RU2570367C1

RU2570367C1 - Forecasting of carbide cutting tool wear resistance

Info

Publication number: RU2570367C1
Application number: RU2014128369/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Нестеренко; Владимир Иванович Верещагин; Андрей Борисович Ефременков; Андрей Иванович Галанов; Владислав Леонидович Бибик; Юрий Викторович Бородин
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-12-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: tests for the change in value of initial parameter from properties of surface and volume structure formed during manufacture of carbide cutting tool are performed. Reference wear resistance tests are executed in cutting of materials that exhibit intense adhesion wear at optimum cutting speed or that approximating thereto. Reference, i.e. correlation relationship "wear resistance - initial parameter" is plotted. The value of initial parameter of current batch of carbide cutting tools is controlled, and wear resistance for current batch of tools is predicted on the basis of the relationship. As the input parameter the value of area of hysteresis loop obtained during measurement of the elongation and further shortening of the carbide sample is used, respectively during heating and further cooling, with its increasing the wear resistance of the carbide cutting tools of applicability group K increases.

EFFECT: higher precision and lower labour input of forecast of wear resistance of carbide cutting tools.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации.The invention relates to the field of metal cutting and can be used to predict - control the wear resistance of carbide cutting tools in their manufacture, use or certification.

Известен способ определения износостойкости твердых сплавов, заключающийся в том, что испытуемый материал помещают в переменное магнитное поле с напряженностью порядка 5 эрстед, измеряют магнитную проницаемость материала и по градировочному графику «магнитная проницаемость - стойкость», построенному для эталонного образца, определяют величину износостойкости материала [SU А.С. 268720, МПК G01N 3/58, БИ №14, 1970].A known method for determining the wear resistance of hard alloys is that the test material is placed in an alternating magnetic field with an intensity of about 5 Oersted, the magnetic permeability of the material is measured, and the magnitude of the material’s wear resistance is determined from the magnetic permeability - resistance graph plotted for the reference sample [ SU A.S. 268720, IPC G01N 3/58, BI No. 14, 1970].

Одним из недостатков известного способа является то, что при измерении не учитывается влияние массы и размагничивающего фактора изделий, имеющих часто различные формы и габаритные размеры на величину магнитной проницаемости, что приводит к снижению точности измерений. Кроме того, эксплуатационная характеристика - износостойкость контролируется данным способом посредством оценки физического состояния с помощью относительной магнитной проницаемости только в одной из компонент твердого сплава - кобальтовой связке. Это происходит потому, что карбид вольфрама - парамагнетик и вклад его от намагниченности в общую относительную магнитную проницаемость небольшой. Поэтому с помощью данного способа производится, по существу, оценка относительной магнитной проницаемости кобальта, его количество и деформированное состояние. При этом совершенно не учитываются другие свойства поверхности и объема твердого сплава, в том числе когезионное и адгезионное состояние на границах фаз и в объеме компонентов твердого сплава и т.д. Вследствие рассмотренных причин этот способ отличается низкой точностью при оценке износостойкости твердых сплавов.One of the disadvantages of this method is that the measurement does not take into account the influence of the mass and demagnetizing factor of products, which often have different shapes and dimensions on the value of magnetic permeability, which reduces the accuracy of the measurements. In addition, the operational characteristic - wear resistance is controlled by this method by assessing the physical condition using relative magnetic permeability in only one of the components of the hard alloy - cobalt bond. This is because tungsten carbide is a paramagnet and its contribution from magnetization to the total relative magnetic permeability is small. Therefore, using this method, essentially, the relative magnetic permeability of cobalt is estimated, its amount and deformed state. Moreover, other properties of the surface and volume of the hard alloy are not taken into account at all, including the cohesive and adhesive state at the phase boundaries and in the volume of the components of the hard alloy, etc. Due to the reasons considered, this method is characterized by low accuracy in assessing the wear resistance of hard alloys.

Известен способ контроля режущих свойств партии твердосплавных инструментов, в соответствии с которым сначала воздействуют на каждый инструмент (твердосплавную пластину) из партии. Затем по измеренному параметру контроля и по результатам износа отобранного инструмента определяют режущие свойства всей партии инструментов. В качестве воздействия используют равномерно распределенный импульсный нагрев. При этом регистрируют хронологическую термограмму облученного световым потоком инструмента и по ней определяют коэффициент температуропроводности, который используют в качестве параметра контроля, характеризующего режущие свойства. [SU А.С. 1651155, МПК G01N 3/58, БИ №19, 1991]. Выбранным исходным параметром в данном способе является величина температурной проводимости. Основным недостатком данного способа является то, что очень трудно более или менее точно определить скорость распространения тепла в материалах, в которых носителями тепла являются свободные электроны. Твердые сплавы являются такими материалами и теплопередача у них обеспечивается за счет движения электронов. Температурная проводимость всех твердых сплавов отличается на незначительную величину. Вследствие этого при контроле очень сложно определить флуктуации температурной проводимости (изменяющие износостойкость) для одной конкретной марки твердого сплава (они практически незаметны). Кроме того, измерение температурной проводимости сопряжено с большими техническими трудностями. Качественное обеспечение действий проверки в этой ситуации надежными воздействующими, регистрирующими и вспомогательными приборами и устройствами, гарантирующими высокую точность измерений, повлечет за собой значительное повышение себестоимости контрольных операций. Вследствие этого данный способ контроля является мало перспективным для использования как в лабораторных, так и в производственных условиях.A known method of controlling the cutting properties of a batch of carbide tools, in accordance with which first act on each tool (carbide plate) from the party. Then, according to the measured control parameter and the wear results of the selected tool, the cutting properties of the entire batch of tools are determined. As an effect, uniformly distributed pulsed heating is used. In this case, a chronological thermogram of the instrument irradiated with the light flux is recorded and the thermal diffusivity coefficient is determined from it, which is used as a control parameter characterizing the cutting properties. [SU A.S. 1651155, IPC G01N 3/58, BI No. 19, 1991]. The selected initial parameter in this method is the value of thermal conductivity. The main disadvantage of this method is that it is very difficult to more or less accurately determine the rate of heat propagation in materials in which free electrons are the heat carriers. Hard alloys are such materials and their heat transfer is ensured by the movement of electrons. The thermal conductivity of all hard alloys differs by a small amount. As a result of this, it is very difficult to determine the fluctuations of thermal conductivity (changing wear resistance) for one particular grade of hard alloy (they are almost invisible) during control. In addition, the measurement of thermal conductivity is associated with great technical difficulties. High-quality provision of verification actions in this situation with reliable acting, recording and auxiliary instruments and devices guaranteeing high measurement accuracy will entail a significant increase in the cost of control operations. As a result of this, this control method is not very promising for use in both laboratory and production conditions.

Известен способ прогнозирования износостойкости режущего инструмента, выбранный в качестве прототипа и заключающийся в следующем. Проводят эталонные испытания режущих инструментов при оптимальной или близкой к ней скорости резания, проводят испытания на изменение величины исходного параметра от свойств поверхностной полиоксидной структуры твердого сплава, сформированной в процессе его нагревания, строят эталонную корреляционную зависимость "исходный параметр - износостойкость", выполняют статистический контроль только величины исходного параметра для текущей партии твердосплавных режущих инструментов. После этого прогнозируют износостойкость для текущей партии инструментов на основании зависимости:A known method for predicting the wear resistance of a cutting tool, selected as a prototype and consisting in the following. Carry out benchmark tests of cutting tools at an optimal or close cutting speed, conduct tests to change the value of the initial parameter on the properties of the surface polyoxide structure of the hard alloy formed during its heating, build the reference correlation "initial parameter - wear resistance", perform statistical monitoring only initial parameter values for the current batch of carbide cutting tools. After that, wear resistance is predicted for the current batch of tools based on the relationship:

где T(текущее), мин - износостойкость в минутах - среднее прогнозируемое время безаварийной работы твердосплавных режущих инструментов, подвергающихся испытаниям, из текущей партии образцов;where T (current), min - wear resistance in minutes - the average predicted time of trouble-free operation of carbide cutting tools undergoing tests from the current batch of samples;

T(эталонное), мин - средняя износостойкость в минутах для твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции;T (reference), min - average wear resistance in minutes for carbide cutting tools from a reference batch of carbide products;

τ(эталонное), пс - средняя величина выбранного исходного параметра, полученная при измерении характеристики поверхностной полиоксидной структуры у твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции;τ (reference), ps - the average value of the selected initial parameter obtained by measuring the characteristics of the surface polyoxide structure of carbide cutting tools from a reference batch of carbide products;

