RU2509820C2 - Method of defining machinability of cast iron with vermicular graphite at machine tools - Google Patents

Method of defining machinability of cast iron with vermicular graphite at machine tools Download PDF

Info

Publication number
RU2509820C2
RU2509820C2 RU2012113744/02A RU2012113744A RU2509820C2 RU 2509820 C2 RU2509820 C2 RU 2509820C2 RU 2012113744/02 A RU2012113744/02 A RU 2012113744/02A RU 2012113744 A RU2012113744 A RU 2012113744A RU 2509820 C2 RU2509820 C2 RU 2509820C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
tool life
vermicular graphite
carbide
ability
Prior art date
Application number
RU2012113744/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012113744A (en
Inventor
Керстин РИКАУ
Фредрик ВИЛБЕРФОРС
Йохан ЭСБЬЕРНЕР
Original Assignee
Сканиа Св Аб
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сканиа Св Аб filed Critical Сканиа Св Аб
Publication of RU2012113744A publication Critical patent/RU2012113744A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2509820C2 publication Critical patent/RU2509820C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/04Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/10Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/58Investigating machinability by cutting tools; Investigating the cutting ability of tools

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: proposed method comprises establishing the relationship between cuttability and content of carbide-stabilising elements in cast iron with vermicular graphite. Note here that said relationship is defined empirically from measured cuttability and content of carbide-stabilising elements in multiple specimens of cast iron with vermicular graphite. Said cast iron with vermicular graphite is used to define the content of carbide-stabilising elements in multiple specimens of cast iron with vermicular graphite. It includes definition of cuttability by indicated relationship 1 and contents of carbide-stabilising elements in multiple specimens of cast iron with vermicular graphite. It comprises definition of at least one first preset reference cuttability of cast iron with vermicular graphite for large-scale mechanical assembly. Cuttability of cast iron with vermicular graphite is classified in comparison with cuttability at first preset reference magnitude.
EFFECT: cast iron with vermicular graphite with optimum cuttability and costs.
23 cl, 5 tbl, 7 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу определения способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом в соответствии с преамбулой п.1 формулы.The present invention relates to a method for determining the ability to cut cast iron with vermicular graphite in accordance with the preamble of claim 1 of the formula.

Уровень техникиState of the art

Автомобильная промышленность стоит перед лицом непрерывно усиливающейся потребности в более эффективных двигателях с меньшим выбросом в окружающую среду. Одним способом достижения более чистого сгорания является использование более высокого давления сгорания в дизельных двигателях, но это влечет более точные требования к материалам блока цилиндров и головок цилиндров. Прочностные характеристики традиционно доминирующего материала, серого чугуна, недостаточны, чтобы выдержать нагрузки, которым будет подвергаться материал в дизельных двигателях будущих поколений. Поэтому многие автомобилестроительные компании переходят на применения чугуна с вермикулярным графитом в дизельных двигателях. Чугун с вермикулярным графитом, обозначаемый кратко ЧВГ, имеет по меньшей мере на 45%-75% более высокую твердость, чем серый чугун, и в два раза большую усталостную прочность. Компоненты двигателей, сделанные из ЧВГ, уже производятся в настоящее время различными производителями автомобилей.The automotive industry is facing an ever-increasing need for more efficient engines with lower emissions. One way to achieve cleaner combustion is to use a higher combustion pressure in diesel engines, but this entails more exacting requirements for cylinder block materials and cylinder heads. The strength characteristics of the traditionally dominant material, gray cast iron, are insufficient to withstand the loads to which the material will be subjected in future generation diesel engines. Therefore, many automotive companies are switching to the use of vermicular graphite cast iron in diesel engines. Vermicular graphite cast iron, abbreviated as CVG, has at least 45% -75% higher hardness than gray cast iron and twice the fatigue strength. Engine components made from CVG are currently being produced by various car manufacturers.

Получение чугуна с вермикулярным графитом включает применение лома, содержащего элементы, которые могут привести к присутствию в материале карбидов, так называемые карбидстобилизирующие элементы. Примерами таких элементов в чугуне с вермикулярным графитом являются молибден (Mo), хром (Cr) и марганец (Mn). Карбидстобилизирующие элементы: хром и марганец, естественным образом встречаются в ломе, который плавят и используют в производстве чугуна с вермикулярным графитом. Молибден является легирующим элементом, который добавляют, чтобы придать ЧВГ большую прочность при высоких температурах.The production of vermicular graphite cast iron involves the use of scrap containing elements that can lead to the presence of carbides in the material, the so-called carbide-stabilizing elements. Examples of such elements in vermicular graphite iron are molybdenum (Mo), chromium (Cr) and manganese (Mn). Carbide-stabilizing elements: chromium and manganese, are naturally found in scrap, which is melted and used in the production of vermicular graphite iron. Molybdenum is an alloying element that is added to give CVG greater strength at high temperatures.

При применении чугуна с вермикулярным графитом в производстве возникает проблема, что карбиды, образованные хромом, марганцем и молибденом, снижают его способность к резанию. Следовательно, высокие содержания карбидстобилизирующих элементов влекут за собой низкую способность к резанию и приводят к низкой производительности и высокой стоимости станочной обработки. Кроме того, чугун с вермикулярным графитом с низким содержанием карбидстобилизирующих элементов является дорогостоящим, так как должен использоваться более чистый лом, что приводит к высокой закупочной стоимости чугуна с вермикулярным графитом. Одной задачей для применения чугуна с вермикулярным графитом в производстве является обеспечить ЧВГ, который имеет хорошую способность к резанию при благоприятной стоимости, как это раскрыто в SU 1766962 C21C 1/10, 07.10.1992.When using cast iron with vermicular graphite in production, a problem arises that carbides formed by chromium, manganese and molybdenum reduce its ability to cut. Therefore, the high content of carbide-stabilizing elements entail a low ability to cut and lead to low productivity and high cost of machining. In addition, vermicular graphite cast iron with a low content of carbide-stabilizing elements is expensive because cleaner scrap must be used, which leads to a high purchase price of vermicular graphite cast iron. One task for the use of vermicular graphite cast iron in production is to provide CVG that has good cutting ability at a favorable cost, as disclosed in SU 1766962 C21C 1/10, 07.10.1992.

Поэтому целью изобретения является разработка способа легкого и надежного определения способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом на основе содержания в нем карбидстобилизирующих элементов.Therefore, the aim of the invention is to develop a method for easy and reliable determination of the ability to cut cast iron with vermicular graphite based on the content of carbide-stabilizing elements in it.

Следующей целью изобретения является также создание как можно более дешевого способа классификации ЧВГ для оптимальной способности к резанию.A further object of the invention is also to provide as cheap a method as possible for classifying CVGs for optimum cutting ability.

Суть изобретенияThe essence of the invention

Согласно изобретению эта цель достигнута способом определения способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом, характеризующимся следующими этапами:According to the invention, this goal is achieved by a method for determining the ability to cut cast iron with vermicular graphite, characterized by the following steps:

- установление соотношения между способностью к резанию и содержанием карбидстобилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом, причем это соотношение определяется эмпирически из измеренной способности к резанию и измеренных содержаний карбидстобилизирующих элементов на множестве образцов чугуна с вермикулярным графитом;- establishing a relationship between the ability to cut and the content of carbide-stabilizing elements in cast iron with vermicular graphite, and this ratio is determined empirically from the measured ability to cut and the measured contents of carbide-stabilizing elements on many samples of cast iron with vermicular graphite;

- обеспечение чугуна с вермикулярным графитом;- providing cast iron with vermicular graphite;

- определение содержания карбидстобилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом;- determination of the content of carbide-stabilizing elements in cast iron with vermicular graphite;

- определение величины способности к резанию полученного чугуна с вермикулярным графитом на основе упомянутого соотношения и содержаний карбидстобилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом.- determination of the ability to cut the obtained cast iron with vermicular graphite based on the aforementioned ratio and the contents of carbide-stabilizing elements in cast iron with vermicular graphite.

