RU2539725C1 - Method for comparative evaluation of properties of materials based on length between dimple and main part of indenter trace during pendulum scribing - Google Patents

Method for comparative evaluation of properties of materials based on length between dimple and main part of indenter trace during pendulum scribing Download PDF

Info

Publication number
RU2539725C1
RU2539725C1 RU2013147569/28A RU2013147569A RU2539725C1 RU 2539725 C1 RU2539725 C1 RU 2539725C1 RU 2013147569/28 A RU2013147569/28 A RU 2013147569/28A RU 2013147569 A RU2013147569 A RU 2013147569A RU 2539725 C1 RU2539725 C1 RU 2539725C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
materials
properties
trace
scribing
main part
Prior art date
Application number
RU2013147569/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Яковлевич Мокрицкий
Дмитрий Александрович Пустовалов
Екатерина Андреевна Панова
Ольга Васильевна Бездень
Павел Алексеевич Саблин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ")
Priority to RU2013147569/28A priority Critical patent/RU2539725C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2539725C1 publication Critical patent/RU2539725C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method comprises one-time loading of material with an indenter by pendulum scribing; measuring scribing results; establishing a relationship between the measurement results and investigated physical-mechanical properties of materials and predicting operational properties of the compared materials; implementing a pendulum scribing mode, where an indenter at the beginning of interaction with a sample forms a rebound dimple on the surface of the sample; measuring, in the trace left by the indenter, the distance between the dimple and the main part of the indentation trace and judging physical-mechanical and operational properties of the compared materials based on said distance.
EFFECT: simple method of evaluating physical-mechanical properties of material with pendulum indentation, predicting efficiency of using compared materials in identical operating conditions by enabling ranking thereof according to indentation trace parameters measured during inspection.
3 tbl, 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к способам оценки физико-механических свойств материала путем индентирования за счет приложения одиночного ударного усилия и может быть использовано для сравнительной оценки упругих и пластических (далее - упругих) свойств нескольких разных материалов, в том числе с близким модулем упругости. Решение не является методом определения численного значения модуля упругости, но является инструментом для ранжирования (выстраивания в ряд) нескольких сравниваемых материалов по совокупности упругих свойств, в частности, по способности сопротивляться деформированию и разрушению при индентировании методом маятникового скрайбирования.The invention relates to methods for assessing the physicomechanical properties of a material by indentation due to the application of a single impact force and can be used to comparatively evaluate the elastic and plastic (hereinafter, elastic) properties of several different materials, including those with a close modulus of elasticity. The solution is not a method for determining the numerical value of the elastic modulus, but it is a tool for ranking (aligning) several compared materials by the totality of elastic properties, in particular, by the ability to resist deformation and fracture during indentation by the pendulum scribing method.

При разработке новых материалов стоит необходимость определения их физико-механических свойств, в том числе упругих свойств материала. Для этого тем или другим методом обычно определяют численное значение модуля упругости (модуля Юнга) и по величине этого модуля судят о тех или иных эксплуатационных свойствах материала. При определении модуля механическим методом (как в классическом случае) для этого используют аксиому: чем больше модуль Юнга, тем меньше удлинение стержня при прочих равных условиях нагружения и, соответственно, тем выше физико-механические свойства (например, твердость, предел прочности) материала. Однако существует ряд ограничений: например, коэффициент пропорциональности (модуль Юнга) применим только для линейного участка деформации, образцы должны иметь соответствующую форму и размеры, скорость нагружения ограничена и т.д.When developing new materials, it is necessary to determine their physical and mechanical properties, including the elastic properties of the material. For this, one or another method usually determines the numerical value of the elastic modulus (Young's modulus) and judges on the basis of the magnitude of this module about various operational properties of the material. When determining the modulus by the mechanical method (as in the classical case), the axiom is used for this: the larger the Young's modulus, the lower the elongation of the rod, ceteris paribus, and, accordingly, the higher the physical and mechanical properties (e.g. hardness, tensile strength) of the material. However, there are a number of limitations: for example, the proportionality coefficient (Young's modulus) is applicable only to the linear section of the deformation, the samples must have the appropriate shape and dimensions, the loading speed is limited, etc.

Для специфичных материалов возникает необходимость применения не механического метода определения модуля упругости. Так, в решении [патент РФ №2205387, МПК G01N 24/10. Способ определения модуля упругости углеродных жгутов] для этого используют явление электронного парамагнитного резонанса материала. В решении [ГОСТ 25095-82 (ИСО 3312-75) Сплавы твердые спеченные. Метод определения модуля упругости (модуля Юнга)] для этого используют измерение скорости звука при прохождении его через образец. Недостатками этих решений является их сложность и высокая трудоемкость.For specific materials, it becomes necessary to use a non-mechanical method for determining the elastic modulus. So, in the decision [RF patent No. 2205387, IPC G01N 24/10. The method for determining the elastic modulus of carbon bundles] for this use the phenomenon of electron paramagnetic resonance of the material. In the solution [GOST 25095-82 (ISO 3312-75) Sintered hard alloys. The method of determining the elastic modulus (Young's modulus)] for this use the measurement of the speed of sound as it passes through the sample. The disadvantages of these solutions are their complexity and high complexity.

С позиций заявляемого решения эти указанные решения являются аналогами лишь потому, что в них определяется модуль упругости материала посредством установления зависимости между искомым физико-механическим свойством (упругими свойствами) и косвенным промежуточным параметром используемого физического эффекта, измеряемым непосредственно. В первом (патент РФ №2205387) решении измеряют спектр электронного парамагнитного резонанса, во втором (ГОСТ 25095-82) - собственные резонансные частоты колебаний при возбуждении в материале продольных ультразвуковых колебаний. Но эти решения не могут быть приняты в качестве прототипа потому, что в них используются физические эффекты, напрямую не связанные с механическим видом нагружения материала.From the point of view of the claimed solution, these indicated solutions are analogues only because they determine the elastic modulus of the material by establishing a relationship between the desired physical and mechanical property (elastic properties) and the indirect intermediate parameter of the physical effect used, measured directly. In the first (RF patent No. 2205387) solution measure the spectrum of electron paramagnetic resonance, in the second (GOST 25095-82) - the natural resonant frequencies of oscillations upon excitation of longitudinal ultrasonic vibrations in the material. But these decisions cannot be taken as a prototype because they use physical effects that are not directly related to the mechanical type of loading of the material.

Под механическими видами нагружения здесь понимается создание условий деформирования материала в результате динамического характера приложения силы. Например, внедрение индентора при его падении, как это имеет место в решении [патент РФ №2272274, МПК G01N 3/32. Способ определения модуля упругости материала. Опубликовано 22.11.2004], в котором используют нагружение свободно падающим индентором. Но это решение сложно, в ходе его реализации требуется выявить и использовать несколько физических моделей. Это обеспечивает точность определения модуля упругости, но сложность использования высока чрезвычайно.By mechanical types of loading here is meant the creation of conditions for the deformation of the material as a result of the dynamic nature of the application of force. For example, the introduction of the indenter when it falls, as it takes place in the decision [RF patent No. 2272274, IPC G01N 3/32. A method for determining the modulus of elasticity of a material. Published November 22, 2004], in which loading is used by a freely falling indenter. But this solution is difficult, in the course of its implementation it is required to identify and use several physical models. This ensures the accuracy of determining the modulus of elasticity, but the complexity of use is extremely high.

