Способ прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов

Способ относится к прогнозированию износостойкости инструментов группы применяемости Р по выбранному исходному параметру и включает проведение эталонных испытаний на износостойкость в процессе резания материалов при оптимальной или близкой к ней скорости резания, проведение испытания на изменение величины исходного параметра от физико-механических свойств поверхностной структуры твердосплавного режущего инструмента, построение эталонной корреляционной зависимости «износостойкость - исходный параметр», текущий статистический контроль только величины исходного параметра у текущей партии твердосплавных режущих инструментов и прогнозирование износостойкости для текущей партии инструментов с использованием указанной корреляционной зависимости. Для повышения точности прогнозирования износостойкости в качестве исходного параметра используют величину отношения общей площади отколотой поверхности, сформированной в результате образования поперечных приповерхностных трещин, к площади отпечатка, полученного при вдавливании в поверхность твердого сплава алмазного индентора при измерении твердости по шкале А на приборе Роквелла при нагрузке 60 кг, а корреляционную зависимость определяют по приведенной формуле. 3 ил.

 

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации.

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 - износостойкость», построенному для эталонного образца, определяют величину износостойкости материала [SU АС 268720, МПК G01N 3/58, БИ №14, 1970].

Одним из недостатков известного способа является то, что при измерении не учитывается влияние массы и размагничивающего фактора изделий, имеющих различные формы и 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 одном из компонентов 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 деформационное 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.

Известен способ контроля режущих свойств партии твердосплавных инструментов, согласно которому сначала воздействуют на каждый инструмент (твердосплавную пластинку) из партии, регистрируют параметр контроля, затем выборочно подвергают механическому износу несколько инструментов из партии, определяют режущие свойства инструментов всей партии. Воздействие на каждый инструмент осуществляют путем равномерно распределенного импульсного нагрева, регистрируют хронологическую термограмму, в качестве параметра контроля определяют коэффициент температуропроводности каждого инструмента, по результатам выборочного механизма износа от коэффициента температуропроводности, а режущие свойства инструментов всей партии определяют, используя полученную зависимость [SU АС 1651155, МПК G01N, 3/58, БИ №19, 1991]. Выбранным исходным параметром в данном способе является величина температуропроводности. 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. Температуропроводность всех твердых сплавов отличается на незначительную величину. Поэтому очень сложно определить флуктуации (изменяющие износостойкость) температуропроводности для одной конкретной марки твердого сплава (они практически незаметны). Последнее сопряжено с большими техническими трудностями. Должное обеспечение в этой ситуации операций контроля точными - воздействующими, регистрирующими и вспомогательными приборами и устройствами, гарантирующими необходимую точность, повлечет за собой значительное повышение себестоимости контрольных операций. Вследствие этого данный способ контроля является малоперспективным для использования как в лабораторных, так и в производственных условиях.

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:

где Т(текущее) - среднее прогнозируемое время безаварийной работы твердосплавных режущих инструментов, подвергающихся испытаниям, из текущей партии твердосплавной продукции, мин;

Т(эталонное) - средняя износостойкость для твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции, мин;

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(текущее), пс - средняя величина выбранного исходного параметра, полученная при измерении характеристики поверхностной полиоксидной структуры у твердосплавных режущих инструментов из текущей - контролируемой партии твердосплавной продукции.

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 из твердых сплавов режущих инструментов [SU АС 2251095, МПК G01N 3/58, БИ №12, 2005]. 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 при измерении износостойкости, приводит к точному прогнозу. Данный способ позволяет проводить 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 твердосплавного инструментального материала, что важно для установления связи между данной характеристикой и адгезионным износом, зависящим в большой степени от вида и степени дефектности поверхностного слоя, и мы выбираем его в качестве прототипа.

Задачей предлагаемого способа - прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов является повышение точности и снижение трудоемкости при прогнозировании износостойкости твердосплавных материалов, группы применяемости Р (см., например, Филиппов Г.В. Режущий инструмент. Л.: Машиностроение, 1981, 392 с.), режущих инструментов, который основан на тесной корреляционной зависимости между износостойкостью и плотностью поперечных приповерхностных трещин - отношения общей площади отколотой поверхности, образованной в процессе распространения поперечных приповерхностных трещин, возникающих в результате вдавливания в поверхность твердого сплава алмазного индентора при нагрузке 60 кг (измерение твердости на приборе Роквелла, шкала - А), к площади отпечатка, оставляемого индентором.

