Диссертация (1173087), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Достижение такой величины износа при157работебыстрорежущимиитвердосплавнымипластинамиозначаетпрактически полное использование их режущих свойств.При исследовании фрез был выбран критерий затупления по уголку h 3= 0,3 – 0,4мм, при котором появлялся характерный шум.3.4 Методика исследования физико-механических свойств дискретногодиффузионного покрытия. Оборудование и обрабатываемый материал.Были проведены исследования на механические свойства (на изгиб)инструментального материала с диффузионным сетчатым покрытием.Исследование были проведены на ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют»по ГОСТу 25.604-82. В качестве образцов использовали прямоугольныебруски размером 10,0х10,0х60мм, рисунок 3.7. Образцы должны иметьгладкую ровную поверхность не грубее Ra = 20 мкм по ГОСТ 2789—73, безвздутий, сколов, трещин, расслоений и других дефектов, заметныхневооруженным глазом.
Отклонение образцов от номинальных размеров поширине и толщине образца не должно превышать 0,05 мм. В качествематериала для образцов были использованы: быстрорежущая сталь (Р6М5,Р6М5К5), твердосплавный материал (ВК10ХОМ), а также «образец детали»из титанового сплава ВТ3–1 с локальным диффузионным покрытием исравнивались с контрольной партией образцов. Испытания проводили наиспытательной машине LFM – 250, (см. рисунок 3.8).Испытательная машина обеспечивает нагружение на изгиб с заданнойпостоянной скоростью перемещения активного захвата, измерение нагрузкис погрешностью не более 1 % измеряемой величины.
Скорость перемещениянагружающего наконечника 5÷20 мм/мин.Рисунок 3.7 – Образец для испытаний158Рисунок 3.8 – Испытательная машина LFM – 250Механическиеиспытаниянатрехточечныйизгибпроводиливсоответствии с ГОСТ 25.604-82. Предел прочности при поперечном изгибеИВ(МПа) – отношение максимального изгибающего момента в моментразрушения образца к моменту сопротивления сечения при изгибе:ИВ1,5Fmax lb h 2,где Fmax – максимальная нагрузка, МН; l – расстояние между опорами, мм;b, h – ширина и высота образца, соответственно, мм.Схема нагружения образцов представлена на рисунке 3.9.Рисунок 3.9 – Схема нагружения159Для измерения прогиба образца используют приборы, обеспечивающиеавтоматическую запись «нагрузка-прогиб», а также цифровые индикаторыили преобразователи деформаций, представляющие собой работающие наизгибтонкиестальныеконсольныебалочкиснаклееннымитензорезисторами, и другие приборы.В качестве регистрирующей аппаратуры при использовании консольныхбалочекприменяютосциллографы,двухкоординатныесамопишущиепотенциометры и другие приборы.Испытания на усталость проводили в соответствии со стандартом поОСТ100870-77, устанавливающий как метод испытания, так и порядокподготовки проведения испытаний и способы обработки полученныхрезультатов испытаний проводили в соответствии с методикой АО «НПЦгазотурбостроения «Салют».
Исследовались образцы – имитаторы изтитанового сплава ВТ3–1 с локальным диффузионным покрытием исравнивались с контрольной партией. Для достоверности полученныхрезультатов испытаний использовали партии образцов, состоящих из 20шт.Запределвыносливостипринимаетсятонебольшоезначениемаксимальных напряжений цикла, действующих на поверхности образца, прикоторых не происходит разрушения до заданного числа циклов. Стандартныйметод применяется для построения осредненной кривой усталости. Значениепредела выносливости, полученное по этому методу, используется длявычисления запаса прочности. Для достоверности полученных результатовиспытаний использовали партии образцов, состоящих из 20 шт. Испытанияпроводили не менее чем при трех амплитудах напряжений цикла σа, причем,согласно рекомендации стандарта, испытания начинали с небольшихамплитуд напряжений, например при σа ≈ 0,5σа - для образцов издеформируемых материалов.
За базу испытаний для образцов из титановыхсплавов принимали количество циклов- N = 2108 циклов. Присравнительных испытаниях за предел выносливости принимали те амплитудынапряжений, при которых без разрушений выдерживалась заданная база160испытаний не менее трех образцов. Порядок проведения испытанийпринимали следующий. Первый образец исследовали на заданной базеиспытаний при амплитуде напряжений цикла превышающий предполагаемыйпредел выносливости в 1,1 – 1,3 раза.
Каждый последующий образецисследовали в зависимости от результатов испытаний предыдущего образцапри амплитуде напряжений, уменьшенной (если предыдущий образец непрошел испытания без разрушения) или увеличенной (если предыдущийобразец прошел базу испытаний) на 0,03-0,07 от величины первоначальнойамплитуды напряжений. При получении результатов испытаний образца,противоположного по результату испытаний предыдущего (предыдущийпрошел базу, а последующий не прошел или наоборот), испытывается неменее шести образцов при максимальной амплитуде напряжений образца,прошедшего базу испытаний. При поломке любого из образцов снижаютамплитуду напряжений. За предел выносливости принимают максимальнуюамплитуду напряжения, при которой базу испытаний без разрушения прошлине менее 6 образцов, при отсутствии образцов, не прошедших базу испытанийпри этой амплитуде вероятностью 0,9 и числе образцов более 10.