Способ позволяет легко и надежно определить способность к резанию в имеющемся чугуне с вермикулярным графитом, что дает большие преимущества в промышленном производстве деталей из чугуна с вермикулярным графитом путем обработки на металлорежущих станках, так как способ позволяет легко выбирать чугуны с вермикулярным графитом, являющиеся оптимальными для целей производства. Таким образом, способ способствует очень рентабельному производству при обработке чугуна с вермикулярным графитом на металлорежущих станках.The method allows you to easily and reliably determine the ability to cut in existing cast iron with vermicular graphite, which gives great advantages in the industrial production of parts made of cast iron with vermicular graphite by machining on metal cutting machines, since the method allows you to easily select cast iron with vermicular graphite, which are optimal for the purpose production. Thus, the method contributes to a very cost-effective production when processing cast iron with vermicular graphite on metal cutting machines.

Способ может также содержать этапы:The method may also include the steps of:

- определения по меньшей мере одного первого заданного опорного значения для способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом;- determining at least one first predetermined reference value for the ability to cut cast iron with vermicular graphite;

- классификации способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом из сравнения величины его способности к резанию с заданным опорным значением.- classification of the ability to cut cast iron with vermicular graphite from a comparison of the value of its ability to cut with a given reference value.

Согласно одной альтернативе, полученная способность к резанию чугуна с вермикулярным графитом классифицируется как подходящая для производства, если полученная величина способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом выше, чем заданное опорное значение.According to one alternative, the obtained ability to cut cast iron with vermicular graphite is classified as suitable for production if the obtained value of the ability to cut cast iron with vermicular graphite is higher than the specified reference value.

Согласно одной альтернативе, способ содержит этап:According to one alternative, the method comprises the step of:

- определения по меньшей мере одного второго опорного значения для способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом, в соответствии с чем способность к резанию чугуна с вермикулярным графитом классифицируется как очень подходящая для производства, если величина его способности к резанию выше, чем второе опорное значение.- determination of at least one second reference value for the ability to cut cast iron with vermicular graphite, according to which the ability to cut cast iron with vermicular graphite is classified as very suitable for production if the value of its ability to cut is higher than the second reference value.

Способность к резанию определяется преимущественно как ресурс стойкости инструмента при обработке чугуна с вермикулярным графитом на обрабатывающих станках со снятием стружки, предпочтительно при фрезеровании.The ability to cut is mainly determined as the tool life resource when machining cast iron with vermicular graphite on processing machines with chip removal, preferably during milling.

Ресурс стойкости инструмента определяется преимущественно как максимальный косой износ инструмента.The tool life is determined primarily as the maximum oblique wear of the tool.

Соотношение для способности к резанию основано преимущественно на модели, которая включает в себя соотношения между содержаниями карбидстобилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом.The ratio for the ability to cut is based mainly on a model that includes the ratio between the contents of carbide-stabilizing elements in cast iron with vermicular graphite.

Согласно одной альтернативе, модель основана на линейных соотношениях, перекрестных соотношениях и квадратичных соотношениях между содержаниями карбидстобилизирующих элементов.According to one alternative, the model is based on linear relationships, cross-relationships and quadratic relationships between the contents of carbide-stabilizing elements.

Согласно первому варианту осуществления, принято соотношение:According to the first embodiment, the ratio is:

Ресурс стойкости инструмента в минутах = 27-50*Mo-186*Cr+127*Mn-146*Mn2+146*Cr*Mo+151*Cr*Mn.Tool life in minutes = 27-50 * Mo-186 * Cr + 127 * Mn-146 * Mn 2 + 146 * Cr * Mo + 151 * Cr * Mn.

Таким образом, способность к резанию, выраженная как ресурс стойкости инструмента, может быть определена очень точно, будучи основана на большом числе соотношений между карбидстобилизирующими элементами.Thus, the ability to cut, expressed as a tool life resource, can be determined very accurately, based on a large number of ratios between carbide-stabilizing elements.

Согласно одной альтернативе, модель основана на линейных соотношениях между содержаниями карбидстобилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом.According to one alternative, the model is based on linear relationships between the contents of carbide-stabilizing elements in vermicular graphite iron.

Согласно второму варианту осуществления, принято соотношение:According to a second embodiment, the ratio is:

Ресурс стойкости инструмента в минутах = 57,20-18,46*Mn-80,90*Cr-38,98*Mo.Tool life in minutes = 57.20-18.46 * Mn-80.90 * Cr-38.98 * Mo.

Это соотношение легко применять, так как оно основано на линейной модели.This ratio is easy to apply since it is based on a linear model.

Согласно третьему варианту осуществления, принято соотношение:According to a third embodiment, a ratio of:

Ресурс стойкости инструмента = 1-(0,32±0,21)*Mn-(1,41±0,39)*Cr-(0,68±0,31)*Mo, где ресурс стойкости инструмента нормирован.Tool life = 1- (0.32 ± 0.21) * Mn- (1.41 ± 0.39) * Cr- (0.68 ± 0.31) * Mo, where the tool life is normalized.

То, что это соотношение является нормированным, устраняет внешние источники ошибок, например, из-за изменения требований к механообработке или из-за систематических погрешностей измерения.The fact that this ratio is normalized eliminates external sources of errors, for example, due to changes in the requirements for machining or due to systematic measurement errors.

Карбидстобилизирующие элементы предпочтительно включают по меньшей мере марганец, молибден и хром.Carbide-stabilizing elements preferably include at least manganese, molybdenum and chromium.

Целесообразно, если содержания карбидстобилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом следующие:It is advisable if the content of carbide-stabilizing elements in cast iron with vermicular graphite is as follows:

Mn: 0,1-0,8 вес.%, Cr 0-0,2 вес.%, Mo 0-0,3 вес.%Mn: 0.1-0.8 wt.%, Cr 0-0.2 wt.%, Mo 0-0.3 wt.%

Предпочтительно, содержания карбидстобилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом следующие:Preferably, the content of carbide-stabilizing elements in vermicular graphite iron is as follows:

Mn: 0,4-0,8 вес.%, Cr 0-0,2 вес.%, Mo 0-0,3 вес.%Mn: 0.4-0.8 wt.%, Cr 0-0.2 wt.%, Mo 0-0.3 wt.%

Описание чертежейDescription of drawings

Фигура 1: Схематическая иллюстрация места измерения износа инструмента, выраженного как косой износ.Figure 1: Schematic illustration of a tool wear measurement site expressed as oblique wear.

Фигура 2: Схематическая иллюстрация образца, используемого в способе согласно изобретению.Figure 2: Schematic illustration of a sample used in the method according to the invention.

Фигура 3: Гистограмма коэффициентов, показывающая соотношения между карбидстобилизирующими элементами и ресурсом инструмента с учетом перекрестных соотношений и квадратичных соотношений.Figure 3: Histogram of coefficients showing the relationship between carbide-stabilizing elements and tool life, taking into account cross-ratios and quadratic ratios.

Фигура 4: Гистограмма коэффициентов, иллюстрирующая статистически значимые соотношения между карбидстобилизирующими элементами и ресурсом инструмента с учетом перекрестных соотношений и квадратичных соотношений.Figure 4: Histogram of coefficients illustrating statistically significant relationships between carbide-stabilizing elements and tool life, taking into account cross-relationships and quadratic relationships.

Фигура 5: Диаграмма, показывающая значения R2 и Q2 для соотношений с фигуры 4.Figure 5: A diagram showing the values of R 2 and Q 2 for the ratios from figure 4.

Фигура 6: График, сравнивающий ресурс стойкости инструмента, рассчитанный по уравнению согласно первому варианту осуществления изобретения, с измеренными средними значениями ресурса стойкости инструмента для испытуемых материалов.Figure 6: Graph comparing the tool life, calculated according to the equation according to the first embodiment of the invention, with the measured average values of the tool life for the tested materials.

Фигура 7: График, сравнивающий ресурс стойкости инструмента, рассчитанный по уравнению согласно третьему варианту осуществления изобретения, с измеренными нормированными средними значениями ресурса стойкости инструмента для образцов материалов.Figure 7: Graph comparing the tool life, calculated according to the equation according to the third embodiment of the invention, with the measured normalized average values of the tool life for the samples of materials.

