали сильно зависят от расстояния до кромки, а размер отпечатка соизмерим с шириной области, где свойства поверхностного слоя детали зависят от расстояния до кромки. Кроме того, деформация нежесткого клина детали под действием силы нагружения искажает результаты.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Клиновидные детали, как правило, являются наиболее ответственными и сложными в изготовлении. При их механической обработке форма детали обуславливает неодинаковые свойства поверхностных слоев вблизи и вдали от кромки клина. Наиболее яркими представителями клиновидных деталей являются лезвийные режущие инструменты. Повышение стойкости лезвийного инструмента и производительности обработки им является актуальной задачей. Требования к качеству заточки режущих инструментов возросли в условиях автоматизированного производства. Однако оценить микротвердость лезвия (микротвердость поверхностного слоя вблизи кромки), определяющую износостойкость инструмента, не представляется возможным ввиду отсутствия надежных способов измерения твердости клиновидных деталей.

Технический результат - повышение точности оценки микротвердости клиновидной детали.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе индентор, твердость которого значительно больше твердости детали, внедряют в поверхностный слой клиновидной детали, а затем определяют микротвердость делением силы на площадь поверхности отпечатка. Особенность заключается в том, что индентор вводят в контакт с кромкой клина в перпендикулярном к ней направлении и вдоль одной из поверхностей клина.

На чертежах представлено:

На фиг.1 и 2 изображены схемы нагружения клиновидной детали соответственно цилиндрическим и призматическим индентором, на фиг.3 и 4 изображены (увеличено) схемы к определению площади отпечатка на детали после нагружения соответственно цилиндрическим и призматическим индентором.

Устройство для реализации способа по фиг.1 содержит деталь 1, клиновая часть которой введена в соприкосновение с цилиндрическим индентором 2.

Устройство для реализации способа по фиг.2 содержит деталь 1, клиновая часть которой введена в соприкосновение с призматическим индентором 2.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит индентор, контактная поверхность которого выполнена в виде цилиндра (см. фиг.1) или призмы (см. фиг.2) из материала, твердость которого существенно больше твердости материала измеряемой детали (например, алмаз, твердый сплав). Индентор вводят в контакт с кромкой клина таким образом, чтобы ось цилиндра (призмы) была перпендикулярна к ней. Кроме того, ось цилиндра (призмы) должна быть перпендикулярна одной из поверхностей клина, вдоль которой затем нагружают индентор нормированной силой. Под нагрузкой индентор выдерживают в течение не менее 5 секунд. Затем нагрузку (силу F) снимают, индентор отводят. С помощью микроскопа измеряют длину h отпечатка (см. фиг.3). Зная угол заострения клина α и радиус R индентора, вычисляют площадь S поверхности отпечатка:

В случае нагружения призматическим индентором для расчета площади отпечатка S используют угол призмы β:

Затем, зная нагрузку (силу F), вычисляют микротвердость клина:

Нагрузка F измеряется в ньютонах, площадь S в мм², микротвердость H в МПа.

Способ определения микротвердости клиновидной детали позволяет оценить ее свойства вблизи кромки клина на расстоянии менее b. Для этого измеренную длину h отпечатка пересчитывают на его глубину b:

для цилиндрического индентора ;

для призматического индентора .

Глубина b ограничена радиусом R цилиндра и высотой С основания призмы (см. фиг.2). Для исследования поверхностного слоя на большую глубину используют цилиндрический индентор большего диаметра.

Полученная микротвердость клиновидной детали, в отличие от прототипа, отражает свойства поверхностного слоя клиновой части детали и может быть использована для оценки эксплуатационных качеств клиновидной детали или свойств ее заготовки.

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при оценке качества заточенного лезвийного инструмента. Заявлен способ определения микротвердости клиновидной детали, при котором индентор, твердость которого значительно больше твердости детали, внедряют в поверхностный слой клиновидной детали. Индентор вводят в контакт с кромкой клина в перпендикулярном к ней направлении и вдоль одной из поверхностей клина. Определяют микротвердость делением силы на площадь поверхности отпечатка. Технический результат: повышение точности оценки механических свойств испытуемой клиновидной детали. 4 ил.

Способ определения микротвердости клиновидной детали, при котором индентор, твердость которого значительно больше твердости детали, внедряют в поверхностный слой клиновидной детали, а затем определяют микротвердость делением силы на площадь поверхности отпечатка, отличающийся тем, что индентор вводят в контакт с кромкой клина в перпендикулярном к ней направлении и вдоль одной из поверхностей клина.