UA50486A - Method and device for determining physical and mechanical characteristics of a material - Google Patents
Method and device for determining physical and mechanical characteristics of a material Download PDFInfo
- Publication number
- UA50486A UA50486A UA2002010576A UA200210576A UA50486A UA 50486 A UA50486 A UA 50486A UA 2002010576 A UA2002010576 A UA 2002010576A UA 200210576 A UA200210576 A UA 200210576A UA 50486 A UA50486 A UA 50486A
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- physical
- indenter
- cutting
- determining
- mechanical properties
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 2
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002421 finishing Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Група винаходів відноситься до області дослідження фізико-механічних властивостей матеріалів, зокрема 2 методом мікрорізання за допомогою мікрозонда механічних властивостей - індентора, і може бути використана в будь-якій області техніки для визначення твердості, зносостійкості, пластичності, міцності і т.п. різних матеріалів.The group of inventions refers to the field of research of physical and mechanical properties of materials, in particular 2 by the microcutting method using a microprobe of mechanical properties - an indenter, and can be used in any field of technology to determine hardness, wear resistance, plasticity, strength, etc. different materials.
Відомий спосіб визначення твердості матеріалу, що полягає в нанесенні подряпини на поліровану поверхню зразка алмазним чи твердосплавним вістрям наконечника, що знаходиться під навантаженням, реєстрації сукупності параметрів і їхній обробці (див., наприклад, И.Г. Дондик. Механические испьітания металлов. 70 Справочник. Издательство АН УССР.-Киев.-1962, С. 134-135). Як параметри твердості приймають наступні показники: величина вертикального навантаження, при якій досягається задана ширина подряпини; ширина подряпини при заданому навантаженні; величина, обернено пропорційна ширині подряпини; величина, обернено пропорційна квадрату ширини подряпини (при визначенні мікротвердості по Бірбауму); відношення вертикального навантаження до площі проекції контакту наконечника з випробуваним тілом.There is a known method of determining the hardness of the material, which consists in applying a scratch to the polished surface of the sample with a diamond or carbide point of the tip under load, recording a set of parameters and their processing (see, for example, I.G. Dondyk. Mekhanicheskie ispitaniya metallov. 70 Reference Publishing House of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR.-Kyiv.-1962, pp. 134-135). The following indicators are taken as hardness parameters: the amount of vertical load at which the given scratch width is reached; scratch width at a given load; a value inversely proportional to the width of the scratch; a value inversely proportional to the square of the scratch width (when determining microhardness according to Birbaum); the ratio of the vertical load to the projection area of the contact of the tip with the tested body.
Загальними ознаками відомого і способів, що заявляється, є здійснення подовжнього мікрорізання матеріалу індентором, що знаходиться під навантаженням, реєстрація сукупності параметрів і їхня обробка.Common features of the known and claimed methods are longitudinal microcutting of the material by an indenter under load, registration of a set of parameters and their processing.
Недоліком відомого способу є його складність, мала інформативність і велика погрішність унаслідок деформації матеріалу при його дряпанні, що знижує точність оцінки фізико-механічних властивостей матеріалу.The disadvantage of the known method is its complexity, low informativeness and high error due to the deformation of the material when it is scratched, which reduces the accuracy of the assessment of the physical and mechanical properties of the material.
Найбільш близьким по технічній сутності до способу, що заявляється, є обраний як прототип відомий спосіб визначення оброблюваності металів різанням, при якому проточують досліджувану поверхню за допомогою індентора, вимірюють силу різання (див. авт. свид. СРСР Мо 1510983 АЇ на винахід, МПК В 23 В 1/00, заявл. 15.01.89, опубл.30.09.1989, бюл. Мо 36). З метою підвищення точності визначення оброблюваності за рахунок реєстрації миттєвих значень тангенціальної складової сили різання, вимірюють довжину стружки, визначають частоту сколів елементів стружки і будують графік спектральної щільності сили різання, по площі під кривою 29 спектральної площі якої в інтервалі частот від нуля до частоти утворення елементів стружки судять про « оброблюваність металів.The closest in terms of technical essence to the proposed method is the well-known method of determining the machinability of metals by cutting, which was selected as a prototype, in which the examined surface is drilled with the help of an indenter, and the cutting force is measured (see author's certificate of the USSR Mo 1510983 AI for the invention, IPC B 23 B 1/00, statement 15.01.89, published 30.09.1989, Bull. Mo 36). In order to increase the accuracy of determining the machinability by recording the instantaneous values of the tangential component of the cutting force, the length of the chip is measured, the chipping frequency of the chip elements is determined, and a graph of the spectral density of the cutting force is plotted according to the area under the curve 29 of which spectral area is in the frequency interval from zero to the frequency of the formation of elements shavings judge the "machinability of metals.