Дляиспытания на усталость использовали установку, позволяющую возбуждатьколебания по основному тону и по высшим формам колебаний снеобходимой амплитудой напряжения, (см. рисунок 3.10).Рисунок 3.10 – Установка для усталостных испытаний LFV – 50161Установка оборудована: устройством для поддержания амплитуды колебаний с заданнойточностью;системой для измерения и контроля амплитуды деформаций(напряжений);устройством для измерения перемещений колеблющихся сеченийзвуковым генератором:частотомером;нагревательным устройством с автоматическим регулированиемтемпературы (при испытаниях при высоких температурах).Относительнавариации)среднеквадратическаяизмерительногоустройствапогрешностьдля(коэффициентопределенияамплитудыдеформаций (перемещений) составлял не более ± 2 %.Для определения физических свойств локального диффузионногопокрытия были проведены исследования по микротвердости, а такжешероховатости и модуля упругости Юнга.Измерительная аппаратура.
Контроль инструмента с локальнымпокрытием осуществлялся с помощью визуального осмотра внешнего вида,а также с помощью сканирующего наноиндентора Hysitron TI 750 Ubi(США), (см. рисунок 3.11).Рисунок 3.11 – Сканирующий наноиндентор Hysitron TI 750 Ubi162Прибор позволяет наносить ультрамикротвердые отпечатки способныеоценить микротвердость очень тонких покрытий (до 0,05мкм). Данные потвердости оценивались по шкале HV.
С помощью микрокомпьютера«Сенсор» определялось среднее значение параметров отпечатков понескольким замерам. Диапазон измерений максимальной силы нагружения10 мкН-12 000мкН. Было поведено 15 измерений.Толщинананесенноголокальногодиффузионногопокрытияопределялась на оттарированной шкале. Используемый в приборе счетчикГейгера преобразует отраженные бета - лучи в электрические импульсы,которые передаются на ЭВМ. Полученная информация опознается на ЭВМ ипреобразуетэтиданные,всоответствиискомандамиоператора,диффузионногопокрытиярасшифровывает и выдает информацию.Забазовыйпараметрлокальногоиспользовали контроль по микротвердости и микроструктуре, а такжераспределение элементов по глубине слоя.СканирующийнаноинденторHysitronTI750UBIявляетсяпрецизионным прибором исследовательского класса, предназначенным длявыполнения полного спектра наномеханических испытаний с высочайшейчувствительностью и передовыми рабочими характеристиками.
Приборпозволяет сканирование поверхности при проведении квазистатическихиспытаний с высокой скоростью проведения измерений и стабильно высокимкачеством. Он имеет емкостный датчик-преобразователь. Датчик объединяетв себе электростатический привод и измерение перемещений за счетемкостного датчика в одном устройстве.Контроллер позволяет обеспечивать уровень нагрузки на образец <1нН,глубину индентирования 5мкм, разрешение по глубине составляет 0,02нм,при этом точность позиционирования 50нм, а также сверхбыструю обратнуюсвязь с частотой 78 кГц. Прибор позволяет осуществлять комплексныепроцедурыизмерений,такиекак:твердость,модульупругости,шероховатость, толщину нанесенного покрытия, а так же предоставляет163возможность для пользователя устанавливать частоту по своему усмотрениюв диапазоне до 30 кГц.Автоматизированные измерения на TI 750 Ubi могут выполняться придвух масштабах.
Пьезосканер, который использовали для визуализации врежимеСЗМ,можетиспользоватьсявкачестветрехкоординатногопозиционирования для прецизионной установки зонда. Это, в свою очередь,позволяет производить измерения на очень точно выбранных участкахобразца.С помощью интерфейса ClickMode можно задавать массивы точек длянабора статистики, а так же для сравнения механических свойств вразличных частях образца.
Использование опции сервопривода предметногостолика открывает возможность проведение измерений на большихплощадках или объединения нескольких площадок в последовательности. Аинтуитивно понятный интерфейс позволяет задавать массивы сканированияпрактически любой формы за считанные минуты.Функция автоматизации позволяет производить последовательно тысячиизмерений без вмешательства пользователя. Это обстоятельство так жепозволяет повысить точность измерений за счет исключения из процессанабора статистического распределения пользователя.Наноиндентор используется для:определение микротвердостиопределение модуля Юнгаопределение шероховатостиопределение адгезионной прочности покрытийоценка стойкости к истираниюполучение картины рельефа поверхности (аналогично АСМ)Выбор скорости подачи производится процессором по выбранномудиапазону измерения усилия и заданной контрольной нагрузки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