Исходя из этих условий близким к заявляемому решению по виду индентирования может быть принято решение [а.с. СССР №1497491, МПК G01N 3/30, 1989 г.], в котором также используют нагружение свободно падающим индентором, измеряют время между первым и вторым соударениями индентора с образцом исследуемого материала, измеряют также диаметр отпечатка индентора и на основе полученных результатов измерений определяют модуль упругости по установленной зависимости. Но он тоже сложен и результаты его применения носят относительный характер в той части, что при оценке материалов с близким модулем упругости (например, материалы инструментального назначения) отличить материалы затруднительно в силу того, что и время между соударениями и диаметр отпечатка больше являются результатом оценки пластических свойств, чем упругих. Этот способ имеет также низкую корректность в случае применения термобработки, когда модуль упругости остается практически неизменным, а пластичность (например, у инструментальных сталей) и твердость изменяется существенно.Based on these conditions, a decision [a.s. USSR No. 1497491, IPC G01N 3/30, 1989], which also uses loading with a freely falling indenter, measures the time between the first and second collisions of the indenter with a sample of the material being studied, the indenter diameter is also measured, and the module is determined based on the measurement results elasticity according to the established dependence. But it is also complex and the results of its application are relative in that part when evaluating materials with a close modulus of elasticity (for example, instrumental materials), it is difficult to distinguish materials because both the time between collisions and the diameter of the print are more the result of plastic estimates properties than elastic. This method also has low correctness in the case of heat treatment, when the elastic modulus remains almost unchanged, and ductility (for example, tool steels) and hardness changes significantly.

Каждый из указанных методов решает локальную задачу: позволяет определить модуль упругости материалов для того, чтобы судить по модулю об эксплуатационных свойствах материалов или изделий, выполненных из этих материалов и эксплуатирующихся в условиях действия законов Гука. При этом не учитывают, что при эксплуатации имеет место не только растяжение (или сжатие), но и сдвиг, кручение, для которых используются иные методы определения модуля упругости. Пренебрегается также различиями в вязкости, пластичности, жесткости материалов, в температуре проведения испытаний.Each of these methods solves a local problem: it allows one to determine the elastic modulus of materials in order to judge modulo the operational properties of materials or products made from these materials and operated under the conditions of Hooke's laws. It does not take into account that during operation there is not only tension (or compression), but also shear, torsion, for which other methods of determining the elastic modulus are used. Differences in viscosity, ductility, stiffness of materials, and temperature of testing are also neglected.

В производственных и исследовательских условиях часто не так важно знать величину модуля упругости (тем более, что в справочных данных редко указывается метод получения значения модуля). Важно знать, как соотносятся между собой разные материалы по своим упругим свойствам, какой материал предпочтителен перед остальными. В этом случае не нужно знать саму величину модуля упругости, чтобы по разнице в этих величинах выстроить материалы в рандометрический ряд, например по убыванию величины модуля упругости. Важнее видеть, какое место в ряду занимает тот или иной материал по своим упругим свойствам, оцененным в одинаковых (эквивалентных) условиях. И было бы хорошо, если бы это место определялось по какому-то параметру, измеренному в результате взаимодействия индентора с образцом. Например, по параметрам следа, получаемого на образце при индентировании. И было бы лучше, если бы метод индентирования воспроизводил такие условия нагружения, которые наиболее близки к условиям эксплуатации материала. Например, для материалов инструментального назначения, наиболее целесообразно скрайбирование (царапание), а именно маятниковое скрайбирование, при котором в материале воспроизводятся условия деформации сжатием, сдвигом и растяжением.In production and research conditions, it is often not so important to know the magnitude of the elastic modulus (all the more so since the reference data rarely indicate the method of obtaining the modulus). It is important to know how different materials relate to each other in terms of their elastic properties, which material is preferred over the others. In this case, one does not need to know the magnitude of the elastic modulus itself in order to arrange the materials in a randometric series by the difference in these values, for example, in decreasing elastic modulus. It is more important to see what place in a row one or another material occupies by its elastic properties, evaluated under the same (equivalent) conditions. And it would be good if this place was determined by some parameter measured as a result of the interaction of the indenter with the sample. For example, according to the parameters of the trace obtained on the sample during indentation. And it would be better if the indentation method reproduced such loading conditions that are closest to the operating conditions of the material. For example, for instrumental materials, scribing (scratching) is most appropriate, namely pendulum scribing, in which the conditions of deformation by compression, shear and tension are reproduced in the material.

Возможность исследовать протяженные участки материалов методом скрайбирования обеспечена в решении [патент РФ №2124715, МПК G01N 19/04. Способ оценки свойств инструментальных материалов. Опубл. 10.01.1999, Бюл.№1], где осуществляли нагружение (скрайбирование) образца индентором при их взаимном перемещении с образованием сетки следов перемещений. Оценку свойств (сопротивляемость деформированию и разрушению) материала производили по результатам измерений повреждения образца в зоне следа скрайбирования. При сравнении нескольких материалов о свойствах судили по результатам измерений площади разрушения поверхности образца в ячейках сетки следов из условия: чем меньше площадь разрушения, тем выше сопротивляемость деформированию и разрушению. Для этого приходилось делать несколько нагружений и поворот образца для образования сетки следов. Это трудоемко, сложно в настройке, требует наличия соответствующих площадок на образце.The opportunity to study extended sections of materials by scribing is provided in the solution [RF patent No. 2124715, IPC G01N 19/04. A method for evaluating the properties of tool materials. Publ. January 10, 1999, Bull. No. 1], where loading (scribing) of the sample by the indenter was carried out during their mutual displacement with the formation of a grid of traces of displacements. Evaluation of the properties (resistance to deformation and fracture) of the material was carried out according to the results of measurements of damage to the sample in the area of the trace of scribing. When comparing several materials, the properties were judged by measuring the area of destruction of the surface of the sample in the mesh cells of the traces from the condition: the smaller the area of destruction, the higher the resistance to deformation and destruction. To do this, we had to do several loads and rotate the sample to form a trace network. It is time-consuming, difficult to configure, requires appropriate sites on the sample.

Наиболее близким к заявляемому объекту, по мнению заявителя, может быть принято решение, в котором реализован такой вид индентирования, который реализует наиболее сложные условия нагружения, в том числе, сжатие, растяжение, сдвиг и кручение, как часто это имеет место при эксплуатации, например при механической обработке резанием. Такой вид индентирования получил название «маятниковое скрайбирование». В нем индентор перемещается по дуге качания жесткого маятника, свободно отпущенного с некоторой высоты. Один из примеров использования маятникового скрайбирования для сравнительной оценки трещиностойкости (вязкости разрушения) инструментальных материалов дан в решении [патент РФ №2138038, МПК G01N 19/04. Способ контроля физико-механических свойств изделий. Опубл. 10.01.1999, Бюл. №1], где контроль осуществляют с использованием метода акустической эмиссии, а сравнение (ранжирование) материалов осуществляют по величине параметра сигналов акустической эмиссии, а именно по спектру частот. Но способ тоже сложен для реализации и требует лабораторных условий с соответствующим программным обеспечением для обработки и анализа параметров сигналов акустической эмиссии.Closest to the claimed object, according to the applicant, a decision can be made in which a type of indentation is implemented that implements the most difficult loading conditions, including compression, tension, shear and torsion, as is often the case during operation, for example during machining. This type of indentation is called “pendulum scribing”. In it, the indenter moves along the rocking arc of a rigid pendulum freely released from a certain height. One example of the use of pendulum scribing for a comparative assessment of fracture toughness (fracture toughness) of tool materials is given in the decision [RF patent No. 2138038, IPC G01N 19/04. A method of controlling the physical and mechanical properties of products. Publ. 01/10/1999, Bull. No. 1], where the control is carried out using the acoustic emission method, and the comparison (ranking) of materials is carried out by the value of the parameter of acoustic emission signals, namely, by the frequency spectrum. But the method is also difficult to implement and requires laboratory conditions with appropriate software for processing and analyzing the parameters of acoustic emission signals.