ОпределенияDefinitions

Выражение "способность к резанию" в настоящей патентной заявке означает меру того, насколько легко или трудно обработать материал инструменте со снятием стружки. Способность к резанию материала выражается преимущественно как ресурс стойкости инструмента, сила резки, однородность поверхности или форма стружки. Согласно одному предпочтительному варианту настоящего изобретения, способность к резанию выражена как ресурс стойкости инструмента.The term “cutting ability” in this patent application means a measure of how easy or difficult it is to process the material of a tool with chip removal. The ability to cut material is expressed primarily as a tool life, cutting force, surface uniformity, or chip shape. According to one preferred embodiment of the present invention, the cutting ability is expressed as a tool life resource.

Термин "ресурс стойкости инструмента" в настоящей патентной заявке означает период времени, в течение которого инструмент, например, резец, сделанный из спеченного твердого металла (TC) для сверления, фрезерования или другой обработки на металлорежущих станках, может активно использоваться, прежде чем он достигнет заданного предела износа.The term "tool life" in this patent application means the period during which a tool, for example, a cutter made of sintered hard metal (TC) for drilling, milling or other machining on metal cutting machines, can be actively used before it reaches set wear limit.

Природа краевого износа при металлорежущей обработке может меняться в зависимости от различных коэффициентов нагрузки, которым подвергается инструмент. Наиболее распространенными типами износа являются абразивный, диффузионный, окислительный, усталостный и адгезионный износ (Berglund et al., 2006). Косой износ является наиболее часто измеряемым механизмом износа (Stjernstoft, 2004).The nature of edge wear during metal cutting can vary depending on the different load factors that the tool is subjected to. The most common types of wear are abrasive, diffusion, oxidative, fatigue and adhesive wear (Berglund et al., 2006). Oblique wear is the most commonly measured wear mechanism (Stjernstoft, 2004).

Измерение косого износа режущей кромки инструмента при механообработке включает измерение абразивного износа на кромке инструмента vB в мм, согласно Stjernstoft, 2004 и Berglund et al., 2006. Фигура 1 показывает инструмент для режущей обработки на виде спереди и виде сбоку. Пунктирная линия на рисунке справа показывает зону, которая подверглась износу. Изображение слева показывает, где производится измерение косого износа. Если износ инструмента измерен как косой износ режущей кромки, заданный максимальный допустимый износ выражается как vB в мм.Measuring the oblique wear of a tool cutting edge during machining involves measuring the abrasive wear on the tool edge v B in mm, according to Stjernstoft, 2004 and Berglund et al., 2006. Figure 1 shows the cutting tool in front and side views. The dashed line in the figure on the right shows the area that has been worn. The image on the left shows where oblique wear is measured. If tool wear is measured as oblique wear on the cutting edge, the specified maximum allowable wear is expressed as v B in mm.

Описание изобретенияDescription of the invention

Образцы материала были приготовлены из 17 чугунов с вермикулярным графитом (ЧВГ-материалы) с разным уровнем содержания Mn, Cr и Mo.Material samples were prepared from 17 cast iron with vermicular graphite (FGM materials) with different levels of Mn, Cr and Mo.

Образцы отливали, чтобы получить опытные образцы размерами 350*120*49 мм, смотри фигуру 2, схематически показывающую опытные образцы. Корку отливки с образцов удаляли путем продольного фрезерования их нижней, верхней и боковых поверхностей. Это делалось, чтобы получить желаемые размеры после отливки и чтобы достичь более однородной микроструктуры, так как микроструктура корки отливки отличается от микроструктуры остального материала.Samples were cast to obtain prototypes measuring 350 * 120 * 49 mm, see Figure 2, schematically showing the prototypes. The crust of the casting from the samples was removed by longitudinal milling of their lower, upper and side surfaces. This was done in order to obtain the desired dimensions after casting and to achieve a more uniform microstructure, since the microstructure of the peel of the casting is different from the microstructure of the rest of the material.

После этого опытные образцы из 17 разных ЧВГ-материалов обрабатывали на станке. Чтобы обеспечить достаточную статистическую значимость, было обработано также два дополнительных образца ЧВГ-материала 17. Эти образцы обозначены номерами 18 и 19. Для каждого материала испытания на механообработку проводились дважды, таким образом, всего было проведено 19*2 испытаний на механообработку. Обработку проводили путем продольного фрезерования образцов, используя станок CoroMill 365 (R365-063Q22-S15H), снабженный тремя резцами марки K20W (R365-1505ZNE-KM K20W). Обработку проводили на многоцелевом фрезерном станке производства фирмы Mazak. Опытные образцы закрепляли с помощью магнитного стола.After that, prototypes from 17 different CVG materials were processed on the machine. To ensure sufficient statistical significance, two additional samples of FGM material 17 were also processed. These samples are indicated by numbers 18 and 19. For each material, the tests for machining were carried out twice, thus, a total of 19 * 2 tests for machining were carried out. Processing was performed by longitudinal milling of samples using a CoroMill 365 machine (R365-063Q22-S15H) equipped with three K20W cutters (R365-1505ZNE-KM K20W). Processing was carried out on a multipurpose milling machine manufactured by Mazak. Prototypes were fixed using a magnetic table.

Применялись следующие параметры резки: глубина резки (ap) 3 мм, скорость подачи (tz) 0,2 мм/зуб и скорость резания (vc) 200 м/мин. После ряда циклов обработки резцедержатель вынимали из фрезы и в микроскопе измеряли износ резки как максимальный косой износ [vB в мм]. Обработку и измерение косого износа повторяли до тех пор, пока среднее значение максимального косого износа трех резцов не достигало 0,3 мм, или в момент, когда у двух из трех резцов достигался максимальный косой износ 0,3 мм, который был принят за заданный, предельно допустимый износ резца. Когда косой износ достигал 0,3 мм, резцы считались износившимися. Измерялся ресурс стойкости инструмента, т.е. полное время, в течение которого проводится обработка, пока резец не будет изношен, и записывался для всех материалов. В таблице 1 представлены результаты механообработки.The following cutting parameters were used: cutting depth (a p ) 3 mm, feed rate (t z ) 0.2 mm / tooth and cutting speed (v c ) 200 m / min. After a series of treatment cycles, the tool holder was removed from the cutter and the cutting wear was measured under a microscope as the maximum oblique wear [v B in mm]. The treatment and measurement of oblique wear was repeated until the average value of the maximum oblique wear of three incisors reached 0.3 mm, or at the moment when two of the three incisors reached a maximum oblique wear of 0.3 mm, which was taken as the specified maximum allowable wear of the cutter. When the oblique wear reached 0.3 mm, the cutters were considered worn. The tool life was measured, i.e. the total time during which processing is carried out until the cutter is worn out and recorded for all materials. Table 1 presents the results of machining.

Таблица 1
Результаты измерения ресурса стойкости инструмента
Table 1
The results of measuring the tool life
№ материалаMaterial No. Ресурс стойкости инструмента, измерение 1
[мм]
Tool life, measurement 1
[mm]
Ресурс стойкости инструмента, измерение 1
[мм]
Tool life, measurement 1
[mm]
Средний ресурс стойкости инструмента
[мм]
Average tool life
[mm]
1one 52,552,5 49,949.9 51,251,2 22 47,947.9 45,045.0 46,446,4 33 38,338.3 40,140.1 39,239.2 4four 37,437,4 38,738.7 38,038,0 55 24,124.1 23,823.8 23,923.9 66 17,017.0 24,724.7 20,920.9 77 23,723.7 26,026.0 24,924.9 88 22,522.5 22,622.6 22,622.6 99 40,240,2 38,038,0 39,139.1 1010 33,333.3 29,429.4 31,431,4 11eleven 32,932.9 30,630.6 31,731.7 1212 25,925.9 24,324.3 25,125.1 1313 30,130.1 28,328.3 29,229.2 14fourteen 18,518.5 18,618.6 18,518.5 15fifteen 24,024.0 24,524.5 24,224.2 1616 15,615.6 15,615.6 15,615.6 1717 42,542.5 36,336.3 39,439,4 18eighteen 41,641.6 40,040,0 40,840.8 1919 41,641.6 39,739.7 40,840.8

Химический состав 17 материалов был измерен методом GD-OES (оптическая эмиссионная спектроскопия с тлеющим разрядом). Так как образцы 17, 18 и 19 имели одинаковый состав, при химическом анализе они считались одним и тем же материалом, номер 17. Таблица 2 показывает химический состав для 17 опытных образцов.The chemical composition of 17 materials was measured by the GD-OES method (glow emitting optical emission spectroscopy). Since samples 17, 18 and 19 had the same composition, in chemical analysis they were considered the same material, number 17. Table 2 shows the chemical composition for 17 prototypes.

