В действительности, при производстве твердых сплавов происходит отклонение указанных выше параметров от допустимых норм. Даже если параметры находятся внутри допускаемых норм, это ведет к разбросу эксплуатационных характеристик продукции. Многогранные твердосплавные пластины обладают большим разбросом износостойкости, которая для пластинок одной марки, но разных партий изготовления может отличаться в десятки раз, в пределах одной партии изготовления - в несколько раз, для разных вершин одной и той же пластинки - 1,5-3 раза [1].
В тоже время при автоматизированном производстве предъявляются повышенные требования к металлорежущему инструменту. Например, если при эксплуатации торцевых фрез, одна из неперетачиваемых твердосплавных пластин выйдет из строя преждевременно, возможна поломка дорогостоящего инструмента. В связи с этим задача предсказания стойкости твердосплавных пластин представляется весьма актуальной.
Поскольку основным фактором, влияющим на износ инструмента, является температура резания, то теплофизические характеристики инструментального материала, существенно влияя на эту температуру, будут тем самым влиять и на износ инструмента.
Компьютерное моделирование нагрева режущего инструмента и расчет температур на задней и передних поверхностях при различных значениях коэффициентов теплопроводности и температуропроводности показало, что между этими характеристиками и температурой на задней поверхности, которая преимущественно изнашивается в процессе эксплуатации, существует тесная зависимость.
Учитывая форму, размеры и теплофизические характеристики материала твердосплавных пластинок, для измерения температуропроводности был выбран метод "вспышки" [2], который позволяет произвести определение температуропроводности за несколько секунд. Измерение коэффициента температуропроводности проводилось следующим способом: нагревалась лицевая поверхность образца и регистрировалась хронологическая термограмма остывания этой же поверхности.
Нагрев образца осуществлялся импульсом неодимого лазера (длина волны 1,06 мкм, длительность импульса 4 ms, энергия 1,3 Дж, диаметр нагреваемой области на поверхности образца - 4 мм). Изменение температуры нагреваемой поверхности осуществлялась прибором ТАУ-4 (Томский политехнический университет) и фиксировалась на осциллографе с запоминающей электронно-лучевой трубкой. Для задержки запуска осциллографа на время излучения неодимого лазера служил генератор импульсов. Для настройки оптического канала использовался гелий-неоновый лазер, работающий в видимой части спектра. Для разделения теплового излучения образца (длина волны 2-8 мкм) и отраженного лазерного импульса (длина волны 1,06 мкм) использовался фильтр из германия, который устанавливался у приемного окна ТАУ-4.
Для анализа степени влияния температуропроводности на стойкость инструмента были отобраны следующие типы многогранных твердосплавных пластин: МР7 (9% Со, 6% TiC, 85% WC); Р35 (9% Со, 91% WC, трехслойное покрытие TiC-Ti(CN)-TiN), производство Швеции.
Все пластины были тщательно проверены на наличие трещин, выкрашиваний и других дефектов на оптическом микроскопе. Стойкость пластин марки МР7 определялась при точении стали 40Х на следующем режиме резания: V=200 м/мин, S=0,18 мм/об, t=1 мм. Критерий износа - ширина лунки износа 0,8 мм. Стойкость пластин марки Р35 была взята из работы [3].
В заключении были определены коэффициенты корреляции между стойкостью твердосплавных пластин и их коэффициентом температуропроводности. Коэффициент корреляции для пластин МР7 составил 0,63, для пластин Р35 - 0,66. Оценка значимости корреляции проводилась по критерию Стьюдента.
В результате исследований установлено, что пластины с низким коэффициентом температуропроводности характеризуются более низким износом на начальной и нормальной стадии изнашивания.
Таким образом, между коэффициентом температуропроводности и стойкостью инструмента существует тесная корреляционная связь. Это позволяет прогнозировать стойкость режущего инструмента по изменению его температуропроводности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Этин А.О. Вильсон А.Л. Надежность инструмента, оснащенного, пластинками из современных режущих материалов. //Станки и инструмент. - 1983, №7. С.21-23.
- Parker W. J., Jenkins R. J., Buttler C. P., Abbot G. L. Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity and Thermal Conductivity. - J. Appl. Phus., vol.32, No.9, Sept. 1961. - pp. 1679-1684.
- Vavilov V. P., Pushnykh V. A., Shipulin A. V. Forecasting of tools wear resistance using their thermal diffusivity. // Проблемы обеспечения качества изделий в машиностроении. /Доклады международной научно-технической конференции. - Красноярск, 1994. - С.233-240.
Библиографическая ссылка
Бибик В.Л. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ ИНСТРУМЕНТА ПО ЕГО ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ // Современные наукоемкие технологии. – 2006. – № 2. – С. 45-46;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=22413 (дата обращения: 19.04.2024).