Техническим результатом заявляемого решения является упрощение способа оценки физико-механических свойств материала при маятниковом индентировании; прогнозирование эффективности применения сравниваемых материалов в идентичных условиях эксплуатации за счет обеспечения возможности их ранжирования по величине измеряемых при контроле параметров следа индентирования.The technical result of the proposed solution is to simplify the method of assessing the physico-mechanical properties of a material during pendulum indentation; predicting the effectiveness of the use of compared materials in identical operating conditions by providing the possibility of their ranking by the size of the parameters measured during the control of the indentation trace.

Указанный технический результат достигается за счет того, что:The specified technical result is achieved due to the fact that:

а) используется эффект пружинения поверхностного слоя испытываемого материала для воссоздания условий формирования лунки отскока в следе индентирования;a) the effect of springing of the surface layer of the test material is used to recreate the conditions for the formation of the bounce hole in the indentation trace;

б) установлена взаимосвязь упругих свойств материала с параметрами следа индентирования, а именно с расстоянием между лункой отскока и основной частью следа индентирования;b) the relationship of the elastic properties of the material with the parameters of the indentation trace, namely with the distance between the bounce hole and the main part of the indentation trace, is established;

в) установлено обратное направление тенденции изменения величин модуля упругости разных материалов с тенденцией изменения расстояния между лункой отскока и основной частью следа индентирования;c) the reverse direction of the tendency for the values of the elastic modulus of different materials to be established with the tendency for the distance between the bounce hole and the main part of the indentation trace to be established;

г) установлено совпадение тенденции изменения расстояния между лункой отскока и основной частью следа индентирования с тенденцией изменения эксплуатационных свойств материала;d) the coincidence of the tendency for a change in the distance between the bounce hole and the main part of the indentation trace to the tendency for the operational properties of the material to change;

д) указанные тенденции использованы для:e) the indicated trends are used for:

- ранжирования материалов по их упругим свойствам,- ranking of materials according to their elastic properties,

- ранжирования материалов путем прогнозирования их эксплуатационных свойств.- ranking of materials by predicting their operational properties.

Таким образом, заявляемый объект, как и прототип, включает в себя:Thus, the claimed object, like the prototype, includes:

- однократное нагружение материала индентированием;- single loading of the material by indentation;

- индентирование методом маятникового скрайбирования;- indentation by pendulum scribing;

- измерение результатов скрайбирования по параметрам деформации и разрушения поверхностных слоев материала;- measurement of the results of scribing according to the parameters of deformation and destruction of the surface layers of the material;

- установление взаимосвязи измеренных результатов с исследуемыми физико-механическими свойствами материалов;- establishing the relationship of the measured results with the studied physical and mechanical properties of materials;

- прогнозирование эксплуатационных свойств сравниваемых материалов по измеренным результатам скрайбирования.- prediction of the operational properties of the compared materials according to the measured scribing results.

Однако заявляемое решение отличается тем, что:However, the claimed solution is characterized in that:

- используется такой режим маятникового скрайбирования, при котором индентор в начале взаимодействия с образцом формирует на его поверхности лунку;- a pendulum scribing regime is used in which the indenter at the beginning of interaction with the sample forms a hole on its surface;

- в следе, оставляемом индентором, измеряют расстояние между лункой и основной частью следа индентирования и по нему судят о физико-механических и эксплуатационных свойствах сравниваемых материалов.- in the trace left by the indenter, the distance between the hole and the main part of the indentation trace is measured and the physicomechanical and operational properties of the compared materials are judged by it.

На фиг.1 представлена общая схема маятникового скрайбирования, на фиг.2 показан случай образования разрывного (лунка плюс основная часть следа) следа взаимодействия индентора с образцом при виде сверху, на фиг.3 показан случай образования слитного (часть лунки слита с основной частью следа) следа взаимодействия индентора с образцом при виде сверху, на фиг.4 - кадр съемки следа взаимодействия при неразрывности лунки с основной частью следа (пример твердосплавного образца со следом при начально настроенной глубине внедрения 0,1 мм), на фиг.5 - кадр съемки следа взаимодействия при слиянии лунки отскока с основной частью следа (справа на фото - лунка в виде части окружности, влево от лунки по мере движения индентора - основная часть следа при начально настроенной глубине внедрения 0,08 мм). На фиг.6 показана кинетическая картина (составлена из отдельных кадров, заснятых по длине следа маятникового скрайбирования, где обозначено: 1 - участок внедрения индентора, 2 - участок заглубления индентора, 3 - участок с максимальной глубиной внедрения индентора, 4 - участок следа с убыванием глубины внедрения при движении индентора по дуге траектории движения жесткого маятника, 5 - участок выхода индентора. На фиг.7 показано фото следа скрайбирования с лункой (справа по фото).Figure 1 shows the general scheme of pendulum scribing, figure 2 shows the case of the formation of a discontinuous (hole plus the main part of the trace) trace of the indenter interacting with the sample when viewed from above, figure 3 shows the case of the formation of a fused (part of the hole merged with the main part of the trace ) of the trace of the interaction of the indenter with the sample when viewed from above, Fig. 4 is a shot frame of the trace of the interaction with continuity of the hole with the main part of the trace (example of a carbide sample with a trace with an initial penetration depth of 0.1 mm), Fig. 5 - ka p trace interaction shooting the fusion wells with the main part rebound trace (right photo - well in a part of the circle to the left of the wells as the indentor movement - the main part of the track at the initial depth of 0.08 mm tuned implementation). Figure 6 shows the kinetic picture (composed of individual frames captured along the length of the trail of the pendulum scribing, where it is indicated: 1 - indenter penetration section, 2 - indenter penetration section, 3 - section with the maximum indenter penetration depth, 4 - trace section with decreasing penetration depth when the indenter moves along an arc of the trajectory of the rigid pendulum, 5 — indenter exit section, Fig. 7 shows a photo of the scribing trace with the hole (to the right of the photo).

