RU50668U1

RU50668U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE MICROHARDNESS OF THE TOOL BLADE

Info

Publication number: RU50668U1
Application number: RU2005118461/22U
Authority: RU
Inventors: Леонид Викторович Худобин; Альберт Шамилевич Хусаинов
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2006-01-20

Abstract

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована для оценки качества заточенного лезвийного инструмента. Устройство для определения микротвердости лезвия инструмента содержит индентор и механизм для его перемещения, а рабочая поверхность индентора выполнена цилиндрической. Индентор прижимают к лезвию инструмента со стороны его кромки. Отношение силы, приложенной к индентору, и площади отпечатка на детали определяет микротвердость лезвия. Микротвердость, измеренная с помощью предлагаемого устройства, отражает свойства поверхностного слоя вблизи кромки лезвия инструмента.The utility model relates to metalworking and can be used to assess the quality of a sharpened blade tool. A device for determining the microhardness of a tool blade contains an indenter and a mechanism for moving it, and the working surface of the indenter is cylindrical. The indenter is pressed against the tool blade from the side of its edge. The ratio of the force applied to the indenter and the area of the imprint on the part determines the microhardness of the blade. Microhardness, measured using the proposed device, reflects the properties of the surface layer near the edge of the tool blade.

Description

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована для оценки качества заточенного лезвийного инструмента.The utility model relates to metalworking and can be used to assess the quality of a sharpened blade tool.

Известно устройство для определения микротвердости металлической детали (см. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В двух частях. Часть вторая. Механические испытания. Конструкционная прочность. - М.: Машиностроение, 1974. - С.69), содержащее практически не деформирующийся (алмазный) индентор, механизм вертикального перемещения индентора и механизм перемещения детали. На поверхность испытуемой детали с помощью указанного механизма опускают индентор, затем перемещают деталь. Микротвердость детали определяют по отношению вертикальной нагрузки к квадрату полуширины царапины.A device is known for determining the microhardness of a metal part (see Friedman Y.B. Mechanical properties of metals. In two parts. Part two. Mechanical tests. Structural strength. - M.: Mashinostroenie, 1974. - P.69), containing practically non-deforming (diamond) indenter, indenter vertical movement mechanism and part movement mechanism. An indenter is lowered onto the surface of the test part using the indicated mechanism, then the part is moved. The microhardness of the part is determined by the ratio of the vertical load to the square of the half-width of the scratch.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве, для получения достоверного результата, вследствие нерезких краев царапины, приходится измерять ширину большого числа царапин на каждом образце. Кроме того, устройство неприменимо в области, прилегающей к кромке клиновидной детали, так как свойства поверхностного слоя клиновидной детали сильно зависят от расстояния до кромки, а ширина царапины соизмерима с шириной области, где свойства поверхностного слоя образца зависят от расстояния до кромки.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that in the known device, in order to obtain a reliable result, due to the unsharp edges of the scratch, it is necessary to measure the width of a large number of scratches on each sample. In addition, the device is not applicable in the area adjacent to the edge of the wedge-shaped part, since the properties of the surface layer of the wedge-shaped part strongly depend on the distance to the edge, and the width of the scratch is comparable to the width of the region where the properties of the surface layer of the sample depend on the distance to the edge.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является устройство для определения микротвердости поверхности детали (см. там же, с.83), содержащее практически не деформирующийся (алмазный) индентор, механизм вертикального перемещения индентора. На поверхность испытуемой детали с помощью The closest device of the same purpose to the claimed utility model by the totality of features is a device for determining the microhardness of the surface of a part (see ibid., P. 83), which contains a practically non-deformable (diamond) indenter, a mechanism for the vertical movement of the indenter. To the surface of the test piece using

этого механизма опускают индентор, затем измеряют размер отпечатка. Микротвердость детали определяют как отношение действующей нагрузки к площади поверхности отпечатка при вдавливании алмазной пирамиды с квадратным основанием и углом между противоположными гранями 136°. Указанное устройство принято за прототип.the indenter is lowered of this mechanism, then the size of the print is measured. The microhardness of a part is defined as the ratio of the effective load to the surface area of the imprint when an indented diamond pyramid with a square base and an angle between the opposite sides of 136 °. The specified device is taken as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство неприменимо в области, прилегающей к кромке клиновидной детали, так как свойства поверхностного слоя клиновидной детали сильно зависят от расстояния до кромки, а размер отпечатка соизмерим с шириной области, где свойства поверхностного слоя детали зависят от расстояния до кромки. Кроме того, деформация нежесткого клина детали под действием силы нагружения искажает результаты.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted as a prototype, the known device is not applicable in the area adjacent to the edge of the wedge-shaped part, since the properties of the surface layer of the wedge-shaped part strongly depend on the distance to the edge, and the size the imprint is comparable with the width of the region where the properties of the surface layer of the part depend on the distance to the edge. In addition, deformation of a non-rigid wedge of a part under the influence of a loading force distorts the results.

Сущность полезной модели заключается в следующем.The essence of the utility model is as follows.