Figure 00000001
Figure 00000001

Результаты испытаний на механообработку и химические составы материалов использовались для установления эмпирических соотношений между способностью к резанию, выраженной как ресурс стойкости инструмента, и содержанием карбидстобилизирующих элементов в материале, согласно следующей процедуре.The results of tests for machining and chemical compositions of materials were used to establish empirical relationships between the ability to cut, expressed as a tool life resource, and the content of carbide-stabilizing elements in the material, according to the following procedure.

Результаты испытаний на механообработку и химические составы материалов анализировались методом полнофакторного анализа по программе Modde от Umetrics (Umetrics, версия 7), чтобы установить соотношения между ресурсом инструмента и карбид-стабилизирующими элементами Mo, Cr и Mn.The results of tests on the machining and chemical compositions of the materials were analyzed by full-factor analysis using the Modde program from Umetrics (Umetrics, version 7) to establish the relationship between the tool life and the carbide-stabilizing elements Mo, Cr and Mn.

Программа начинает со статистической модели и сравнивает различные уровни карбидстобилизирующих элементов в материале с результатами различных измерений, описанных выше. Анализ проводится программой, осуществляющей неоднократные вычисления, и статистическим анализом результатов испытаний на механообработку и химических составов материалов. Установленные в результате анализа соотношения между способностью к резанию и содержанием карбидстобилизирующих элементов позволяют подобрать коэффициенты в модели таким образом, чтобы модель как можно лучше описывала измеренные значения.The program starts with a statistical model and compares various levels of carbide-stabilizing elements in the material with the results of various measurements described above. The analysis is carried out by a program that performs repeated calculations, and a statistical analysis of the results of tests for machining and chemical compositions of materials. The relationships established between the ability to cut and the content of carbide-stabilizing elements established as a result of the analysis make it possible to select coefficients in the model so that the model describes the measured values as best as possible.

Согласно первой альтернативе, программа исходит из первой модели, смотри уравнение 1, которая учитывает линейные соотношения, перекрестные соотношения и квадратичные соотношения:According to the first alternative, the program proceeds from the first model, see equation 1, which takes into account linear relations, cross-relations and quadratic relations:

Ресурс стойкости инструмента = constant+a*Mo+b*Cr +c*Mn+d*Mo*Mn+e*Mo*Cr+f*Cr*Mn+g*Mo2+h*Cr2+i*Mn2 Tool life = constant + a * Mo + b * Cr + c * Mn + d * Mo * Mn + e * Mo * Cr + f * Cr * Mn + g * Mo 2 + h * Cr 2 + i * Mn 2

[уравнение 1][equation 1]

Согласно второй альтернативе, программа исходит из второй модели, представленной уравнением 2 ниже, учитывающим только линейные соотношения:According to the second alternative, the program proceeds from the second model, represented by equation 2 below, taking into account only linear relationships:

Ресурс стойкости инструмента = constant+a*Mo+b*Cr+c*MnTool life = constant + a * Mo + b * Cr + c * Mn

[уравнение 2][equation 2]

Соотношения, анализируемые программой, можно описать разными способами. Легко и всеобъемлюще можно представить их в форме гистограммы коэффициентов, смотри, например, фигуру 3. Гистограмма коэффициентов позволяет заключить, какой из элементов имеет самый большой эффект, насколько этот эффект сравним с эффектом других элементов, и то, является ли этот эффект положительным или отрицательным. Можно также установить шкалу погрешностей коэффициента. Если величина ошибки больше, чем эффект, т.е., если шкала погрешностей проходит через ноль, соотношение не считается статистически достоверным с выбранным уровнем значимости 95%.The relationships analyzed by the program can be described in various ways. It is easy and comprehensive to present them in the form of a histogram of coefficients, see, for example, figure 3. The histogram of coefficients allows you to conclude which of the elements has the greatest effect, how much this effect is comparable to the effect of other elements, and whether this effect is positive or negative . You can also set the coefficient error scale. If the error value is greater than the effect, i.e., if the error scale passes through zero, the ratio is not considered statistically reliable with the selected significance level of 95%.

Фигура 3 показывает соотношения между карбидстобилизирующими элементами и ресурсом инструмента, когда применяется модернизированная модель согласно уравнению 1. Гистограмма показывает картину влияния с учетом перекрестных соотношений и квадратичных соотношений.Figure 3 shows the relationship between carbide-stabilizing elements and tool life when using the upgraded model according to Equation 1. The histogram shows a picture of the effect, taking into account cross-ratio and quadratic ratio.

Как можно видеть из шкал погрешностей на фигуре 3, большинство коэффициентов имеет допустимые погрешности, превышающие эффект, т.е. их шкалы погрешностей пересекают ось координат, что означает, что эффект не обеспечивается с выбранным уровнем значимости. Эти коэффициенты удалялись из модели и принималась новая гистограмма коэффициентов. Фигура 4 показывает гистограмму коэффициентов для упрощенной модели. Эта модель показывает, кроме прочего, что Cr оказывает самый большой отрицательный эффект на ресурс стойкости инструмента.As can be seen from the error scales in figure 3, most of the coefficients have permissible errors that exceed the effect, i.e. their error scales cross the coordinate axis, which means that the effect is not provided with the selected significance level. These coefficients were removed from the model and a new histogram of coefficients was adopted. Figure 4 shows a histogram of coefficients for a simplified model. This model shows, among other things, that Cr has the largest negative effect on the tool life.

Имеются разные способы оценки того, насколько хорошо вышеуказанная модель соответствует реальности (измеренным значениям). Наиболее распространенным и наиболее важным является величина R2. Величина R2 может варьироваться между 0 и 1, причем 1 означает, что модель идеально соответствует реальности. Другой важной величиной является Q2, которая описывает, насколько устойчива модель. Величина Q2 может меняться от 0 до 1, причем 1 соответствует надежной модели, не чувствительной к изменению данных. Q2 всегда чуть меньше, чем R2, и для хорошей модели разница между R2 и Q2 мала. Фигура 5 показывает усовершенствованную модель, хорошо согласующуюся с измеренными значениями. Она показывает, что для этой модели величина R2 составляет 0,94, а величина Q2 составляет 0,87.There are different ways of assessing how well the above model corresponds to reality (measured values). The most common and most important is the value of R 2 . The value of R 2 can vary between 0 and 1, and 1 means that the model perfectly matches reality. Another important quantity is Q 2 , which describes how robust the model is. The value of Q 2 can vary from 0 to 1, and 1 corresponds to a reliable model that is not sensitive to data changes. Q 2 is always slightly less than R 2 , and for a good model the difference between R 2 and Q 2 is small. Figure 5 shows an improved model that is in good agreement with the measured values. It shows that for this model, the value of R 2 is 0.94, and the value of Q 2 is 0.87.