У способу визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що заявляється, й обраного прототипу загальними є такі суттєві ознаки: поверхню матеріалу обробляють різанням за допомогою індентора, що знаходиться під навантаженням, вимірюють і реєструють силу різання, а також частоту утворення сколів ї-о елементів стружки, проводять обробку даних і визначають фізико-механічні властивості матеріалу. (ее)In the method of determining the physical and mechanical properties of the applied material and the selected prototype, the following essential features are common: the surface of the material is processed by cutting with the help of an indenter under load, the cutting force is measured and recorded, as well as the frequency of chipping of the chip elements , perform data processing and determine the physical and mechanical properties of the material. (uh)
До недоліків відомого способу визначення оброблюваності металів різанням, обраного як прототип, варто віднести значну погрішність оцінки унаслідок використання проточки досліджуваної поверхні, при якій має місце З значний ступінь деформації шару, що зрізується, і значне утворення напливів, а також недостатня («в інформативність способу.The disadvantages of the known method of determining the machinability of metals by cutting, chosen as a prototype, include a significant error in the assessment due to the use of grooving of the examined surface, in which there is a significant degree of deformation of the cut layer and a significant formation of inflows, as well as insufficient ("informativeness of the method .
Відомий пристрій для визначення твердості матеріалу, що містить різець для нанесення подряпини на й поверхні шліфа матеріалу і реєстратор тріботехнічних характеристик, зв'язаний з різцем (див. авт. свид. СРСРA well-known device for determining the hardness of a material, containing a cutter for applying a scratch on the surface of the cut material and a recorder of tribotechnical characteristics connected to the cutter (see author's certificate of the USSR
Мо 1188579 на винахід, МПК" С 01 М 3/46, заявл. 20.02.81, опубл. 30.10.85, бюл.Мо 40).Mo 1188579 for the invention, IPC" C 01 M 3/46, application 20.02.81, publ. 30.10.85, bull. Mo 40).
Загальними ознаками відомого і пристрою для визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що « 70 Заявляється, є різець і блок реєстрації та обробки даних, зв'язаний з різцем. -оCommon features of the known and device for determining the physical and mechanical properties of the material that " 70 Claims are a cutter and a block of registration and data processing connected to the cutter. -at
Недоліком відомого пристрою є низька точність за рахунок впливу значних напливів та стружки матеріалу, с утворених в процесі дряпання. :з» Найбільш близьким по технічній сутності до пристрою, що заявляється, є обраний як прототип відомий пристрій для оцінки зміни фізико-механічних властивостей матеріалу, що містить різець для нанесення 415 подряпини на поверхні шліфа матеріалу і реєстратор тріботехнічних характеристик, зв'язаний З різцем. Для сл підвищення точності за рахунок зниження впливу стружки матеріалу, утвореної в процесі дряпання, різець виконаний з позитивним переднім кутом (див. авт. свид. СРСР Мо 1492238 на винахід, МПК? с 01 М 3/58, о заявл. 15.06.87, опубл. 07.07.1989, бюл. Мо 25). ї» У пристрою для здійснення способу визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що заявляється, й обраного прототипу загальними є наступні суттєві ознаки: індентор з позитивним переднім кутом, а також з бо позитивним головним і допоміжним задніми кутами, датчики і блок реєстрації та обробки даних, зв'язаний зThe disadvantage of the known device is low accuracy due to the influence of significant inflows and chips of material formed in the scratching process. :z" The closest in terms of technical essence to the claimed device is the well-known device chosen as a prototype for evaluating changes in the physical and mechanical properties of the material, which contains a cutter for applying 415 scratches on the surface of the material cut and a recorder of tribotechnical characteristics connected to the cutter . In order to increase the accuracy due to the reduction of the impact of material chips formed in the scratching process, the cutter is made with a positive front angle (see author's certificate of the USSR Mo 1492238 for the invention, IPC? s 01 M 3/58, on application 15.06.87 , published on July 7, 1989, Bull. Mo 25). The device for implementing the method of determining the physical and mechanical properties of the applied material and the selected prototype have the following essential features in common: an indenter with a positive front angle, as well as with positive main and auxiliary rear angles, sensors and a data registration and processing unit , connected with
Ф індентором.F indentor.
До недоліків відомого пристрою по прототипу варто віднести недостатню точність і інформативність оцінки унаслідок впливу форми передньої поверхні індентора, що створює однобічну подряпину зі значними напливами,Among the shortcomings of the known device based on the prototype should be attributed the insufficient accuracy and informativeness of the assessment due to the influence of the shape of the front surface of the indenter, which creates a one-sided scratch with significant inflows,
ЩО заважає оцінці параметрів подряпини і виміру її характеристик.WHAT interferes with the assessment of scratch parameters and the measurement of its characteristics.
