Способ определения стойкостных характеристик инструментов холодного пластического деформирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1295342 А 1 г 9) 51)5 6 01 й 3/32, 3/5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Воронежский политехнический институт и Институт сверхтвердых материалов АНУССР72) Ю,А.Цеханов, О,А.Розенберг, С.Е.Шейкин, Ю.С.Ростоцкий и С,А.Родюков(Вб) Розенберг О.А., Немировский Я,В.,лейкин С.Б., Власюк З,Г. О выборе инструментального материала для рабочих элементов деформирующих протяжек.Сверхтвердые материалы. Вып,2, 1987, с,3 б 3(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНСТРУМЕНТОВ ХОЛОДНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ(67) Изобретение относится к стойкостным испытаниям инструмента, работающего в условиях малоцикловой усталости. Цель -Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при стойкостных испытаниях инструмента, работающего в условиях малоцикловой устал(сти,Известен способ износо-усталостных испытаний материалов заключающийся в там, что к вращающемуся цилиндрическому образцу прикладывают изгибающую нагрузку в одной плоскости, определяют его сечение с наибольшим изгибающим моментом и прикладывают к нему контактные нагрузки вдоль оси, проходящей через диаметрально противоположные точки сечения образца. Недостатком укаэанного способа является то, что создаваемые внутренние напряжения имеют симметричный приближение к условиям эксплуатации путем обеспечения эксплуатационного циклического закона нагружения. Сущность изобретения: контртело из материала инструмента размещают на установочном звене, приводят его в контакт с цилиндрическим образцом заготовки с эксплуатационным усилием поджима, вращают образец и перемещают контртело в направлении оси образца с эксплуатационными скоростями, и определяют стойкостную характеристику инструмента. Новый является использование образца с винтовым и продольным пазами на его цилиндрической поверхности, использование в качестве установочного звена двух разнесенных опор путем изменения расстояния, между которыми регулиру- з ют эпюру напряженного состояния контртела в цикле, а контакт контртела с образцом осуществляют по выступу последнего. 3 ил.М 1 щ характер, а не пульсирующий, а внешнее нагружение, создаваемое роликами, не является свойственным для инструмента. Та- л ким образом, напряженно-деформированное А состояние образца в значительной степени4 Ъь отличается от реального состояния материала инструмента при обработке, а это приводит к низкой точности получаемых результатов при оценке стойкостных характеристик,Наиболее близким техническим решением является способ определения износостойкости инструмента с защитными покрытиями (о выборе инструментального материала для рабочих элементов деформирующих протяжек, заключающийся в том, что контртело иэ материала инструмента5 10 15 20 размещают на установочном звене, приводит его в контакт с цилиндрическим образцом заготовки с эксплуатационным усилием поджима, вращают образец и перемещают контртело в направлении оси образца с эксплуатационными скоростями и определяют стойкостную характеристику инструмента. Недостатком указанного способа является отличие характера прилокения внешних нагрузок по отношению к условиям работы реального инструмента, т,е. невозможность воспроизвести цикличность их приложения.Целью изобретения является приближение к условиям эксплуатации путем обеспечения эксплуатационного циклического закона нагружения.Поставленная цель достигается тем, что в способе определяется стойкостных характеристик инструментов холодного пластического деформирования, заключающемся 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 и перемещают контртело в направлении оси образца с эксплуатационными скоростями и определяют стойкостную характеристику инструмента, согласно изобретению используют образец с винтовыми и продольными пазами на его цилиндрической поверхности, а качестве установочного элемента используют две разнесенные опоры, путем изменения расстояния между которыми регулируют эпюру напряженного состояния контртела в цикле, а контакт контртела с образцом осуществляют по выступу последнего.На фиг.1 показана схема реализации эаявляемого способа; на фиг.2 - сечение А-А на фиг,1 - профиль образца и контртела в радиалыом сечении; на фиг,З - расчетная схема,Способ реализуется следующим образом, Использовали цилиндрический образец 1 с винтовыми 2 и продольными 3 пазами, Образец 1 вращали со скоростью а), контртело 4 из материала инструмента устанавливали на установочном звене 5, представляющем собой две разнесенные опоры 6, установленные с возможностью изменения расстояния между ними и. перемещали контртело 4 по выступу 7 образца 1 в направлении его оси с эксплуатационными скоростями, определяли стойкостную характеристику инструмента. Контртело 4 имеет геометрию, соответствующую профилю деформирующего инструмента: заборный угол а, (угол заборного конуса деформирующего элемента и обратный угол а 1 (угол обратного конуса).Расстояние (фиг.