Способ реализуют следующим образом. Индентор 1 выставляют (по его радиусу R и глубине h заглубления в материал образца с учетом массы маятника, формы рабочей части индентора, физико-механических свойств материала образца и высоты H начального положения индентора (маятника)) относительно плоскости 2 образца так, чтобы след взаимодействия индентора с образцом при направлении B движения индентора по дуге его (маятника) качания состоял из лунки 3 отскока и основной части 4 следа. При этом лунка 3 отстоит от основной части 4 следа на некотором расстоянии l, как это показано на фиг.2. След взаимодействия индентора 1 с образцом наблюдают при виде сверху через микроскоп, имеющий возможность измерять параметры следа. По измеренному расстоянию l лунки от основной части следа индентирования судят о физико-механических свойствах материала образца исходя из следующего условия: чем меньше расстояние лунки при прочих равных условиях, тем выше физико-механические свойства. Это условие, для большинства конструкционных сталей и сплавов, в том числе для инструментальных материалов (быстрорежущие стали и твердые инструментальные сплавы) предполагает за собой следующее:The method is implemented as follows. Indenter 1 is set (by its radius R and depth h of penetration into the sample material, taking into account the mass of the pendulum, the shape of the working part of the indenter, the physicomechanical properties of the material of the sample, and the height H of the initial position of the indenter (pendulum)) relative to the plane 2 of the sample so that the interaction trace the indenter with the sample in the direction B of the movement of the indenter along the arc of his (pendulum) swing consisted of a hole 3 rebound and the main part 4 of the trace. In this case, the hole 3 is separated from the main part 4 of the track at a certain distance l, as shown in Fig.2. The trace of the interaction of the indenter 1 with the sample is observed when viewed from above through a microscope capable of measuring the parameters of the trace. According to the measured distance l of the hole from the main part of the indentation trace, the physicomechanical properties of the material of the sample are judged on the basis of the following condition: the smaller the distance of the well, all other things being equal, the higher the physicomechanical properties. This condition, for most structural steels and alloys, including for tool materials (high-speed steels and hard tool alloys) implies the following:

- расстояние l между лункой и основной частью следа растет с ростом упругих свойств материала;- the distance l between the hole and the main part of the trace increases with increasing elastic properties of the material;

- расстояние l между лункой и основной частью следа меньше тогда, когда на образце меньше повреждения (исключая случаи маятникового скрайбирования исключительно хрупкого или исключительно пластичного материалов), следовательно, пластическая деформация минимальна и твердость высока;- the distance l between the hole and the main part of the trace is less when the sample has less damage (except for cases of pendulum scribing of extremely brittle or exclusively plastic materials), therefore, plastic deformation is minimal and high hardness;

- из двух сравниваемых материалов физико-механические свойства выше у того, у которого при равных условиях нагружения меньше повреждений, т.е. меньше расстояние l;- of the two compared materials, the physicomechanical properties are higher for the one with less damage under equal loading conditions, i.e. less distance l;

- следовательно, при меньших величинах l следует ожидать и более высокие эксплуатационные свойства материала.- therefore, at lower values of l, higher operational properties of the material should be expected.

В качестве резюме сказанному можно заключить следующее:As a summary of the above, we can conclude the following:

- если на исследуемом материале подбором режимов реализации маятникового скрайбирования удается создать след скрайбирования с лункой отскока, то это материал с более высоким значениям модуля упругости (модуля Юнга), тем, следовательно, меньше величина его разрушения (удлинения стержня при классическом методе растяжения стержня);- if it is possible to create a trace of scribing with a bounce hole on the material under study by selecting the modes of pendulum scribing, then this is a material with higher values of the elastic modulus (Young's modulus), therefore, its destruction (the elongation of the rod with the classical method of stretching the rod) is lower;

- явление разрыва следа индентирования можно использовать для оценки физико-механических свойств материалов;- the phenomenon of rupture of the indentation trace can be used to assess the physicomechanical properties of materials;

- по расстоянию l между лункой отскока и основной частью следа индентирования сравниваемые материалы можно выстроить в рандометрический ряд для выявления предпочтительного материала, тогда материал с меньшим расстоянием можно идентифицировать как материал, лучше сопротивляющийся разрушению при внедрении индентора;- by the distance l between the bounce hole and the main part of the indentation trace, the materials to be compared can be arranged in a randometric row to identify the preferred material, then a material with a shorter distance can be identified as a material that better resists fracture when the indenter is introduced;

- по последовательности расположения материалов в таком рандометрическом ряду можно прогнозировать работоспособность изделий, выполенных из таких материалов, например период стойкости металлорежущего инструмента, условия эксплуатации которого близки с условиями, имитируемыми при маятниковом скрайбировании.- by the sequence of the arrangement of materials in such a range, it is possible to predict the performance of products made from such materials, for example, the durability period of a metal-cutting tool, the operating conditions of which are similar to those simulated by pendulum scribing.

Примеры, подтверждающие указанное резюме, приведены ниже. В дополнение к сказанному выше сообщаем, что реализовать режимы маятникового скрайбирования, при которых происходит формирование лунки отскока не сложно. Ясно, что режимы должны обеспечить возможность пружинения испытываемого материала. Для этого и образец, и устройство для реализации маятникового скрабирования должны быть достаточно жесткими. Нам это легко удавалось для материалов инструментальной группы: при радиусе R маятника 120 мм, его массе 200 грамм, начальной высоте H индентора 80 мм и более (с учетом варианта индентора типовой формы) лунка образовывалась при задании глубины внедрения от 0,2 мм и более для твердого сплава и от 0,5 мм и более для быстрорежущих сталей (с учетом шероховатости поверхности образца). Лунка образуется и при меньших глубинах внедрения, но в этих случаях вычленить контуры лунки затруднительно.Examples supporting this summary are provided below. In addition to the above, we inform that it is not difficult to realize the modes of pendulum scribing, in which the formation of the bounce hole occurs. It is clear that the modes should allow springing of the test material. For this, both the sample and the device for implementing pendulum scrubbing should be sufficiently rigid. We easily succeeded for the materials of the instrumental group: with a radius R of the pendulum 120 mm, its mass 200 grams, the initial height H of the indenter 80 mm or more (taking into account the variant of the indenter of the standard shape), a hole was formed when setting the penetration depth from 0.2 mm or more for hard alloy and from 0.5 mm and more for high-speed steels (taking into account the surface roughness of the sample). The hole is formed at smaller penetration depths, but in these cases it is difficult to isolate the contours of the hole.

1 пример реализации способа.1 example implementation of the method.

Брали образцы, выполненные из конструкционных сталей, а именно из стали 20, из стали 45 и из стали 30ХГСА. Для этих материалов из справочных данных брали сведения по величинам интересующих нас физико-механических свойств (в ряде справочников они названы характеристиками) материалов и эксплуатационных свойствах этих материалов или изделий, выполненных их этих материалов. Подбирали для материалов единые условия маятникового скрайбирования. Так режим скрайбирования с образованием лунки в следе взаимодействия (индентирования) для всех этих сталей обеспечивался при (с указанными выше параметрами установки) настройке установки на получение глубины H внедрения индентора от 0,08 мм до 1,5 мм. Осуществляли скрайбирование образцов. Для исключения случайных результатов (или усреднения результатов) осуществляли по несколько нагружений каждого образца. Образцы помещали на микроскоп, измеряли расстояние l между лункой и основной частью следа. Образцы располагали в ряд по величине расстояния l. Результаты сводили в таблицу. Нас интересовала тенденция изменения расстояния l и тенденция изменения физико-механических свойств материалов. В результате взаимосвязь тенденций прослеживалась. Она показана в таблице 1.Samples were taken made of structural steels, namely steel 20, steel 45 and steel 30KhGSA. For these materials, information was taken from the reference data on the values of the physical and mechanical properties of interest to us (in a number of reference books they are called characteristics) of materials and the operational properties of these materials or products made of these materials. Unified conditions for pendulum scribing were selected for the materials. So, the scribing regime with the formation of a hole in the interaction (indentation) trace for all these steels was ensured when (with the above installation parameters) the setup was set up to obtain an indenter penetration depth H from 0.08 mm to 1.5 mm. Samples were scribed. To exclude random results (or averaging the results), several loads of each sample were carried out. Samples were placed under a microscope; the distance l between the well and the main part of the trace was measured. Samples were arranged in a row by the distance l. The results were tabulated. We were interested in the tendency to change the distance l and the tendency to change the physical and mechanical properties of materials. As a result, the relationship of trends was traced. It is shown in table 1.