τ(текущее), пс - средняя величина выбранного исходного параметра, полученная при измерении характеристики поверхностной полиоксидной структуры у твердосплавных режущих инструментов из текущей контролируемой партии. В качестве исходного параметра при этом используют величину времени жизни позитронов, внедренных в поверхность и приповерхностные слои твердых сплавов и производящих оценку электронной плотности их структуры. По величине электронной плотности прогнозируют износостойкость изготовленных режущих инструментов [SU А.С. 2251095, МПК G01N 3/58, БИ 2005, №12]. Основным недостатком данного способа является высокая организационная сложность в его осуществлении. Для реализации этого способа необходим радиоактивный источник. В соответствии с нормами для его обслуживания существуют высокие требования. Необходимо иметь специальное помещение для его хранения. Измерение соответствующих параметров и обработку полученных результатов может производить только специально подготовленный и обученный персонал. С помощью данного способа производится оценка структуры на атомном уровне и не всегда сопоставление данных результатов с результатами, получаемыми по износостойкости, приводит к точному прогнозу. Данный способ позволяет производить разбраковку - прогнозировать износостойкость твердых сплавов, близких по виду и степени дефектности структуры. Сравнение структур, сильно различающихся по виду и степени дефектности, дает достаточно заметные погрешности в прогнозе износостойкости твердосплавных режущих инструментов. Вследствие этого данный способ прогнозирования износостойкости не совсем точно характеризует эксплуатационные свойства, предопределяемые степенью дефектности структуры, что в итоге снижает степень тесноты корреляционной связи между исходным параметром и износостойкостью режущих инструментов. Тем не менее, данный способ контроля информативно отражает эксплуатационное состояние поверхностной структуры инструментального материала, что важно для установления связи между данной характеристикой и адгезионным износом, в большой степени зависящим от вида и степени дефектности поверхностного слоя, и мы выбираем его в качестве прототипа.τ (current), ps - the average value of the selected initial parameter obtained by measuring the characteristics of the surface polyoxide structure of carbide cutting tools from the current controlled batch. In this case, the value of the positron lifetime embedded in the surface and near-surface layers of hard alloys and estimating the electron density of their structure is used as the initial parameter. The magnitude of the electron density predict the wear resistance of manufactured cutting tools [SU A.S. 2251095, IPC G01N 3/58, BI 2005, No. 12]. The main disadvantage of this method is the high organizational complexity in its implementation. To implement this method, a radioactive source is required. In accordance with the standards for its maintenance, there are high requirements. It is necessary to have a special room for its storage. The measurement of the relevant parameters and the processing of the results obtained can only be performed by specially trained and trained personnel. Using this method, the structure is evaluated at the atomic level and the results are not always compared with the results obtained by wear resistance, leading to an accurate forecast. This method allows you to sort out - to predict the wear resistance of hard alloys, similar in appearance and degree of defective structure. Comparison of structures that differ greatly in appearance and degree of defectiveness gives quite noticeable errors in the forecast of wear resistance of carbide cutting tools. As a result of this, this method for predicting wear resistance does not exactly characterize the operational properties determined by the degree of defective structure, which ultimately reduces the degree of tightness of the correlation between the initial parameter and the wear resistance of cutting tools. Nevertheless, this control method informatively reflects the operational state of the surface structure of the tool material, which is important for establishing a relationship between this characteristic and adhesive wear, which largely depends on the type and degree of imperfection of the surface layer, and we choose it as a prototype.

Задачей предлагаемого способа - прогнозирования износостойкости твердосплавных вольфрам-кобальтовых режущих инструментов группы применяемости К является повышение точности и снижение трудоемкости при прогнозировании износостойкости твердосплавных режущих инструментов. Прогнозирование основано на тесной корреляционной зависимости между износостойкостью и площадью дилатометрической гистерезисной петли, получаемой в процессе удлинения образцов при нагревании и последующем их укорочении при охлаждении. С увеличением площади дилатометрической гистерезисной петли, полученной при измерении удлинения и последующего укорочения образцов режущих инструментов, изготовленных из твердых сплавов группы применяемости К, их износостойкость при резании сталей и сплавов, вызывающих интенсивный адгезионный износ, возрастает.The objective of the proposed method is predicting the wear resistance of carbide tungsten-cobalt cutting tools of the applicability group K is to increase accuracy and reduce the complexity in predicting the wear resistance of carbide cutting tools. Prediction is based on the close correlation between the wear resistance and the area of the dilatometric hysteresis loop obtained in the process of elongation of the samples during heating and their subsequent shortening during cooling. With an increase in the area of the dilatometric hysteresis loop obtained by measuring the elongation and subsequent shortening of samples of cutting tools made of hard alloys of applicability group K, their wear resistance increases when cutting steels and alloys that cause intense adhesive wear.

Поставленная задача при прогнозировании износостойкости твердосплавных режущих инструментов группы применяемости К в предлагаемом способе решается путем использования выбранного исходного параметра и включает: проведение испытания на изменение величины исходного параметра от свойств поверхностной и объемной структуры, сформированной в процессе изготовления твердосплавного режущего инструмента, проведение эталонных испытаний на износостойкость в процессе резания материалов при оптимальной или близкой к ней скорости резания, построение эталонной - корреляционной зависимости «исходный параметр - износостойкость», статистический контроль только величины исходного параметра у текущей партии твердосплавных режущих инструментов, прогнозирование износостойкости для текущей партии режущих инструментов на основании зависимости:The task in predicting the wear resistance of carbide cutting tools of the applicability group K in the proposed method is solved by using the selected initial parameter and includes: testing for changing the value of the initial parameter from the properties of the surface and volumetric structure formed in the manufacturing process of carbide cutting tools, conducting reference tests for wear resistance in the process of cutting materials at an optimum or close to her cutting speed, MAKING reference - correlation "original parameter - the wear resistance of" statistical control only parameter values starting from the current batch of carbide cutting tools, wear forecast for the current batch of cutting tools based on a relationship:

где а_Э и в_Э - постоянные коэффициенты:where a _E and in _E are constant coefficients:

из них:of them:

Тпт - текущая износостойкость в минутах для твердосплавных режущих инструментов, подвергшихся испытаниям, из прогнозируемой текущей партии твердосплавной продукции;Tpt is the current wear resistance in minutes for tested carbide cutting tools from the forecasted current batch of carbide products;

Sпт - текущее значение выбранного исходного параметра, полученное при контроле твердосплавных режущих инструментов из текущей - контролируемой партии твердосплавной продукции;Spt is the current value of the selected initial parameter obtained during the control of carbide cutting tools from the current - controlled batch of carbide products;

Тэ₁ и Тэ₂ - износостойкость в минутах для двух независимых выборок сменных твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции;Te ₁ and Te ₂ - wear resistance in minutes for two independent samples of interchangeable carbide cutting tools from a reference batch of carbide products;

S_Э1 и S_Э2 - средние значения величин выбранного исходного параметра, полученные при контроле двух независимых выборок образцов твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции.S _E1 and S _E2 are the average values of the selected initial parameter obtained by monitoring two independent samples of carbide cutting tools from a reference batch of carbide products.

Согласно изобретению в качестве исходного параметра используют величину площади гистерезисной петли, получаемой при измерении удлинения и последующего укорочения твердосплавного образца соответственно при нагревании и последующем охлаждении, с увеличением которой износостойкость твердосплавных режущих инструментов группы применяемости К возрастает.According to the invention, the value of the hysteresis loop area obtained by measuring the elongation and subsequent shortening of the carbide sample, respectively, by heating and subsequent cooling, with an increase in which the wear resistance of carbide cutting tools of applicability group K increases, is used as an initial parameter.

В качестве твердосплавных режущих инструментов используют твердосплавные режущие пластины.As carbide cutting tools, carbide cutting inserts are used.

В качестве твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии используют твердосплавные режущие инструменты из предыдущей партии продукции.As carbide cutting tools from a reference batch, carbide cutting tools from a previous batch of products are used.

Поверхностная и объемная структура твердосплавного режущего инструмента группы применяемости К, формирующаяся в процессе изготовления твердого сплава, оказывает большое влияние на его износостойкость. Одной из важнейших характеристик поверхностной и объемной структуры, определяющей важнейшие физико-механические и эксплуатационные свойства твердосплавных режущих инструментов данной группы, является ее способность расширяться при нагревании и суживаться при охлаждении. Данная характеристика является одним из основных свойств, характеризующих процесс самоорганизации структуры. С одной стороны, дилатометрические свойства твердых сплавов зависят от состава и свойств поверхностной и объемной структуры. С другой стороны, износостойкость твердосплавных режущих инструментов полностью определяется свойствами поверхностной и объемной структуры. Вследствие этого предлагаемый способ прогнозирования износостойкости режущих инструментов является обоснованным, достаточно надежным и точным.The surface and volumetric structure of the carbide cutting tool of the applicability group K, which is formed in the process of manufacturing a hard alloy, has a great influence on its wear resistance. One of the most important characteristics of the surface and bulk structure, which determines the most important physicomechanical and operational properties of carbide cutting tools of this group, is its ability to expand when heated and to narrow when cooled. This characteristic is one of the main properties characterizing the process of self-organization of the structure. On the one hand, the dilatometric properties of hard alloys depend on the composition and properties of the surface and bulk structure. On the other hand, the wear resistance of carbide cutting tools is completely determined by the properties of the surface and bulk structure. As a result, the proposed method for predicting the wear resistance of cutting tools is reasonable, sufficiently reliable and accurate.

Количественные изменения объема образцов связаны со свойствами структуры, которые в свою очередь определяют эксплуатационные характеристики твердосплавных группы применяемости К режущих инструментов. На характер и величину изменения геометрических параметров твердосплавных режущих пластин при их нагревании и охлаждении влияет химический состав их компонентов, фазовое состояние карбидных зерен и кобальтовой прослойки, тип химической связи между элементами в компонентах композита, степень взаимодействия компонентов в области границ и т.д.Quantitative changes in the volume of samples are associated with the properties of the structure, which in turn determine the operational characteristics of the carbide group of applicability of K cutting tools. The chemical composition of their components, the phase state of carbide grains and cobalt interlayer, the type of chemical bond between elements in the components of the composite, the degree of interaction of the components in the boundary region, etc., affect the nature and magnitude of the changes in the geometric parameters of carbide inserts during their heating and cooling.

Процесс нагревания твердосплавных пластин сопровождается их расширением, а процесс охлаждения сужением. Причем скорость расширения при любых температурах нагревания выше скорости сжатия при охлаждении. В итоге изменение линейных размеров у твердосплавных режущих пластин, подвергающихся нагреванию с последующим охлаждением, носит гистерезисный характер. Исходные размеры параметров режущих пластин всегда меньше размеров, полученных после нагревания с последующим охлаждением.The process of heating carbide inserts is accompanied by their expansion, and the cooling process by narrowing. Moreover, the expansion rate at any heating temperature is higher than the compression rate during cooling. As a result, a change in the linear dimensions of carbide cutting inserts subjected to heating with subsequent cooling is hysteretic in nature. The initial dimensions of the parameters of the cutting inserts are always smaller than the dimensions obtained after heating with subsequent cooling.