В основу групи винаходів поставлена задача удосконалення способу визначення фізико-механічнихThe group of inventions is based on the task of improving the method of determining physical and mechanical properties
Р» властивостей матеріалу і пристрою для його здійснення, при яких здійснення невільного різання поверхні матеріалу шляхом його стругання індентором із трьома ріжучими кромками і реєстрація додаткових інформативних параметрів, а також особливостей конструктивної форми індентора, дозволяє при використанні 60 забезпечити зниження погрішності вимірів і підвищення інформативності, у результаті чого підвищується точність, а також розширюються функціональні можливості способу.P» properties of the material and the device for its implementation, in which the implementation of non-free cutting of the surface of the material by planing it with an indenter with three cutting edges and the registration of additional informative parameters, as well as the features of the structural form of the indenter, allows, when using 60, to ensure a decrease in measurement errors and an increase in informativeness, as a result of which the accuracy increases, as well as the functionality of the method is expanded.
Поставлена задача досягається тим, що в способі визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, який полягає в тому, що поверхню матеріалу обробляють різанням за допомогою індентора, що знаходиться під навантаженням, вимірюють і реєструють силу різання, а також частоту утворення сколів елементів стружки, 65 проводять обробку даних і визначають фізико-механічні властивості матеріалу, відповідно до винаходу, здійснюють невільне різання поверхні матеріалу шляхом його стругання індентором із трьома ріжучими кромками, а як інформативні параметри додатково приймають опір деформації і руйнування, фізико-механічні і геометричні параметри подряпини і стружки, та по сукупності параметрів судять про фізико-механічні властивості матеріалу.The set task is achieved by the fact that in the method of determining the physical and mechanical properties of the material, which consists in the fact that the surface of the material is processed by cutting with the help of an indenter under load, the cutting force is measured and recorded, as well as the frequency of chipping of chip elements, 65 is carried out data processing and determine the physical and mechanical properties of the material, in accordance with the invention, carry out non-free cutting of the surface of the material by planing it with an indenter with three cutting edges, and as informative parameters additionally accept resistance to deformation and destruction, physical-mechanical and geometric parameters of scratches and chips, and the set of parameters judge the physical and mechanical properties of the material.
Від прототипу спосіб визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що заявляється, відрізняється тим, що здійснюють невільне різання поверхні матеріалу шляхом його стругання індентором із трьома ріжучими кромками, а як інформативні параметри додатково приймають опір деформації і руйнування, фізико-механічні і геометричні параметри подряпини і стружки, та по сукупності параметрів судять про фізико-механічні властивості матеріалу. 70 Поставлена задача досягається також тим, що в пристрої для визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що містить індентор з позитивним переднім кутом, а також з позитивним головним і допоміжним задніми кутами, датчики і блок реєстрації та обробки даних, зв'язаний з індентором, відповідно до винаходу, індентор має додатковий позитивний головний задній кут, а передня поверхня індентора виконана у виді усіченого рівнобедреного трикутника, що містить дві головні і поперечну ріжучі кромки, при цьому кут між 7/5 Головними ріжучими кромками не перевищує 180".The method of determining the physical and mechanical properties of the claimed material differs from the prototype in that the surface of the material is free-cut by planing it with an indenter with three cutting edges, and as informative parameters, resistance to deformation and destruction, physical-mechanical and geometric parameters of the scratch and shavings, and the physical and mechanical properties of the material are judged by the set of parameters. 70 The task is also achieved by the fact that in the device for determining the physical and mechanical properties of the material, which contains an indenter with a positive front angle, as well as with positive main and auxiliary rear angles, sensors and a data registration and processing unit connected to the indenter, according to the invention, the indenter has an additional positive main rear angle, and the front surface of the indenter is made in the form of a truncated isosceles triangle containing two main and transverse cutting edges, while the angle between the 7/5 main cutting edges does not exceed 180".
Від прототипу пристрій для визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що заявляється, відрізняється тим, що індентор має додатковий позитивний головний задній кут, а передня поверхня індентора виконана у виді усіченого рівнобедреного трикутника, що містить дві головні і поперечну ріжучі кромки, при цьому кут між головними ріжучими кромками не перевищує 180".The device for determining the physical and mechanical properties of the claimed material differs from the prototype in that the indenter has an additional positive main rear angle, and the front surface of the indenter is made in the form of a truncated isosceles triangle containing two main and transverse cutting edges, while the angle between with the main cutting edges does not exceed 180".
