Способ определения прочности образцов Советский патент 1986 года по МПК G01N3/58 

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано для диагностической оценки прочности твердосплавных режущих инструментов (резцов, сверл, разверток, зенкеров, протяжек и т. д.).

Цель изобретения - повышение точности за счет облучения импульсами лазерного излучения.

Способ осуществляется следующим образом.

Из партии режущего инструментального материала, прочность которого требуется определить, отбирают часть образцов. Затем образцы облучают импульсами лазерного излучения с плотностью 10 -10 Вт/см на установке.

На фиг. 1 изображена схема установки; на фиг. 2 - зависимость подачи (нагрузка, которую выдерживает инструмент по прочности) от амплитуды электромагнитного излучения.

Установка содержит импульсный лазер 1, воздействующий на исследуемый образец 2, фокусирующую линзу 3 для изменения плотности потока излучения, измеритель 4 энергии лазерного излучения, датчик-антенну 5, усилитель 6 и осциллограф 7.

В результате импульсного воздействия лазера 1 на образец 2 создается высокотемпературный локальный разогрев исследуемой микрообласти. Вследствие высокой скорости нагрева и последующего охлаждения в материале инструмента возникают фазовые превращения, которые создают поле термоупругих напряжений в микрообъеме твердого сплава.

Релаксация возникших напряжений возможна вследствие пластической деформации. Твердосплавным материалам в той или иной степени присуща тенденция к хрупкому разрушению, т. е. к появлению трещин при достижении напряжений, создаваемых внешним воздействием, больще критических. Вследствие разрушения за счет образования зарядов на бортах развивающихся трещин возникает напряженность электрического поля, приводящая к электромагнитному излучению, амплитуда которого регистрируется датчиком-антенной 5, усиливается усилителем 6 и передается на осциллограф, работающий в запоминающем режиме. Экспериментальные исследования показывают, что для каждого конкретного твердосплавного инструментального материала существует свой порог по плотности мощности лазерного излучения, начиная с которого наблюдается генерация высокочастотных импульсов, т. е. начинают появляться микротрещины - источники ЭМИ (электромагнитное излучение). Минимальное значение плотности мощности излучения, при котором начинают генерироваться сигналы ЭМИ с частотой (0,1 -1,0 МГц, является 10 Вт/см. Верхний предел - 10 Вт/см обусловлен тем, что при более высокой плотности начинается локальное плавление исследуемой

микрообласти и трещины не появляются (т. е. они залечиваются процессами плавления), а ЭМИ отсутствует.

Таким образом, облучение производится одиночными импульсами под воздействием лазера в работе коротких импульсов. Длительность импульсов берется от Ю до 10 ® с. При слишком коротких импульсах энергии излучения недостаточно для раскрытия трещин, дающих ЭМИ. При длительных импульсах и сопровождающих их процессах плавления образующиеся трещины «залечиваются, это таже не приводит к генерации ЭМИ. Для всех отобранных образцов получают определенные по величине амплитуды ЭМИ при облучении их одинаковым потоком излучения. Затем для этих же

образцов определяют хрупкую прочность (ломающую подачу), прикладывая к ним в процессе испытания возрастающую нагрузку за счет ступенчатого повышения подачи вплоть до поломки режущей пластины, по измеренным значениям строят градуировочный график «прочность образца (ломающая подача) - амплитуда ЭМИ. Теперь для определения прочности каждого инструмента из партии достаточно облучить его лазерным импульсом той же мощности, что и контрольные образцы, измерить амплитуду ЭМИ на экране запоминающего осциллографа и по градуировочному графику определить прочность инструмента.

40

Формула изобретения

Способ определения прочности образцов, заключающийся в нагружении образцов и определении прочности по их реакции на нагрузку, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности определения, в качестве нагрузки используют импульсы лазерного излучения с плотностью Вт/см, измеряют амплитуду электромагнитного излучения, возникщего под воздействием лазерного

излучения, и по ней определяют прочность образцов.

аэ

0.61 О.ЧЗ

20

ФигЛ

Фиг. 2

50 мм

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для диагностической оценки прочности твердосплавных режущих инструментов. Цель изобретения - повышение точности - достигается за счет того, что в качестве нагрузки используют импульсы лазерного излучения плотностью Вт/см, измеряют амплитуду электромагнитного из- лучения, возникающего под воздействием лазерного излучения, и по ней определяют прочность образцов. 2 ил. IND NS Од О О)