С увеличением плотности поперечных приповерхностных трещин, образующихся в плоскости, нормальной к направлению нагрузки, распространяющихся в направлении от сформированного индентором отпечатка и оцениваемых (контролируемых) по величине отколотой площади на проверяемой с помощью алмазного индентора поверхности твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р, износостойкость последних при резании материалов, вызывающих интенсивный диффузионный износ, возрастает.

Поставленная задача при прогнозировании износостойкости твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р в предлагаемом способе решается путем использования выбранного исходного параметра и включает проведение эталонных статистических испытаний на износостойкость в процессе резания машиностроительных материалов на металлорежущем станке при оптимальной или близкой к ней скорости резания, проведение испытания на изменение величины исходного параметра от физико-механических свойств поверхностной структуры, сформированной в процессе получения твердосплавного режущего инструмента, построение эталонной корреляционной зависимости «износостойкость - исходный параметр», текущий статистический контроль только величины исходного параметра у текущей партии твердосплавных режущих инструментов и прогнозирование износостойкости для текущей партии инструментов с использованием указанной корреляционной зависимости, отличающемся тем, что для повышения точности прогнозирования износостойкости в качестве исходного параметра используют величину отношения общей площади отколотой поверхности, сформированной в результате образования поперечных приповерхностных трещин к площади отпечатка, полученного при вдавливании в поверхность твердого сплава алмазного индентора при измерении твердости по шкале А на приборе Роквелла при нагрузке 60 кг, а корреляционную зависимость определяют в следующем виде:

где а_э и в_э - постоянные коэффициенты:

где:

Тпт - текущая прогнозируемая износостойкость твердосплавных режущих инструментов, подвергшихся испытаниям, из текущей партии твердосплавной продукции, мин;

Кпт - текущая плотность поперечных приповерхностных трещин для твердосплавных режущих инструментов, подвергшихся испытаниям, из текущей партии твердосплавной продукции;

Тэ₁ и Тэ₂ - износостойкость для двух выборок твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции, мин;

Кэ₁ и Кэ₂ - плотность поперечных приповерхностных трещин для двух выборок твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции.