У результаті спільного використання групи винаходів, що заявляються, забезпечується одержання технічного результату, що полягає в зниженні погрішності визначення фізико-механічних властивостей матеріалу і підвищенні інформативності. При цьому пристрій для визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що заявляється, забезпечує поліпшення контакту індентора з поверхнею матеріалу та знижує появу напливів.As a result of the joint use of the group of claimed inventions, a technical result is obtained, which consists in reducing the error in determining the physical and mechanical properties of the material and increasing the informativeness. At the same time, the device for determining the physico-mechanical properties of the applied material improves the contact of the indenter with the surface of the material and reduces the appearance of inflows.
Між суттєвими ознаками способу визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що заявляється, і ге технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок.The following cause-and-effect relationship exists between the essential features of the method of determining the physical and mechanical properties of the claimed material and the technical result achieved.
За рахунок того, що при різанні здійснюють невільне стругання поверхні матеріалу індентором із трьома « ріжучими кромками, досягається менша в порівнянні з прототипом ступінь деформації шару, що зрізується. При цьому матеріал не мнеться і не здавлюється, а відбувається вільне пружне-пластичне руйнування - відділення шару, що зрізується, що значно знижує появу напливів. Це дає можливість у порівнянні з прототипом вибрати «о зо для визначення фізико-механічних властивостей матеріалу додаткові інформативні параметри, а саме: опір деформації і руйнування, фізико-механічні і геометричні параметри подряпини і стружки, і по сукупності со параметрів судити про фізико-механічні властивості матеріалу. Тим самим знижується погрішність оцінки, що «г приводить до підвищення точності й інформативності оцінки способу.Due to the fact that during cutting, the surface of the material is planed by an indenter with three cutting edges, the degree of deformation of the layer being cut is lower than in the prototype. At the same time, the material does not crumple and is not compressed, but a free elastic-plastic destruction occurs - the separation of the sheared layer, which significantly reduces the appearance of inflows. This makes it possible to select, in comparison with the prototype, additional informative parameters for determining the physical and mechanical properties of the material, namely: resistance to deformation and destruction, physical and mechanical and geometric parameters of scratches and chips, and based on the set of parameters to judge the physical and mechanical material properties. Thus, the error rate of the assessment is reduced, which leads to an increase in the accuracy and informativeness of the assessment of the method.
Між суттєвими ознаками пропонованого пристрою для здійснення способу визначення фізико-механічних о з5 властивостей матеріалу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний ю причинно-наслідковий зв'язок.The following cause-and-effect relationship exists between the essential features of the proposed device for the implementation of the method of determining the physico-mechanical properties of the claimed material and the technical result achieved.
За рахунок нових конструктивних особливостей індентора, а саме того, що індентор має додатковий позитивний головний задній кут, а передня поверхня індентора виконана у виді усіченого рівнобедреного трикутника, що містить дві головні і поперечну ріжучі кромки, при цьому кут між головними ріжучими кромками «Due to the new design features of the indenter, namely that the indenter has an additional positive main rear angle, and the front surface of the indenter is made in the form of a truncated isosceles triangle containing two main and transverse cutting edges, while the angle between the main cutting edges "
Не перевищує 180", досягається можливість одержання визначеного однакового профілю шару, що зрізується, з с (трикутної форми). При цьому усічена форма рівнобедреного трикутника передньої поверхні індентора забезпечує надійний поверхневий, а не крапковий контакт, що забезпечує поліпшення контакту індентора з ;» поверхнею матеріалу. Наявність у індентора додаткового позитивного головного заднього кута у сукупності з іншими теж сприяє усуванню напливів. Усе це дозволяє знизити погрішність, що приводить до підвищенняDoes not exceed 180", it is possible to obtain a certain uniform profile of the sheared layer with c (triangular shape). At the same time, the truncated shape of the isosceles triangle of the front surface of the indenter provides reliable surface contact, not point contact, which ensures improved contact of the indenter with ;" surface of the material. The presence of the indenter with an additional positive main back angle in combination with others also contributes to the elimination of inflows. All this allows you to reduce the error, which leads to an increase
Точності й інформативності оцінки. Це дає можливість визначити фізико-механічні і геометричні параметри не с тільки стружки, сколів її елементів, а і подряпини, а також опір деформації і руйнування, тобто всі складові сили різання й інші показники. Унаслідок цього підвищується точність і об'єктивність визначення о фізико-механічних властивостей матеріалу. Крім того, розширюється діапазон досліджуваних матеріалів. їх Усе вищевикладене свідчить про наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєвих ознак групи винаходів, що заявляється, і технічним результатом, що досягається. со За наявними в заявника відомостями сукупність суттєвих ознак, що характеризують сутність групи винаходів,Accuracy and informativeness of assessment. This makes it possible to determine the physical-mechanical and geometric parameters not only of chips, chips of its elements, but also scratches, as well as resistance to deformation and destruction, that is, all components of the cutting force and other indicators. As a result, the accuracy and objectivity of determining the physical and mechanical properties of the material increases. In addition, the range of researched materials is expanding. All of the above indicates the presence of a cause-and-effect relationship between the set of essential features of the claimed group of inventions and the achieved technical result. According to the information available to the applicant, the set of essential features characterizing the essence of the group of inventions,
Ф що заявляється, не відома з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "новизна".Ф that is claimed is not known from the state of the art, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" is met.
