Способ ассиметричного маятникового скрайбирования Российский патент 2017 года по МПК G01N3/46 

Решение относится к способам, предназначенным для оценки физико-механических свойств их материала путем индентирования.

Известны [1, 2] решения, в которых при исследовании физико-механических характеристик материала и прогнозирования эксплуатационных свойств металлорежущего инструмента, выполненного из этого материала, используется метод маятникового скрайбирования, заключающийся в том, что индентор, закрепленный на маятнике, перемещают по дуге качания маятника. Настраивая необходимую глубину внедрения индентора в тело образца, осуществляют деформацию материала образца. При этом либо регистрируют параметры акустической эмиссии [3], регистрируемой в процессе скрайбирования, либо измеряют параметры следа скрайбирования [4]. В том и другом случае результаты регистрации или измерения используют для оценки физико-механических или эксплуатационных свойств сравниваемых материалов.

Реализуют метод маятникового скрайбирования на специальном приборе, содержащем предметный столик для размещения и закрепления образца. Столик имеет два взаимоперпендикулярных перемещения, индентор снабжен микромеханическим устройством регулирования глубины внедрения индентора в материал образца. Устройство размещено на качающемся маятнике. Маятник снабжен сменными грузами. Изменение массы грузов и начального угла отклонения маятника позволяет варьировать энергию деформации материала образца при перемещении индентора по дуге качания маятника.

Во всех указанных выше известных решениях метод маятникового скрайбирования реализован на образцах, исследуемая поверхность которых позиционирована симметрично и перпендикулярно относительно индентора, находящегося в точке своего движения, соответствующей максимальной глубине внедрения индентора. Иначе говоря, образец относительно индентора выставлялся своей плоской стороной так, чтобы индентор начинал взаимодействовать с образцом с нулевой глубиной внедрения, затем по мере движения индентора по дуге качания маятника глубина внедрения росла, в некоторый момент времени глубина достигала максимального значения, затем она начинала убывать и индентор выходил из тела образца с нулевой глубиной. Это позволяло приблизить условия нагружения образца к реальным условиям нагружения материалов металлорежущих инструментов, образцами в большинстве случаев являлись изделия, т.е. сменные режущие пластины плоскопараллельной формы.

Недостатком этих решений являлись ограниченные возможности, связанные с тем, что при таком симметричном расположении образца относительно индентора не представлялось возможным осуществить несимметричное маятниковое скрайбирование, т.е. с разными глубинами внедрения индентора при входе и выходе его из материала образца, причем глубины ориентированы в разных направлениях по отношению к траектории движения индентора. Такие условия формирования срезаемых слоев характерны для зубофрезерования и торцевого фрезерования.

Техническим результатом заявляемого объекта является расширение технологических возможностей метода маятникового скрайбирования с целью обеспечения возможности варьирования параметрами следа маятникового скрайбирования, а именно с разными глубинами внедрения индентора при входе и выходе его из материала образца, причем глубины ориентированы в разных направлениях по отношению к траектории движения индентора.

Технический результат достигается тем, что образец относительно вертикального положения маятника с индентором смещают в горизонтальной плоскости от симметричного положения и в вертикальной плоскости до положения, обеспечивающего формирование следа требуемой формы и глубин внедрения индентора на входе и выходе с ориентированием последних в разных направлениях относительно траектории движения индентора.

Таким образом, заявляемый объект, как и прототип [4], включает в себя позиционирование образца относительно индентора для обеспечения необходимых условий взаимодействия и получения необходимых параметров следа маятникового скрайбирования. Однако заявляемый способ отличается тем, что образец относительно вертикального положения маятника с индентором смещают в горизонтальной плоскости от симметричного положения и в вертикальной плоскости до положения, обеспечивающего формирование следа требуемой формы и глубин внедрения индентора на входе и выходе с ориентированием последних в разных направлениях относительно траектории движения индентора.

На фиг. 1 показано принципиальное устройство прибора для реализации маятникового скрайбирования (слева на фото прибор для маятникового скрайбирования, справа - микроскоп для первоначального наблюдения следов скрайбирования). На фиг. 2 и фиг. 3 показаны варианты смещения образца относительно траектории перемещения индентора.

Способ реализуют следующим образом. Если линию ОАО взять за некое отсчетное положение, соответствующее вертикальному положению маятника 1, несущего на себе индентор 2, то образец 3 смещают относительно нее на некоторое расстояние L₁ в горизонтальной плоскости и относительно точки А смещают на расстояние L₂ в вертикальной плоскости. Маятник имеющейся длины отклоняют от нижнего положения маятника на оси ОАО на некоторый угол α и задают ему качательное движение В. По мере своего движения индентор вступает во взаимодействие с материалом образца в некоторой точке Б и выходит из него в точке С. Маятник фиксируют и исследуют след, образовавшийся в материале образца в результате его взаимодействия с индентором. Параметры следа условно назовем: L - длина следа; расстояние B₁ (длину участка БД) от торца ДЕ образца назовем глубиной внедрения индентора на линии ДЖ входа в заготовку; расстояние В₂ (длину участка ДС) - глубиной внедрения индентора на линии ДЕ выхода из образца. При этом вход и выход индентора осуществляется на поверхностях образца, ориентированных в разных направлениях относительно траектории БСА движения индентора.

Представленный на фиг. 3 случай показывает возможность формирования следа маятникового скрайбирования в образце, стороны ЖБД и ДСЕ которого ориентированы друг относительно друга не под прямым углом.

Представленное описание реализации асимметричного способа маятникового скрайбирования доказывает достижение технического результата.

Литература

1. Патент РФ №2555207 на изобретение, заявка №2013158613 от 28.02.2014, опубл. 10.07.2015, бюл. №19.

2. Мокрицкий Б.Я., Верхотуров А.Д., Пустовалов Д.А., Верещака А.А., Евстигнеев А.И., Кравченко Е.Г. Выбор эффективного материала инструмента по параметрам следа скрайбирования // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, №9, 2015, 45-49 с.

3. Мокрицкий, Б.Я. Акустическая эмиссия как средство оценки и прогнозирования свойств инструментальных материалов. // Вестник машиностроения, №10, 2010, с. 76-78.

4. Патент РФ №2548057 на изобретение, заявка №2013158593/28 от 27.12.2013, опубл. 10.04.2015, Бюл. №10.

Изобретение относится к способам, предназначенным для оценки физико-механических свойств их материала путем индентирования. Сущность: осуществляют позиционирование образца относительно индентора для обеспечения необходимых условий взаимодействия и получения необходимых параметров следа маятникового скрайбирования. Образец относительно вертикального положения маятника с индентором смещают в горизонтальной плоскости от симметричного положения и в вертикальной плоскости до положения, обеспечивающего формирование следа требуемой формы и глубин внедрения индентора на входе и выходе его из материала образца с ориентированием последних в разных направлениях относительно траектории движения индентора. Технический результат: расширение технологических возможностей метода маятникового скрайбирования. 3 ил.

Способ асимметричного маятникового скрайбирования, включающий в себя позиционирование образца относительно индентора для обеспечения необходимых условий взаимодействия и получения необходимых параметров следа маятникового скрайбирования, отличающийся тем, что образец относительно вертикального положения маятника с индентором смещают в горизонтальной плоскости от симметричного положения и в вертикальной плоскости до положения, обеспечивающего формирование следа требуемой формы и глубин внедрения индентора на входе и выходе с ориентированием последних в разных направлениях относительно траектории движения индентора.