Патент на изобретение №2235989
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УПРОЧЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТА
(57) Реферат:
Изобретение относится к испытательной технике. Сущность: контртело с упрочненной испытуемой поверхностью размещают на установочном звене, приводят его в контакт с цилиндрическим образцом заготовки, имеющим продольные пазы, с эксплуатационным усилием поджима, вращают образец. Контактные нагрузки имеют циклический характер. Нагрузку меняют ступенчато, после чего стойкостную характеристику поверхности деталей и инструмента определяют по приведенной зависимости. Технический результат: увеличение точности и снижения трудоемкости определения стойкостных характеристик. 3 ил.
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при стойкостных испытаниях упрочненных поверхностей деталей и инструмента, работающих в условиях циклического нагружения. Известен способ определение стойкостных характеристик для деформирующихся поверхностей, находящихся в действии закона контактных циклических нагрузок, заключающийся в том, что контртело из материала инструмента размещают на установочном звене, приводят его в контакт с цилиндрическим образцом заготовки с эксплуатационным усилием поджима, вращают образец, перемещают контртело в направлении оси образца с эксплуатационными скоростями и определяют стойкостную характеристику инструмента, используют образец с винтовыми и продольными пазами, в качестве установочного элемента используют разнесенные опоры путем изменения расстояния, между которыми регулируют эпюру напряженного состояния контртела в цикле, а контакт контртела с образцом осуществляют по выступу последнего [АС 1795347, опубл. 15.02.93. Бюл. №6]. Недостатком указанного способа является то, что он применим для определения стойкостных характеристик деформирующихся поверхностей, находящихся в действии закона контактных циклический нагрузок, но не свойственно для упрочненных поверхностей, работающих при контактных, циклических нагрузках без пластической деформации, а также сложность обработки полученных данных и их применение в инженерной практике. Технической задачей изобретения является увеличение точности и снижение трудоемкости определения стойкостных характеристик. Поставленная задача достигается тем, что в способе определения стойкостных характеристик упрочненных поверхностей деталей и инструмента, заключающемся в том, что контртело с упрочненной испытуемой поверхностью размещают на установочном звене, приводят его в контакт с цилиндрическим образцом заготовки, имеющей продольные пазы, с эксплуатационным усилием поджима, вращают образец и определяют стойкостную характеристику упрочненной поверхности деталей и инструмента, т.е. количество циклов при заданной нагрузке, которое выдерживает поверхность до предельного износа, проявляющееся в виде появления микротрещин, выхода из поля допуска посадок, потери начальной геометрии деталей и инструмента, новым является то, что контактные нагрузки имеют циклический характер, при этом нагрузку меняют ступенчато, после чего стойкостную характеристику поверхности деталей и инструмента определяют, исходя из зависимости N=(а(q))L2+(b(q))L+(с(q)), где q – контактная нагрузка на каждой ступени нагружения; L, N – путь трения и число циклов нагружения, которые может выдержать упрочненная поверхность до разрушения; а(q), b(q), с(q) – аппроксимационные коэффициенты для данного типа поверхности. На фиг.1 показана схема реализации заявляемого способа. Способ реализуется следующим образом. Используется цилиндрический образец 1 с продольными пазами 2. Образец вращается со скоростью Испытания каждого образца осуществляют до тех пор, пока его упрочненная рабочая поверхность не потеряет свои эксплуатационные качества, которые зависят от рода упрочнения и от условий работы реальной детали и инструмента, может проявляться в виде недопустимо большого износа: появления микротрещин, выход из поля допуска посадок, потеря начальной геометрии деталей и инструмента. По полученным экспериментальным данным при разных нагрузках для испытуемой поверхности строится график функции F(N,L)=0 (фиг.3). После чего данные функции аппроксимируется в виде N=aL2+bL+с, а аппроксимационные коэффициенты вводятся в виде зависимости а(q), b(q), с(q). Цель испытаний заключается в определении стойкости испытуемой поверхности при циклическом нагружении, которая зависит от числа циклов нагружения (N), причем под одним циклом мы понимаем период нагружения контртела при его взаимодействии с поверхностью цилиндрического образца между двумя соседними продольными пазами, таким образом контртело за один цикл пройдет путь L’, и суммарного пути трения (L), т.е. является функцией двух этих параметров F(N,L)=0. Поэтому данной функции в системе координат (N,L) соответствует некоторая предельная кривая фиг.2. При усилии прижима q2>q1 кривая располагается ниже. При q1>q3 кривая располагается выше. Выше этой предельной кривой эксплуатация поверхностного слоя в максимально тяжелых условиях работы невозможна. Ниже этой кривой расположена область надежной работы поверхностного слоя. Таким образом, были получены кривые для покрытия TiN+ZrN (7.5%) толщиной 7 мкм, напыленного на заготовку из стали 45. Построены стойкостные диаграммы при различных контактных давлениях. Также варьировалась и длина пути трения один цикл деформирования L Результаты представлены на фиг.3. Видно, что при различных контактных давлениях кривые имеют качественно одинаковый характер. Чем больше суммарный путь трения, т.е. L при q=0,7 ГПа N1=1,56 q=1,2 ГПа N2=2,25 q=1,6 ГПа N3=5,12 Чтобы в целом определить стойкость поверхности детали и инструмента, работающего в условиях циклического нагружения при разных нагрузках, необходимо ввести зависимость аппроксимационных коэффициентов от нагрузки а=6,44 b=-1,938q2+3,6814q-3,52896; с=-1722,3q3+2072,3q+3293,4. В итоге получили аналитическую зависимость стойкостной характеристики при циклическом нагружении покрытия TiN+ZrN (7.5%) толщиной 7 мкм, напыленного на заготовку из стали 45. N=(6,44·10-4q2-1,085 (-1,938q2+3,6814q-3,52896)L+ (-1722,3q2+2072,3q+3293,4). Полученная характеристика наиболее точна и оптимальна для контактных нагрузок из диапазона q=0.5-2 ГПа. Данный способ можно использовать в инженерной практике при эксплуатации восстановленных или упрочненных поверхностей деталей и инструмента. Формула изобретения
Способ определения стойкостных характеристик упрочненных поверхностей деталей и инструмента, заключающийся в том, что контртело с упрочненной испытуемой поверхностью размещают на установочном звене, приводят его в контакт с цилиндрическим образцом заготовки, имеющим продольные пазы, с эксплуатационным усилием поджима, вращают образец и определяют стойкостную характеристику поверхности деталей и инструмента, отличающийся тем, что контактные нагрузки имеют циклический характер, при этом нагрузку меняют ступенчато, после чего стойкостную характеристику поверхности деталей и инструмента определяют исходя из зависимости N=(a(q))L2+(b(q))L+(c(q)), где q – контактная нагрузка на каждой ступени нагружения; L, N – путь трения и число циклов нагружения, которые может выдержать упрочненная поверхность до разрушения; a(q), b(q), c(q) – aппроксимационные коэффициенты для данного типа поверхности. РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 02.07.2005
Извещение опубликовано: 20.03.2007 БИ: 08/2007
|
||||||||||||||||||||||||||
, контртело 3 с упрочненной испытуемой поверхностью размещается в установочном звене 4. Контртело 3 прижимается к образцу с усилием Р, которое приравнивается к эксплуатационному давлению на поверхность детали.
. Для этих хрупких покрытий в качестве критерия износа принималось появление микротрещины.
10-4L2-1,9016L+3900;