Отношение скорости расширения - удлинения геометрических параметров режущей пластины при нагреве к скорости сужения - укорочения данных параметров при ее охлаждении характеризует структуру инструментального композиционного материала, его физико-механические свойства и в том числе эксплуатационные характеристики.The ratio of the expansion rate — the elongation of the geometric parameters of the insert during heating to the constriction rate — the shortening of these parameters when it cools, characterizes the structure of the instrumental composite material, its physical and mechanical properties, including operational characteristics.

Кроме простого соотношения в скорости изменения размеров, эксплуатационные свойства твердых сплавов, в большой степени, определяются величиной их абсолютных изменений размеров в процессе нагревания и последующего охлаждения. Последнее происходит вследствие того, что в полостях поверхностной, приповерхностной и объемной структуры при нагревании за счет кислорода окружающей газовой среды и кислорода, находящегося внутри компонентов материала, формируется оксидная масса, препятствующая при охлаждении сужению твердых сплавов, обеспечивающая при эксплуатации твердосплавных режущих инструментов группы применяемости К экранирование межмолекулярного взаимодействия и выполняющая роль твердой смазки. Абсолютное остаточное расширение геометрических параметров, регистрируемое у твердых сплавов после охлаждения, характеризует их способность адсорбировать кислород и производить диссипативную оксидную массу.In addition to a simple ratio of the rate of change in size, the operational properties of hard alloys are, to a large extent, determined by the magnitude of their absolute change in size during heating and subsequent cooling. The latter is due to the fact that in the cavities of the surface, near-surface and volumetric structure, when heated due to oxygen from the surrounding gas environment and oxygen inside the components of the material, an oxide mass is formed, which prevents cooling of the hard alloys during cooling, which ensures the use of carbide cutting tools of K shielding of intermolecular interaction and acting as a solid lubricant. The absolute residual expansion of geometric parameters recorded in hard alloys after cooling characterizes their ability to adsorb oxygen and produce a dissipative oxide mass.

Общая величина расширения (сужения) при нагревании (охлаждении) складывается из расширения (сужения) карбидных зерен, кобальтовой прослойки и вещества на границе компонентов. Коэффициенты термического расширения карбида вольфрама и кобальта существенно различаются. Вследствие этого в структуре композита в результате нагревания возникают значительные напряжения. В кобальтовой прослойке - сжимающие, а в карбиде вольфрама - растягивающие. Величина расширения (сужения) указанных субъектов композитного материала зависит от упругости, механической прочности и химической стабильности композитной системы: кобальтовая связка, карбидные зерна, граничные области.The total expansion (contraction) during heating (cooling) is the sum of the expansion (contraction) of carbide grains, the cobalt interlayer and the substance at the boundary of the components. The thermal expansion coefficients of tungsten carbide and cobalt are significantly different. As a result, significant stresses arise in the structure of the composite as a result of heating. In the cobalt interlayer - compressive, and in tungsten carbide - tensile. The magnitude of the expansion (contraction) of these subjects of the composite material depends on the elasticity, mechanical strength and chemical stability of the composite system: cobalt binder, carbide grains, boundary regions.

Процесс термического расширения карбидных зерен вольфрама сопровождается раскрытием имевшихся на поверхности трещин и образованием новых трещин наноразмерной величины. Это приводит к увеличению атомной шероховатости и удельной поверхности. Данное обстоятельство приводит к росту адсорбционной емкости карбидной поверхности и увеличению ее адсорбционной активности. При взаимодействии кислорода с наношероховатым рельефом на поверхности образуются тонкие оксикарбидные или оксидные структуры. Оксидная структура на поверхности карбидных зерен может быть как сплошной, так и дискретной. С увеличением исходной дефектности поверхностной структуры карбидных зерен вероятность образования сплошного оксидного покрова возрастает. Процессу объемного окисления карбидных зерен и композита в целом способствует также наличие в их структуре примесного кислорода. Оксидная пленка, формирующаяся на поверхности твердого сплава, в приповерхностных слоях и во внутренних полостях композита имеет высокий удельный объем. При снижении температуры оксидная масса, сформированная в нанополостях поверхностных, приповерхностных слоев и объема, препятствует сужению твердосплавного материала.The process of thermal expansion of tungsten carbide grains is accompanied by the opening of cracks on the surface and the formation of new cracks of nanoscale size. This leads to an increase in atomic roughness and specific surface area. This circumstance leads to an increase in the adsorption capacity of the carbide surface and an increase in its adsorption activity. When oxygen interacts with a nano-rough relief, thin oxycarbide or oxide structures form on the surface. The oxide structure on the surface of carbide grains can be either continuous or discrete. With an increase in the initial defectiveness of the surface structure of carbide grains, the probability of the formation of a continuous oxide coating increases. The process of bulk oxidation of carbide grains and the composite as a whole is also facilitated by the presence of impurity oxygen in their structure. The oxide film formed on the surface of the hard alloy in the surface layers and in the internal cavities of the composite has a high specific volume. With decreasing temperature, the oxide mass formed in the nanocavities of the surface, near-surface layers and volume prevents the narrowing of the carbide material.

С увеличением концентрации поверхностных и приповерхностных наноразмерных трещин у карбидных зерен скорость сужения размеров у твердосплавных образцов при их охлаждении снижается, а полученные конечные размеры не достигают исходных значений, имевшихся до начала нагревания.With an increase in the concentration of surface and near-surface nanosized cracks in carbide grains, the rate of narrowing of sizes in carbide samples decreases upon cooling, and the final sizes obtained do not reach the initial values that existed before heating began.

При нагревании твердых сплавов в кобальтовой связке реализуются фазовые превращения, связанные с увеличением объема и со снижением плотности структуры. Фазовое преобразование кристаллической решетки обеспечивается за счет сдвиговых процессов в структуре металла. Данный процесс сопровождается в том числе ростом атомной шероховатости поверхности. Вследствие этого возрастает адсорбционная активность ее поверхности по отношению к кислороду и вероятность формирования на ней тонких оксидных структур.When heating alloys in a cobalt binder, phase transformations are realized, associated with an increase in volume and a decrease in the density of the structure. The phase transformation of the crystal lattice is provided by shear processes in the metal structure. This process is also accompanied by an increase in the atomic roughness of the surface. As a result, the adsorption activity of its surface with respect to oxygen and the likelihood of the formation of fine oxide structures on it increase.

Высокая скорость расширения кобальтовой прослойки при нагревании предопределяет затем снижение скорости сжатия при последующем охлаждении из-за формирования в микро- и нанополостях поверхностной дефектной структуры оксидных образований. Вследствие данных явлений восстановление (укорочение) геометрических размеров твердосплавных пластин замедляется. Окончательные размеры охлажденных образцов всегда несколько выше исходных. В процессе нагревания происходят фазовые превращения в кобальте. С интенсификацией и полнотой процесса фазового превращения в структуре кобальтовой связки, происходящей при нагревании твердосплавных образцов, повышается интенсивность адсорбции кислорода поверхностью и образование поверхностных и приповерхностных тонких оксидных структур в данной металлической составляющей твердого сплава. Наибольший удельный вес фазовых превращений в кобальтовой компоненте осуществляется в приконтактной области на границе с карбидными зернами. Вследствие этого наиболее интенсивная трансформация кобальтовой структуры, выражаемая в ее окислении, происходит при нагревании твердосплавных пластин именно в приконтактной области.The high expansion rate of the cobalt layer during heating then determines a decrease in the compression rate during subsequent cooling due to the formation of surface defective structure of oxide formations in micro- and nanocavities. Due to these phenomena, the restoration (shortening) of the geometric dimensions of carbide inserts slows down. The final dimensions of the cooled samples are always slightly higher than the original. During heating, phase transformations in cobalt occur. With the intensification and completeness of the process of phase transformation in the structure of a cobalt binder that occurs when carbide samples are heated, the rate of oxygen adsorption by the surface and the formation of surface and surface fine oxide structures in this metal component of the hard alloy increase. The largest proportion of phase transformations in the cobalt component occurs in the near-contact region at the interface with carbide grains. As a result of this, the most intense transformation of the cobalt structure, expressed in its oxidation, occurs when the carbide plates are heated precisely in the near-contact region.

На границе контакта карбидных зерен и кобальтовой прослойки при нагревании и последующем охлаждении также происходят обратимые и необратимые явления. С увеличением температуры нагревания растворимость вольфрама в кобальте на границах их контакта возрастает. Повышается пористость структуры в области межфазных границ. Этому предшествует образование интерметаллического соединения на основе кобальта и вольфрама, рост объема межфазного пространства и снижение его плотности. При этом межфазная граница становится более активным адсорбентом по отношению к газовой среде и, в первую очередь, по отношению к кислороду. В межфазной области происходит более активное образование поверхностных и приповерхностных оксикарбидных, оксидных и иных сложных и комплексных структур. Кроме этого, в зоне контакта компонентов твердого сплава вследствие твердофазных реакций происходят сдвиговые процессы. Последние, в свою очередь, могут приводить к нарушению связи между компонентами твердых сплавов. Нарушению связи в межконтактной области может способствовать повышенная хрупкость комплексных соединений. Последняя может быть связана с неравномерным распределением углерода в составе карбидных зерен и повышенным его содержании на поверхности и в приповерхностных слоях. Контактная область в момент своего наибольшего расширения в наибольшей мере адсорбирует кислород и подвергается наибольшему окислению. Одновременно растягивающие и сжимающие напряжения, действующие между компонентами, приводят к наибольшим разрушениям межфазного пространства. Размеры твердосплавных образцов после нагревания и последующего охлаждения существенно возрастают. Окисление, происходящее в межконтактной области компонентов, вносит значительный вклад в остаточное абсолютное расширение твердосплавных образцов, регистрируемое после охлаждения.Reversible and irreversible phenomena also occur at the interface between the carbide grains and the cobalt interlayer during heating and subsequent cooling. With increasing heating temperature, the solubility of tungsten in cobalt at the boundaries of their contact increases. The porosity of the structure in the region of interphase boundaries increases. This is preceded by the formation of an intermetallic compound based on cobalt and tungsten, an increase in the volume of interfacial space and a decrease in its density. In this case, the interfacial boundary becomes a more active adsorbent with respect to the gaseous medium and, first of all, with respect to oxygen. In the interfacial region, more active formation of surface and near-surface oxycarbide, oxide, and other complex and complex structures occurs. In addition, shear processes occur in the contact zone of the components of the hard alloy due to solid-phase reactions. The latter, in turn, can lead to a violation of the connection between the components of hard alloys. Disruption of communication in the contact area can contribute to the increased fragility of complex compounds. The latter may be due to the uneven distribution of carbon in the composition of carbide grains and its increased content on the surface and in the surface layers. The contact region at the time of its greatest expansion absorbs oxygen to the greatest extent and undergoes the greatest oxidation. At the same time, tensile and compressive stresses acting between the components lead to the greatest destruction of the interfacial space. The sizes of carbide samples after heating and subsequent cooling increase significantly. The oxidation that occurs in the contact area of the components makes a significant contribution to the residual absolute expansion of carbide samples recorded after cooling.

