Твердости материала

Твердость материала — это способность его поверхностного слоя противостоять деформации от действия динамического или статического сжимающего усилия. Истираемость — способность противостоять механическому износу от действия сил трения. Известен ряд методов определения твердости.

Способ падающего шарика (способ Шора) применим для испытания хрупких материалов. В специальном приборе, называемом склероскопом Шора, стальной шарик, падая с определенной высоты, ударяется о горизонтальную поверхность испытуемого образца и подскакивает. Высота подскока характеризует твердость материала.

RT Твердость материала 9(3)

где НВ — твердость материала контактов (по Бринеллю), Па; м—коэффициент, характеризующий чистоту обработки контактирующей поверхности (0,02 < ?м < 1).

Другими факторами, влияющими на качество пленок, являются плоскопараллельность и толщина подложки. Толщина керамических подложек одной партии может колебаться в пределах от О до 0,1 мм, что приводит к некоторой неравномерности по толщине пленок. Для устранения влияния толщины подложки на процесс трафаретной печати разработаны устройства автоматического регулирования высоты положения ракеля без изменения давления на трафарет. Однако наилучшие результаты получены при калибровке подложек при заданной высоте ракеля. Существуют автоматические системы для сортировки керамических подложек. При этом расхождение по толщине в 0,025 мм считается допустимым для подложек одной партии. Важную роль в получении хорошего отпечатка играют сам ракель и способ его закрепления. Материал ракеля не должен взаимодействовать с растворителями паст, так как это может привести к изменению консистенции пасты и деформации отпечатка. Рабочая кромка ракеля должна быть острой для того, чтобы она плотно прилегала к поверхности трафарета. Чем меньше твердость материала ракеля, тем плотнее он прилегает к подложке, тем меньше срок его службы и больше вероятность деформации ракеля в процессе печати. В настоящее время наиболее широко применяют полиуретанорые ракели, по-

где Н — контактная твердость материала, кгс/см2. Контактная твердость не равнозначна твердости, определяемой общепринятыми способами, однако она мало отличается от твердости по Бринеллю НВ.

Твердость материала контактов в месте их соприкосновения меняется как от продолжительности действия больших механических нагрузок на контакт, так и от нагрева контактных точек. Если на контакты продолжительное время будет действовать механическая нагрузка, то их твердость с течением времени уменьшается, приближаясь к граничной величине. Обычно изменение твердости в месте соприкосновения контактов протекает тем медленее, чем выше модуль упругости материала контактов.

64}] очень облегчает точную юстировку. Нажимные плиты ( 4.7,65—68) подводят силу к воспринимающим поверхностям. Форма плиты и твердость материала зависят от особенностей назначения (разд. 3.1.4.1). Конструкция ( 4.7,65) также облегчает точную юстировку (центральное приложение силы) благодаря возможности свободного перемещения сшюпередающего элемента.

Выпускаются также притирочные пасты из эльбора (кубический нитрид бора) различной зернистости (ЛМ40, ЛМ28, ЛМ20, ЛМ14, ЛМ10, ЛМ7, ЛМ5, ЛМЗ и ЛМ1). По концентрации пасты из эльбора подразделяются на следующие: В — высокая, С — средняя, Н — низкая, П — повышенная. По консистенции они бывают: Т — твердая, Г — густая, М — мазеобразная, Ж — жидкая. Концентрация пасты выбирается в зависимости от твердости обрабатываемого материала и зернистости порошка. Чем выше зернистость порошка и твердость материала, тем выше принимается концентрация.

где <тт — твердость материала контактов по Бринеллго.

б) малый механический износ ввиду высокой твердости материала;

Преимуществом ультразвуковых методов обработки является отсутствие механических и тепловых воздействий на изделие в целом ввиду отсутствия механического контакта, так как между инструментом и обрабатываемой поверхностью всегда остается тонкий слой жидкости. В зависимости от твердости обрабатываемого материала в качестве абразива применяют наждак, корунд или карбид бора. Скорость обработки зависит от твердости материала заготовки, от применяемой ЖИДКОСТИ и от абразива. Чистота обработанной поверхности определяется размером абразивных зерен. В качестве ма-

ния наблюдается при достижении температуры плавления контактного материала Опл, когда в площадке контактирования образуется расплавленная ванна жидкого металла. С понижением температуры удельное электрическое сопротивление контактов уменьшается. Одновременно при низких температурах значительно изменяются механические свойства материала контактов, увеличиваются его твердость, а следовательно, и сопротивление RK, что может отрицательно повлиять на длительную работу контактов в замкнутом положении. Для некоторых контактных материалов уменьшение удельного электрического сопротивления при понижении температуры превалирует над ростом сопротивления, обусловленного увеличением твердости материала. Так, резуль-

В качестве материала для изготовления этих щеток обычно служит графит разной т!ердости. В коллекторных машинах постоянного тока применяют разные сорта графитных щеток, различающиеся по степени твердости материала и величине падения напряжения под щетками, а именно: графитные марки Г (твердые), электрографитированные марки ЭГ (средней твердости), медно-графитные марокМ иМГ (мягкие), брон-зо-графитные ма >ки Б Г (очень мягкие) и др. Щеткодержатели должны обеспечивать правильное положение и работу щеток / на коллек-

Под твердостью принято понимать способность материала оказывать сопротивление внедрению в него под действием силы наконечника из другого более твердого материала. При внедрении наконечника в материале происходит местная пластическая деформация. Следовательно, сущность твердости материала — это его сопротивление сосредоточенной (местной) пластической деформации.