Известно, что процесс диффузионного износа режущих инструментов происходит при высоких температурах и заключается во взаимном растворении инструментального и обрабатываемого материалов (см. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: Машгиз., 1958, 354 с.). При этом атомы компонентов обрабатываемого материала диффундируют в структуру инструментального материала и наоборот. Вследствие диффузии из инструментального материала собственных и проникновения в локальные области его структуры чужеродных атомов в обозначенных микрообъемах образуются химические соединения и твердые растворы различного состава и кристаллографического строения с не приемлемыми для эффективного функционирования инструментального материала свойствами. Происходит деградация структуры и поэтапное снижение ее эксплуатационных характеристик. Диффузионный износ наблюдается при обработке конструкционных, строительных, инструментальных и других сталей с высокими скоростями (температурами) резания. Указанные обрабатываемые материалы имеют преимущественно неоднородные структуры - перлитную, ледебуритную и другие, и не вызывают, в свою очередь, интенсивного адгезионного износа. Вследствие этого контактные поверхности режущего инструмента не испытывают циклических (сжимающих и растягивающих) напряжений и не подвергаются хрупким разрушениям. Вместе с тем контактные поверхности режущих инструментов (вследствие обработки данных материалов на высоких скоростях резания) подвергаются интенсивным тепловым нагрузкам. С целью повышения сопротивления тепловым нагрузкам и достижения наибольшей износостойкости при резании вышеуказанных материалов применяют режущие инструменты из твердых сплавов вольфрам-титан-кобальтовой группы (группа применяемости - Р). Введение в состав твердых сплавов карбида титана существенно снижает в зоне контакта активность химических реакции и соответственно диффузионный износ. Это происходит в результате формирования в приповерхностных областях твердого сплава слоистых структур. Основным компонентом, участвующим в формировании слоистых структур, является карбогидрид титана, который формируется в процессе насыщения поверхности и приповерхностных слоев композитного материала водородом на этапах его охлаждения после процесса спекания. (Источником водорода является молекулярный водород защитной атмосферы или водород гидраксильных групп, интенсивно адсорбируемый поверхностью образцов при их охлаждении ниже 400°С.) Атомы водорода имеют высокую активность по отношению к титану и образуют с карбидом титана (имеющего различную степень стехиометрии) разнообразные по составу твердые растворы и химические соединения - гидриды. Толщина слоя из карбогидридных соединений вследствие значительной проникающей способности водорода составляет у твердосплавных образцов достаточно большую величину (по оценкам, до 1-2 мм). Известно, что соединения карбида титана с дефицитом металлоида образуют с водородом преимущественно гидриды, а соединения карбидов титана с повышенным содержанием металлоида образуют с водородом твердые растворы [Немошкаленко В.В. и др. Природа химической связи в гидрокарбидах титана. Неорганические материалы, 1982, т.18, №5, с.795]. Поверхность твердого сплава содержит больше свободного углерода, чем глубинные слои. Неоднородными по составу и структуре являются также и сами карбидные зерна. Периферийная область зерен содержит значительно больше количества углерода, чем ее центральная часть. При охлаждении твердых сплавов пересыщенные карбогидридные соединения распадаются на компоненты, в которых карбид титана с водородом существует в форме гидридов и в форме твердых растворов. Приповерхностная область твердых сплавов формируется в виде чередующихся пластинок с ослабленной между отдельными пластинками связью. В итоге приповерхностная область инструментальных материалов является в значительной степени неоднородной по составу и структуре. Причем химическая связь между элементами внутри соседних слоев и между слоями является качественно различной. С ростом глубины концентрация карбогидридов возрастает, а концентрация твердых растворов водорода в карбиде титана снижается. Таким образом, приповерхностная область формируется в результате размещения (чередования) структурных зон с различными состояниями углерода и водорода в соединениях. Вследствие этого по глубине от поверхности образуется периодическая структура с высокой плотностью вещества внутри отдельного слоя и низкой плотностью между слоями. Формированию приповерхностной слоистой структуры способствует наличие в приповерхностных слоях значительного количества свободного углерода и карбидных соединений с пониженной прочностью химической связи. Последнее становится возможным вследствие наличия в приповерхностных слоях значительного количества различной, кроме водорода, примеси, которая при снижении температуры после спекания композитов уходит из твердых растворов и диффундирует к поверхности. При эксплуатации режущего инструмента за счет проникновения в зону его контакта с обрабатываемым материалом кислорода и азота, имеющих высокую химическую активность по отношению к титану, происходит интенсивная трансформация карбогидридных слоев в оксикарбогидридные и нитрокарбогидридные слоистые композиции, формирующие эффективную теплоизолирующую структуру. Их образование является результатом близости размеров атомных радиусов углерода, азота и кислорода, а также протеканием ряда твердофазных реакций, в которых водород выступает катализатором. Полученная на поверхности слоистая структура достаточно хорошо сопротивляется хрупкому разрушению при действии нормальных напряжений и значительно ниже сопротивляется разрушению при действии касательных напряжений. При вдавливании алмазного индентора в поверхность безтитановых-(вольфрам-кобальтовых) твердых сплавов удельный вес касательных напряжений незначителен, однако при увеличении в их составе карбида титана роль касательных напряжений и поперечных скольжений плоскостей возрастает. Создаются предпосылки для образования трещин между отличающимися по свойствам слоями, расположенными в плоскостях, перпендикулярных к действующим нагрузкам. При этом возникают благоприятные условия для развития процессов разрушения - откола элементов поверхности. С ростом в составе твердых сплавов карбида титана удельный вес соединений, сформированных на основе карбида титана и водорода, повышается, а следовательно, усиливается слоистый характер строения поверхности и приповерхностной области. Это приводит к росту в области между слоями высокой степени пористости, к снижению уровня взаимодействия между отдельными слоями и усилению химической связи внутри каждого слоя. Перестройка структуры при увеличении содержания в составе твердых сплавов карбида титана увеличивает ее теплоемкость и теплоизолирующую способность. Между способностью твердых сплавов противостоять диффузионному износу и характером разрушения - площадью отколотых частей поверхности, как показали испытания и проверки, имеется тесная корреляционная связь. С увеличением плотности поперечных трещин - отношения суммарной площади отколотой поверхности к площади отпечатка индентора износостойкость режущих инструментов при резании сталей перлитного и ледебуритного классов увеличивается. Приведенный анализ, испытания и контрольные проверки касаются режущих инструментов изготовленных из вольфрам-титан-кобальтовых твердых сплавов (по международной классификации - группа Р). Они предназначены в основном для резания конструкционных, строительных, инструментальных и других сталей (перлитная или ледебуритная структура) с высокими скоростями резания, создающими высокую температуру в зоне контакта и вызывающими диффузионный износ. Глубина залегания слоистой структуры, как показали проверки, составляет примерно 100-500 мкм, а толщина отдельного слоя находится в пределах 1,0-2,0 мкм. Это приводит к существенному росту твердости и снижению прочности на изгиб. Объектом образования поперечных трещин является приповерхностный слой. Процесс зарождения и образования поперечных трещин в значительной мере определяется составом твердого сплава - наличием карбида титана, его структурным состоянием, наличием свободного углерода и водорода, а также видом и степенью дефектности компонентов твердого сплава. Характер и интенсивность поперечного приповерхностного трещинообразования в значительной мере определяются физико-механическими свойствами приповерхностного слоя, пористостью межфазной области, степенью дефектности поверхности карбидных зерен, прочностью связи между отдельными слоями, способностью сопротивляться касательным напряжениям. Разрушение - откол частей поверхности локализуется, как правило, в секторе, ограниченном поверхностными радиальными трещинами. Процесс диффузионного износа при резании заключается в последовательной деградации и отделении (сходе) от общей массы очередного деградированного (потерявшего связь с нижележащим слоем) поверхностного слоя. Плотность формируемых поперечных трещин объективно отражает трибологическое состояние приповерхностной структуры и всех структурных компонентов твердого сплава в данной области и тесно связана с износостойкостью режущих инструментов. Оценка свойств твердых сплавов с помощью измерения плотности поперечных приповерхностных трещин позволяет более точно осуществлять прогнозирование износостойкости твердосплавных режущих инструментов вольфрам-титан-кобальтовой группы твердых сплавов и др., составляющих по применяемости группу Р.

