Способ определения износостойкости инструментальных материалов

 

Изобретение относится к области исследования материалов резанием и может быть использовано для оценки износостойкости инструментальных материалов. Цель изобретения - повышение достоверности за счет исключения погрешностей, вызванных различиями в адгезионной активности исследуемых материалов. Из исследуемого материала изготавливают группу инструментов , на вершинах режущего клина крторых выполняют фаски с различными ширинами и отрицательными передними углами наклона, при резании заготовок дополнительно измеряют размеры лунки износа инструмента, а об износостойкости материалов судят по параметрам лунки износа инструментов из различных материалов с одинаковым углом наклона фаски и отношением длины фаски к толщине среза, при резании которыми имеет место одинаковая усадка стружки, t ил., 1 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 3/58

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВтОГСКОМ СВИД тЯЛЬСтВУ (21) 4846198/28 (22) 07.05.90 (46) 23.12.92. Бюл. Ы 47 (71) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей,. сплавов и ферросплавов, Всесоюзный межотраслевой научно-технический кооператив "Практика" и Харьковский политехнический институт им, В,И,Ленина (72) Ю.H.Âíóêîâ, А,C.Ó÷àåâ, В.М. Рябикина, А.С.Сальников, Ю.А,Фешков, А.М.Котляр и

А.И.Пуценко (56) Вульф А.М., Резание металлов. Л.: 1973, с, 171-179, Авторское свидетельство СССР

М 1335854, кл 6 01 N 3/58, 1987, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЙЗНОСОСТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к способам определения износостойкости материалов резанием и может быть использовано для оценки износостойкости инструментальных материалов.

Известен способ определения износостойкости, при котором истирание поверх ности осуществляют на машине трения по схеме цилиндр-плоскость, э об износостойкости судят по профилограмме лунки износа.

Такой способ не полностью воспроизводит условия, возникающие в процессе реального резания. В частности, взаимоЯХ,, 1783374 Al (57) Изобретение относится к области исследования материалов резанием и может быть использовано для оценки износостойкости инструментальных материалов. Цель изобретения — повышение достоверности за счет исключения погрешностей, вызван-. ных различиями в адгезионной активности исследуемых материалов. Из исследуемого материала изготавливают группу инструментов, на вершинах режущего клина крторых выполняют фаски с различными штирийами и отрицательными передними углами наклона, при резаний заготовок дополнительно измеряют размеры лунки износа инструмента, а об износостойкости материалов судят по параметрам лунки износа инструментов из различных материалов с одинаковым углом наклона фаски и 3 отношением длины фаски к толщине среза, при резании которыми имеет место одинаковая усадка стружки. 1 ил., 1 табл.

ОО действие происходит в условиях повторного

Ю трения поверхностей без ювенильного контакта. М

" Известен способ определения износо- фа стойкости инструментальных материалов,. при котором еыполняют резание ннотру-; );е ментами из испытываемых материалов, при одинаковых режимах резания и геометрии инструмента в течение равных отрезков времени, а об износостойкости судят по величине лунки износа.

Недостатком этого способа является то, что при испытании материалов не учитываются различия в условиях трения при реза1783374 нии различными материалам, атериалами что может Способ осуществляется следующим обвносить погрешность в измерения. разом. об етения является спо- Из каждого из испытываемых инструПрототипом изо ретения я соб оценки сравнительн и ельнойизносостойкости ментальных материалов изготовляют неентов заключающийся в 5 сколько инструментов в форме клина, на