На думку заявника, для фахівця в області матеріалознавства сутність групи винаходів, що заявляється, не випливає явно з відомого рівня техніки, тому що з нього не виявляється нова сукупність суттєвих ознак і її ов Вплив на технічний результат, який досягається, що дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "винахідницький рівень".According to the applicant, for a specialist in the field of materials science, the essence of the claimed group of inventions does not clearly follow from the known state of the art, because it does not reveal a new set of essential features and its impact on the technical result that is achieved, which allows us to draw a conclusion about compliance with the "inventive level" criterion.
Р» Група винаходів, що заявляється, може бути багаторазово використана при іспитах матеріалів з одержанням технічного результату, що полягає в зниженні погрішності визначення фізико-механічних властивостей матеріалу і підвищенні інформативності. Це дозволяє зробити висновок про відповідність винаходу критерію "промислова во придатність".P» The claimed group of inventions can be used multiple times during material tests with a technical result, which consists in reducing the error in determining the physical and mechanical properties of the material and increasing informativeness. This allows us to conclude that the invention meets the "industrial suitability" criterion.
Сутність групи винаходів, що заявляється, пояснюється за допомогою графічних матеріалів, на яких схематично зображено: на фіг.1 - загальний вид (блок-схема) пропонованого пристрою для здійснення способу визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що заявляється; на фіг.2 - геометричні параметри індентора, на фіг.З - розріз по А-А, на фіг.4 -розріз по В-В, на фіг.З - розріз по С-С. 65 На приведених кресленнях позиціями позначені наступні елементи: 1 - індентор;The essence of the claimed group of inventions is explained with the help of graphic materials, which are schematically depicted: in Fig. 1 - a general view (block diagram) of the proposed device for implementing a method of determining the physical and mechanical properties of the claimed material; Fig. 2 shows the geometric parameters of the indenter, Fig. 3 shows a section along A-A, Fig. 4 shows a section along B-B, and Fig. 3 shows a section along C-C. 65 The following elements are indicated by positions on the drawings: 1 - indenter;
2 - датчики виміру деформації;2 - deformation measurement sensors;
З - блок реєстрації та обробки даних; 4 - робоча передня поверхня індентора; 5,6 - дві головні ріжучих кромки; 7 - поперечна ріжуча кромка.C - block of registration and data processing; 4 - working front surface of the indenter; 5,6 - two main cutting edges; 7 - transverse cutting edge.
Датчики виміру деформації 2 з'єднані з блоком реєстрації та обробки даних 3, наприклад ПЕВМ, що зв'язаний з індентором 1.The strain measurement sensors 2 are connected to the data registration and processing unit 3, for example, a PC connected to the indenter 1.
Індентор, виконаний з надтвердого матеріалу, наприклад, з надтвердого гексаниту-Р і т.п. 70 На ріжучій частині індентора, що зрізує стружку, є передня робоча поверхня 4, по якій сходить стружка, і задні, звернені до поверхні досліджуваного матеріалу. Для визначення кутів ріжучої частини індентора, які визначають його геометричну форму, як відомо, установлені наступні координатні і січні площини: різання і основна, а також головна і допоміжна січна площини. У відповідність з цим прийняті наступні кути: - у - позитивний передній кут - визначається в січній площині А-А, В-В, С-С між лінією перетинання цієї 75 бічний площини з передньою поверхнею індентора і площиною, рівнобіжної основний і минаючий через поперечну ріжучу кромку 6. При цьому, у 20 (наприклад, для металів у - 5...107)(див. фіг.3,4,5); - й4 - позитивний головний задній кут, визначається в січній площині В-В між лініями перетинання цієї площини з задньою поверхнею (під головною ріжучою кромкою 6) і площиною різання 9 (див. фіг.4); - б» - позитивний головний задній кут, визначається в січній площині С-С між лініями перетинання цієї площини з головною задньою поверхнею (під головною ріжучою кромкою 5) і площиною різання У (див. фіг.5); - оз - Позитивний допоміжний задній кут, визначається в січній площині А-А між лініями перетинання цієї площини з поверхнею (під поперечною ріжучою кромкою 7) і площиною різання /л (див. фіг.3). При цьому, наприклад, для металів оз - 15...207. дв Індентор має позитивний передній кут -у а також позитивний головний - «4 і допоміжний задній - оз кути, при цьому він має додатковий позитивний головний задній кут - о». «An indenter made of superhard material, for example, superhard hexanite-P, etc. 70 On the cutting part of the indenter, which cuts off the chip, there is a front working surface 4, along which the chip descends, and rear ones facing the surface of the material under study. To determine the angles of the cutting part of the indenter, which determine its geometric shape, as is known, the following coordinate and cutting planes are established: cutting and main, as well as main and auxiliary cutting planes. In accordance with this, the following angles are adopted: - y - positive front