Процессы, происходящие в структуре твердых сплавов при их нагревании и охлаждении в ходе эксплуатации твердосплавных режущих инструментов группы применяемости К, аналогичны рассмотренным процессам, происходящим при нагревании и охлаждении в капсуле дилатометра (приборе, регистрирующем удлинение - укорочение при нагревании - охлаждении твердосплавных образцов). Изменение основных механических, химических и термических характеристик в зоне стружкообразования и на контактных поверхностях режущего инструмента при обработке сталей и сплавов носит циклический характер. Так, например, коэффициенты трения, контактные напряжения и средние температуры в пространстве между инструментальным и обрабатываемым материалом непрерывно изменяются, о чем свидетельствует колебание сил резания. Циклическое изменение средней температуры в межконтактной области вызывается изменением коэффициента трения. Рост коэффициента трения в зоне контакта влечет увеличение касательных напряжений и уменьшение нормальных и наоборот. Увеличение нормальных напряжений приводит к их локализации и уменьшению площади контакта между инструментальным и обрабатываемым материалом. Вследствие этого снижается средняя температура, действующая на площади контакта. Последнее приводит к сжатию кобальтовой прослойки и созданию растягивающих напряжений в карбидных зернах. Расширение карбидных зерен способствует раскрытию у них поверхностных трещин. В свою очередь процесс раскрытия трещин сопровождается интенсивными адсорбционными явлениями. Свежеобразующиеся стенки трещин интенсивно адсорбируют кислород как окружающей газовой среды, так и кислород, поступающий за счет диффузии из глубинных слоев карбидных зерен. Процесс адсорбции кислорода и образование оксидной массы ускоряется интенсивным разложением молекул кислорода на атомы. Этому способствует электрическое поле между стенками трещин. С уменьшением первоначального размера трещины, сопровождающимся ростом толщины оксидных пленок на ее поверхностях, напряженность электрического поля возрастает. Наиболее высокая напряженность электрического поля достигается у поверхностных трещин, имеющих расстояние между стенками, сопоставимое с размерами атомов и молекул. Образование полиоксидной массы в полости трещин, ее выдавливание из полости за счет формирования значительного удельного объема, выполнение ею роли твердой смазки приводит к уменьшению коэффициента трения. В свою очередь снижение коэффициента трения приводит к снижению касательных напряжений в зонах контакта инструментального и обрабатываемого материалов и росту нормальных. Последнее обстоятельство приводит к снижению температуры в межконтактной области. Из-за этого снижается интенсивность адсорбции кислорода полостями трещин и их окисление. Происходит уменьшение производства твердой смазки. Снижение объема смазки влечет к росту коэффициента трения и температуры в зоне контакта. При этом кобальтовая прослойка в твердом сплаве расширяется. На ее поверхности раскрываются короткие трещины, инициирующие адсорбцию и ионизацию молекул кислорода. Кислород при взаимодействии с кобальтом образует в полостях оксидную массу, которая затем также выдавливается и выполняет роль твердой смазки. Вследствие последнего происходит снижение коэффициента трения, касательных напряжений в зоне контакта и температуры в межконтактной области. Снижение температуры приводит к сжатию кобальтовой прослойки и созданию растягивающих напряжений в карбидном зерне и т.д. Таким образом, процесс твердой смазки в зонах контакта композитного материала - твердого сплава группы применяемости К с обрабатываемым материалом, вызывающим интенсивный адгезионный износ, осуществляется периодически как за счет продуктов окисления карбидного зерна, так и за счет окисления кобальтовой связки. Межконтактная зона постоянно интенсивно адсорбирует кислород и подвергается окислению.The processes that occur in the structure of hard alloys during their heating and cooling during operation of carbide cutting tools of applicability group K are similar to the processes considered during heating and cooling in a dilatometer capsule (a device that records elongation - shortening during heating - cooling of carbide samples). Changing the basic mechanical, chemical and thermal characteristics in the area of chip formation and on the contact surfaces of the cutting tool during the processing of steels and alloys is cyclical. So, for example, the friction coefficients, contact stresses and average temperatures in the space between the tool and the material being processed are constantly changing, as evidenced by the fluctuation of the cutting forces. A cyclic change in the average temperature in the contact area is caused by a change in the coefficient of friction. An increase in the coefficient of friction in the contact zone entails an increase in shear stresses and a decrease in normal stresses, and vice versa. An increase in normal stresses leads to their localization and a decrease in the contact area between the tool and the processed material. As a result, the average temperature acting on the contact area decreases. The latter leads to compression of the cobalt layer and the creation of tensile stresses in carbide grains. The expansion of carbide grains helps to reveal surface cracks in them. In turn, the process of crack opening is accompanied by intense adsorption phenomena. Freshly formed crack walls intensively adsorb both the ambient gas environment oxygen and oxygen, which comes from diffusion from the deep layers of carbide grains. The process of oxygen adsorption and the formation of oxide mass is accelerated by the intensive decomposition of oxygen molecules into atoms. This is facilitated by the electric field between the walls of the cracks. With a decrease in the initial crack size, accompanied by an increase in the thickness of oxide films on its surfaces, the electric field strength increases. The highest electric field strength is achieved at surface cracks having a distance between the walls, comparable with the sizes of atoms and molecules. The formation of a polyoxide mass in the cavity of cracks, its extrusion from the cavity due to the formation of a significant specific volume, its fulfillment of the role of solid lubricant, leads to a decrease in the coefficient of friction. In turn, a decrease in the coefficient of friction leads to a decrease in the shear stresses in the contact zones of the tool and the processed materials and an increase in normal ones. The latter circumstance leads to a decrease in temperature in the intercontact region. Because of this, the intensity of oxygen adsorption by cracks and their oxidation decreases. There is a decrease in the production of solid lubricant. A decrease in lubricant volume leads to an increase in the coefficient of friction and temperature in the contact zone. In this case, the cobalt layer in the hard alloy expands. Short cracks appear on its surface, initiating the adsorption and ionization of oxygen molecules. When interacting with cobalt, oxygen forms an oxide mass in the cavities, which is then also extruded and acts as a solid lubricant. As a result of the latter, there is a decrease in the coefficient of friction, shear stresses in the contact zone and temperature in the contact area. A decrease in temperature leads to compression of the cobalt layer and the creation of tensile stresses in carbide grain, etc. Thus, the process of solid lubrication in the contact zones of the composite material — the hard alloy of the applicability group K with the processed material, causing intense adhesive wear, is carried out periodically both due to the oxidation products of carbide grains and due to the oxidation of the cobalt binder. The intercontact zone constantly intensively adsorbs oxygen and undergoes oxidation.

Теплота окисления и последующей сублимации образовавшегося оксида для карбида вольфрама несколько меньше чем для кобальта. Вместе с тем коэффициент термического расширения для кобальта в несколько раз выше по сравнению с карбидом вольфрама. Соединение компонентов твердого сплава между собой в композиции осуществляется за счет растворения карбида вольфрама в кобальте. С увеличением растворения карбида вольфрама в кобальте прочность соединения на их границе возрастает. На уровень растворения оказывают влияние степень дефектности их структуры, наличие в составе примесей, фазовое состояние компонентов и др. С увеличением свободного углерода на поверхности карбидных зерен степень растворения карбида вольфрама в кобальте снижается, а прочность соединения на границе данных фаз уменьшается. При увеличении температуры растворимость карбида вольфрама в кобальте возрастает.The heat of oxidation and subsequent sublimation of the formed oxide for tungsten carbide is somewhat less than for cobalt. At the same time, the coefficient of thermal expansion for cobalt is several times higher in comparison with tungsten carbide. The components of the hard alloy are interconnected in the composition by dissolving tungsten carbide in cobalt. With an increase in the dissolution of tungsten carbide in cobalt, the strength of the joint at their boundary increases. The dissolution level is affected by the degree of defect of their structure, the presence of impurities in the composition, the phase state of components, etc. With an increase in free carbon on the surface of carbide grains, the degree of dissolution of tungsten carbide in cobalt decreases, and the strength of the compound at the boundary of these phases decreases. With increasing temperature, the solubility of tungsten carbide in cobalt increases.

Чем выше прочность соединений на межфазных границах, тем выше за счет термического расширения (сжатия) кобальт, при нагревании (охлаждении), оказывает влияние на напряженно-деформированное состояние карбидных зерен. Кобальт за счет расширения (сжатия) при изменении температуры изменяет напряженно-деформированное состояние карбидных зерен и оказывает значительное влияние на сорбционные свойства его поверхности и приповерхностной области. При своем сжатии, инициируемом снижением температуры, кобальтовая прослойка создает растягивающие напряжения в структуре карбидного компонента. За чет раскрытия поверхностных трещин карбидное зерно в данной ситуации переходит в наиболее активное по отношению к кислороду сорбционное состояние. Процесс сопровождается наиболее интенсивным окислением карбида вольфрама и производством твердой смазки. За счет снижения внутренней энергии сама кобальтовая прослойка переходит в более пассивное по отношению к кислороду сорбционное состояние и в меньшей степени подвергается окислению.The higher the strength of the joints at the interphase boundaries, the higher due to the thermal expansion (compression) of cobalt, when heated (cooled), it affects the stress-strain state of carbide grains. Cobalt due to expansion (contraction) with temperature changes the stress-strain state of carbide grains and has a significant effect on the sorption properties of its surface and surface region. When compressed, initiated by a decrease in temperature, the cobalt interlayer creates tensile stresses in the structure of the carbide component. Due to the opening of surface cracks, the carbide grain in this situation becomes the most active sorption state with respect to oxygen. The process is accompanied by the most intense oxidation of tungsten carbide and the production of solid lubricant. Due to a decrease in internal energy, the cobalt layer itself passes into a sorption state more passive with respect to oxygen and undergoes oxidation to a lesser extent.