Первый вариант осуществления использует результаты расчетов и указанный выше статистический анализ как основу для установления соотношения в форме уравнения того, как способность к резанию, выраженная как ресурс стойкости инструмента при обработке на металлорежущих станках, зависит от карбидстобилизирующих элементов Cr, Mo и Mn. Соотношение описывается уравнением 3 и содержит константу и члены, которые являются статистически значимыми, и коэффициенты перед ними:The first embodiment uses the calculation results and the above statistical analysis as the basis for establishing a correlation in the form of an equation of how the cutting ability, expressed as the tool life when machining on metal cutting machines, depends on the carbide-stabilizing elements Cr, Mo and Mn. The ratio is described by equation 3 and contains a constant and members that are statistically significant, and the coefficients in front of them:

Ресурс стойкости инструмента = 27-50*Mo-186*Cr+127*Mn-146*Mn2+146*Cr*Mo+151*Cr*MnTool life = 27-50 * Mo-186 * Cr + 127 * Mn-146 * Mn 2 + 146 * Cr * Mo + 151 * Cr * Mn

[уравнение 3][equation 3]

Тем же эмпирическим путем, как описано выше, второй вариант осуществления изобретения приходит к следующему соотношению. Соотношение согласно второму варианту осуществления было основано на линейной модели в соответствии с уравнением 2 и представлено уравнением 4 ниже:In the same empirical way, as described above, the second embodiment of the invention comes to the following ratio. The ratio according to the second embodiment was based on a linear model in accordance with equation 2 and is represented by equation 4 below:

Ресурс стойкости инструмента = 57,20-18,46*Mn-80,90*Cr-38,98*MoTool life = 57.20-18.46 * Mn-80.90 * Cr-38.98 * Mo

[уравнение 4][equation 4]

Третий вариант осуществления получается при нормированном уравнении. Это делается, нормируя уравнение 4 и принимая во внимание нижний и верхний пределы коэффициентов, согласно уравнению 5:The third embodiment is obtained with the normalized equation. This is done by normalizing equation 4 and taking into account the lower and upper limits of the coefficients, according to equation 5:

Ресурс стойкости инструмента = C1+(min;max)*Mn+(min;max)*Cr+(min;max)*MoTool life = C1 + (min; max) * Mn + (min; max) * Cr + (min; max) * Mo

[уравнение 5][equation 5]

Нормировка приводит к уравнению 6:Normalization leads to equation 6:

Ресурс стойкости инструмента = 1+(-053;-0,12)*Mn+(-1,81;-1,02)*Cr+(-0,99;-0,37)*MoTool life = 1 + (- 053; -0.12) * Mn + (- 1.81; -1.02) * Cr + (- 0.99; -0.37) * Mo

[уравнение 6][equation 6]

Коэффициенты в уравнении 6 были пересчитаны, чтобы меняться в соответствии с уравнением 7:The coefficients in equation 6 were recalculated to vary in accordance with equation 7:

Ресурс стойкости инструмента = 1-(0,32±0,21)*Mn-(1,41±0,39)*Cr-(0,68±0,31)*MoTool life = 1- (0.32 ± 0.21) * Mn- (1.41 ± 0.39) * Cr- (0.68 ± 0.31) * Mo

[уравнение 7][equation 7]

Это нормированное соотношение позволяет исключить внешние факторы ошибок, которые могли бы повлиять на результат, например, систематические ошибки измерения или изменения параметров механообработки из-за условий или наладочных параметров станка, использующихся для обработки.This normalized ratio eliminates external error factors that could affect the result, for example, systematic measurement errors or changes in machining parameters due to conditions or adjusting parameters of the machine used for processing.

Классификация способности к резаниюCutting classification

Чтобы позволить классифицировать чугун с вермикулярным графитом в соответствии с его способностью к резанию, были приняты опорные значения для пригодности различных чугунов с вермикулярным графитом для крупносерийной механообработки.To allow classification of cast iron with vermicular graphite in accordance with its ability to cut, reference values were adopted for the suitability of various cast iron with vermicular graphite for large-scale machining.

В соответствии с одной альтернативой, заданные опорные значения определялись на основе уравнения 7:In accordance with one alternative, predetermined reference values were determined based on equation 7:

Ресурс стойкости инструмента = 1-(0,32±0,21)*Mn-(1,41±0,39)*Cr-(0,68±0,31)*MoTool life = 1- (0.32 ± 0.21) * Mn- (1.41 ± 0.39) * Cr- (0.68 ± 0.31) * Mo

[уравнение 7][equation 7]

Все коэффициенты в уравнении 7 были взяты как их соответствующие средние значения. На основе этого предположения были определены опорные значения для пригодности чугунов с вермикулярным графитом для крупносерийной механообработки в отношении карбидстабилизирующих элементов (выраженной как ресурс стойкости инструмента) следующим образом:All coefficients in equation 7 were taken as their respective mean values. Based on this assumption, reference values were determined for the suitability of vermicular graphite cast iron for large-scale machining with respect to carbide-stabilizing elements (expressed as tool life resource) as follows:

Уровень 1: ресурс стойкости инструмента >0,81Level 1: tool life> 0.81 Хорошо подходит для производстваGood for production Уровень 2: ресурс стойкости инструмента 0,68-0,80Level 2: tool life 0.68-0.80 Подходит для производстваSuitable for production Уровень 3: ресурс стойкости инструмента <0,67Level 3: tool life <0.67 Не подходит для производстваNot suitable for production

Согласно следующей альтернативе, можно также определить опорные значения для уравнений 3 и 4. Они могут быть определены путем измерения фактического ресурса стойкости инструмента, измеряемого при крупносерийной обработке чугунов с вермикулярным графитом, имеющих разные содержания карбидстабилизирующих элементов. После этого измеренные ресурсы инструмента оцениваются по трем уровням:According to the following alternative, reference values can also be determined for equations 3 and 4. They can be determined by measuring the actual tool life, measured by large-scale processing of cast iron with vermicular graphite having different contents of carbide-stabilizing elements. After that, the measured tool resources are evaluated at three levels:

Уровень 1:Level 1: Хорошо подходит для производстваGood for production Уровень 2:Level 2: Подходит для производстваSuitable for production Уровень 3:Level 3: Не подходит для производстваNot suitable for production

Следует подчеркнуть, что оценка ресурса стойкости инструмента как подходящего для крупносерийной обработки меняется с такими факторами, как режущий инструмент, цена режущего инструмента, параметры резки или другие типы металлорежущих станков. Поэтому вышеуказанные уровни должны корректироваться специалистами для преобладающих условий. В качестве примера можно указать, что при обработке резцами марки K20W на многоцелевом фрезерном станке производства Mazak ресурс стойкости инструмента более 40 минут рассматривается как очень подходящий для производства, ресурс стойкости инструмента от 40 до 20 минут считается подходящим для производства, и ресурс стойкости инструмента менее 20 минут считается не подходящим для производства.It should be emphasized that the assessment of the tool life as suitable for large-scale processing varies with factors such as a cutting tool, the price of a cutting tool, cutting parameters or other types of metal-cutting machines. Therefore, the above levels should be adjusted by specialists for the prevailing conditions. As an example, we can indicate that when machining with K20W cutters on a multipurpose milling machine manufactured by Mazak, a tool life of more than 40 minutes is considered very suitable for production, a tool life of 40 to 20 minutes is considered suitable for production, and the tool life of less than 20 minutes is considered unsuitable for production.

При расчете опорных значений могут учитываться различные факторы, например, сюда могут входить материальные затраты. Можно применять различные весовые коэффициенты для ресурса стойкости инструмента или материальных затрат. Можно также принять ресурс стойкости инструмента статистически как среднее значение при обработке множества материалов с разными содержаниями карбидстабилизирующих элементов. Аналогично можно принять средние значения для затрат на дальнейшие материалы.When calculating the reference values, various factors can be taken into account, for example, material costs can be included here. You can apply different weights for the resource tool life or material costs. You can also take the tool life resource statistically as the average value when processing many materials with different contents of carbide-stabilizing elements. Similarly, you can take the average values for the costs of further materials.

ПримерыExamples

Ниже изобретение описывается в отношении двух конкретных испытаний, проведенных с рассчитанными соотношениями, и измерений на реальных материалах.Below the invention is described in relation to two specific tests conducted with calculated ratios, and measurements on real materials.

Испытание 1Test 1

В первом испытании проводилось сравнение между измеренными ресурсами инструмента и ресурсами инструмента, рассчитанными по уравнению 3.In the first test, a comparison was made between the measured tool resources and the tool resources calculated according to equation 3.

