СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МАКСИМАЛЬНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН Российский патент 2015 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 структурно-чувствительных 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) K_1c твердосплавных режущих пластин на основании определения диагоналей отпечатков, полученных при нанесении отпечатка индентора микротвердомера, и величины сопротивления развитию трещины. Расчет K_1c усложняет процедуру определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин и повышает погрешность измерений.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин за счет повышения качества результатов определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин.

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 электрическую проводимость твердосплавной режущей пластины, а в качестве характерного участка на выявленной температурной зависимости принимают интервал температур, в котором электрическая проводимость твердосплавной режущей пластины минимальна.

В отличие от прототипа величину температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин определяют без трудоемких расчетов по электрической проводимости твердосплавной режущей пластины, что снижает погрешность измерений.

Предлагаемый способ иллюстрирует пример.

На рисунке представлена экспериментально полученная зависимость электрической проводимости G (10^-2 См) твердого сплава ВК8 от температуры испытаний Θ(°С). Измерения G (10^-2 См) выполнены при температурах от 400 до 1000°С. Погрешность измерений электрической проводимости 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 G (10^-2 См) наблюдаются в интервале температур 625-750°С (1). Следовательно, температура максимальной работоспособности режущего твердосплавного инструмента для ВК8 составляет 625-750°С. Причем величины Θ_мр (°С) установлены без дополнительных расчетов, что уменьшило погрешность измерений и повысило качество определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин.

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

Берут образец твердосплавной режущей пластины, устанавливаемой в корпус устройства для испытаний между токоподводами на керамическую подложку и зажимаемой винтами, через металлическую пластину и керамические изоляторы. При нагреве образца приборы будут фиксировать изменение силы тока и напряжения в зависимости от температуры.

По результатам кратковременных испытаний нескольких стандартных твердосплавных пластин определяют электрическую проводимость G (10^-2 См) при различных температурах Θ (°С). Для наглядности строят график G=f(Θ) температурной зависимости структурно-чувствительной 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 электрической проводимости твердосплавных режущих пластин минимальны (допускается изменение электрической проводимости в пределах 5%). Принятая величина соответствует пятипроцентной погрешности измерений, приемлемой для инженерных расчетов. Затем на графике через ординату, соответствующую рассчитанной величине G*(10^-2 См), проводят прямую параллельную оси абсцисс до пересечения с линиями графика. Определяют абсциссы точек пересечения и принимают их за границы искомого интервала температур. При использовании таблиц искомый интервал температур определяют по рассчитанной величине G*(10^-2 См) известным методом интерполяции табличных значений. Выявленный интервал температур принимают как температуру максимальной работоспособности данного твердого сплава Θмр (°С).

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 погрешности измерений при определении температуры максимальной работоспособности в качестве структурно-чувствительной характеристики используют электрическую проводимость твердосплавной режущей пластины, а в качестве характерного участка на выявленной температурной зависимости принимают интервал температур, в котором электрическая проводимость минимальна. 1 ил.

Способ определения температуры максимальной работоспособности твердосплавных режущих пластин из сплава ВК8, 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 электрическую проводимость, а в качестве характерного участка на выявленной температурной зависимости принимают участок минимальных значений, соответствующий 5% отклонению температуры, в котором электрическая проводимость минимальна.