Введение к работе
В последнее десятилетие, благодаря разработкам в области создания материалов при высоких давлениях и температурах, удалось получить новые инструментальные материалы, обладающие уникальными Физико-механическими свойствами - поликристаллические сверхтвердые материалы (ПСТМ) на основе алмаза и плотных модификаций нитрида бора, получивших широкое распространение при изготовлении инструментов различных типов.
Опыт использования инструментов, оснащенных ПСТМ и в том числе алмазно-твердосплавными пластинами (АТП), показал, что во многих случаях выход их из строя происходит из-за хрупкого разрушения реяущих элементов, когда действующие напряжения превышают предел прочности материала в конкретных условиях нагружения. Свойства АТП определяются технологией получения , структурой, их химическим и фазовим составом. Поэтому комплексное исследование физико-механических свойств АТП, их связи со структурно-технологическими факторами и определение эксплуатационных характеристик инструментов, оснащенных АТП, являются весьма актуальными в научном и прикладном плане.
.Целью представленной работы является разработка "системы комплексной оценки несущей способности и долговечности функциональных элементов инструмента на основе алмазно-твердосплавных пластин.
Указанная цель может быть реализована при решении следующих научно-технических задач:
- выполнить классификацию характерных типов технологических
дефектов АТП и проранжировать их по степени опасности;
' - выполнить, анализ механизмов повреждения структуры алмазоносного слоя АТП и оценить влияние остаточных технологических напряжений на их несущую способность:
разработать методики определения механических свойств алмазоносного слоя и прочности его связи с подложкой;
выполнить анализ уровня нагруженности различных инструментов с функциональными элементами из АТП и разработать систему объективной оценки пригодности АТП для оснащения реяущих инструментов.
Научная новизна работы состоит в следующем. Впервые определен комплекс Физико-механических свойств алмазного поликристалла АТП. Впервые установлен механизм перераспределения напряжений в двухслойных АТП при образовании и распространении несплошностей типа
трещин на границе сопряжения слоев. Предложена классификация характерных типов трещин в ЙТП и оценка степени их влияния на изменение несущей способности функциональных элементов в условиях статических и циклических ударных нагрузок. Установлено, что трещины в ЙТП образуются в результате термоупругого несоответствия материалов поликристалла и твердосплавной подложки. Разработана методика определения прочности связи хрупкого поликристаллического покрытия с подложкой, позволившая впервые получить данные о прочности связи слоев ЙТП в зависимости от их структуры, выполненных по различной технологии. Впервые получена кривая долговечности ЙТП в зависимости от уровня действующих напряжений. Сформулирована и обоснована система комплексной оценки несущей способности и долговечности функционального элемента на основе ЙТП в инструментах различных типов.
Практическое значение и реализация работы. Разработан способ экспресс-оценки износостойкости и классификации ЙТП с использованием параметров сигнала акустической эмиссии. Созданный на основе ЙТП деревообрабатывающий инструмент обладает стойкостью в 20 раз выше по сравнению с твердосплавными пилами.От внедрения результатов разработки получен годовой экономический эффект в размере 138 тыс. руб.
Апробация работы. Основные результаты докладывались на семинаре "Интерференционно-оптические методы механики твердого деформированного тела и механики горных пород" (Новосибирск, 1985 г.); Н-оы всесоюзном симпозиуме по механике разрушения (Нитомир, 1985 г.); XI 1-ом научно-техническом совещании по тепловой микроскопии "Структура и прочность материалов в широком диапазоне температур" (Москва, 1986 г.); XI-ой конференции молодых ученых "Получение и применение сверхтвердых материалов" (Киев, 1986 г.); Международной конференции "Инструмент-89" (Братислава, 1989 г.); научном семинаре отдела прочности и долговечности сверхтвердых материалов ИСМ АН Украины.
Публикации. По теме,диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, приложения, 160 страниц машинописного текста, ? таблиц, 32 рисунков и списка литературы, включающего 145 наименований.