angle - is determined in the intersecting plane А-А, В-В, С-С between the line of intersection of this 75 lateral plane with the front surface of the indenter and a plane parallel to the main one and passing through the transverse cutting edge 6. At the same time, in 20 (for example, for metals in - 5...107) (see Fig. 3, 4, 5); - y4 - positive main back angle, determined in the B-B cutting plane between the lines of intersection of this plane with the back surface (under the main cutting edge 6) and the cutting plane 9 (see Fig. 4); - b" - positive main back angle, determined in the cutting plane C-C between the lines of intersection of this plane with the main back surface (under the main cutting edge 5) and the cutting plane U (see fig. 5); - оз - Positive auxiliary rear angle, determined in the cutting plane A-A between the lines of intersection of this plane with the surface (under the transverse cutting edge 7) and the cutting plane /l (see Fig. 3). At the same time, for example, for metals oz - 15...207. dv The indenter has a positive front angle -y, as well as a positive main - "4 and auxiliary rear - оз angles, while it has an additional positive main rear angle - о". "
Робоча передня поверхня 4 індентора виконана у виді усіченого рівнобедреного трикутника, що містить дві головні 5 і поперечну 6 ріжучих кромки, при цьому кут між головними ріжучими кромками не перевищує 180".The working front surface 4 of the indenter is made in the form of a truncated isosceles triangle containing two main 5 and transverse 6 cutting edges, while the angle between the main cutting edges does not exceed 180".
Пропонований спосіб визначення фізико-механічних властивостей матеріалу здійснюють таким чином. с 20 Зразок випробуваного матеріалу, наприклад зі сталі 40Х, встановлюють у затискний пристрій. За допомогою індентора 1 здійснюють невільне різання поверхні матеріалу шляхом його прямолінійного або криволінійного (ее) стругання трьома ріжучими кромками індентора при різних швидкостях його руху і різних значень навантаження « в залежності від типу матеріалу. Наприклад, при наступному режимі: Її - О004мм, М - 0,2; 1,0; 10,Омм/хв. при навантаженні 500г. При цьому в роботі одночасно бере участь три сполучених ріжучих кромки, що мають різний «2 з напрямок. Одночасно за допомогою датчиків виміру деформації 2 вимірюють усі складові сили різання і ою реєструють за допомогою блока реєстрації та обробки даних 3, у тому числі тангенціальну складову сили різання й опір деформації і руйнування. Одержують випадковий часовий ряд вимірюваних параметрів. Потім отримані дані реєструють, обробляють, наприклад за допомогою ПЕВМ, і одержують графік спектральної щільності миттєвих значень тангенціальної складової сили різання. При струганні відбирають зразки стружок, що « 20 піддають фізико-механічному дослідженню і геометричному виміру. По зміні поперечного переріза і довжини -в елементів стружки визначають пластичність і крихкість матеріалу. Визначають також параметри, що с характеризують процес утворення сколів стружки. Тобто визначають найменшу частоту утворення сколов :з» елементів стружки, попередньо виміривши довжини стружок, наприклад металографічним методом. Потім із графіка спектральної щільності віднімають ділянку, що відповідає частотам від найменшого утворення сколів елементів стружки і до найбільшої можливої частоти. По частині графіка, що залишилася, судять про сл що фізико-механічні властивості досліджуваного матеріалу (твердості, міцносних властивостей матеріалу, якості покриття та інше). Потім визначають геометричні параметри подряпини: довжину, ширину, глибину, наприклад («в) за допомогою оптичного мікроскопа. їх У сукупності як інформативні параметри вибирають наступні параметри: частоту утворення сколів елементів стружки; фізико-механічні і геометричні параметри стружки; усі складові сили різання, опір деформації і (ее) руйнування, фізико-механічні і геометричні параметри подряпини.The proposed method of determining the physical and mechanical properties of the material is carried out as follows. c 20 A sample of the tested material, for example, made of 40X steel, is installed in a clamping device. With the help of indenter 1, the surface of the material is cut freely by its rectilinear or curvilinear (ee) planing with three cutting edges of the indenter at different speeds of its movement and different load values depending on the type of material. For example, with the following mode: Her - O004mm, M - 0.2; 1.0; 10, Ohm/min. with a load of 500 g. At the same time, three connected cutting edges, having a different "2" direction, participate in the work at the same time. At the same time, all components of the cutting force are measured with the help of deformation measurement sensors 2 and recorded using the data registration and processing unit 3, including the tangential component of the cutting force and resistance to deformation and destruction. A random time series of measured parameters is obtained. Then the obtained data are registered, processed, for example, using a PCM, and a graph of the spectral density of the instantaneous values of the tangential component of the cutting force is obtained. When planing, samples of shavings are selected, which are subjected to physical and