Toivel что заготовку обрабатывают инстру- вершине которого выполнена фаска с.разментами из испытываемых емых материалов при личными ширинами и отрицательными пеодинаковых режимах. резания и геометрии редними углами наклона, После этого инструментов. Ри т . Пр этом измеряют величину производят резание заготовки последовауСадки стружки, которую и рую и принимают в ка- 10 тельно каждым из инструментов и измеряют честве параметра резания при оцейке изно- размеры лунки износа инструмента. Об изсостойкости. носостойкости материалов судят по параНедостаткомэтогоспособаявляетсято, метрам лунки износа инструментов из что он, как и другие изве ие известные способы, не различных материалов с одинаковым углом учитывает различий в ичий в адгезионной активно- 15 наклона фаски и отношением длины фаски сти инструментальных материалов к абра- - к толщйне среза,: при резании которыми батываемому материалу, Вследствие этих имеет место одинаковая усадка стружки. ередних поверхностях сопо- На чертеже показана схема расположеставляемых инструментов складываются ния инструмента и заготовки при проведе различные условия контакта, по разному об- 20 нии испытаний. ато моженные и застойные зо- Предлагаемый способ осуществляют

Hbl, формируется и срывается нарост, йутем Резания инструменто с отрицаизменяется длина контакта стружки и инст- тельной фаской 2 заготовки 3. При этом изрумента. умента. Вследствие этих факторов, возни- меряют усадку стружки 4. кают . погрешн т

r ешности . îпределения 25 Приосуществлениипредлагаемогоспоизносостойкости так как несмотря на оди- . соба из каждого из испытываемых инструнаковые геомегрическйе параметры и ра- ментальных материалов изготовляют по

"венство режимов резания условия в нескольку инструментов в форме клина с которых работают инструменты из разных одинаковыми значениями переднего и за матерйалов, существенйо отличны из-за 30 днего угла. На каждом из таких инструменразличий в эдгезионной активности этих тов выполняют фаску на вершине под материалов к материалу заготовки. отрицательным передним углом, причем

Цель изобретения — повышение досто- длина f и угол наклона в фаски у резцов, верйости зэ счет исключения погрешно- выполненныхизодного инструментального стей, вызванных различиями вадгезионной 35- материала, отличны между собой. После активн а тивности исследуемых материалов. этого производят резание заготовки 3 по-.

Поставленная цель достигается тем, что следовательно каждым из инструментов с

1 в известном способе при определении из- фаской2.Припостоянных режимахрезания носостойкости инструментальных материа- и в течение равных промежутков времени. лов, изготавливают из исследуемых 40 При каждом из таких резаний замеряют материалов геометрически идентичные ин- усэдку (например, утолщение) стружки. Пострументы, обрабатывают ими заготовки сле завершения испытаний определяют при одинаковых режимах резания втечение . длину и угол наклона фаски при которых, в равных промежутков времени и измеряют процессе резания инструментами из развеличину усадки стружки, с учетом которой 45 ных материалоь отмечается равная усадка определяют износостойкость материалов, стружки. Износостойкость испытываемых из каждого исследуемого материала изго- инструмейтальных материалов определяют тавлйвэют группу инструментов, на верши- путем измерения глубины h лунки износа у нах режущего клина которых выполняют инструментов, параметры фаски которых фаски с различными ширинэми и отрица- 50 обеспечивают выравнивание усадки стружтельными переднйми углами наклона, при ки. резании заготовок дополнительно измеря- В процессе резания даже при одинакоют размеры лунки износа инструмента, а вых геометрических параметрах и режимах об износостойкости материалов судят по обработки инструменты, выполненные из параметрам лунки износа инструментов 55 разных инструментальйых материалов, раиз различных материалов с одинаковым . ботают в неравных условиях. Это неравенуглом наклона фяски и отношением длины ство обусловлено различием контактных фаски к толщине среза, при резании кото- явлений в зоне резания, вследствие разной рыми имеет место одинаковая усадка адгезионнойактивностиинструментальных инструментов к обрабатываемому материэ5

1783374 лу. Выполнение фаски с отрицательным пе- щине среза 1,5 и 2, при точении всеми испыредким углом у вершины резца создает за- тываемыми материалами отмечено одинастойную зону, изменяющую условия каное значение. коэффициента усадки контакта инструмента с заготовкой.