Существенно важной особенностью предлагаемого способа является то, что в соответствии с его приемами - без дополнительных затрат и технических трудностей представляется возможным также проводить более объективную и точную оценку уровня общей износостойкости режущих инструментов в результате оперативного анализа и сопоставления текущих контролируемых и эталонных параметров, полученных в широком диапазоне режимов резания. На плотность приповерхностных трещин, возникающих при внедрении в структуру алмазного индентора, значительное влияние оказывает упрочняющая поверхностная обработка инструментального материала (нанесение покрытий, обработка ионами, электронами и т.д.), тем не менее и в данном случае между износостойкостью и плотностью поперечных трещин, как показали испытания, наблюдается устойчивая взаимосвязь.

Реализация способа осуществляется поэтапно; сначала проводят эталонные проверки. Для этого делают достаточно представительную выборку твердосплавных режущих пластинок из имеющейся партии твердосплавной продукции и производят испытания на износостойкость в процессе резания на металлорежущем станке стали 60. Резание проводят на оптимальной или близкой к ней скорости резания [см., например, RU 2168394 С2, 7 В23В 1/00 от 10.06.01. Бюл. №16]. Определяют величину износостойкости как продолжительность безотказной работы до заданного критерия затупления - фаски износа на задней поверхности, равной 0,8 мм. Затем испытанные в процессе резания твердосплавные режущие инструменты подвергают проверке на процесс образования и распространения поперечных приповерхностных трещин. Подготовка поверхностей у режущих пластин к проверке включает их шлифование и полирование. Технология подготовки поверхностей к проверке должна быть одинаковой для всех пластинок. Измерение плотности поперечного приповерхностного трещинообразования - величины отношения общей площади отколотой поверхности к площади отпечатка индентора осуществляют на приборе Роквелла, при вдавливании в поверхность твердого сплава алмазного индентора с нагрузкой 60 кг (измерение твердости на приборе Роквелла, шкала - А).