mechanical examination and geometric measurement. The plasticity and fragility of the material are determined by the change in the cross-section and length -v of the chip elements. They also determine the parameters that characterize the process of formation of chip chips. That is, they determine the lowest frequency of formation of chippings of the chip elements, having previously measured the length of the chips, for example, by the metallographic method. Then, from the graph of the spectral density, subtract the area corresponding to the frequencies from the lowest chipping of the chip elements to the highest possible frequency. The remaining part of the graph is used to judge the following physical and mechanical properties of the material under study (hardness, strength properties of the material, coating quality, etc.). Then the geometric parameters of the scratch are determined: length, width, depth, for example ("c") using an optical microscope. In the aggregate, the following parameters are selected as informative parameters: the frequency of chipping of chip elements; physico-mechanical and geometric parameters of chips; all components of cutting forces, resistance to deformation and (ee) destruction, physical-mechanical and geometric parameters of the scratch.
Ф При цьому по фізико-механічних і геометричних параметрах подряпини визначають твердість і міцносні властивості матеріалу, а по фізико-механічних і геометричних параметрах стружки судять про пластичність і крихкість матеріалу. 5 Потім за результатами вимірів параметрів проводять обробку й аналіз сукупності параметрів, у результаті чого визначають фізико-механічні властивості матеріалу. в» Зіставлення сукупності показників заявленого і способу по прототипу, доводить більш високий технічний результат винаходу, що заявляється.Ф At the same time, the hardness and strength properties of the material are determined by the physico-mechanical and geometric parameters of the scratches, and the plasticity and fragility of the material are judged by the physico-mechanical and geometric parameters of the chips. 5 Then, based on the results of parameter measurements, processing and analysis of a set of parameters is carried out, as a result of which the physical and mechanical properties of the material are determined. c" A comparison of the set of indicators of the claimed and the method according to the prototype proves a higher technical result of the claimed invention.
У цілому спосіб визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що заявляється, дозволяє об'єктивно во провести аналіз фізико-механічних властивостей будь-яких матеріалів.In general, the method of determining the physical and mechanical properties of the claimed material allows objective analysis of the physical and mechanical properties of any materials.
При здійсненні способу, що заявляється, пристрій для способу визначення фізико-механічних властивостей матеріалу працює таким чином.When implementing the claimed method, the device for the method of determining the physical and mechanical properties of the material works as follows.
Індентору 1, який закріплений у тримачу 2, надають руху в напрямку дії сили різання з різними швидкостями, заданими для даного матеріалу, а також різними значеннями навантаження. При цьому індентор 1 в5 своїми трьома ріжучими кромками 5,6,7 врізається в матеріал, спричиняючи його пластичну деформацію. Потім відбувається сколювання матеріалу й утворення стружки, що вилучається з зони за рахунок форми індентора.The indenter 1, which is fixed in the holder 2, is given movement in the direction of the cutting force with different speeds specified for the given material, as well as different load values. At the same time, the indenter 1 v5 cuts into the material with its three cutting edges 5, 6, 7, causing its plastic deformation. Then there is chipping of the material and the formation of chips, which are removed from the zone due to the shape of the indenter.
Під дією сили різання пружні елементи передають силу різання на датчики 2 виміру деформації, а потім - на блок реєстрації та обробки даних 3, зв'язаний з індентором 1. При цьому реєструють опір деформації і руйнування.Under the action of the cutting force, the elastic elements transmit the cutting force to the deformation measurement sensors 2, and then to the data registration and processing unit 3, which is connected to the indenter 1. At the same time, the resistance to deformation and destruction is recorded.
Завдяки спеціальній формі індентора 1 практично усувається поява напливів, а утворена стружка потім піддається дослідженню. Дані металографічного аналізу цілком підтвердили одержання подряпини чіткої визначеної форми. При цьому знижується погрішність при визначенні фізико-механічних властивостей матеріалу, тим самим підвищується точність оцінки.Due to the special shape of the indenter 1, the appearance of inflows is practically eliminated, and the formed chip is then subjected to research. The data of the metallographic analysis fully confirmed the formation of a scratch of a clearly defined shape. At the same time, the error in determining the physical and mechanical properties of the material is reduced, thereby increasing the accuracy of the assessment.