Анализ данных, приведенных в таблице 1, позволяет сделать следующие выводы.Analysis of the data shown in table 1, allows to draw the following conclusions.

1. Взаимосвязь свойств материалов и расстояния l между лункой и основной частью следа маятникового скрайбирования качественно характеризуется следующей установленной тенденцией: увеличение расстояния l свидетельствует о снижении уровня физико-механических свойств материалов (самое большое расстояние l зафиксировано у стали 20, имеющей низкий модуль упругости (модуль Юнга) и низкую твердость и наоборот, самые меньшее расстояние l лунки обнаружено у стали 30ХГСА, имеющей самый высокий модуль упругости и самые высокие твердость и предел прочности).1. The relationship between the properties of materials and the distance l between the well and the main part of the trail of pendulum scribing is qualitatively characterized by the following established trend: an increase in distance l indicates a decrease in the level of physical and mechanical properties of materials (the largest distance l is fixed for steel 20 having a low elastic modulus (modulus Young) and low hardness and vice versa, the smallest distance l of the hole was found in steel 30HGSA, which has the highest elastic modulus and the highest hardness and ultimate Nost).

2. Установленная взаимосвязь свойств материалов и расстояния l позволяет ранжировать (выстроить в рандометрический ряд) материалы по установленной тенденции: чем меньше расстояние, тем выше (лучше) физико-механические свойства материалов.2. The established relationship between the properties of materials and the distance l allows you to rank (arrange in a rank line) materials according to the established trend: the smaller the distance, the higher (better) the physical and mechanical properties of materials.

3. Установленная взаимосвязь может быть использована для прогнозирования эксплуатационных свойств материала. Например, по увеличению расстояния l можно прогнозировать снижение предела прочности у сравниваемых материалов.3. The established relationship can be used to predict the operational properties of the material. For example, by increasing the distance l, one can predict a decrease in the tensile strength of the compared materials.

4. Установленная взаимосвязь может быть использована для прогнозирования эксплуатационных свойств изделий, выполненных их сравниваемых материалов (если изделия эксплуатируются в условиях, которые имитируются при маятниковом скрайбировании). Например, по увеличению расстояния l параметров лунки можно прогнозировать снижение износостойкости (или периода стойкости) изделия.4. The established relationship can be used to predict the operational properties of products made of their compared materials (if the products are operated under conditions that are simulated by pendulum scribing). For example, by increasing the distance l of the parameters of the hole, you can predict a decrease in the wear resistance (or durability period) of the product.

Приведенные в этом примере данные позволяют заключить:The data in this example allows you to conclude:

а) установленная взаимосвязь расстояния l с физико-механическими свойствами материала является новой и является существенным признаком разработанного решения;a) the established relationship of the distance l with the physical and mechanical properties of the material is new and is an essential sign of the developed solution;

б) установленная взаимосвязь расстояния l с эксплуатационными свойствами материала или изделия является новой и является существенным признаком разработанного решения;b) the established relationship of the distance l with the operational properties of the material or product is new and is an essential sign of the developed solution;

в) заявленный технический результат достигнут, а именно предложенное решение без проведения длительных и сложных испытаний на предмет определения тех или иных физико-механических свойств (например, измерения модуля упругости методом деформации стержня растяжением или измерения твердости методом Роквелла или Викерса) позволяет простым измерением расстояния L быстро выявить материал, наиболее эффективный из сравниваемых, путем расстановки материалов в рандометрический ряд, в том числе и в ряд по прогнозирумому результату эксплуатационных свойств.c) the claimed technical result is achieved, namely, the proposed solution without conducting lengthy and complex tests to determine certain physical and mechanical properties (for example, measuring the elastic modulus by tensile deformation of the rod or measuring hardness by the Rockwell or Vickers method) allows a simple measurement of the distance L quickly identify the material that is the most effective of the compared by arranging the materials in a randometric series, including in a series according to the predicted operational result GOVERNMENTAL properties.

Вместе с этим следует отметить, что в примере 1 рассмотрены в принципе стали разных групп назначения и, соответственно, имеющие существенно разные величины сравниваемых физико-механических и эксплуатационных свойств.At the same time, it should be noted that in example 1, steel, in principle, of different destination groups and, accordingly, having substantially different values of the compared physical, mechanical and operational properties, are considered.

Необходимо проверить правомерность полученных выводов для материалов одной группы применения (смотри следующий пример).It is necessary to verify the validity of the findings for materials of one application group (see the following example).

Таблица 1Table 1 Взаимосвязь расстояния l между лункой и основной частью следа маятникового скрайбирования с физико-механическими свойствами материалов. Последовательность расположения сравниваемых материалов в рандометрических рядах по изменению свойств материалов и расстояния l.The relationship of the distance l between the hole and the main part of the trail of pendulum scribing with the physico-mechanical properties of materials. The sequence of arrangement of the compared materials in the ranks according to the change in the properties of materials and the distance l. МатериалыMaterials Последовательность расположения в ряду по росту величин физико-механических свойствThe sequence of the arrangement in the order of growth of the values of physical and mechanical properties Последовательность расположения в ряду по росту величины расстояния l между лункой и основной частью следа скрайбированияThe sequence in which the distance l between the hole and the main part of the scribing trail is in the order of growth Последовательность расположения в ряду по росту величин эксплуатационных свойств материалов (изделий)Sequence of arrangement in a row according to the growth of operational properties of materials (products) По модулю упругостиModulo elasticity По твердостиHardness По пределу прочности на растяжениеTensile strength По износостойкостиOn wear resistance Сталь общего назначения, марка Сталь 20General purpose steel, grade Steel 20 1one 1one 33 1one 1one Сталь машиностроительная нормализованная, марка Сталь 45Normalized engineering steel, Steel 45 grade 22 22 22 22 22 Сталь легированная специализированная, марка 30ХГСАSpecial alloy steel, grade 30HGSA 33 33 1one 33 33 Примечание: В таблице числами показаны не значения величин, а место материала в ряду исследуемого параметра, например: из трех сравниваемых материалов на лучшем (третьем) месте находится материал 30ХГСА потому, что у него наибольшее значение модуля упругости и числа твердости, при этом у него самый меньший уровень повреждений при маятниковом скрайбировании (меньшие расстояние l) и самые высокие эксплуатационные свойства (величины предела прочности и износостойкости).Note: The numbers in the table do not show the values, but the place of the material in the series of the studied parameter, for example: of the three materials to be compared, the best (third) place is 30KhGSA because it has the highest value of the elastic modulus and hardness number, while the smallest level of damage during pendulum scribing (shorter distance l) and the highest operational properties (tensile strength and wear resistance).

2 пример реализации способа.2 example implementation of the method.

Выбраны материалы инструментальной группы, т.е. те, из которых изготавливаются металлорежущие инструменты.The materials of the instrumental group, i.e. those from which metal-cutting tools are made.