После процесса испытания на образование и распространение поперечных приповерхностных трещин, проявляющихся в виде секторного откола, проводят измерение общей площади отколотой поверхности и площади отпечатка, сформированного индентором. Измерение проводят на растровом или металлографическом микроскопах. Найденную в результате суммирования отдельных площадей отколотых частей общую площадь сколотой поверхности делят на площадь отпечатка, сформированного индентором, и получают обобщенную безразмерную характеристику плотности поперечных приповерхностных трещин у эталонной партии твердосплавных режущих пластинок Кэ. После определения относительной безразмерной величины Кэ, характеризующей плотность поперечных приповерхностных трещин, строится график линейной зависимости «износостойкость - плотность поперечных трещин»:

где а_э и в_э - постоянные коэффициенты:

из них:

Тэт - текущая износостойкость для твердосплавных режущих инструментов, подвергающихся испытаниям, из эталонной партии твердосплавной продукции, мин;

Кэт - текущая плотность поперечных приповерхностных трещин для твердосплавных режущих инструментов, подвергающихся испытаниям, из эталонной партии твердосплавной продукции;

Тэ₁ и Тэ₂ - износостойкость для двух выборок твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции, мин;

Кэ₁ и Кэ₂ - плотность поперечных приповерхностных трещин для двух выборок твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции.

Последующий прогноз износостойкости для твердосплавных режущих инструментов из поставленной (отправляемой) партии продукции производится на основании измерения только выбранного исходного параметра, а именно: плотности поперечных приповерхностных трещин у твердосплавных пластинок. На основании полученного значения величины плотности поперечных трещин у образцов из получаемой или отправляемой продукции и эталонной зависимости «износостойкость - плотность поперечных приповерхностных трещин» и формулы:

где а_э и в_э - коэффициенты, полученные при измерении эталонных образцов,

Тпт - текущая износостойкость у прогнозируемых образцов, мин,

Кпт - текущая плотность поперечных приповерхностных трещин у прогнозируемых образцов, производят прогноз их износостойкости.

Прогнозируемая износостойкость в соответствии с предлагаемым способом может быть выше или ниже полученной при эталонных испытаниях. Способ позволяет прогнозировать с высокой точностью износостойкость режущих инструментов вольфрам-титан-кобальтовой группы твердых сплавов (группа применяемости Р) при обработке ими материалов, вызывающих интенсивный диффузионный износ (углеродистые, строительные, инструментальные и другие стали).

На фиг.1 представлена типичная картина разрушения поверхности твердых сплавов в виде отколов, возникающих в результате образования и распространения поперечных приповерхностных трещин при вдавливании в поверхность алмазного индентора.

На фиг.2 представлена схема образования отпечатка и поперечных приповерхностных трещин.

На фиг.3 представлен график корреляционной зависимости:

износостойкость - плотность поперечных трещин, полученный для эталонных образцов.