Заявлена група винаходів при його використанні дозволяє за рахунок зниження погрішності оцінки підвищити 7/0 точність і інформативність контролю фізико-механічних властивостей матеріалу.The declared group of inventions when using it allows to increase 7/0 accuracy and informativeness of control of physical and mechanical properties of the material by reducing the estimation error.
По заявленому винаходу виготовлені дослідні зразки, що пройшли випробування відповідно до запропонованого способу визначення фізико-механічних властивостей матеріалу, що підтвердили одержання очікуваного позитивного ефекту.According to the claimed invention, experimental samples were made and tested according to the proposed method of determining the physical and mechanical properties of the material, which confirmed the expected positive effect.
Пропонований винахід має велике практичне значення і може бути використано в різних галузях народного 7/5 Господарства при експрес-контролі фізико-механічних властивостей будь-яких матеріалів і покрить, наприклад металів і сплавів, лакофарбових і оздоблювальних матеріалів, полімерів, косметики і засобів особистої гігієни, склоемалів, каучуку й ін.The proposed invention is of great practical importance and can be used in various branches of the national 7/5 economy for express control of the physical and mechanical properties of any materials and coatings, for example, metals and alloys, paint and finishing materials, polymers, cosmetics and personal hygiene products , glass enamels, rubber, etc.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002010576A UA50486A (en) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | Method and device for determining physical and mechanical characteristics of a material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002010576A UA50486A (en) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | Method and device for determining physical and mechanical characteristics of a material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA50486A true UA50486A (en) | 2002-10-15 |
Family
ID=74235663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2002010576A UA50486A (en) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | Method and device for determining physical and mechanical characteristics of a material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA50486A (en) |
-
2002
- 2002-01-23 UA UA2002010576A patent/UA50486A/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yao et al. | Relationship between surface roughness and subsurface crack depth during grinding of optical glass BK7 | |
| Gutnichenko et al. | Tool wear and machining dynamics when turning high chromium white cast iron with pcBN tools | |
| Gant et al. | Use of FIB/SEM to assess the tribo-corrosion of WC/Co hardmetals in model single point abrasion experiments | |
| Storchak et al. | Mechanical properties of subsurface layers in the machining of the titanium alloy Ti10V2Fe3Al | |
| Biermann et al. | Wet abrasive jet machining to prepare and design the cutting edge micro shape | |
| Carolan et al. | Effect of notch root radius on fracture toughness of polycrystalline cubic boron nitride | |
| Atkins et al. | Toughness and the transition between cutting and rubbing in abrasive contacts | |
| Tzeng et al. | Finishing effect of abrasive flow machining on micro slit fabricated by wire-EDM | |
| CN111024534A (en) | Mechanical characterization method for optical glass subsurface damage | |
| Sutowski et al. | Determining kinetic energy distribution of the working medium in a centrifugal disc finishing process—part 2: experimental analysis with the use of acoustic emission signal | |
| Subhash et al. | A new scratch resistance measure for structural ceramics | |
| Dagrain et al. | Influence of cutter geometry in rock cutting | |
| Bouzid Sai | An investigation of tool wear in high-speed turning of AISI 4340 steel | |
| UA50486A (en) | Method and device for determining physical and mechanical characteristics of a material | |
| Rutherford et al. | Micro-scale abrasive wear testing of PVD coatings on curved substrates | |
| Marinescu et al. | Abrasive processes | |
| Ghasemi | Study of CERCHAR abrasivity index and potential modifications for more consistent measurement of rock abrasion | |
| Zhu et al. | Investigating chip morphology and its characteristics in the high-speed milling of a Ti-6Al-4V thin plate | |
| Khan et al. | Effect of tool profile and fatigue loading on the local hardness around scratches in clad and unclad aluminium alloy 2024 | |
| Orłowski et al. | Assessment of wear of the bandsaw teeth in industrial conditions | |
| Griffin et al. | Characteristics of the acoustic emission during horizontal single grit scratch tests: Part 1 characteristics and identification | |
| Falcão Neves et al. | Evaluation of elastic deformation energy in stone cutting of Portuguese marbles with a diamond saw | |
| SU1492238A1 (en) | Method for evaluating physical and mechanical properties of materials | |
| Teomete | Mechanics of wire saw machining process: experimental analyses and modeling | |
| Triboulot et al. | Correlation of fracture toughness of bonded joints with quality (roughness) of knife-planed MDF surfaces |