Клиновидные детали, как правило, являются наиболее ответственными, и сложными в изготовлении. При их механической обработке форма детали обуславливает неодинаковые свойства поверхностных слоев вблизи и вдали от кромки клина. Наиболее яркими представителями клиновидных деталей являются лезвийные режущие инструменты. Повышение стойкости лезвийного инструмента и производительности обработки им является актуальной задачей многих отраслей промышленности. Требования к качеству заточки режущих инструментов возросли в условиях автоматизированного производства. Однако оценить микротвердость поверхностного слоя вблизи кромки лезвия, определяющую износостойкость, а следовательно, и работоспособность инструмента, не представляется возможным ввиду отсутствия надежных устройств измерения микротвердости клиновидных деталей.Wedge-shaped parts, as a rule, are the most responsible, and difficult to manufacture. When they are machined, the shape of the part determines the unequal properties of the surface layers near and far from the edge of the wedge. The most prominent representatives of the wedge-shaped parts are blade cutting tools. Improving the durability of a blade tool and processing performance is an urgent task for many industries. The requirements for the quality of sharpening of cutting tools have increased in the conditions of automated production. However, it is not possible to evaluate the microhardness of the surface layer near the edge of the blade, which determines the wear resistance and, consequently, the tool performance, due to the lack of reliable devices for measuring the microhardness of wedge-shaped parts.

Технический результат - повышение точности оценки микротвердости клиновидной детали.EFFECT: increased accuracy of microhardness assessment of a wedge-shaped part.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что известное устройство содержит индентор, твердость The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that the known device contains an indenter, hardness

которого значительно больше твердости детали, и механизм для его перемещения. Особенность заключается в том, что индентор выполнен в виде цилиндра, ось которого перпендикулярна кромке лезвия и базовой поверхности инструмента, а ось индентора совпадает с плоскостью базовой поверхности и перпендикулярна кромке лезвия инструмента.which is much more hard parts, and a mechanism for moving it. The peculiarity lies in the fact that the indenter is made in the form of a cylinder whose axis is perpendicular to the edge of the blade and the base surface of the tool, and the axis of the indenter coincides with the plane of the base surface and is perpendicular to the edge of the tool blade.

На чертежах представлено:The drawings show:

на фиг.1 изображена схемы нагружения клиновидной детали индентором, на фиг.2 изображена (увеличение) схема к определению площади отпечатка на детали после нагружения индентором.figure 1 shows a diagram of the loading of the wedge-shaped part by the indenter, figure 2 shows a (increase) diagram to determine the area of the imprint on the part after loading by the indenter.

Устройство по фиг.1 содержит деталь 1, клиновая часть которой введена в соприкосновение с цилиндрическим индентором 2.The device of figure 1 contains a part 1, the wedge part of which is brought into contact with a cylindrical indenter 2.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата.Information confirming the possibility of implementing a utility model with obtaining the above technical result.

Устройство содержит индентор, контактная поверхность которого выполнена в виде цилиндра (см. фиг.1) из материала, микротвердость которого существенно больше микротвердости материала измеряемой детали (например, алмаз, твердый сплав). Индентор вводят в контакт с кромкой А клина таким образом, чтобы ось Б цилиндра была перпендикулярна к ней, а ось индентора (вектор F на фиг.1) была перпендикулярна кромке А и находилась в плоскости В. Кроме того, ось цилиндра Б должна быть перпендикулярна базовой поверхности В клина. Затем индентор нагружают вдоль вектора F нормированной силы. Под нагрузкой индентор выдерживают в течение не менее 5 секунд. Затем нагрузку (силу F) снимают, индентор отводят. С помощью микроскопа измеряют длину h отпечатка (см. фиг.2). Зная угол заострения клина а и радиус R индентора, вычисляют площадь S поверхности отпечатка:The device contains an indenter, the contact surface of which is made in the form of a cylinder (see Fig. 1) made of a material whose microhardness is substantially greater than the microhardness of the material of the measured part (for example, diamond, hard alloy). The indenter is brought into contact with the edge A of the wedge so that the axis B of the cylinder is perpendicular to it, and the axis of the indenter (vector F in FIG. 1) is perpendicular to edge A and is in plane B. In addition, the axis of cylinder B should be perpendicular base surface of the wedge. Then the indenter is loaded along the vector F of the normalized force. Under load, the indenter is held for at least 5 seconds. Then the load (force F) is removed, the indenter is removed. Using a microscope, the length h of the print is measured (see FIG. 2). Knowing the angle of the wedge a and the radius R of the indenter, calculate the surface area S of the imprint:

Затем, зная нагрузку (силу F), вычисляют микротвердость клина:Then, knowing the load (force F), calculate the microhardness of the wedge:

Нагрузка F измеряется в Ньютонах, площадь S в мм², микротвердость H в МПа.The load F is measured in Newtons, area S in mm ² , microhardness H in MPa.

Устройство для определения микротвердости клиновидной детали позволяет оценить ее свойства вблизи кромки клина на расстоянии менее b. Для этого измеренную длину h отпечатка пересчитывают на его глубину b:A device for determining the microhardness of a wedge-shaped part allows you to evaluate its properties near the edge of the wedge at a distance of less than b. To do this, the measured length h of the fingerprint is converted to its depth b:

Глубина b ограничена радиусом R цилиндра. Для исследования поверхностного слоя на большую глубину используют цилиндрический индентор большего диаметра.Depth b is limited by the radius R of the cylinder. To study the surface layer to a greater depth, a cylindrical indenter of a larger diameter is used.

Полученная микротвердость клиновидной детали, в отличие от прототипа, отражает свойства поверхностного слоя клиновой части детали и может быть использована для оценки эксплуатационных качеств клиновидной детали или свойств ее заготовки.The obtained microhardness of the wedge-shaped part, in contrast to the prototype, reflects the properties of the surface layer of the wedge-shaped part of the part and can be used to assess the performance of the wedge-shaped part or the properties of its workpiece.

Claims

A device for determining the microhardness of a tool blade, containing an indenter whose hardness is significantly greater than the hardness of the part, and a mechanism for moving it, characterized in that the indenter is made in the form of a cylinder whose axis is perpendicular to the edge of the blade and the base surface of the tool, and the axis of the indenter coincides with the base plane surface and perpendicular to the edge of the tool blade.