Таким образом, при колебании температуры в зоне контакта инструментального и обрабатываемого материалов на этапе ее снижения процесс производства твердой смазки осуществляется за счет окисления карбидного зерна, инициируемого ростом растягивающих напряжений.Thus, when the temperature fluctuates in the contact zone of the tool and the processed material at the stage of its reduction, the process of production of solid lubricant is carried out due to the oxidation of carbide grain, initiated by an increase in tensile stresses.

С ростом температуры в зоне контакта за счет повышения коэффициента трения кобальтовая прослойка, как более чувствительный компонент, к температурным колебаниям расширяется и переходит в активное сорбционное взаимодействие с кислородом. Ее поверхностная и приповерхностная расширяющаяся дефектная структура интенсивно адсорбирует кислород, а во внутренних полостях поверхностных дефектов формируются оксиды, выполняющие роль твердой смазки. Карбид вольфрама при этом подвергается сжатию, концентрация поверхностных трещин, активных по отношению к кислороду, при этом снижается, а образование оксидной массы в полостях дефектной поверхностной структуры уменьшается.With increasing temperature in the contact zone due to an increase in the friction coefficient, the cobalt layer, as a more sensitive component, expands to temperature fluctuations and passes into an active sorption interaction with oxygen. Its surface and near-surface expanding defect structure intensively adsorbs oxygen, and oxides are formed in the internal cavities of surface defects, which act as solid lubricants. In this case, tungsten carbide is compressed, the concentration of surface cracks active with respect to oxygen is reduced, and the formation of oxide mass in the cavities of the defective surface structure is reduced.

Таким образом, при колебании температуры в зоне контакта инструментального и обрабатываемого материалов на этапе ее повышения процесс производства твердой смазки осуществляется за счет окисления кобальтовой прослойки, инициируемого ее расширением.Thus, when the temperature fluctuates in the contact zone of the tool and the processed material at the stage of its increase, the process of production of solid lubricant is carried out due to the oxidation of the cobalt layer initiated by its expansion.

На соотношение периодов, когда твердая смазка генерируется за счет преимущественного окисления одного или другого компонента твердого сплава оказывает влияние множество факторов. Основными из них являются: степень растворения карбида вольфрама в кобальте, уровень стехиометрии карбидных соединений, степень равномерности распределения углерода в карбидном зерне, строение блочной структуры в карбидном зерне, толщина кобальтовой прослойки между карбидными зернами и ее разброс в структуре композита, степень дефектности структуры кобальта, фазовый состав прослойки, размер зерен в кобальтовой прослойке и степень их разориентации, наличие примесей в компонентах.The ratio of periods when a solid lubricant is generated due to the predominant oxidation of one or the other component of the hard alloy is influenced by many factors. The main ones are: the degree of dissolution of tungsten carbide in cobalt, the stoichiometry of carbide compounds, the degree of uniformity of carbon distribution in carbide grain, the structure of the block structure in carbide grain, the thickness of the cobalt layer between carbide grains and its scatter in the structure of the composite, the degree of defect in the structure of cobalt, phase composition of the interlayer, grain size in the cobalt interlayer and the degree of their disorientation, the presence of impurities in the components.

Периодичность в окислении карбидных зерен и кобальтовой прослойки обеспечивает более высокую упорядоченность и надежность смазочного процесса. При этом одновременно поверхностная и объемная структура компонентов твердых сплавов более эффективным образом преобразуется для последующего производства в ней оксидной диссипативной структуры - твердой смазки. Постепенный характер трансформации карбидной и кобальтовой структуры, на этапах циклического изменения температуры в оксикарбидную и оксидную обеспечивает надежное образование и поступление твердой смазки в межконтактное пространство.The periodicity in the oxidation of carbide grains and the cobalt layer provides a higher ordering and reliability of the lubrication process. At the same time, the surface and bulk structure of the components of hard alloys are more efficiently transformed for the subsequent production of an oxide dissipative structure - solid lubricant. The gradual nature of the transformation of the carbide and cobalt structure, at the stages of the cyclic temperature change to the oxycarbide and oxide, ensures reliable formation and entry of solid lubricant into the intercontact space.

Эффективность твердосплавной структуры режущих инструментов группы применяемости К при обработке ими материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ, предопределяется ее высокой способностью окисляться и производить твердую смазку. Непрерывное и надежное поступление твердой смазки в зону контакта обеспечивает высокую износостойкость режущих инструментов. Твердая смазка - оксидная масса и оксидные пленки интенсивно образуются при наличии в компонентах твердых сплавов открытых и закрытых пор, трещин и их комбинаций, обеспечивающих надежное и достаточное проникновение в структуру газовых элементов и прежде всего кислорода.The effectiveness of the carbide structure of the cutting tools of the applicability group K when they process materials that cause intense adhesive wear is determined by its high ability to oxidize and produce solid lubricant. The continuous and reliable flow of solid lubricant into the contact zone ensures high wear resistance of cutting tools. Solid lubricant - oxide mass and oxide films are intensively formed in the presence of open and closed pores, cracks and their combinations in the components of hard alloys, which ensure reliable and sufficient penetration of gas elements into the structure and, above all, oxygen.

Чувствительность структуры к нагреванию и формированию во внутренних полостях оксидных образований оценивается ее безвозвратным расширением. Чем в большей степени структура твердых сплавов после нагревания и последующего охлаждения подвергается остаточному расширению относительно ее первоначальных геометрических размеров, тем в большей степени она после ее изготовления приспособлена для генерации твердой смазки - оксидной массы, тем выше эффективность режущих инструментов при обработке материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ, тем выше их износостойкость.The sensitivity of the structure to heating and the formation of oxide formations in the internal cavities is estimated by its irrevocable expansion. The more the structure of hard alloys after heating and subsequent cooling undergoes residual expansion relative to its initial geometric dimensions, the more it is adapted after its manufacture to generate solid lubricant - oxide mass, the higher the efficiency of cutting tools in processing materials that cause intense adhesive wear, the higher their wear resistance.

На процесс образования твердосплавной структуры, обеспечивающей формирование в ней диссипативных оксидных продуктов, необходимых для эффективной и непрерывной смазки поверхностей, находящихся в трибологическом взаимодействии в зонах контакта, оказывают: состав исходных компонентов твердых сплавов, технология процесса насыщения зерен вольфрама углеродом, продолжительность и температурные условия карбидизации, состав и строение карбидных зерен, термодинамические и кинетические характеристики карбидной массы в твердосплавной композиции, наличие примесей, участвующих при спекании в создании эффективной пористой системы, которая призвана на этапах использования режущих инструментов активно адсорбировать кислородную газовую среду.The formation of a carbide structure, which ensures the formation of dissipative oxide products in it, which is necessary for effective and continuous lubrication of surfaces that are in tribological interaction in the contact zones, is affected by: the composition of the initial components of hard alloys, the technology of saturation of tungsten grains with carbon, the duration and temperature conditions of carbidization , composition and structure of carbide grains, thermodynamic and kinetic characteristics of carbide mass in carbide comp zitsii, the presence of impurities involved in sintering in creating an effective pore system, which aims at the stages of use of the cutting tools is actively adsorb oxygen gas environment.

Наиболее оптимальным образом способность структуры к генерированию твердой оксидной смазки перед использованием твердосплавных, группы применяемости К режущих инструментов, предназначенных для резания материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ, можно оценить при их нагревании до высоких температур и последующем охлаждении, регистрируя общее расширение - сужение. Образующаяся при нагревании во внутренней пористой системе твердосплавного композита оксидная масса препятствует при охлаждении достижения исходных геометрических параметров. В итоге образуется гистерезисная петля, в которой кривая, характеризующая увеличение размеров при нагревании, не совпадает с кривой, характеризующей изменение размеров при охлаждении. Чем больше площадь, образуемая гистерезисом, тем выше способность твердосплавной структуры к образованию твердой смазки и тем выше эксплуатационные характеристики предназначенного для использования режущего инструмента.In the most optimal way, the ability of a structure to generate solid oxide lubricant before using carbide, the applicability group K of cutting tools designed for cutting materials that cause intense adhesive wear, can be assessed when they are heated to high temperatures and subsequent cooling, recording a general expansion - contraction. The oxide mass formed during heating in the internal porous system of the carbide composite prevents the achievement of the initial geometric parameters during cooling. As a result, a hysteresis loop is formed in which the curve characterizing the increase in size during heating does not coincide with the curve characterizing the change in size during cooling. The larger the area formed by hysteresis, the higher the ability of the carbide structure to form solid lubricant and the higher the performance of the cutting tool intended for use.

