Ценным техническим преимуществом твердых спеченных сплавов признаны высокие показатели твердости, не изменяющиеся при нагреве до 1100 °C. К приоритетным качествам относят сопротивляемость сжатию до 6000 МПа и рекордный модуль упругости 500–700 ГПа. Выполненные из них инструменты легко режут труднообрабатываемые материалы на высокой скорости без деформации, изнашивания и абразивного разрушения.
ГОСТ 25095-82 устанавливает методику испытаний, целью которых является определение основной упругой характеристики материала – модуля Юнга. Результаты необходимы для анализа соответствия параметров продукции нормативным требованиям, для сертификационных процедур и для выдачи рекомендаций по рациональному применению.
Испытания твердых спеченных сплавов для расчетов модуля Юнга
Документ регламентирует правила тестирования инструментальных сплавов, по результатам которых рассчитывают адиабатический модуль упругости. Величина является ключевой характеристикой для изучения механизма динамического деформирования в условиях купирования внешних температурных факторов. Основная методика ГОСТ 25095 предопределяет воздействие продольных ультразвуковых волн на сплавы, чтобы найти собственную частоту колебаний вынужденного типа.
Стандарт дополнительно предлагает методику определения модуля Юнга по правилам ISO 3312-75, которые изложены в Приложении 3. По этой международной программе исследований динамический модуль упругости находят при воздействии продольными УЗ-волнами на образцы твердосплавных и металлокерамических изделий.
Для инструментальной промышленности стальные сплавы производят по технологии порошковой металлургии. Для изготовления спеченных сплавов с максимальной твердостью порошки тугоплавких карбидов перемешивают с порошками легкоплавких металлов, играющих роль цементов. Смеси подвергают прессовке с последующим спеканием при 1400–1500 °C.
Варьируя состав и доли смешиваемых компонентов, получают конструкционные и инструментальные материалы с различными температурами плавления. Из-за несоблюдения пропорций изменяются заложенные разработчиками технические свойства, падает модуль упругости. Способность восстанавливать форму после прекращения воздействия также уменьшается при использовании порошка с зерном крупнее, чем предусмотрено производственной технологией.
Для контроля качества инструментов, деталей и заготовок, изготавливаемых из тугоплавких соединений, испытания проводят в следующем порядке:
Тесты с достижением резонанса проводят дважды, устанавливая образцы последовательно в двух противоположных направлениях. Величину резонансной частоты измеряют в Гц. Используя среднее арифметическое полученных показателей, длину образца и плотность материала, рассчитывают модуль Юнга.
Модуль упругости при динамическом деформировании особенно важен для определения технических характеристик инструментальных сталей. Эксплуатация выполненных из них изделий сопряжена с высокоскоростной обработкой твердых материалов.
Аппараты и вспомогательные средства для испытаний методами ГОСТ 25095-82
Для определения динамического модуля упругости твердых сплавов, произведенных по технологии спекания порошков, потребуются:
- Устройство для генерации ультразвуковых волн. Продольные колебания, требующиеся для определения резонансной частоты, генерирует прибор, схема которого приведена в Приложении 1 рассматриваемого документа. Аппарат снабжен устройством плавной регулировки частот, приспособлением для крепления образцов в зоне исследований и частотомером для регистрации показаний.
- Твердомеры. Настольные аппараты подходят для лабораторных исследований и для контрольных тестов на производстве. Принцип действия приборов основан на механическом измерении способности материалов сопротивляться вдавливанию наконечников с более высокими показателями твердости. В соответствии с технологией Роквелла вдавливают индентор с алмазным конусовидным или стальным сферическим наконечником. Для измерений по методике Виккерса вдавливают пирамидальный наконечник, выточенный из технического алмаза.
- Система температурных испытаний. Вспомогательная испытательная установка формирует высоко- и низкотемпературную среду со стабильным уровнем влажности. Применяется в климатических и термомеханических исследованиях, используется в термической обработке образцов, процедурах кондиционирования.
Компетентные менеджеры-консультанты из компании «ГОСТ» детально ознакомят с техническими особенностями испытательного оборудования, помогут выбрать основные машины и дополнительные приспособления.