З) между опорами 6 определяли исходя из следующего,Используемые в промышленности деформирующие элементы, как правило, выполняют симметрично нагруженной формы, геометрические параметры которых рассчитывают таким образом, чтобы максимально использовать возможности инструментального материала, например, твердого сплава (Розенберг О.А. Механика взаимодействия инструмента с изделием при деформирующем протягивании, Киев: Наук. думка, 1981, 288 с), При расчете инструмент рассматри-. вается как балка на упругом основании,В данном случае расчетная схема будет иметь вид (фиг.З), согласно которой максимальные напряжения определяются из вы- ражения4 Югде В - радиальное усилие;О) - допустимое напряжение на разрыв инструментального материала, Поскольку углы реального инструмента не значительны (3-6), то момент сопротивления сечения контртела с достаточной для инженерных расчетов точностью можно определять по зависимостиЬпЯЧЧ= -6Высота контртела выбирается из условияЬ=(4. 5) 1,где Ь- протяженность контакта образца 1 и контртела 4. Такое соотношение обеспечивает независимость растягивающих напряжений на опорной поверхности контртела 4 от характера зпюры внешних нагрузок, приложенных к инструменту.Исходя из изложенного выше, расстояние между опорами 6 определяетсяиз соотношения2 Ь п4= - ГСТр)ЗЯОбразец 1 вращают с угловой скоростьюш, обеспечивающей скорость перемещения поверхности относительно контртела 4 равную скорости реального процесса обработки (до 0,025 м/с). Контртело 4 поджимают к вращающемуся цилиндрическому образцу 1 с требуемым эксплуатационным усилием поджима и перемещают вдоль его оси по выступам 7 с заданной скоростью. При этом динамометром измеряется касательное усилие и систематически визуально оценивается рабочая поверхность контртела 4, После появления 25 30 35 40 45 50 55сколов, разрушения защитного покрытия испытания прекращают, а по величине пройденного контртелом 4 пути и количеству циклов нагружения оценивается износостойкость инструментального материала. 5В результате циклического нагружения в контртеле развиваются явления, сопровождающие процесс малоцикловой усталости, приводящие к интенсивному износу и разрушению рабочей поверхности контрте ла 4, Полученные результаты позволяют суить о стойкости инструмента, работающего в подобных условиях,В Институте сверхтвердых материалов Н УССР был реализован указанный спо об. В качестве образца 1 использовалась тальная цилиндрическая заготовка (сталь 5 НВ 185) размерами 160 х 1000. Шаг виновой линии 2 составил 10 мм, длина ципинрической поверхности между 20 родольными пазами 3-18 мм, ширина - 2 м, общее количество выступов 5 10 онтртело 4 было изготовлено из материала и струмента - стали Х 12 М, на рабочую пав рхность которого на установке "Булат-ЗТ" 25 ограждалось покрытие Тнй+Ег М толщиной8 мкм. Допустимое напряжение для указ нной стали о). - . 5,5 МПа, радиальное усил е, обеспечивающее контактные н пряжения близкие к реальным величинам 30 - нормальное давление 100 ГПа, Я=0,2 кН,Размеры образца были ЬхЬ=6 х 4 мм, Исходя из вышеперечисленных исходных данных, расстояние между опорами:2 6 42 10- 5,5106=1,76 10 м3200Образец 1 вращали с угловой скоростью со=12,5 об/мин, контртепо 4 относительно выступов 7 двигалось со скоростью 0,021 м/с,В результате число нагружений составило 10 циклов, при этом длина путизпройденного контртелом 4 до разрушения составила 18 м, В отличие от результатов полученных по прототипу(8 км), полученные результаты более точные и соизмеримы с результатами стойкостных испытаний инструмента. Таким образом, вследствие создания эксплуатационного циклического закона нагружения контртепа 4, были получены данные по стойкостным испытаниям инструментальных материалов близкие к результатам, полученных при натурных стойкостных испытаниях инструмента, По- . скольку размеры контробразца значительно меньше, чем размеры инструмента, то экономится значительное количество инструментальных материалов, а сам цикл испытаний в 510 раз короче, Формула из обретения Способ .определения стойкостных характеристик инструментов холодного пластического деформирования, заключающийся в .том, что контртело из материала инструмента размещают на установочном звене, приводят ег в контакт с цилиндрическим образцом за отовки с эксплуатационным усилием подж ма, вращают образец, перемещают ко тртело в направлении оси образца с эксплуатационными скоростями и определяют стойкостную характеристику инструмента,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью приближения к условиям эксплуатации путем обеспечения эксплуатационного циклического закона нагружения, используют образец с винтовым и продольным пазами на его цилиндрической поверхности, в качестве установочного элемента используют две разнесенные опоры, путем изменения расстояния между которыми регулируют эпюру напряженного состояния контртела в цикле, а контакт контртела с образцом осуществляют по выступу последнего,1795347 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина каз 425 ВНИИ Составитель Ю. ЦехановТехред М,Моргентал Корректор С.Юско Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5