Расчет ресурса стойкости инструмента для соответствующих образцов 1-19 проводился путем подстановки содержаний карбид-стабилизирующих элементов Mo, Cr и Mn в уравнение 3. Затем рассчитанный ресурс стойкости инструмента сравнивался с ресурсом инструмента, измеренным для соответствующих образцов (смотри таблицу 1). Фигура 6 показывает очень хорошее соответствие между расчетными и измеренными ресурсами инструмента.The calculation of the tool life for the corresponding samples 1-19 was carried out by substituting the contents of the carbide-stabilizing elements Mo, Cr and Mn in equation 3. Then, the calculated tool life is compared with the tool life measured for the corresponding samples (see table 1). Figure 6 shows a very good correspondence between the calculated and measured tool resources.

Испытание 2Test 2

Во втором испытании использовались две разные серии образцов для проведения сравнения между измеренными ресурсами инструмента и ресурсами инструмента, рассчитанными по уравнению 7.In the second test, two different series of samples were used to make comparisons between the measured tool resources and the tool resources calculated according to equation 7.

Описанная ранее группа образцов материалов 1-19 (смотри таблицу 1) была дополнена второй серией из четырех добавочных образцов материалов, обозначенных номерами 20-23.The previously described group of samples of materials 1-19 (see table 1) was supplemented by a second series of four additional samples of materials, indicated by numbers 20-23.

Были сделаны (отлиты) образцы материалов 20-23 и проанализированы таким же образом, как материалы 1-19, но они обрабатывались на другой машине, отличной от той, что использовалась для материалов 1-19. На этой машине работал также другой станочник. Станком, использованным для материалов 20-23, был Huller Hille nb-h 150. Измерение ресурса стойкости инструмента на образцах материалов проводилось аналогично измерению для образцов 1-19.Samples of materials 20-23 were made (cast) and analyzed in the same way as materials 1-19, but they were processed on a different machine than the one used for materials 1-19. Another machine operator also worked on this machine. The machine used for materials 20-23 was Huller Hille nb-h 150. The measurement of the tool life on samples of materials was carried out similarly to the measurement for samples 1-19.

Таблица 3 показывает химический состав образцов материалов 20-23.Table 3 shows the chemical composition of material samples 20-23.

Таблица 3
Химический состав образцов материалов 20-23
Table 3
The chemical composition of the samples of materials 20-23
Материал
Material
No.
CC SiSi MnMn SS PP CrCr NiNi MoMo CuCu TiTi SnSn MgMg CekCek
20twenty 3,643.64 2,242.24 0,130.13 0,0060.006 0,0220,022 0,030,03 <0,050<0,050 <0,010<0.010 0,650.65 0,0140.014 0,0550,055 <0,010<0.010 4,214.21 2121 3,633.63 2,272.27 0,340.34 0,0070.007 0,0220,022 0,050.05 <0,050<0,050 <0,010<0.010 0,690.69 0,0140.014 0,0670,067 <0,010<0.010 4,214.21 2222 3,633.63 2,292.29 0,410.41 0,0080.008 0,0220,022 0,090.09 <0,050<0,050 0,030,03 0,690.69 0,0140.014 0,0620,062 <0,010<0.010 4,214.21 2323 3,603.60 2,272.27 0,480.48 0,0070.007 0,0230,023 0,090.09 <0,050<0,050 <0,010<0.010 0,690.69 0,0140.014 0,0620,062 <0,010<0.010 4,184.18

Таблица 4 показывает измеренные ресурсы инструмента при обработке образцов материалов 20-23.Table 4 shows the measured tool resources when processing samples of materials 20-23.

Таблица 4
Результаты измерения ресурса стойкости инструмента для образцов материалов 20-23
Table 4
The results of measuring the tool life for samples of materials 20-23
№ материалаMaterial No. Ресурс стойкости инструмента, измерение 1
[мм]
Tool life, measurement 1
[mm]
Ресурс стойкости инструмента, измерение 1
[мм]
Tool life, measurement 1
[mm]
Средний ресурс стойкости инструмента
[мм]
Average tool life
[mm]
20twenty 30,530.5 30,530.5 30,530.5 2121 30,530.5 28,428,4 29,529.5 2222 31,831.8 31,431,4 31,631.6 2323 27,327.3 24,524.5 25,925.9

Таблица 5 ниже показывает, что измеренные ресурсы инструмента в минутах для материалов 20-23 отличаются от результатов для материалов 1-19, которые имеют тот же состав. Это объясняется факторами систематических ошибок, вызванных использованием других станков для материала групп 1-19 и 20-23. Станок, использованный для группы 20-23, был настроен по иному, чем станок, использовавшийся для группы 1-19.Table 5 below shows that the measured tool resources in minutes for materials 20-23 differ from the results for materials 1-19, which have the same composition. This is due to factors of systematic errors caused by the use of other machines for the material of groups 1-19 and 20-23. The machine used for group 20-23 was configured differently than the machine used for group 1-19.

Чтобы учесть это, ресурсы инструмента для материалов 1-23 были рассчитаны следующим образом по нормированному уравнению 7, принимая все коэффициенты в уравнении 7 равными их средним значениям:To take this into account, the tool resources for materials 1-23 were calculated as follows according to the normalized equation 7, taking all the coefficients in equation 7 equal to their average values:

Ресурс стойкости инструмента = 1-0,32*Mn-1,41*Cr-0,68*Mo.Tool life = 1-0.32 * Mn-1.41 * Cr-0.68 * Mo.

В таблице 5 ниже приведены результаты.Table 5 below shows the results.

Ресурсы инструмента, измеренные для образцов 1-23, были затем нормированы относительно эталонных материалов 17* и 23. Как отмечалось ранее, первая группа содержала 17 отдельных образцов материалов, и материал 17 использовался еще дважды, чтобы обеспечить статистическую значимость, эти образцы обозначены номерами 18 и 19. Таким образом, эталонный материал 17* есть среднее значение измерений для материалов 17, 18 и 19.The tool resources measured for samples 1-23 were then normalized relative to reference materials 17 * and 23. As noted earlier, the first group contained 17 separate samples of materials, and material 17 was used twice more to ensure statistical significance, these samples are indicated by numbers 18 and 19. Thus, reference material 17 * is the average measurement value for materials 17, 18, and 19.

Нормирование проводили, как описано ниже.Normalization was carried out as described below.

Для эталонных материалов 17* и 23 делались следующие предположения:For reference materials 17 * and 23, the following assumptions were made:

Расчетный ресурс стойкости инструмента = измеренный нормированный ресурс стойкости инструментаEstimated tool life = measured normalized tool life

Затем рассчитывали нормированный измеренный ресурс стойкости инструмента для каждого материала 1-23 следующим образом:Then calculated the normalized measured resource of tool life for each material 1-23 as follows:

Нормированный(x) = Измеренный(x)*[нормированный (эт.)/измеренный(эт.)]Normalized (x) = Measured (x) * [normalized (fl.) / Measured (fl.)]

Материалы 1-19 нормировали по отношению к материалу 17*, а материалы 20-22 - по отношению к материалу 23.Materials 1-19 were normalized in relation to material 17 *, and materials 20-22 - in relation to material 23.

Результаты приведены в таблице 5.The results are shown in table 5.