Именно эта группа материалов выбрана потому, что метод маятникового скрайбирования (с использованием акустической эмиссии как в указанном выше патенте РФ №2138038) разработчиками ориентирован в первую очередь на оценку свойств инструментальных материалов, в частности новых разрабатываемых материалов. Это связано с тем, что маятниковое скрайбирование из всех материаловедческих методов оценки свойств материалов путем индентирования наиболее близко моделирует реальные условия эксплуатации металлорежущего инструмента.It is this group of materials that was chosen because the pendulum scribing method (using acoustic emission as in the above RF patent No. 2138038) by developers is primarily aimed at assessing the properties of tool materials, in particular, new materials being developed. This is due to the fact that pendulum scribing of all materials science methods for assessing the properties of materials by indentation most closely models the actual operating conditions of a metal cutting tool.

Для сравнения брали следующие инструментальные материалы:For comparison, the following instrumental materials were taken:

а) из твердосплавных материалов брали отечественные сплавы марок ВК8, Т15К6, Т30К4, Т10К8Б и импортный (фирма Mishubisi) сплав марки TF15 (со специальным покрытием на мелкозернистой основе);a) domestic carbides of the VK8, T15K6, T30K4, T10K8B alloys and the imported (Mishubisi company) TF15 alloy (with a special coating on a fine-grained basis) were taken from carbide materials;

б) из быстрорежущих отечественных сталей брали марки Р18, Р9, Р6М5.b) grades P18, P9, P6M5 were taken from high-speed domestic steels.

Из справочных данных (а для сплава TF15 - из каталогов, проспектов или экспериментальным путем) брали необходимые сведения о физико-механических свойствах материалов. В качестве эксплуатационных свойств принимали период стойкости инструмента до достижения критической величины (износ по задней грани равный 0,8 мм) износа инструмента при условиях эксплуатации, провоцирующих превалирование хрупкого (выкрашивания, как и моделируется при маятниковом скрайбировании) разрушения материала, а именно торцевое фрезерование (элементы режима резания не указаны в связи с тем, что они не влияют на расположение материала в рандометрическом ряду, в силу этого использованы общемашиностроительные рекомендации по выбору режима резания не особо сложнообрабатываемой стали марки 40Х конкретно рассматриваемым инструментальным материалом). Результаты приведены в таблице 2. From the reference data (and for the TF15 alloy — from catalogs, brochures, or experimentally), the necessary information on the physicomechanical properties of the materials was taken. As the operational properties, we took the period of tool life until a critical value (wear along the back face equal to 0.8 mm) of tool wear under operating conditions provoking the prevalence of brittle (spalling, as is simulated by pendulum scribing) fracture of the material, namely face milling ( elements of the cutting mode are not indicated due to the fact that they do not affect the location of the material in the randometric row; therefore, general engineering recommendations for choosing py cutting conditions are not particularly slozhnoobrabatyvaemoy steel 40X specifically considered instrumental pictures). The results are shown in table 2.

Таблица 2table 2 Взаимосвязь расстояния l между лункой и основной частью следа маятникового скрайбирования с физико-механическими свойствами инструментальных материалов. Последовательность расположения сравниваемых материалов в рандометрических рядах по изменению свойств инструментальных материалов и расстояния l.The relationship of the distance l between the hole and the main part of the trail of pendulum scribing with the physico-mechanical properties of instrumental materials. The sequence of arrangement of the compared materials in the ranks according to the change in the properties of instrumental materials and the distance l. Марка инструментального материалаTool grade Последовательность расположения в ряду по росту величин физико-механических свойствThe sequence of the arrangement in the order of growth of the values of physical and mechanical properties Последовательность расположения в ряду по росту расстояния l в следе скрайбированияSequence of arrangement in a row by increasing distance l in the scribing trace Последовательность расположения в ряду по росту периода стойкости инструмента при резанииThe sequence of arrangement in a row by the growth of the tool life during cutting По модулю упругостиModulo elasticity По твердостиHardness P6M5P6M5 1one 1one 77 1one P9P9 22 22 66 22 P18P18 33 33 55 33 BK8Bk8 4four 4four 4four 4four T30K4T30K4 55 55 33 55 T15K6T15K6 66 66 22 66 TF15TF15 77 77 1one 77 Примечание: В таблице числами показаны не значения величин, а место материала в ряду исследуемого параметра, например: из семи сравниваемых инструментальных материалов на лучшем (седьмом) месте находится материал TF15 потому, что у него лучшее (седьмое место) модуль упругости и число твердости, при этом у него меньший уровень повреждений при маятниковом скрайбировании (меньшее расстояние l) и высокий (первое место) уровень эксплуатационных свойств (максимальный период стойкости).Note: The numbers in the table do not show the values of the values, but the place of the material in the series of the studied parameter, for example: of the seven compared tool materials, TF15 is in the best (seventh) place because it has the best (seventh place) elastic modulus and hardness number, at the same time, it has a lower level of damage during pendulum scribing (shorter distance l) and a high (first place) level of operational properties (maximum durability period).

Анализ результатов позволяет сделать следующие выводы. Analysis of the results allows us to draw the following conclusions.

1. Взаимосвязь свойств инструментальных материалов и расстояния l между лункой и основной частью следа маятникового скрайбирования установлена. Она качественно характеризуется также, как это следовало из таблицы 1 для обычных конструкционных материалов, а именно характеризуется установленной общей для инструментальных материалов тенденцией: увеличение расстояния l свидетельствует о снижении уровня физико-механических свойств материалов (самые большое расстояние l зафиксировано у стали P6M5, имеющей самый низкий модуль упругости (модуль Юнга) и самую низкую твердость, и наоборот, меньшее расстояние l обнаружено у сплава TF15, имеющего высокий модуль упругости и самую высокую твердость).1. The relationship between the properties of instrumental materials and the distance l between the hole and the main part of the trail of pendulum scribing is established. It is also qualitatively characterized, as follows from table 1 for ordinary structural materials, namely, it is characterized by a trend common to tool materials: an increase in the distance l indicates a decrease in the level of physical and mechanical properties of materials (the largest distance l is fixed for P6M5 steel, which has the most low modulus of elasticity (Young's modulus) and lowest hardness, and vice versa, a smaller distance l was found in the TF15 alloy having a high elastic modulus and the highest hardness be).

Эта же взаимосвязь и ее тенденции оказались справедливы и применительно к типам материалов внутри группы инструментальных материалов, а именно:The same relationship and its trends turned out to be true with respect to the types of materials within the group of instrumental materials, namely:

- из быстрорежущих сталей P6M5, P9, P19 самое большое расстояние l зафиксировано у стали P6M5, имеющей самый низкий модуль упругости (модуль Юнга) и самую низкую твердость и наоборот, самые маленькое расстояние l обнаружено у стали P18, имеющей более высокий модуль упругости и более высокую твердость;- of high-speed steels P6M5, P9, P19, the largest distance l is fixed for steel P6M5, which has the lowest elastic modulus (Young's modulus) and the lowest hardness, and vice versa, the smallest distance l is found for steel P18, which has a higher elastic modulus and more high hardness;

- из твердых сплавов разных типов BK и TK самое большое расстояние l зафиксировано у сплава типа BK, имеющего низкий модуль упругости и низкую твердость и наоборот, самые маленькое расстояние l обнаружено у сплавов типа ТК, имеющего более высокий модуль упругости и более высокую твердость;- of hard alloys of different types BK and TK, the largest distance l is fixed for an alloy of type BK having a low elastic modulus and low hardness, and vice versa, the smallest distance l is found for alloys of type TK having a higher elastic modulus and higher hardness;

- из твердых сплавов T16K6 и Т30К4 одного типа TK самое большое расстояние l зафиксированы у сплава марки T30K4, имеющего низкий модуль упругости и низкую твердость и наоборот, самое маленькое расстояние l обнаружено у сплава марки T15K6, имеющего более высокий модуль упругости и более высокую твердость.- of the T16K6 and T30K4 hard alloys of the same TK type, the longest distance l is fixed for the T30K4 alloy having a low elastic modulus and low hardness, and vice versa, the smallest distance l is found for the T15K6 alloy having a higher elastic modulus and higher hardness.