Установлено, что возможны такие reo- 5 метрические параметры фаски и сформиро- К = 2,62, ванной фаской застойной зоны при которых Вывод об износостойкости испытываеусловия трения инструмента и заготовки мых материалов сделан путем сопоставлевыравниваются. Показателем такого вырав- ния износа инструмента при указанных нивания условий трения, является выравни- 10 параметрах фаски - со= -10; Р= (1,5...2)а). вание усадки стру>кки, что характеризует На основе полученййх данных, испытыравенство энергетических затрат. Таким об- . ваемые материалы. ранжированы цифрами разом достоверные данные об износостой- от 1 до10 в порядке убывающей иэносостойкости инструментальных материалов могут кости при данных условиях резания (см.побыть получены только в случае, если реза- 15 следнюю колонку табл,1). Сопоставление с ние выполняется инструментами содинако- результатами, полученными при других павыми геометрическими параметрами при раметрахфаски показывает,что вусловиях, одинаковых режимах обработки, в течение когда не выравнена усадка стружки, возравных промежутков времени и при равной можны искажения, снижающйе-достоверусадке стружки. Последнее условие дости- 20 ность полученных результатов. Так, при угле; гается путем соответствующего подбора o f длин и угла накло а фаски у вершины ин- фаски -5 и отношении — =-1, отмечено, что струмента . износостойкость быстрорежущей стали

Пример, Определяли износостой- 10Р6М5К5 выше, чем Р6М5ФЗ, а у последкость быстрорежущих сталей Р6М5, 25 ней — выше, чем у Р6М5К5. В условиях выР6М5К5, Р6МБКБ-МП, Р6М5ФЗ, Р7М2Ф6- равненной усадки стружки, эти материалы

МП, 10Р6М5К5, полученных методами по- по убывающей износостойкости раэмещерошковой металлургии, инструментальных ны в последовательноети: Р6М5К5, материалов карбидосталы, карбидосталь И, Р6М5ФЗ, 10PGMSK5. карбидосталь! И, а также полученного мето- 30 Аналогично, прй фаске с параметрами ом вакУУмно-плазменной технологии по- = -5 f = 2 5 искажены анные о отноKpblTMA из нитрида титана Т!ы при течение = 5 а =25 искажены данные об отнозаготовки из стали 45 при скорости резания сительной иэносостойкости Р7М2Ф6-МП и

V = 35 м/мин., подаче S = 0,53 мм/об., глу- Р6М5К5-МП. бине резания t = 1,5 мм. Толщина среза а = 35 Таким образом, достоверная информа0,3 мм. Время точения каждым из инстру- ция об износостойкости может быть получементов 7= 5 мин. на только при резании инструментами с

Износ инструмента определяли путем такой отрицательной фаской, при которой профилографирования лунки износа проф-- выравнивается усадка стружки. Это поэвоилометром ВЭИ-201 завода "Калибр": при 40 ляет, при практическом использовании вертикальном увеличении 1000". предлагаемого способа, измерять параметДля испытаний иэ каждого из инстру- ры лунки износа только у тех инструментов, ментального материала было использова- при резании которыми выявлена равная но по 12 инструментов, выполненных в усадка стружки. форме клина, Инструменты, выполненные 45 Использование предлагаемого способа из одного инструментального материала, позволит повысить точность и достоверотличались между собой значением отри- ность определения износостойкости инстцательногоугла идлинойфаски при верши- рументальных материалов, что обеспечит не. Фаски были выполнены под углом -5о, правильность выбора рациональной обла-10 и-15 и имели длину f, относящуюся к 50 сти использования и оптимальных режимов о о лщин е среза а как 1 0 1 5 2 0 2 5 РезаниЯ длЯ новых инс РУ ен альных ма еа риалов и иэносостойких покрытий.

В процессе резания глубина лунки из- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я носа — h и коэффициент усадки стружки — К= Способ определения иэносостойкости а . 55 инструментальных материалов, заключаюа щийся в том, что изготавливают иэ исследуПолученные данные сведены в таблицу. емых материалов геометрически

Из таблицы видно, что при фаске с уг- идентичные инструменты, обрабатывают о лом-10 при отношении длины фаски ктол- ими заготовки при одинаковых режимах резания втечение равных промежутков време1783374

Па амет ы аски

Материал

5о

-100

1,0.