Существенно важной особенностью предлагаемого способа является то, что в соответствии с его приемами без дополнительных затрат и технических трудностей представляется возможным проводить более объективный и точный прогноз износостойкости вследствие оперативного анализа и сопоставления текущих контролируемых и эталонных параметров, полученных в широком диапазоне режимов резания и температур резания. На свойства твердосплавных режущих инструментов группы применяемости К большое влияние оказывают различные виды упрочняющей обработки. И в данном случае между площадью гистерезисной петли, получаемой в результате удлинения твердосплавных образцов при нагревании и последующего укорочения при охлаждении, и их эксплуатационными характеристиками наблюдается также устойчивая корреляционная связь. И для данных твердосплавных материалов соблюдается правило: с увеличением способности структуры адсорбировать кислород и генерировать диссипативную оксидную массу - твердую смазку, оцениваемую увеличивающейся площадью гистерезисной петли, износостойкость твердосплавных режущих инструментов возрастает. Соответственно предлагаемый способ прогнозирования для оценки эксплуатационных характеристик упрочненных режущих инструментов также применим.An essential feature of the proposed method is that, in accordance with its methods, without additional costs and technical difficulties, it seems possible to conduct a more objective and accurate forecast of wear resistance due to the on-line analysis and comparison of the current controlled and reference parameters obtained in a wide range of cutting conditions and cutting temperatures. The properties of carbide cutting tools of the applicability group K are greatly influenced by various types of hardening treatment. And in this case, between the area of the hysteresis loop obtained as a result of elongation of carbide samples during heating and subsequent shortening during cooling, and their operational characteristics, a stable correlation is also observed. And the rule is observed for these carbide materials: with an increase in the structure’s ability to adsorb oxygen and generate a dissipative oxide mass - a solid lubricant estimated by the increasing area of the hysteresis loop, the wear resistance of carbide cutting tools increases. Accordingly, the proposed forecasting method for evaluating the performance of hardened cutting tools is also applicable.

Реализация способа производится, последовательно проходя несколько этапов. Сначала твердосплавные режущие инструменты, например режущие пластины, подвергают испытанию в процессе резания материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ. После испытаний на износостойкость режущие пластины подвергают разрезанию на электроэрозионном станке. Из каждой режущей пластины вырезают образец с поперечным сечением (2÷3)×(2÷3) мм и длиной 10÷25 мм или любой другой образец с отношением длины образца к площади поперечного сечения, равного (5÷10). Затем образцы очищают, промывают в спиртовом растворе, сушат и помещают в рабочую зону дилатометра - прибора, измеряющего удлинение образца при его нагревании и укорочении при последующем охлаждении.The implementation of the method is carried out through several stages. Carbide cutting tools, such as cutting inserts, are first tested in the process of cutting materials that cause intense adhesive wear. After wear resistance tests, the cutting inserts are subjected to cutting on an EDM machine. A sample with a cross section of (2 ÷ 3) × (2 ÷ 3) mm and a length of 10 ÷ 25 mm or any other sample with a ratio of the length of the sample to the cross-sectional area equal to (5 ÷ 10) is cut from each insert. Then the samples are cleaned, washed in an alcohol solution, dried and placed in the working area of the dilatometer, a device that measures the elongation of a sample when it is heated and shortened with subsequent cooling.

Расширение - сжатие композиционного материала по всем координатам является равномерным. Поэтому для оценки расширения - сжатия всего твердосплавного образца следует ограничиться оценкой его удлинения - укорочения.Expansion - the compression of the composite material in all coordinates is uniform. Therefore, to assess the expansion - contraction of the entire carbide sample, one should confine oneself to an assessment of its elongation - shortening.

Вклад в удлинение и последующее укорочение соответственно при нагревании и охлаждении твердосплавных образцов в одинаковой степени вносят как поверхностные, так и объемные области. Вследствие этого измерение абсолютного удлинения и укорочения образцов с целью оценки их адсорбционной активности и способности к генерированию оксидной массы в полостях дефектной структуры производили на приборе, оценивающем в комплексе при нагревании и последующем охлаждении оба компонента - как поверхность, так и объем твердосплавного инструментального материала. Такими приборами являются дилатометры.Contribution to elongation and subsequent shortening, respectively, when heating and cooling carbide samples equally make both surface and bulk regions. As a result, the absolute elongation and shortening of the samples was measured in order to evaluate their adsorption activity and ability to generate oxide mass in the cavities of the defective structure using a device that evaluates both the surface and the volume of carbide tool material in the complex during heating and subsequent cooling. Such devices are dilatometers.

Измерение коэффициента термического расширения образцов, полученных из твердосплавных режущих пластин группы применяемости К, производят на высокотемпературном дилатометре DIL402PC. Нагревание образцов производят в пространстве между керамическими прободержателями в диапазоне температур от 25 до 900°С в условиях открытой атмосферы. Скорость нагревания составляет 20-30°С/мин. Образцы нагревают до заданной температуры, делают выдержку при данной температуре в течение 5 минут, затем выключают нагревание и образец подвергается естественному охлаждению. В процессе нагревания, выдержки и охлаждения производится непрерывная регистрация изменения длины образцов. Сначала при нагреве - удлинение, а затем при последующем охлаждении - укорочение.The coefficient of thermal expansion of the samples obtained from carbide cutting inserts of the applicability group K is measured on a DIL402PC high-temperature dilatometer. The samples are heated in the space between the ceramic sample holders in the temperature range from 25 to 900 ° C in an open atmosphere. The heating rate is 20-30 ° C / min. The samples are heated to a predetermined temperature, held at a given temperature for 5 minutes, then the heating is turned off and the sample undergoes natural cooling. In the process of heating, aging and cooling, continuous recording of changes in the length of the samples is performed. First, during heating, elongation, and then upon subsequent cooling, shortening.

Дилатометр оснащен компьютером и соответствующими программами для обработки полученных данных и построения зависимостей, а также для определения получаемой в итоге площади между кривой, характеризующей процесс удлинения при нагревании, и кривой, характеризующей процесс укорочения при охлаждении.The dilatometer is equipped with a computer and corresponding programs for processing the obtained data and building dependencies, as well as for determining the resulting area between the curve characterizing the process of elongation during heating and the curve characterizing the shortening process during cooling.

Сопоставление износостойкости режущих инструментов группы применяемости К в процессе обработки ими материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ, и площади гистерезисной петли, полученной при измерении удлинения и последующего укорочения образцов соответственно при нагревании и последующем охлаждении, позволяет производить в дальнейшем прогнозирование эксплуатационных характеристик твердосплавной продукции, приобретаемой потребителем, без дорогостоящих ее испытаний на металлорежущих станках, ограничиваясь измерениями на дилатометре.A comparison of the wear resistance of the cutting tools of the applicability group K in the process of processing materials that cause intense adhesive wear and the area of the hysteresis loop obtained by measuring the elongation and subsequent shortening of the samples, respectively, when heated and subsequent cooling, allows further prediction of the performance of carbide products purchased by the consumer without its expensive tests on metal cutting machines, limited to measurements a dilatometer.

Измерение удлинения и укорочения соответственно при нагревании и последующем охлаждении характеризуется высокой точностью и воспроизводимостью результатов.The measurement of elongation and shortening, respectively, during heating and subsequent cooling is characterized by high accuracy and reproducibility of the results.

Прогнозирование износостойкости твердосплавных режущих инструментов группы применяемости К при обработке ими материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ, заключается в том, что сначала производят стойкостные испытания твердосплавных режущих пластин, взятых из двух выборок у полученной партии твердосплавной продукции, определяют износостойкость каждой режущей пластины, определяют средние значения износостойкости для режущих пластин из каждой выборки, производят подготовку образов (производят вырезание образцов необходимых размеров из использованных твердосплавных режущих пластин на электроэрозионном станке), очищают образцы в спиртовом растворе, подвергают образцы сушке и, наконец, помещают по очереди в алундовую ячейку дилатометра DIL402PC для проведения измерений. Кривые зависимости укорочения от снижения температуры всегда не совпадают с кривой зависимости удлинения от температуры вследствие интенсивного окисления внутренней структуры и частично безвозвратного расширения объема. На основании измерений и получения зависимостей удлинения и укорочения образцов соответственно при нагревании и охлаждении определяют площадь гистерезисной петли.The prediction of the wear resistance of carbide cutting tools of the applicability group K when they process materials that cause intense adhesive wear is that they first conduct persistent tests of carbide cutting inserts taken from two samples from the resulting batch of carbide products, determine the wear resistance of each cutting insert, determine the average values wear resistance for cutting inserts from each sample; images are prepared (samples are cut out s size of the used cemented carbide cutting inserts in a wire cutter), purified patterns in alcoholic solution, dried and samples are finally placed on the queue in the dilatometer DIL402PC alundum cell for measurement. The curves of the dependence of shortening on temperature decrease do not always coincide with the curve of the dependence of elongation on temperature due to intensive oxidation of the internal structure and partially irreversible expansion of the volume. Based on the measurements and obtaining the dependences of the elongation and shortening of the samples, respectively, when heating and cooling, the area of the hysteresis loop is determined.

При сравнении результатов по износостойкости режущих инструментов, полученных в процессе испытания их на металлорежущем станке, и результатов, полученных при измерении образцов на дилатометре, между ними была установлена тесная корреляционная связь. В соответствии с последней износостойкость режущих инструментов увеличивается с увеличением площади гистерезисной петли, полученной между кривой, отражающей абсолютное удлинение образцов при нагревании, и кривой, отражающей их абсолютное укорочение при охлаждении.When comparing the results on the wear resistance of cutting tools obtained in the process of testing them on a metal cutting machine, and the results obtained when measuring samples on a dilatometer, a close correlation was established between them. In accordance with the latter, the wear resistance of cutting tools increases with increasing area of the hysteresis loop obtained between the curve reflecting the absolute elongation of the samples upon heating and the curve reflecting their absolute shortening upon cooling.

При этом для прогнозирования износостойкости используют зависимость (1), а также пользуются графиком зависимости «износостойкость - площадь гистерезисной петли», полученным ранее при испытании - прогнозировании износостойкости эталонных (первичных) партий твердосплавных режущих пластин.At the same time, dependence (1) is used to predict wear resistance, and they also use the graph of the dependence “wear resistance - hysteresis loop area”, obtained earlier in the test - forecasting the wear resistance of reference (primary) batches of carbide cutting inserts.

