Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

Космынин А.В. 1 Чернобай С.П. 1 Саблина Н.С. 1 Космынин А.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»
1. Космынин А.В., Чернобай С.П. Влияние изотермической закалки на свойства режущего инструмента // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. –№ 5. – С. 74–75.
2. Космынин А.В., Чернобай С.П. Кинетика процесса разрушения образцов из быстрорежущих сталей по параметрам акустической эмиссии // Международный журнал экспериментального образования. – 2012. – № 4. – С. 26–28.
3. Космынин А.В., Чернобай С.П. Исследования влияния охлаждающих сред на свойства режущего инструмента // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 4. – С.54.
4. Космынин А.В., Чернобай С.П. Перспективные технологии изготовления режущего инструмента // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 4. – С. 95.
5. Чернобай С.П., Саблина Н.С. Режущий инструмент для высокоскоростной обработки деталей летательных аппаратов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 2. – С. 54.
6. Космынин А.В., Чернобай С.П., Виноградов С.В. Повышение теплостойкости и износостойкости режущего инструмента для высокоскоростной обработки деталей // Успехи современного естествознания. – 2007. – № 12. – С. 138–139.
7. Чернобай С.П. Перспективные технологии производства летательных аппаратов // Авиационная промышленность. – 2006. – № 1. – С. 23–25.
8. Космынин А.В., Чернобай С.П. Аналитическая оценка методов нагрева под закалку режущего инструмента // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 5. – С. 74.
9. Космынин А.В., Чернобай С.П. Оптимизация процессов высокоскоростной обработки // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 4. – С. 94–95.
10. Космынин А.В., Щетинин В.С., Иванова Н.А. Шпиндельные узлы на газомагнитных опорах // Фундаментальные исследования. – 2008. – №10. – С. 76.

Надежность и долговечность режущего инструмента в значительной мере определяется качеством его термической обработки [3, 4]. Качество термической обработки однозначно характеризуется структурой и физико-механическими свойствами. Термическая обработка быстрорежущих сталей требует точного выполнения режимов, а результаты ее зависят от многих факторов [1]. Оперативное обнаружение изменений структуры и оценка свойств позволяет осуществить отработку режимов для обеспечения необходимых механических характеристик. В настоящее время наиболее эффективным для оперативного изучения физико-механических свойств материалов является метод акустической эмиссии (АЭ).

Исследования проводились с использованием оригинального аппаратно-программного комплекса «АКЕМ», который подробно описан в работе [2].

Эксперименты проводились на серии стандартных плоских образцов с использованием штатного нагружающего устройства универсальной установки АЛАТОО ИМАШ20-75 с максимально возможной нагрузкой 5000Н. Образцы имели сечение в рабочей зоне 1×1,5 мм и были изготовлены из прутков стали Р6М5 и Р18 диаметром 60…90 мм путем резки на диски толщиной 1, 5 мм и последующим фрезерованием контура по шаблону. Для исключения влияния поверхностных дефектов на процесс деформации рабочая часть образца полировалась электрохимическим методом. Скорость нагружения образцов в данной серии экспериментов составляла 0,8 мм/мин. Кривая деформации регистрировалась также при помощи штатных устройств данной установки. Параллельно с записью кривой деформации велась непрерывная регистрация сигналов АЭ с использованием оригинального компьютерного комплекса для сбора, обработки и анализа сигналов АЭ. При этом широкополосный датчик АЭ с полосой 0,2 МГц был установлен на площадке специально разработанных захватов в непосредственной близости от зоны деформации. Образец крепился в захватах нагружающего устройства установки через тензобалку. Величина силовой нагрузки после преобразования тензодатчиком записывалась по координате Y самопишущего потенциометра. Величина перемещения правого захвата отслеживалась упругим элементом, на котором крепился тензопреобразователь. Величина перемещения записывалась по координате X самопишущего потенциометра. Акустический датчик устанавливался на площадке специального захвата. Усиление электрических сигналов АЭ осуществлялась согласованным предварительным усилителем с регулируемым коэффициентом усиления и порогом дискриминации. В усилителе имелась система фильтров и выделения огибающей регистрируемых электрических сигналов АЭ. Усилитель питался от автономного блока питания. Аналоговый сигнал огибающей поступал на стандартный аналогово-цифровой преобразователь типа L-154. Далее цифровая информация записывалась на ПЭВМ на физическом уровне. Дальнейшее формирование файлов информации, их обработка, анализ и вывод необходимых параметров АЭ на дисплей компьютера обеспечивался оригинальным программным комплексом [2].

Визуально-оптические исследования поверхности образцов из стали Р6М5 и Р18 в зоне разрушения и поверхности излома позволили установить следующее.

По виду и характеру разрушения все образцы можно подразделить на ряд групп. Первая группа включает образцы после отжига. Ко второй группе относятся образцы после отжига и шлифовки. В третью группу входят образцы после различных видов закалки и отпуска.

Вид и характер разрушения всех образцов соответствует основным концепциям физической мезомеханики пластической деформации и разрушения твердых тел, о чем свидетельствует фрагментация материала на мезоуровне в виде апельсиновой корки». Это происходит во время возможного перемещения объемных структурных элементов различного масштаба (субзерен, зерен, их конгломератов, протяженных блоков материала) в деформируемом твердом теле. Описанная стадия классифицируется как состояние предразрушения [6].

Образцы 1, 2 групп разрушаются вязко, причем наименьшая вязкость наблюдается у второй группы образцов. Третья группа образцов имеет хрупкий характер разрушения. Об этом же свидетельствует и анализ вида излома образцов. Так, если у 1 и 2 групп образцов в изломе наблюдаются характерные для вязкого разрушения признаки (скосы под углом 45° по кромке излома, «землистый», «рыхлый» вид излома), то такие особенности излома не наблюдаются у хрупко разрушившихся образцов третьей группы. Последние имеют противоположные признаки: отсутствие скосов по кромке, мелкозернистый характер излома, разрушение происходит по плоскости, перпендикулярной направлению приложения нагрузки.

Результаты экспериментов проводились по пяти основным акустическим параметрам, которые позволили в полной мере сформировать акустический образ исследуемого процесса разрушения образцов из сталей Р6М5 и Р18 при растяжении. К этим параметрам относятся: пиковая амплитуда сигналов, скорость счета (интенсивность), суммарный счет, суммарная энергия, параметр выделения сигналов от трещин на фоне общего потока информации.

Результаты исследований кинетики разрушения образцов позволили косвенно оценить влияние накопления и упорядочения структурной (кристаллической) неоднородности в различных условиях закалки быстрорежущих сталей и оптимизировать технологию закалки [5, 7]. Накопление событий и накопление энергии в особенности позволяет четко выявить разницу в накоплении и упорядочении структурной неоднородности в быстрорежущих сталях в зависимости от режимов термической обработки: отжига, видов закалки, количества отпусков. Особенно важно отметить, что установленные экспериментальным путем закономерности позволяют управлять накоплением и упорядочением структурной (кристаллической) неоднородности быстрорежущих сталей, а также прогнозировать их улучшающие свойства [8, 9]. В совокупности это позволяет высокоэффективно использовать такой инструмент из быстрорежущих сталей в высокоскоростных шпиндельных узлах [10].


Библиографическая ссылка

Космынин А.В., Чернобай С.П., Саблина Н.С., Космынин А.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ // Современные наукоемкие технологии. – 2012. – № 10. – С. 66-67;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=31005 (дата обращения: 13.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074