В реальных условиях процессы деформации материала контактов происходят значительно сложнее. Пластичный материал не только течет в стороны, заполняя кажущуюся контактную поверхность, но и деформируется вглубь контакта. При этом происходит укрепление кристаллической решетки и предел текучести, служащий мерой твердости материала, увеличивается с увеличением нагрузки. Связь между переходным сопротивлением шаровой контактной поверхности и контактным усилием при пластической деформации выражается формулой;

Нагрев контактных точек током влияет на величину контактного сопротивления вследствие изменения удельного сопротивления материала, его размягчения и увеличения участков / поверхности, а также способствует изменению твердости материала контактов.

Вольфрам применяют также для изготовления контактов. К достоинствам вольфрамовых контактов можно отнести: устойчивость в работе, малый механический износ ввиду высокой твердости материала, способность противостоять действию дуги и отсутствие при-вариваемости вследствие большой тугоплавкости, малую подверженность электрической эрозии (т. е. износу с образованием кратеров и наростов в результате местных перегревов и плавления металла). Недостатками вольфрама как контактного материала являются: трудная обрабатываемость, образование в атмосферных условиях оксидных пленок, необходимость применять большие давления для обеспечения малого электрического сопротивления контакта.

Зависимость сопротивления контак та от давлении. По мере увеличении силы, приложенной к контактным частям, сопротивление контакта уменьшается. Это объясняется увеличением числа контактных точек и общей проводящей поверхности. Зависимость сопротивления контакта от приложенной силы является сложной и может быть найдена лишь для частного случая — точечного контакта, образованного сферой и плоскостью или двумя цилиндра ми с одинаковыми радиусами. Под действием силы Р, направленной по прямой, соединяющей центры кривизны, первоначальное точечное касание перейдет в касание по круглой площадке с радиусом а. Давление распределяется по контактной площадке неравномерно: наибольшее давление имеет место в центре площадки, где оно в 1,5 раза больше среднего давления; у краев площадки давление равно нулю. По мере увеличения силы Р давление на контактной площадке увеличивается, и когда последнее достигает значения, соответствующего твердости материала, начнется пластическая деформация, сначала в центре площадки, а при дальнейшем увеличении давления - по всей площадке. При достаточно большой

силе можно принять, что давление по всей площадке одинаково и равно твердости материала контактов, т. е.

сти и усилия резания. Управление мощностью Рр и усилием Fp резания осуществляется с помощью электроприводов шпинделя и подач (ЭПШ и ЭПП) ( 4.29) при изменении глубины резания h и свойств материала (твердости материала НВ). Стабилизируя мощность резания, следует иметь в виду, -что Рр = Fpvp. Если осуществляется стабилизация скорости г>р, то выполнить условие Рр = = const можно соблюдением условия Fp - const. Таким образом, стабилизируя переменные vp и

Стабилизация мощности осуществляется двумя сепаратными системами, взаимосвязанными процессом резания. Выбор регуляторов мощности, скорости резания, положения, скорости и тока привода подач и расчет их параметров могут быть выполнены на основании структурной схемы системы стабилизации ( 4.31). В сепаратной системе стабилизации скорости vp не показан контур стабилизации потока двигателя, а электромагнитные процессы отражены в виде эквивалентного инерционного звена с передаточной функцией k3u/(T3Mp + I), где k3M, Тэм — соответственно коэффициент и постоянная времени электромагнитного контура. В сепаратной системе стабилизации мощности рассматривается режим с постоянной подачей S' (мм/об или мм/мин), поэтому корректирующий сигнал USK поступает на вход регулятора скорости. Процесс резания характеризуется передаточной функцией Нр(р) --Fp(p)/S'(p) = kp/(Tpp + 1), где kp,Tp — соответственно коэффициент и постоянная времени резания. В соответствии с эмпирической формулой kp - CpvphS(yp~l), где Ср, п, ур — соответственно коэффициент и показатели степени, зависящие от вида обработки, материала инструмента и детали. Постоянная Тр ~ 2п/ыш. Изменение глубины резания и твердости материала детали отражено в виде эквивалентного возмущения jppB. Настройка контуров управления выполняется по типовым динамическим характеристикам и зависит от интенсивности, возмущений Мс\, Мс2, FpR. В частности, регуляторы РП, PC могут быть П-регуляторами, а РТ и РМ — ПИ-регулято-рами. Для ПИ-регулятора мощности с передаточной функцией WPM(p) = РРМ(ТРМ/? + 1)/^рм/> настройка параметров выполняется из условий оптимизации системы стабилизации мощности по модулю. Тогда трм =ТР, а (3РМ = Тр/2T^Pk^2knM2kjiMkp, где Т^Р, — малая некомпенсируемая постоянная времени контура регулирования мощности. Датчик мощности рассматривается как инерционное звено WUM(p) = &дм /(7цм/> + 1), где &дм, Тлм — соответственно коэффициент и постоянная времени датчика мощности. Расчет параметров остальных регуляторов очевиден.