На фиг. 1 представлена эталонная зависимость «износостойкость - площадь гистерезисной петли», на основании которой производится прогнозирование износостойкости твердосплавных группы применяемости К режущих пластин при резании ими материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ.In FIG. 1 shows the reference dependence "wear resistance - the area of the hysteresis loop", on the basis of which the wear resistance of carbide group of applicability to the cutting inserts K is cut when they cut materials that cause intense adhesive wear.

На фиг. 2 представлена схематическая зависимость изменения удлинения и последующего укорочения нескольких твердосплавных образцов при их нагревании, выдержке и последующем охлаждении: 1 и 1, 2 и 2, 3 и 3, 4 и 4, 5 и 5 соответственно для первого, второго, третьего, четвертого и пятого образцов.In FIG. Figure 2 shows a schematic dependence of the change in elongation and subsequent shortening of several carbide samples upon heating, holding and subsequent cooling: 1 and 1, 2 and 2, 3 and 3, 4 and 4, 5 and 5, respectively, for the first, second, third, fourth and fifth samples.

Формирование структуры режущих инструментов, способной активно адсорбировать при нагревании кислород и другие газовые элементы и подвергаться окислению, происходило в процессе изготовления отдельных компонентов и последующего спекания композиции. Остаточное удлинение образцов после нагревания и последующего охлаждения отражает концентрацию адсорбированного структурой кислорода и образование оксидной массы в поверхностной, приповерхностной и внутренней структуре твердого сплава, характер изготовления составляющих компонентов и композиции в целом.The formation of the structure of cutting tools capable of actively adsorbing oxygen and other gas elements upon heating and oxidizing occurred during the manufacturing of individual components and subsequent sintering of the composition. The residual elongation of the samples after heating and subsequent cooling reflects the concentration of oxygen adsorbed by the structure and the formation of oxide mass in the surface, subsurface and internal structure of the hard alloy, the nature of the manufacture of constituent components and the composition as a whole.

С учетом рассмотренных особенностей взаимодействия твердосплавных инструментальных материалов группы применяемости К с кислородом можно констатировать, что на процесс адсорбции твердым сплавом кислорода и формирование в структуре оксидной массы, создающей необратимое укорочение твердосплавных образцов, оказывает влияние большое количество управляемых факторов, к числу которых относятся, например, основные: состав исходных материалов, предназначенных для получения порошков вольфрама, кобальта, графита, наличие у них тех или иных примесей, технология получения указанных порошков, технология получения карбидов, особенности размола и механоактивации порошков, особенности процесса спекания компонентов твердых сплавов, состав газовой среды, используемой при получении порошков и их спекании. Путем целенаправленного управления и регулирования указанными факторами можно создать условия, при которых структура твердых сплавов будет адсорбировать наибольший из возможных объем кислорода. Вследствие этого в поверхностной, приповерхностной и объемной структуре композита будет формироваться наибольший объем оксидной массы, способствующей при нагревании и последующем охлаждении получению наибольшей площади петли гистерезиса. Такой подход обеспечит формирование наиболее оптимальной внутренней структуры твердых сплавов при их изготовлении. При этом с увеличением способности структуры твердых сплавов группы применяемости К адсорбировать кислород и генерировать оксидную массу, их износостойкость при резании материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ, возрастает.Taking into account the considered features of the interaction of carbide tool materials of the applicability group K with oxygen, it can be stated that a large number of controlled factors affect the process of adsorption of oxygen by a solid alloy and the formation of an oxide mass that creates an irreversible shortening of carbide samples, for example, basic: the composition of the starting materials intended for the production of tungsten, cobalt, graphite powders, the presence of certain impurities, the technology for producing these powders, the technology for producing carbides, the features of grinding and mechanical activation of powders, the characteristics of the sintering process of components of hard alloys, the composition of the gas medium used in the preparation of powders and their sintering. By targeted control and regulation of these factors, it is possible to create conditions under which the structure of hard alloys will adsorb the largest possible amount of oxygen. As a result, the largest volume of the oxide mass will be formed in the surface, near-surface, and bulk structure of the composite, which, when heated and subsequently cooled, will produce the largest area of the hysteresis loop. This approach will ensure the formation of the most optimal internal structure of hard alloys in their manufacture. At the same time, with an increase in the structure ability of hard alloys of the applicability group K to adsorb oxygen and generate oxide mass, their wear resistance increases when cutting materials that cause intense adhesive wear.

Пример осуществления способа прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов. Сначала полученные при выборке две партии (принятые в качестве эталонных) в количестве по 10 штук каждая твердосплавных режущих пластин группы применяемости К марки ВК8 подвергались испытаниям на износостойкость на токарно-винторезном станке модели 163. В качестве обрабатываемого материала использовалась хромоникелевая аустенитная сталь 10Х17Н13М2Т, вызывающая интенсивный адгезионный износ режущего инструмента. Скорость резания при испытаниях выбиралась равной 70 м/мин. Подача и глубина резания принимались соответственно 0,23 мм/об и 1,5 мм. Резание осуществлялось без охлаждения. За критерий затупления (потери режущих свойств) принимался износ режущей пластины по задней поверхности, равный 0,6 мм.An example of a method for predicting the wear resistance of carbide cutting tools. At first, two batches (selected as reference) in the amount of 10 pieces each of carbide cutting inserts of the applicability group VK8, were tested for wear resistance on a model 163 screw-cutting machine. The nickel-chromium austenitic steel 10Kh17N13M2T was used as the processed material, causing intense adhesive wear of the cutting tool. The cutting speed during the tests was chosen equal to 70 m / min. The feed rate and depth of cut were respectively 0.23 mm / rev and 1.5 mm. Cutting was carried out without cooling. As a bluntness criterion (loss of cutting properties), the wear of the cutting insert along the rear surface equal to 0.6 mm was taken.

Стойкость (T_1i) для образцов из 10 штук первой эталонной партии составила: 22,6; 23,2; 23,9; 24,7; 25,3; 26,5; 27,4; 29,6; 31,1; 31,9 мин. Среднее значение стойкости составило 26,62 мин.Resistance (T _1i ) for samples of 10 pieces of the first reference batch was: 22.6; 23.2; 23.9; 24.7; 25.3; 26.5; 27.4; 29.6; 31.1; 31.9 minutes The average resistance value was 26.62 minutes.

Стойкость (T_2i) для образцов из 10 штук второй эталонной партии составила: 23,3; 25,5; 26,2; 27,1; 27,9; 28,2; 29,7; 30,1; 31,2; 31,8 мин. Среднее значение стойкости составило 28,11 мин.Resistance (T _2i ) for samples of 10 pieces of the second reference batch was: 23.3; 25.5; 26.2; 27.1; 27.9; 28.2; 29.7; 30.1; 31.2; 31.8 minutes The average value of resistance was 28.11 minutes

Затем из испытанных твердосплавных режущих инструментов (режущих пластин) на электроэрозионном станке вырезали образцы для определения у них способности адсорбировать кислород и формировать в их поверхностной, приповерхностной и объемной структуре оксидную массу. Длина образцов составляла 14 мм, а поперечное сечение 1,5×1,5 мм. Увеличение удлинения при нагревании и последующее укорочение при охлаждении измеряли с помощью дилатометра с горизонтальным толкателем модели DIL402PC. На основании измерения абсолютного удлинения и последующего укорочения определяли площадь гистерезисной петли. Она характеризует способность твердых сплавов адсорбировать кислород и формировать в своей структуре оксидную массу. Чем выше эта способность, тем эффективнее экранируется межмолекулярное взаимодействие в зонах контакта инструментального и обрабатываемого материалов, тем эффективнее осуществляется в зонах контакта смазка за счет оксидной массы, имеющей кристаллическую решетку с множеством плоскостей легкого скольжения, тем выше итоговая износостойкость режущих инструментов группы применяемости К при обработке ими материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ. С увеличением площади гистерезиса износостойкость возрастает.Then, samples were cut from the tested carbide cutting tools (cutting inserts) on an EDM machine to determine their ability to adsorb oxygen and form an oxide mass in their surface, surface, and bulk structure. The length of the samples was 14 mm, and the cross section was 1.5 × 1.5 mm. The increase in elongation during heating and the subsequent shortening during cooling was measured using a DIL402PC horizontal pusher dilatometer. Based on measurements of absolute elongation and subsequent shortening, the area of the hysteresis loop was determined. It characterizes the ability of hard alloys to adsorb oxygen and form an oxide mass in its structure. The higher this ability, the more efficiently the intermolecular interaction is shielded in the contact zones of the tool and the processed materials, the more efficient the lubrication in the contact zones is due to the oxide mass having a crystal lattice with many easy-slip planes, the higher the final wear resistance of the cutting tools of applicability group K during processing materials that cause intense adhesive wear. With increasing hysteresis area, wear resistance increases.