Таблица 5
Измеренные и рассчитанные ресурсы инструмента для образцов материалов 1-23
Table 5
Measured and calculated tool resources for material samples 1-23
Материал №Material No. Расчетный ресурс стойкости инструмента = 1-0,32Mn-1,41Cr-0,68MoEstimated tool life = 1-0.32Mn-1.41Cr-0.68Mo Средний расчетный ресурс стойкости инструмента [мин]Average estimated tool life [min] Измеренный ресурс стойкости инструмента (нормированный)Measured tool life (normalized) 1one 0,840.84 51,251,2 0,820.82 22 0,770.77 46,446,4 0,740.74 33 0,700.70 39,239.2 0,630.63 4four 0,650.65 38,038,0 0,610.61 55 0,570.57 23,923.9 0,380.38 66 0,460.46 20,920.9 0,330.33 77 0,440.44 24,924.9 0,400.40 88 0,360.36 22,622.6 0,360.36 99 0,720.72 39,139.1 0,630.63 1010 0,650.65 31,431,4 0,500.50 11eleven 0,570.57 31,731.7 0,510.51 1212 0,530.53 25,125.1 0,400.40 1313 0,480.48 29,229.2 0,470.47 14fourteen 0,360.36 18,518.5 0,300.30 15fifteen 0,330.33 24,224.2 0,390.39 1616 0,240.24 15,615.6 0,250.25 1717 0,640.64 39,439,4 0,630.63 17* (эт.)17 * (fl.) 0,640.64 40,140.1 0,640.64 18eighteen 0,640.64 40,840.8 0,650.65 1919 0,640.64 40,240,2 0,650.65 20twenty 0,920.92 30,530.5 0,840.84 2121 0,820.82 29,529.5 0,810.81 2222 0,720.72 31,631.6 0,870.87 23 (эт.)23 (floor) 0,720.72 25,925.9 0,710.71

На фигуре 7 значения измеренного нормированного ресурса стойкости инструмента приведены на графике как функция рассчитанных ресурсов инструмента, которые показаны также сплошной прямой, соответствующей условию "Расчетный ресурс стойкости инструмента = Измеренный ресурс стойкости инструмента". Как можно видеть из графика, разброс измеренных нормированных значений относительно сплошной линии незначителен, что показывает хорошее соответствие между измеренными и рассчитанными ресурсами инструмента даже для серий образцов, обработанных в других условиях.In figure 7, the values of the measured normalized resource of tool life are shown on the graph as a function of calculated tool resources, which are also shown by a solid line corresponding to the condition "Calculated tool life resource = Measured tool life". As can be seen from the graph, the scatter of the measured normalized values relative to the solid line is insignificant, which shows a good correspondence between the measured and calculated tool resources even for a series of samples processed in other conditions.

Приведенное выше подробное описание частных вариантов осуществления изобретения имеет целью проиллюстрировать, но не ограничить изобретение. Очевидно, что описанные варианты осуществления могут комбинироваться, и что в рамках объема защиты приложенной формулы в изобретения могут вноситься различные изменения и модификации.The above detailed description of particular embodiments of the invention is intended to illustrate but not limit the invention. Obviously, the described embodiments may be combined, and that various changes and modifications may be made to the invention within the scope of protection of the attached claims.

Claims (23)

1. Способ определения способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом, включающий обеспечение чугуна с вермикулярным графитом, отличающийся этапами:
- установления соотношения между способностью к резанию и содержаниями карбидстабилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом, причем это соотношение определяется эмпирически из измеренной режущей способности и измеренных содержаний карбидстабилизирующих элементов на множестве образцов чугуна с вермикулярным графитом,
- определения содержания карбидстабилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом,
- определения величины способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом на основе данного соотношения и содержаний карбидстабилизирующих элементов в полученном чугуне с вермикулярным графитом,
- определения по меньшей мере одного первого заданного опорного значения для способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом для крупносерийной механосборки,
- классификации способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом из сравнения величины его способности к резанию с первым заданным опорным значением.
1. The method of determining the ability to cut cast iron with vermicular graphite, including providing cast iron with vermicular graphite, characterized in stages:
- establishing a relationship between the ability to cut and the contents of carbide-stabilizing elements in cast iron with vermicular graphite, and this ratio is determined empirically from the measured cutting ability and the measured contents of carbide-stabilizing elements on many samples of cast iron with vermicular graphite,
- determination of the content of carbide-stabilizing elements in cast iron with vermicular graphite,
- determining the ability to cut cast iron with vermicular graphite based on this ratio and the contents of carbide-stabilizing elements in the resulting cast iron with vermicular graphite,
- determining at least one first predetermined reference value for the ability to cut cast iron with vermicular graphite for large-scale mechanical assembly,
- classification of the ability to cut cast iron with vermicular graphite from a comparison of the value of its ability to cut with the first specified reference value.
2. Способ по п.1, в котором способность к резанию приобретенного чугуна с вермикулярным графитом классифицируется как подходящая для производства, если величина способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом выше, чем первое заданное опорное значение.2. The method according to claim 1, in which the ability to cut purchased cast iron with vermicular graphite is classified as suitable for production if the value of the ability to cut cast iron with vermicular graphite is higher than the first specified reference value. 3. Способ по п.2, включающий этапы:
- определения по меньшей мере одного второго заданного опорного значения для способности к резанию чугуна с вермикулярным графитом, в соответствии с чем способность к резанию чугуна с вермикулярным графитом классифицируется как очень подходящая для производства, если величина его способности к резанию выше, чем второе опорное значение.
3. The method according to claim 2, comprising the steps of:
- determining at least one second predetermined reference value for the ability to cut cast iron with vermicular graphite, according to which the ability to cut cast iron with vermicular graphite is classified as very suitable for production if the value of its ability to cut is higher than the second reference value.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором способность к резанию определена как ресурс стойкости инструмента при обработке чугуна с вермикулярным графитом на станке со снятием стружки.4. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the ability to cut is defined as the tool life resource when machining cast iron with vermicular graphite on a machine with chip removal. 5. Способ по п.4, в котором ресурс стойкости инструмента определен как максимальный косой износ инструмента.5. The method according to claim 4, in which the tool life is defined as the maximum oblique wear of the tool. 6. Способ по любому из пп.1-3, в котором соотношение для режущей способности основано на модели, которая включает соотношения между содержаниями карбидстабилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом.6. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the ratio for cutting ability is based on a model that includes the ratio between the contents of carbide-stabilizing elements in cast iron with vermicular graphite. 7. Способ по п.6, в котором модель основана на линейных соотношениях, перекрестных соотношениях и квадратичных соотношениях между содержаниями карбидстабилизирующих элементов.7. The method according to claim 6, in which the model is based on linear relationships, cross-relationships and quadratic relationships between the contents of carbide-stabilizing elements. 8. Способ по п.4, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента в минутах = 27-50·Mo-186·Cr+127·Mn-146·Mn2+146·Cr·Mo+151·Cr·Mn.
8. The method according to claim 4, in which the ratio is:
tool life in minutes = 27-50 · Mo-186 · Cr + 127 · Mn-146 · Mn 2 + 146 · Cr · Mo + 151 · Cr · Mn.
9. Способ по п.5 или 7, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента в минутах = 27-50·Mo-186·Cr+127·Mn-146·Mn2+146·Cr·Mo+151·Cr·Mn.
9. The method according to claim 5 or 7, in which the ratio is:
tool life in minutes = 27-50 · Mo-186 · Cr + 127 · Mn-146 · Mn 2 + 146 · Cr · Mo + 151 · Cr · Mn.
10. Способ по п.6, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента в минутах = 27-50·Mo-186·Cr+127·Mn-146·Mn2+146·Cr·Mo+151·Cr·Mn.
10. The method according to claim 6, in which the ratio is:
tool life in minutes = 27-50 · Mo-186 · Cr + 127 · Mn-146 · Mn 2 + 146 · Cr · Mo + 151 · Cr · Mn.
11. Способ по п.6, в котором модель основана на линейных соотношениях между содержаниями карбидстабилизирующих элементов в чугуне с вермикулярным графитом.11. The method according to claim 6, in which the model is based on linear relationships between the contents of carbide-stabilizing elements in cast iron with vermicular graphite. 12. Способ по п.4, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента в минутах = 57,20-18,46·Mn-80,90·Cr-38,98·Mo.
12. The method according to claim 4, in which the ratio is:
tool life in minutes = 57.20-18.46 · Mn-80.90 · Cr-38.98 · Mo.
13. Способ по п.5, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента в минутах = 57,20-18,46·Mn-80,90·Cr-38,98·Mo.
13. The method according to claim 5, in which the ratio is:
tool life in minutes = 57.20-18.46 · Mn-80.90 · Cr-38.98 · Mo.
14. Способ по п.6, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента в минутах = 57,20-18,46·Mn-80,90·Cr-38,98·Mo.
14. The method according to claim 6, in which the ratio is:
tool life in minutes = 57.20-18.46 · Mn-80.90 · Cr-38.98 · Mo.
15. Способ по п.12, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента в минутах = 57,20-18,46·Mn-80,90·Cr-38,98·Mo.
15. The method according to item 12, in which the ratio is:
tool life in minutes = 57.20-18.46 · Mn-80.90 · Cr-38.98 · Mo.
16. Способ по п.4, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента = 1-(0,32±0,21)·Mn-(1,41±0,39)·Cr-(0,68±0,31)·Mo, причем ресурс стойкости инструмента нормирован.
16. The method according to claim 4, in which the ratio is:
tool life = 1- (0.32 ± 0.21) · Mn- (1.41 ± 0.39) · Cr- (0.68 ± 0.31) · Mo, and the tool life is normalized.
17. Способ по п.5, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента = 1-(0,32±0,21)·Mn-(1,41±0,39)·Cr-(0,68±0,31)·Mo, причем ресурс стойкости инструмента нормирован.
17. The method according to claim 5, in which the ratio is:
tool life = 1- (0.32 ± 0.21) · Mn- (1.41 ± 0.39) · Cr- (0.68 ± 0.31) · Mo, and the tool life is normalized.
18. Способ по п.6, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента = 1-(0,32±0,21)·Mn-(1,41±0,39)·Cr-(0,68±0,31)·Mo, причем ресурс стойкости инструмента нормирован.
18. The method according to claim 6, in which the ratio is:
tool life = 1- (0.32 ± 0.21) · Mn- (1.41 ± 0.39) · Cr- (0.68 ± 0.31) · Mo, and the tool life is normalized.
19. Способ по п.12, в котором принято соотношение:
ресурс стойкости инструмента = 1-(0,32±0,21)·Mn-(1,41±0,39)·Cr-(0,68±0,31)·Mo, причем ресурс стойкости инструмента нормирован.
19. The method according to item 12, in which the ratio is:
tool life = 1- (0.32 ± 0.21) · Mn- (1.41 ± 0.39) · Cr- (0.68 ± 0.31) · Mo, and the tool life is normalized.
20. Способ по любому из пп.1-3, 5, 7, 8, 10-19, в котором карбидстабилизирующие элементы включают по меньшей мере марганец, молибден и хром.20. The method according to any one of claims 1 to 3, 5, 7, 8, 10-19, in which the carbide-stabilizing elements include at least manganese, molybdenum and chromium. 21. Способ по п.4, в котором карбидстабилизирующие элементы включают по меньшей мере марганец, молибден и хром.21. The method according to claim 4, in which the carbide stabilizing elements include at least manganese, molybdenum and chromium. 22. Способ по п.6, в котором карбидстабилизирующие элементы включают по меньшей мере марганец, молибден и хром.22. The method according to claim 6, in which the carbide stabilizing elements include at least manganese, molybdenum and chromium. 23. Способ по п.9, в котором карбидстабилизирующие элементы включают по меньшей мере марганец, молибден и хром. 23. The method according to claim 9, in which the carbide stabilizing elements include at least manganese, molybdenum and chromium.
RU2012113744/02A 2009-09-08 2010-09-07 Method of defining machinability of cast iron with vermicular graphite at machine tools RU2509820C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0901163 2009-09-08
SE0901163-6 2009-09-08
SE1050470-2 2010-05-12
SE1050470A SE534626C2 (en) 2009-09-08 2010-05-12 Method for determining the compactness of a compact graphite iron
PCT/SE2010/050950 WO2011031211A1 (en) 2009-09-08 2010-09-07 Method for determining the machinability of a compacted graphite iron