1,5

2,0

1,0 .

2,5

1,5

0,062

2,00

0,06

2,75

0,06

2,81

0,072

2,65

0,056

2,75

Р6М5

Î,075

2,70

0,036

2,75

0,039

2,71

0,035

2,65

0,039

2,64

0,035

2,70

0,038

2,68

0,077

2,69

Р6М5К5

P6M5K5-M П

0.081

2,70

0,086

2,60

0,081

2,70

0,075

2,64

0.090

2,66

0,042

2,69

0,032

2,74

0,035

2,79

Р6М5ФЗ .. 0,033

2,73

0,032

2,77

0,040

2,65

0,082

2,69

0,093

2,65

Р7М2Ф6-МП

0,069

2,63

0,069

2,68

0,076

2,69

0,101

2,65

О,О29

2,75

10P6M5K5

0,032

2,81

0,031

2,90

0,031

2,81

0,044

2,65

0,046.

2,77

0,011

2,67

0,012

2,74

0,012

2,66

Карбидосталь

0,010

2;63

0,014

2,70

0,012

2,65

0,021

2,80

0,025

2,70

Карбидосталь

0,019

2;75

0,022

2,75

k

0,024

2,81

0,023

2,65 Карбидосталь

lll

0,018 2,65

0,019

2,70

0,017

2,64

0,018

2,69

0,019

270

0,019

2,66. 0,005

2,72

0,006

2,78

0,005

2,87

0,006

2,79

0,006

2,75 .

0,006

2,65 ни и измеряют величину усадки стружки, с учетом которой определяют износостойкость материалов, отличающийся тем, что с целью повышения достоверности за счет исключения погрешностей, вызванных . различиями в адгезионной активности исследуемых материалов, из каждого исследуемого материала изготавливают группу инструментов, на вершинах режущего клина которых выполняют фаски с различными ширинами и отрицательными передними углами наклона. при резании заготовок дополнительно измеряют размеры лунки износа инструмента, а о5 износостойкости

5 . материалов судят по параметрам лунки износа инструментов из различных материалов с одинаковым углом наклона фаски и отношением длины фески к толщине среза, при резании которыми имеет место одина10 ковая усадка стружки.

1783374

Продолжение таблицы. Па амет ы аски

Материал

-15 100

2,5

2,0

2,5

1,5

1,0

2,0

0,084

2,8

0,090

3,3 °

0,086

2,9

0,090

3,1

0,075

2,82

0,07

2,62

Р6М5

0,039

2,76

0,44.

2,93

0,04

2,8

0,038

2,70

0,042

3,0

0,036

2,62

Р6М5К5

0,101

2,80

0,099

2;80

0,092

2,70

0,094

2,75

0,089

2,72

Р6М5К5-МП

0,084

2,62

0,046

3,0

Р6М5ФЗ

0,045, 2,79

0,048

3,41

0,044

2,81

0,044

2,76

0,041

2,62

0,109

2,91

0,098

2,?1

0,097

2,76

0,101

2,73

0,102

2,70

0,096

2,62

Р7М2 Ф6-Mll

0,048

2,86

0,051 . 2,91

0,046

2,81

0,050

2,91

0,047

2,83

0,042

2,62

10Р6М5К5

0,014

2,77

0,014

2,79

0,016

2,94

0,016

2,90

0,012

2,62

Карбидосталь

Карбидосталь

8,027

2,82

0,027

3,10

0,034

3,2

0,032

2,82

0,022

2,62

0,025

2;76

Карбидосталь

И!

0,030

2,81

0,027

2,71 0,022

2,79

0,020

2,71

0,018

2,62

0,008

2,88

0,01

2,79 .

0,006

2,81

0,012

2,93

0,009

2,84

0,005

2,62

Редактор И. Козлова

Заказ 4509 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

0;014

2,71

0,029

2,90

Составитель Ю. Внуков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор H. Бучок

Место по износостойкости