Итогом контроля твердосплавных образцов на дилатометре является определение кривой абсолютного их удлинения при нагревании и кривой абсолютного укорочения при охлаждении, на основании которых определяется площадь гистерезисной петли, отражающей свойства твердосплавных режущих пластин адсорбировать кислород и формировать в своей структуре оксидную массу (оксидные пленки, оксидные островковые образования, оксидные образования, формирующиеся в полостях дефектов). Графики типовых зависимостей изменения абсолютных удлинений и последующих укорочений после прекращения нагревания от температуры представлены на фиг. 2. С помощью специальной компьютерной программы затем определяли площадь между кривыми, отражающими нагревание и последующее охлаждение. Площадь S гистерезисной петли обозначается произведением абсолютного удлинения (укорочения) в миллиметрах и температуры в градусах по Цельсию - (мм × °С). Для первой партии режущих пластин получили следующие данные по интегральному параметру S_1i (величине площади между конкретными кривыми абсолютного удлинения и последующего укорочения) в порядке соответственно с их ранее полученной при испытаниях износостойкостью: 68,2; 70,0; 72,1; 74,0; 75,3; 76,7; 78,4; 82,4; 83,3; 86,2 (мм × °С). Средняя величина значений для полученных площадей составила: 76,66 (мм × °С)The result of monitoring carbide samples on a dilatometer is to determine the curve of their absolute elongation during heating and the curve of absolute shortening during cooling, on the basis of which the area of the hysteresis loop is determined, which reflects the properties of carbide cutting inserts to adsorb oxygen and form an oxide mass in its structure (oxide films, oxide island formations , oxide formations formed in the cavities of defects). Graphs of typical dependences of changes in absolute elongations and subsequent shortening after cessation of heating from temperature are presented in FIG. 2. Using a special computer program, the area between the curves reflecting heating and subsequent cooling was then determined. The area S of the hysteresis loop is indicated by the product of absolute elongation (shortening) in millimeters and temperature in degrees Celsius - (mm × ° C). For the first batch of cutting inserts, the following data were obtained on the integral parameter S _1i (the size of the area between the specific curves of absolute elongation and subsequent shortening) in the order, respectively, with their previously obtained during the wear resistance tests: 68.2; 70.0; 72.1; 74.0; 75.3; 76.7; 78.4; 82.4; 83.3; 86.2 (mm × ° C). The average value for the resulting areas was: 76.66 (mm × ° C)

Для второй партии режущих пластин получили следующие данные по параметру S₂i (величине площади гистерезисной петли) между конкретными кривыми, характеризующими удлинение и последующее укорочение для режущих пластин, в порядке соответственно также с их ранее полученной при испытаниях износостойкостью: 69,2; 71,4; 73,3; 75,3; 77,2; 78,7; 80,1; 81,9; 83,4; 86,1 (мм × °С). Средняя величина значений для полученных площадей составила: 77,66 (мм × °С)For the second batch of cutting inserts, the following data were obtained on the parameter S ₂ i (the value of the hysteresis loop area) between the specific curves characterizing the elongation and subsequent shortening of the cutting inserts, in the order, respectively, also with their previously obtained during the wear resistance tests: 69.2; 71.4; 73.3; 75.3; 77.2; 78.7; 80.1; 81.9; 83.4; 86.1 (mm × ° C). The average value for the resulting areas was: 77.66 (mm × ° C)

На основании полученных ранее результатов по определению износостойкости твердосплавных режущих пластин (Т_мин) и значений площади S гистерезисной петли, характеризующей интенсивность адсорбции твердыми сплавами кислорода и способность их генерировать оксидную массу, строится график зависимости «износостойкость - Т - площадь гистерезисной петли между кривой нагревания и последующего охлаждения - S»Based on the results obtained earlier on determining the wear resistance of carbide cutting inserts (T _min ) and the values of the area S of the hysteresis loop, which characterizes the intensity of adsorption by solid oxygen alloys and the ability to generate oxide mass, a graph of the dependence "wear resistance - T is the area of the hysteresis loop between the heating curve and subsequent cooling - S "

В соответствии с вышеприведенными формулами определяют а_э и b_э. а_э=1,49; b_э=87,60.In accordance with the above formulas, a _e and b _{e are} determined. and _e = 1.49; b _e = 87.60.

На фиг. 1 представлена зависимость износостойкости режущих пластин из ВК8 группы применяемости К соответственно для выборок 1 и 2 при обработке ими хромоникелевой стали аустенитного класса 10Х17Н13М2Т от площади гистерезисной петли. Для осуществления прогнозирования износостойкости у твердосплавных режущих пластин в последующей текущей (изготовленной или полученной) и предназначенной для потребления партии твердосплавной продукции производят измерение только площади гистерезисной петли между кривой, характеризующей абсолютное удлинение, и кривой, характеризующей абсолютное укорочение у образов, вырезанных из вышеуказанных режущих пластин. Так, например, при прогнозировании износостойкости у очередной партии твердосплавных режущих пластин группы применяемости К на дилатометре с горизонтальным толкателем модели DIL402PC были получены следующие значения величины площади S гистерезисной петли для твердосплавных пластин: 69,7; 71,0; 72,3; 75,2; 77,4; 78,0; 80,0; 81,4; 84,0; 86,9 (мм × °С). Среднее значение из полученных данных составило 77,59 (мм × °С). В соответствии с вышеприведенными формулами, а также полученными ранее а_э и b_э определяют Т_пт. Т_пт=28,01 мин.In FIG. Figure 1 shows the dependence of the wear resistance of cutting inserts from VK8 of the applicability group K, respectively, for samples 1 and 2 during their processing of austenitic chromium-nickel steel 10X17H13M2T on the area of the hysteresis loop. To predict the wear resistance of carbide cutting inserts in the subsequent current (manufactured or received) and intended for consumption batch of carbide products, only the hysteresis loop area is measured between the curve characterizing absolute elongation and the curve characterizing absolute shortening of the images cut from the above cutting inserts . So, for example, when predicting the wear resistance of the next batch of carbide cutting inserts of the applicability group K on a dilatometer with horizontal pusher model DIL402PC, the following values of the area S of the hysteresis loop for carbide inserts were obtained: 69.7; 71.0; 72.3; 75.2; 77.4; 78.0; 80.0; 81.4; 84.0; 86.9 (mm × ° C). The average value from the obtained data was 77.59 (mm × ° C). In accordance with the above formulas, as well as previously obtained a _e and b _e determine T _pt . T _pt = 28.01 min.

Таким образом, прогнозируемая средняя износостойкость у текущей партии твердосплавных режущих пластин составила 28,01 мин.Thus, the predicted average wear resistance of the current batch of carbide cutting inserts was 28.01 min.

Контрольные испытания износостойкости в процессе резания на металлорежущем станке показали следующие результаты по износостойкости: 22,7; 24,6; 24,9; 26,4; 26,8; 27,4; 28,0; 29,2; 30,1; 32,2 мин. Среднее значение составило 27,23 мин.Control tests of wear resistance during cutting on a metal cutting machine showed the following results on wear resistance: 22.7; 24.6; 24.9; 26.4; 26.8; 27.4; 28.0; 29.2; 30.1; 32.2 minutes The average value was 27.23 minutes.

При осуществлении прогнозирования износостойкости для текущей партии твердосплавных инструментов отпадает необходимость проведения дорогостоящих и трудоемких испытаний на износостойкость на металлорежущих станках. Способ обладает высокой точностью прогноза. Это происходит вследствие тесной корреляционной связи между площадью гистерезисной петли (способностью твердых сплавов адсорбировать и генерировать в своей структуре оксидную массу) и износостойкостью режущих инструментов группы применяемости К при резании ими материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ. Степень корреляционной связи между площадью гистерезисной петли, полученной для образцов из твердых сплавов группы применяемости К, и износостойкостью режущих инструментов, полученных из этой же группы твердых сплавов, составила r=0,90. Степень корреляционной связи между исходным параметром и износостойкостью режущих пластин в соответствии с прототипом составила r=0,80. При сравнении данных прогноза износостойкости, полученных в соответствии с прототипом, по предлагаемому способу, а также в результате контрольных экспериментальных исследований износостойкости, выполненных в процессе резания хромоникелевой стали аустенитного класса, выявлено, что результаты, полученные в соответствии с прототипом, отличаются от контрольных испытаний на 15-20%, в то время как результаты, полученные по предлагаемому способу, отличаются лишь на 5-10%.When predicting wear resistance for the current batch of carbide tools, there is no need for expensive and time-consuming wear tests on metal cutting machines. The method has a high forecast accuracy. This is due to the close correlation between the area of the hysteresis loop (the ability of hard alloys to adsorb and generate oxide mass in its structure) and the wear resistance of cutting tools of the applicability group K when they cut materials that cause intense adhesive wear. The degree of correlation between the area of the hysteresis loop obtained for samples from hard alloys of applicability group K and the wear resistance of cutting tools obtained from the same group of hard alloys was r = 0.90. The degree of correlation between the initial parameter and the wear resistance of the cutting inserts in accordance with the prototype was r = 0.80. When comparing the data on the forecast of wear resistance, obtained in accordance with the prototype, according to the proposed method, as well as as a result of control experimental studies of wear resistance, performed in the process of cutting chromium-nickel steel of the austenitic class, it was found that the results obtained in accordance with the prototype differ from control tests on 15-20%, while the results obtained by the proposed method differ by only 5-10%.

Таким образом, предлагаемый способ контроля - прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов может быть использован с достаточно высокой экономической эффективностью на предприятиях, изготавливающих или потребляющих твердосплавную продукцию.Thus, the proposed control method - predicting the wear resistance of carbide cutting tools can be used with sufficiently high economic efficiency in enterprises manufacturing or consuming carbide products.

Claims

1. A method for predicting the wear resistance of carbide applicability group K of cutting tools, according to the selected initial parameter, including testing for changing the value of the initial parameter from the properties of the surface and volumetric structure formed during the manufacturing of carbide cutting material, conducting reference tests for wear resistance in the process of cutting materials, causing intense adhesive wear at an optimal or close to cutting speed, the construction of the reference the relational dependence “wear resistance - initial parameter”, statistical control of only the value of the initial parameter for the current batch of carbide cutting tools, prediction of wear resistance for the current batch of carbide cutting tools based on the dependence:

where a _E and b _E are constant coefficients:

of them:
T _pt is the current wear resistance in minutes for carbide cutting tools that have been tested from the forecasted current batch of carbide products;
S _pt is the current value of the selected initial parameter obtained during the control of carbide cutting tools from the current - predicted batch of carbide products;
T _e1 and T _e2 - wear resistance in minutes for two independent samples of interchangeable carbide cutting tools from a reference batch of carbide products;
S _e1 and S _e2 are the average values of the values of the selected initial parameter obtained by monitoring two samples of carbide cutting tool samples from the reference batch of products, characterized in that the value of the hysteresis loop area obtained by measuring the elongation and subsequent shortening of the carbide sample is used as the initial parameter accordingly, with heating and subsequent cooling, with an increase in which the wear resistance of carbide cutting tools of the applicability group K increases.

2. The method according to p. 1, characterized in that as carbide cutting tools using carbide cutting inserts.

3. The method according to p. 1, characterized in that as carbide cutting tools from the reference batch use carbide cutting tools from the previous batch of products.