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012113744A RU2012113744A (en) 2013-10-20
RU2509820C2 true RU2509820C2 (en) 2014-03-20

Family

ID=43733263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012113744/02A RU2509820C2 (en) 2009-09-08 2010-09-07 Method of defining machinability of cast iron with vermicular graphite at machine tools

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP2475795A1 (en)
CN (1) CN102612568B (en)
BR (1) BR112012004790A2 (en)
IN (1) IN2012DN01724A (en)
RU (1) RU2509820C2 (en)
SE (1) SE534626C2 (en)
WO (1) WO2011031211A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024011299A1 (en) * 2022-07-12 2024-01-18 Tupy S.A. High mechanical strength and high thermal conductivity vermicular cast iron alloy, high mechanical strength and high thermal conductivity vermicular cast iron alloy manufacturing process, and internal combustion engine part

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1069058A (en) * 1965-05-04 1967-05-17 Int Nickel Ltd Cast iron
SU922154A1 (en) * 1980-06-25 1982-04-23 Научно-Исследовательский Институт Специальных Способов Литья Method for modifying grey cast iron
SU1766962A1 (en) * 1990-01-02 1992-10-07 Калушское Производственное Объединение "Хлорвинил" Им.60-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Method of ladle cast iron working

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1024140C (en) * 1989-03-02 1994-04-06 航空航天部远东机械制造公司 High strength easy cutting cast iron
CN1751134B (en) * 2003-02-12 2010-09-08 新日本制铁株式会社 Cast iron billet excelling in workability and process for producing the same
CN100343404C (en) * 2006-01-11 2007-10-17 昆明嘉和泵业有限公司 Sulfuric acid corrosion resistant alloy nodular cast iron materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1069058A (en) * 1965-05-04 1967-05-17 Int Nickel Ltd Cast iron
SU922154A1 (en) * 1980-06-25 1982-04-23 Научно-Исследовательский Институт Специальных Способов Литья Method for modifying grey cast iron
SU1766962A1 (en) * 1990-01-02 1992-10-07 Калушское Производственное Объединение "Хлорвинил" Им.60-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Method of ladle cast iron working

Also Published As

Publication number Publication date
SE1050470A1 (en) 2011-03-09
EP2475795A1 (en) 2012-07-18
RU2012113744A (en) 2013-10-20
IN2012DN01724A (en) 2015-06-05
CN102612568B (en) 2014-05-07
WO2011031211A8 (en) 2012-02-16
BR112012004790A2 (en) 2019-09-24
WO2011031211A1 (en) 2011-03-17
CN102612568A (en) 2012-07-25
SE534626C2 (en) 2011-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Linder et al. The influence of porosity on the fatigue life for sand and permanent mould cast aluminium
Tekıner et al. Investigation of the cutting parameters depending on process sound during turning of AISI 304 austenitic stainless steel
Pacana et al. Improving the quality level in the automotive industry
Ginting et al. Advancing environmentally conscious machining
CN111967640A (en) Tool residual life prediction method considering tool wear amount and surface roughness
Meurling et al. The influence of mechanical and laser cutting on the fatigue strengths of carbon and stainless sheet steels
RU2509820C2 (en) Method of defining machinability of cast iron with vermicular graphite at machine tools
Barényi et al. Material and technological investigation of machined surfaces of the OCHN3MFA steel
Holmberg et al. Grit blasting for removal of recast layer from EDM process on Inconel 718 shaft: an evaluation of surface integrity
Linder et al. The influence of porosity on the fatigue strength of high‐pressure die cast aluminium
JP5076719B2 (en) Predicting remaining life of rolling bearings
JP5370022B2 (en) Method and apparatus for estimating low cycle fatigue characteristics
CN109213963A (en) A kind of laser deposition formed titanium alloy fatigue life statistical analysis technique
Anwar et al. Optimization of surface roughness for Al-Alloy 7075-T in milling process
Stampfer et al. Modeling of surface hardening and roughness induced by turning AISI 4140 QT under different machining conditions
Astakhov An application of the random balance method in conjunction with the Plackett-Burman screening design in metal cutting tests
JP4204146B2 (en) Life prediction method for rolling bearing material and life identification method for rolling bearing material
Patil et al. Tool wear detection of cutting tool using matlab software
CN113601264B (en) Cutter rear cutter face abrasion state determination method based on variable feed trial cutting
Vrublevskyi et al. Volumetric wear characteristics as a result of the tribological interaction between the soil with working parts cultivator's and plough's
CN110849753B (en) Metal material fatigue strength prediction method based on micro scratches
US6963844B1 (en) Method for qualifying die material and testing dies
US11879869B2 (en) Method for predicting surface quality of burnishing workpiece
Sitek Employment of rough data for modelling of materials properties
Kimakh et al. Experimental investigation of surface roughness effect on fatigue performance of AISI 1045 carbon steel and fatigue limit prediction

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160908