Пример осуществления способа прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов. Сначала проводятся испытания на износостойкость для твердосплавных режущих инструментов - сменных режущих пластин марки Т30К4 (группа применяемости Р), полученных из эталонной (предыдущей) партии поставляемой продукции. В качестве обрабатываемого материала используется сталь 60. Скорость резания при испытаниях принимается 170 м/мин. Подача и глубина резания берутся постоянными и равными, соответственно: 0,23 мм/об и 1,5 мм. Резание осуществляется без охлаждения. За критерий затупления принимается износ сменной режущей пластины по задней поверхности, равный 0,8 мм. Стойкость 10 сменных режущих пластин из эталонной партии образцов составила: 40,1; 40,3; 40,8; 41,4; 41,8; 42,2; 43,2; 43,6; 44,2; 44,6 мин. Затем использованные сменные режущие пластины подвергают очистке и последующей подготовке у них по одной поверхности для проведения испытаний на предмет образования и распространения поперечных приповерхностных трещин. Подготовка поверхностей включает их шлифование и полирование. Испытание на образование и распространение поперечных приповерхностных трещин у сменных твердосплавных пластин проводят на приборе Роквелла при вдавливании в подготовленные поверхности алмазного индентора с нагрузкой 60 кг. После этого у испытанных с помощью прибора Роквелла образцов измерялась суммарная площадь секторных отколов (So=S₁+S₂+S₃+Si+…+Sn), распространяющихся от отпечатка, и площадь самого отпечатка (Sот=π·Д²/4). По результатам измерений с помощью микроскопа определялась плотность поперечных приповерхностных трещин в области воздействия на поверхность индентором - Кэ. Для этого вычислялось отношение суммарной площади всех секторных отколов к площади отпечатка индентора (Кэ=So/Sот). Величина плотности приповерхностных поперечных трещин - Кэ для каждой из 10 сменных режущих пластин из эталонной партии образцов составила: 6,4; 6,5; 6,8; 7,0; 7,1; 7,4; 7,8; 8,0; 8,2; 8,6. На основании полученных данных строится графическая зависимость «износостойкость - плотность поперечных трещин» для эталонных образцов твердосплавной продукции. При прогнозировании износостойкости для очередной (текущей) партии твердосплавных сменных режущих пластин используют только величину плотности поперечных приповерхностных трещин Кпт, полученную в области воздействия индентором. Для 10 сменных режущих пластин из твердого сплава Т30К4 она составила: 6,4; 6,6; 7,0; 7,2; 7,4; 7,6; 8,0; 8,4; 8,8; 9,0. Среднее значение данной величины оказалось равным 7,64. На основании среднего значения плотности трещин у твердосплавных сменных режущих пластин из Т30К4 в текущей прогнозируемой партии продукции Кпт и формулы (1) находят Тпт - среднепрогнозируемое значение износостойкости твердосплавных режущих пластин из Т30К4 для текущей - поставляемой партии. В итоге прогнозируемое - текущее значение износостойкости из расчетов для контролируемой - текущей партии составило в среднем 42,75 мин. При осуществлении прогнозирования износостойкости для текущей партии твердосплавных инструментов отпадает необходимость в проведении дорогостоящих и трудоемких испытаний на износостойкость, проводимых на металлорежущих станках.

Способ обладает высокой точностью прогноза. Это происходит вследствие тесной связи между трибологическими свойствами твердых сплавов (износостойкостью) и плотностью поперечных приповерхностных трещин, отражающих физико-механические свойства твердых сплавов.

Вследствие сравнения данных прогноза износостойкости, полученных в соответствии с прототипом и по предлагаемому способу, а также в результате контрольных экспериментальных исследований износостойкости, выполненных в процессе непосредственного резания углеродистых сталей, выявлено, что результаты, полученные в соответствии с прототипом, отличаются от контрольных испытаний на 10-15%, в то время как результаты, полученные по предлагаемому способу, отличаются лишь на 5-10%.

Таким образом, предлагаемый способ контроля - прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов может быть использован с высокой экономической эффективностью на предприятиях, изготавливающих и потребляющих твердосплавную продукцию.

Способ прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р по выбранному исходному параметру, включающий проведение эталонных испытаний на износостойкость в процессе резания материалов при оптимальной или близкой к ней скорости резания, проведение испытания на изменение величины исходного параметра от физико-механических свойств поверхностной структуры, сформированной в процессе получения твердосплавного режущего инструмента, построение эталонной корреляционной зависимости «износостойкость - исходный параметр», текущий статистический контроль только величины исходного параметра у текущей партии твердосплавных режущих инструментов и прогнозирование износостойкости для текущей партии инструментов с использованием указанной корреляционной зависимости, отличающийся тем, что для повышения точности прогнозирования износостойкости в качестве исходного параметра используют величину отношения общей площади отколотой поверхности, сформированной в результате образования поперечных-приповерхностных трещин, к площади отпечатка, полученного при вдавливании в поверхность твердого сплава алмазного индентора при измерении твердости по школе А на приборе Роквелла при нагрузке 60 кг, а корреляционную зависимость определяют в следующем виде:

где а_э и в_э - постоянные коэффициенты:

где Тпт - текущая прогнозируемая износостойкость для твердосплавных режущих инструментов, подвергшихся испытаниям, из текущей партии твердосплавной продукции, мин;
Кпт - текущая плотность поперечных - приповерхностных трещин для твердосплавных режущих инструментов, подвергшихся испытаниям, из текущей партии твердосплавной продукции, безразм.;
Тэ₁ и Тэ₂ - износостойкость для двух выборок сменных твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции, мин;
Кэ₁ и Кэ₂ - плотность поперечных - приповерхностных трещин для двух выборок сменных твердосплавных режущих инструментов из эталонной партии твердосплавной продукции, безразм.