Способ испытания изделий на усталостное разрушение

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 0 19) (1 ИЙ Е ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ ери СССР 983. углом еличи- уг- езас Ф 00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССО делАм изоБРетений и ОтнРыт АВТОРСКОМУ СИИ(71) Институт сверхтвердых матлов АН УССР(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА УСТАПОСТНОЕ РАЗРУШЕНИЕ(57) Изобретение относится к областимеханических испытаний изделий, аименно к способам испытаний изделийна усталостное разрушение, и можетбыть использовано при определении 1 И 3/32//С 01 М 3/ усталостной прочности и ресурса режущего инструмента. Цель изобретения - повышение достоверности испьгтаний режущего инструмента за счетприближения условий испытаний к реальным, что обеспечивается распределением нагрузок на переднюю и заднююграни резца аналогично нагрузкам,действующим в процессе резания, длячего нагрузку к инструменту прикладывают через промежуточный элементменьшей твердости по сравнению с испытуемым материалом резца, Промежуточный элемент располагают подк передней грани инструмента, вну угла выбирают соответственнолу наклона режущей кромки при рнии. 1 ил.Изобретение относится к механическим испытаниям изделий, а именнок способам испытаний иэделий на усталостное разрушение, и может бытьиспользовано при определении усталостной прочности и ресурса режущегоинструмента.Цель изобретения - повышениедостоверности испытаний режущегоинструмента за счет приближения условий испытаний к реальным (к процессу резания),На чертеже изображена схема реализации способа,При проведении испытаний инструмента на усталостных машинах к образцу прикладывается усилие, соответствующее равнодействующей силрезания. Эта нагрузка контролируется при усталостных испытаниях. Величина ее фактически и определяетнапряженное состояние режущего элемента, приводящее его к разрушению, так как прочность инструмента опре 25 деляется как прочность конструкции режущего элемента, Однако нагрузка в режущем элементе приложена в виде распределенной нагрузки на передней и задней гранях инструмента, поэтому напряжения в зоне контакта срав 30 нительно навелики (в зоне контакта обычно происходят лишь явления, связанные с трением и износом), разрушение происходит в законтактной зоне и начинается в области максимальных 35 растягивающих напряжений на передней грани. Для воспроизведения реальной картины нагружения инструмента равнодействующую сил резания необходимо приложить в виде распрецеленных нагрузок на передней и задней гранях резца (в районе режущей кромки). Это возможно осуществить внедрением режущего элемента в плоскость, Для внедрения необходимо;чтобы материал промежуточного элемента, передающего нагрузку, был выполнен из менее твердого материала, чем резец. А также для обеспечения распределения нагрузки по площадкам передней и задней грани плоскость, контактирующая с резцом, должна быть наклонена относительно передней грани резца. Изменением угла наклона возможно осуществление перераспределения нагрузок для учета специфики работы того или иного режущего инструмента, При отсутствии наклона между передней гранью и контактирующейповерхностью передача нагрузки будет осуществляться через переднююгрань резца, что существенно исказитнапряженно-деформированное состояниеинструмента,Способ осуществляется следующимобразом.Режущрй элемент укрепляется взахватах усталостной машины, Крепление режущего элемента должно бытьаналогично его креплению в инструменте при эксплуатации. К режущей кромке через цепь силонагружения усталостной машины и промежуточный элемент прикладывается циклическое усилие. Промежуточный элемент контактирует с режущей кромкой инструментасвоей наклонной по отношению к передней грани режущего элемента поверхностью, Сила прикладывается такимобразом, что ось направления приложения нагрузки проходит через вершину режущей кромки,Пример реализации способа.Рассмотрим конкретный пример испытания твердосплавного зуба (материал зуба сплав Т 15 К 6) сборной червячной фрезы (модуль зуба ш = 2,5), предназначенной для обработки вилки рулевого управления автомобиля (материал обрабатываемой детали сталь 35).Твердосплавный зуб 1 (твердость материала НКС 73-75) закрепляют в захвате-опоре 2 при помощи винтов 3, Опору 2 с зубом 1 устанавливают на месте расположения опор, воспринимающих нагрузку 4, усталостной машины. Промежуточный элемент 5 выполнен в виде цилиндра, усеченного под углом к его центральной оси. Материал для промежуточного элемента 5 был выбран сталь 20 Х (твердость НКС 60-63). Уголмежду передней гранью режущего элемента 1 и наклонной поверх-ностью промежуточного элемента 5 сооставил 30 , что соответствует углу наклона режущей кромки при резании, Такое значение угла позволяет при наших испытаниях распределить нагрузку по передней и задней грани резца аналогично этому распределению при эксплуатации (составляющие сил резания Р и Ру соотносятся друг к другу, как 4;1 при результирующей, замеренной при зубонарезании на вышеуказанной детали Р = 255 кг). Уголмежду осью направления приложенияЗаказ 1299/42 Тираж 777 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагрузки Р = Е и передней гранью0Орезца 1 составляет 104 , что соответствует углу приложения равнодействующей при реальном резании, Ось направ. ления действия вектора нагрузки Р проходит через вершину режущей кромки резца А. Зуб фрезы закреплен консольно (расстояние от вершины зуба до опоры со стороны основания зуба равно 2 мм), что соответствует реаль- Ю ной конструкции фрезы, Промежуточный элемент крепится к узлу силонагружения машины посредством резьбы. При приложении повторно-перемен ной нагрузки эуб внедряется в промежуточный элемент и нагрузка перераспределяется по площадкам контакта.При помощи силоизмерительного устройства и счетчика циклов машины контро86 4лируют нагрузку и долговечность изделия,Формула изобретенияСпособ испытания изделий на усталостное разрушение, заключающийся втом, что прикладывают к изделиюповторно-переменную нагрузку и регистрируют число циклов нагружениядо разрушения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениядостоверности испытаний режущего инструмента, нагрузку прикладывают кпередней грани инструмента через промежутОчный элемент; который выполняют из материала с меньшей твердостью,чем материал инструмента, и располалают таким образом, что его ось составляет с передней гранью инструмента угол, равный углу наклона режущей кромки при резании,