СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МАКСИМАЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН Российский патент 2012 года по МПК B23B1/00 

Изобретение относится к обработке металлов резанием, а именно к способам определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин, которая позволяет определять оптимальную скорость резания, обеспечивающую минимальную интенсивность износа инструмента.

Известны способы определения температуры максимальной работоспособности Θ_мр твердосплавных режущих пластин по характерным участкам графиков зависимостей различных структурночувствительных характеристик инструментов от температуры, например: по перегибу температурной зависимости ударной вязкости твердосплавных режущих пластин, который соответствует их переходу из квазихрупкого в вязкое состояние [Патент РФ №2215615, В23В 1/00, опубл. 10.11.2003].

Недостатком известного способа является необходимость изготовления специальных образцов, которые впоследствии разрушают. Кроме того, необходимо перегревать испытываемые пластины с учетом их остывания при переносе от печи к копру.

Наиболее близким по технический сущности, принятым в качестве прототипа, является способ определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин по характерному участку зависимости критерия вязкости разрушения (трещиностойкости) твердосплавных режущих пластин от температуры [Патент РФ №2373029, В23В 1/00, опубл. 20.07.2009].

Недостатком указанного способа является необходимость проводить расчеты критерия вязкости разрушения (трещиностойкости) К_1с твердосплавных режущих пластин на основании определения диагоналей отпечатков, полученных при нанесении отпечатка индентора микротвердомера, и величины сопротивления развитию трещины. Расчет К_1с усложняет процедуру определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин и повышает погрешность измерений.

При осуществлении предлагаемого способа поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в снижении погрешности измерений структурно-чувствительной характеристики твердосплавных режущих пластин в результате снижения трудоемкости ее определения и упрощения расчетов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин, включающем построение графика температурной зависимости структурно-чувствительной характеристики пластин по результатам кратковременных испытаний в диапазоне от 400 до 1000°С и определение на нем характерного участка, соответствующего интервалу температур максимальной работоспособности, особенностью является то, что в качестве структурно-чувствительной характеристики используют среднюю длину трещин, возникающих в твердосплавной режущей пластине в процессе испытаний, а в качестве характерного участка на выявленной температурной зависимости принимают интервал температур, в котором средняя длина трещин минимальна.

В отличие от прототипа величину температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин определяют без трудоемких расчетов по средней длине трещин, что снижает погрешность измерений.

Предлагаемый способ иллюстрирует пример.

На чертеже представлена экспериментально полученная зависимость средних длин трещин l_ср(мкм) твердого сплава ВК8 от температуры испытаний Θ(°С). Измерения l_ср(мкм) выполнены при температурах от 400 до 1000°С. Погрешность измерений средних длин трещин в эксперименте не превышала 0,9% при доверительной вероятности 0,95, в то время как в прототипе погрешность определения критерия вязкости разрушения (трещиностойкости) изменялась от 1,0 до 3,3% при доверительной вероятности 0,90. Минимальные значения l_ср(мкм) наблюдаются в интервале температур 550-750°С (1). Следовательно, температура максимальной работоспособности режущего твердосплавного инструмента для ВК8 составляет 550-750°С. Причем величины Θ_мр(°С) установлены без дополнительных расчетов, что уменьшило погрешность измерений и повысило качество определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин.

Известно, что с изменением температуры, свойства инструментального твердого сплава меняются. С увеличением температуры он переходит из хрупкого в хрупко-пластическое состояние, при этом склонность к развитию трещин снижается, а прочностные характеристики соответственно увеличиваются. Исходя из этого, средняя длина трещины может быть принята в качестве характеристики для определения диапазона температур максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин.

Способ определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин заключается в следующем.

Образец твердосплавной режущей пластины закрепляют в резцедержателе с токоподводами и устанавливают горизонтально на изолирующую прокладку на предметный столик микротвердомера ПМТ-3. Включают установку для автоматического поддержания температуры [Патент РФ на полезную модель №43483, В23В 27/16, опубл. 27.01.2005], доводят температуру пластины до требуемой при испытаниях, температуру фиксируют (с помощью, например, инфракрасного термометра «Термикс 600/1300 ЛЦМ») и определяют среднюю длину трещин l_ср(мкм). Предварительно передвинув предметный столик ПМТ-3 на 2-3 мм, нагревают пластину до более высокой температуры и вновь определяют l_ср(мкм) в другом месте образца. Выполнив необходимое количество измерений, установку выключают.

По результатам кратковременных испытаний нескольких стандартных твердосплавных пластин определяют средние длины трещин при различных температурах Θ(°С). Для наглядности строят график l_ср=f(Θ) температурной зависимости структурночувствительной характеристики пластин по результатам кратковременных испытаний в диапазоне от 400 до 1000°С. В частном случае можно полученные результаты свести в таблицу. Анализируя данные графика или таблицы, выявляют характерный участок, в котором значения средних длин трещин твердосплавных режущих пластин минимальны. Выявленный интервал температур принимают как температуру максимальной работоспособности данного твердого сплава Θ_мр(°С), которую в дальнейшем используют для определения оптимальной скорости резания.

Способ включает построение графика температурной зависимости структурно-чувствительной характеристики пластин по результатам кратковременных испытаний в диапазоне от 400 до 1000°С и определение на нем характерного участка, соответствующего интервалу температур максимальной работоспособности. Для снижения трудоемкости за счет снижения погрешности измерений в качестве структурно-чувствительной характеристики используют среднюю длину трещин, возникающих в твердосплавной режущей пластине в процессе испытаний, а в качестве характерного участка на выявленной температурной зависимости принимают интервал температур, в котором средняя длина трещин минимальна. 1 ил.

Способ определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин, включающий построение графика температурной зависимости структурно-чувствительной характеристики пластин по результатам кратковременных испытаний в диапазоне от 400 до 1000°С и определение на нем характерного участка, соответствующего интервалу температур максимальной работоспособности, отличающийся тем, что в качестве структурно-чувствительной характеристики используют среднюю длину трещин, возникающих в твердосплавной режущей пластине в процессе испытаний, а в качестве характерного участка на выявленной температурной зависимости принимают интервал температур, в котором средняя длина трещин минимальна.