2. Установленная взаимосвязь свойств инструментальных материалов и расстояния l позволяет ранжировать (выстроить в рандометрический ряд) материалы по установленной тенденции: чем меньше расстояние l, тем выше физико-механические свойства материалов.2. The established relationship between the properties of instrumental materials and the distance l allows you to rank (build in a rankometric row) materials according to the established trend: the smaller the distance l, the higher the physical and mechanical properties of the materials.

3. Установленная взаимосвязь может быть использована для прогнозирования эксплуатационных свойств изделий. Например, по увеличению расстояния l можно прогнозировать снижение работоспособности режущего инструмента, например, периода стойкости инструмента.3. The established relationship can be used to predict the operational properties of products. For example, by increasing the distance l, it is possible to predict a decrease in the working capacity of the cutting tool, for example, the tool life.

Приведенные в этом примере данные позволяют заключить:The data in this example allows you to conclude:

а) установленная взаимосвязь расстояния l с физико-механическими свойствами инструментальных материалов подтверждает правомерность взаимосвязи, установленной выше для конструкционых материалов при анализе результатов таблицы 1 и является новой, в частности подтверждает существенность признаков разработанного решения;a) the established relationship of the distance l with the physicomechanical properties of tool materials confirms the validity of the relationship established above for structural materials when analyzing the results of Table 1 and is new, in particular, confirms the materiality of the signs of the developed solution;

б) заявленный технический результат достигнут и для инструментальных материалов, а именно предложенное решение без проведения длительных и сложных испытаний тех или иных физико-механических свойств позволяет простым измерением расстояния l быстро выявить наиболее эффективный из сравниваемых инструментальный материал путем их расстановки в рандометрический ряд, в том числе и в ряд по прогнозируемому периоду стойкости.b) the claimed technical result is also achieved for instrumental materials, namely, the proposed solution without conducting lengthy and complex tests of certain physical and mechanical properties allows a simple measurement of the distance l to quickly identify the most effective of the compared instrumental material by arranging them in a randometric series, including number and in a row for the predicted period of resistance.

3 пример реализации способа.3 example implementation of the method.

В ряде случаев (при некоторых сочетаниях свойств материалов) в следе маятникового скрайбирования лунка присутствует, но она слита воедино с основной частью следа, фиг.3, 4, 5, т.е. лунка имеется (или легко идентифицируется), а расстояния l между лункой и остальной частью следа нет. Соответственно встает вопрос о том, работает ли предложенное техническое решение в этом случае. Для ответа на этот вопрос мысленно представим себе ситуацию, когда расстояние l от своей некоторой величины уменьшается и достигает нуля (этот момент фактически представлен на фиг.4). Это означает, что и физико-механические свойства материала изменились. Если эти свойства в этой тенденции изменить еще, то лунка и основная часть следа будут слиты воедино. Это свидетельствует о том, что упругие свойства материала снижаются (уменьшилась величина отскока индентора в начальный момент взаимодействия с образцом) и растет его сопротивляемость разрушению. Эта тенденция продолжается при наложении основной части следа на конфигурацию лунки следа, как это показано на фиг.3, наложение основной части следа на конфигурацию лунки следа составляет некоторую величину l1. Таким образом, тенденцию можно продолжить до момента, когда наложение будет полным, то есть величина l1 наложения и длина l2 конфигурации лунки равны (совпадают), что означает отсуствие лунки при скрайбировании, см. фиг.6. Это критический случай, он заявляемым решением не охватывается. Этот мысленный эксперимент проверяли в ходе натурных испытаний. Для этого изменение физико-механических и эксплуатационных свойств добивались за счет изменения режимов термообработки образцов, выполненных из одного материала. Брали партию спиральных сверл диаметром 6 мм, выполненных из инструментального материала P6M5 (хорошо поддается термообработке, можно изменением температуры нагрева и временем выдержки добиться разницы в твердости на 2-3 единицы). На хвостовой части сверл измеряли твердость в числах твердости HCRэ. По результатам измерений сортировали на три группы: 1 - с высокой (в пределах, допускаемых техническими условиями на производство сверл) твердостью, 2 - со средней твердостью, 3 - с низкой твердостью. От хвостовой части сверл отрезали заготовку для изготовления образцов. На заготовках шлифовали (с обильной подачей охлаждающей жидкости и при щадящем режиме резания) опорную и измерительную поверхности. Измерительную поверхность полировали (с целью удаления слоя, претерпевшего изменение свойств, при шлифовании). Сверлами сверлили отверстия, испытывая сверла на период стойкости. Образцы подвергали маятниковому скрайбированию с образованием лунки, подбирая режим скрайбирования с минимальной глубиной внедрения индентора (до 0,08 мм). На образцах измеряли расстояние l1. Результаты сведены в таблицу 3.In some cases (with some combinations of material properties), the hole is present in the trace of pendulum scribing, but it is fused together with the main part of the trace, Figs. 3, 4, 5, i.e. a hole is present (or easily identified), and there is no distance l between the hole and the rest of the trace. Accordingly, the question arises as to whether the proposed technical solution works in this case. To answer this question, imagine a situation where the distance l from its certain value decreases and reaches zero (this moment is actually presented in Fig. 4). This means that the physical and mechanical properties of the material have changed. If these properties are changed in this tendency, then the hole and the main part of the trace will be merged together. This indicates that the elastic properties of the material are reduced (the value of the indenter rebound at the initial moment of interaction with the sample decreased) and its resistance to destruction increases. This trend continues when the main part of the trace is superimposed on the configuration of the trace well, as shown in FIG. 3, the superposition of the main part of the trace on the configuration of the trace well is a certain value l 1 . Thus, the trend can be continued until the overlay is complete, that is, the value l 1 of the overlay and the length l 2 of the configuration of the hole are equal (coincide), which means the absence of the hole when scribing, see Fig.6. This is a critical case; it is not covered by the claimed decision. This thought experiment was tested during field tests. For this, a change in the physicomechanical and operational properties was achieved by changing the regimes of heat treatment of samples made of one material. They took a batch of spiral drills with a diameter of 6 mm made of tool material P6M5 (it lends itself well to heat treatment, it is possible to achieve a difference in hardness by 2-3 units by changing the heating temperature and holding time). On the tail of the drill, hardness was measured in hardness numbers HCR e . According to the measurement results, they were sorted into three groups: 1 - with high (within the limits allowed by the technical conditions for the production of drill) hardness, 2 - with medium hardness, 3 - with low hardness. From the tail of the drill cut off the workpiece for the manufacture of samples. On the workpieces, the supporting and measuring surfaces were ground (with a plentiful supply of coolant and with a gentle cutting mode). The measuring surface was polished (in order to remove the layer that underwent a change in properties during grinding). Drills drilled holes, testing the drill for a period of resistance. The samples were subjected to pendulum scribing with the formation of a hole, choosing a scribing regime with a minimum indenter penetration depth (up to 0.08 mm). The distance l 1 was measured on the samples. The results are summarized in table 3.

Таблица 3Table 3 Взаимосвязь величины наложения l1 лунки и основной части следа маятникового скрайбирования с физико-механическими свойствами быстрорежущей стали марки P6M5. Последовательность расположения сравниваемых материалов в рандометрических рядах по изменению свойств стали марки P6M5 и расстояния l1.The relationship between the overlap value l 1 of the hole and the main part of the trail of pendulum scribing with the physicomechanical properties of high-speed steel grade P6M5. The sequence of arrangement of the compared materials in the ranks according to the change in the properties of P6M5 steel and the distance l 1 . Группа образцов и сверлGroup of samples and drills Последовательность расположения образцов и сверл в ряду по ростуThe sequence of arrangement of samples and drills in a row in growth твердостиhardness расстояния l1 distances l 1 периода стойкости сверлdrill life С низкой твердостьюLow hardness 33 1one 1one Со средней твердостьюMedium hard 22 22 22 С высокой твердостьюWith high hardness 1one 33 33

Приведенные в таблице 3 данные подтверждают высказанные выше положения и свидетельствуют о достижении технического результата.The data presented in table 3 confirm the above statements and indicate the achievement of a technical result.

Необходимо отметить, что наложение лунки и основной части следа друг на друга не является типовой ситуацией для маятникового скрайбирования. Наиболее общим случаем является либо отсуствие лунки, фиг.6, либо ее четкое отделение от основной части следа, фиг.7.It should be noted that the overlapping of the hole and the main part of the trace on each other is not a typical situation for pendulum scribing. The most common case is either the absence of the hole, Fig.6, or its clear separation from the main part of the trace, Fig.7.

Claims (2)

1. Способ сравнительной оценки свойств материалов по длине между лункой и основной частью следа индентора при маятниковом скрайбировании, включающий в себя однократное нагружение материала индентированием методом маятникового скрайбирования, измерение результатов скрайбирования, установление взаимосвязи измеренных результатов с исследуемыми физико-механическими свойствами материалов и прогнозирование эксплуатационных свойств сравниваемых материалов, отличающийся тем, что реализуют режим маятникового скрайбирования, при котором индентор в начале взаимодействия с образцом формирует на его поверхности лунку отскока, измеряют в следе, оставляемом индентором, расстояние между лункой и основной частью следа индентирования и по нему судят о физико-механических и эксплуатационных свойствах сравниваемых материалов.1. A method for comparative evaluation of the properties of materials along the length between the well and the main part of the indenter trace during pendulum scribing, which includes a single loading of the material by indentation by the pendulum scribing method, measuring the scribing results, establishing the relationship of the measured results with the studied physical and mechanical properties of the materials and predicting operational properties compared materials, characterized in that they realize the mode of pendulum scribing, in which indentor early interaction with the sample forms on its surface well rebound, measured in the track left by the indenter, the distance between the hole and the main part of the indentation trace and on it is judged on the physical-mechanical and performance properties comparable materials. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наложении лунки и основной части следа друг на друга о физико-механических и эксплуатационных свойствах сравниваемых материалов судят по длине наложения друг на друга лунки и основной части следа. 2. The method according to claim 1, characterized in that when applying the hole and the main part of the trace on each other, the physicomechanical and operational properties of the compared materials are judged by the length of the overlapping of the holes and the main part of the trace.
RU2013147569/28A 2013-10-24 2013-10-24 Method for comparative evaluation of properties of materials based on length between dimple and main part of indenter trace during pendulum scribing RU2539725C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147569/28A RU2539725C1 (en) 2013-10-24 2013-10-24 Method for comparative evaluation of properties of materials based on length between dimple and main part of indenter trace during pendulum scribing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147569/28A RU2539725C1 (en) 2013-10-24 2013-10-24 Method for comparative evaluation of properties of materials based on length between dimple and main part of indenter trace during pendulum scribing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2539725C1 true RU2539725C1 (en) 2015-01-27

Family

ID=53286626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013147569/28A RU2539725C1 (en) 2013-10-24 2013-10-24 Method for comparative evaluation of properties of materials based on length between dimple and main part of indenter trace during pendulum scribing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539725C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2036337A (en) * 1978-11-15 1980-06-25 Evans R Method and apparatus for measuring strength characteristics
RU2138039C1 (en) * 1998-07-07 1999-09-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method of test of properties and diagnostics of breakdown of articles
RU2138038C1 (en) * 1998-07-07 1999-09-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method testing physical and mechanical properties of articles
RU2140075C1 (en) * 1998-07-09 1999-10-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Process investigating properties of material of article

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2036337A (en) * 1978-11-15 1980-06-25 Evans R Method and apparatus for measuring strength characteristics
RU2138039C1 (en) * 1998-07-07 1999-09-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method of test of properties and diagnostics of breakdown of articles
RU2138038C1 (en) * 1998-07-07 1999-09-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method testing physical and mechanical properties of articles
RU2140075C1 (en) * 1998-07-09 1999-10-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Process investigating properties of material of article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9746403B2 (en) Method of testing a polycrystalline diamond compact cutter
Smith et al. A stress-weighted damage model for ductile fracture initiation in structural steel under cyclic loading and generalized stress states
Elshamy et al. Crack detection of cantilever beam by natural frequency tracking using experimental and finite element analysis
CN105910899B (en) Measure the tensile strength of rock material and the method for fracture toughness simultaneously
Jezernik et al. Numerical modelling of fatigue crack initiation and growth of martensitic steels
US20120151989A1 (en) Nondestructive Test For Flexible Composites
Jennett et al. High resolution measurement of dynamic (nano) indentation impact energy: a step towards the determination of indentation fracture resistance
Xu et al. Prediction of the abrasion resistance of construction steels on the basis of the subsurface deformation layer in a multi-pass dual-indenter scratch test
Wei et al. Effect of cutter shape on the resistance of PDC cutters against tip impacts
RU2539725C1 (en) Method for comparative evaluation of properties of materials based on length between dimple and main part of indenter trace during pendulum scribing
RU2539116C1 (en) Method for comparative evaluation of materials based on ratio of total length of pendulum scribing trace to length of rebound dimple
Baak et al. Barkhausen noise-based fatigue life prediction of deep drilled AISI 4140
RU2543683C1 (en) Method of comparative assessment of material properties by ratio of length of bounce hole to its width in indentor trade during pendulum scribing
RU2543682C1 (en) Method for comparative evaluation of properties of materials from parameters of rebound dimple in indenter trace during pendulum scribing
Jaskowska-Lemańska et al. Impact of the direction of non-destructive test with respect to the annual growth rings of pine wood
Huertas et al. Resonant fatigue test bench for shaft testing
JP2014202652A (en) Method for evaluating impact bending/shearing resistance characteristics of material
Abass Fatigue Failure and Testing Methods
Subhash et al. Sensitivity of scratch resistance to grinding‐induced damage anisotropy in silicon nitride
RU2555207C1 (en) Method of comparative assessment of properties of materials by area of trace of pendulum scribing
RU2548057C1 (en) Method of comparative assessment of material properties by ratio of length of pendulum scribing trace to its width
Rathod et al. Optimizing the high velocity impact response of an aramid composite structure through a parametric study
Tan Characterization of materials by vibration technique
Chiumiento et al. Leeb hardness experimental tests for mechanical characterization of structural steels
RU2485476C1 (en) Method to assess impact viscosity of highly viscous sheet structural steels

Legal Events

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

Effective date: 20151025