Повышение эффективности использования лезвийного режущего инструмента, путем формирования на его поверхности износостойких функциональных слоев тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Афанасенков Михаил Алексеевич

• Афанасенков Михаил Алексеевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Афанасенков Михаил Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛЕЗВИЙНОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, ПУТЕМ ФОРМИРОВАНИЯ НА ЕГО ПОВЕРХНОСТИ ИЗНОСОСТОЙКИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СЛОЕВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Влияние химического, структурного, фазового состава и дефектной структуры режущей части металлообрабатывающих инструментов на их физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики

1.2 Причины снижения работоспособности твердосплавного металлорежущего инструмента при обработке материалов в условиях прерывистого резания

1.3 Методы упрочнения инструментов. Ионно-вакуумная модификации режущей части инструмента

1.3.1 Нанесение покрытий методами ионно-вакуумного конденсационного напыления (метод PVD)

1.3.2. Терморезистивное напыление ионно-вакуумных покрытий

1.3.3 Ионно-вакуумное распыление поверхности

1.3.4. Определение цели и задач диссертационной работы

2. МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ПОВЕРХНОСТНЫЙ СЛОЙ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ. СТРУКТУРА, СОСТАВ, ОБЕСПЕЧЕНИЕ

2.1. Функциональные барьерные подслои в составе модифицированного поверхностного слоя инструментов

2.2. Подбор модифицирующих элементов для обеспечения формирования заданных свойств функциональных подслоев модифицированного поверхностного слоя

2.3. Определение и обеспечение наиболее эффективных свойств и состава модифицированного поверхностного слоя металлообрабатывающего инструмента

2.4. ИВМ поверхности режущего инструмента. Рекомендации по выбору модифицирующих элементов

2.5. Прогнозирование эффективности выбранных модифицирующих элементов и сформированных из них подслоев

2.6. Основные технологические операции и параметры для ИВМ

3. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЛИЯНИЮ ЭЛМЕНТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ХОДЕ ИОННО-ВАКУУМНОЙ МОДИФИКАЦИИ, НА КАЧЕСТВО И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ИНСТРУМЕНТОВ С МОДИФИЦИРОВАННЫМ РАБОЧИМ ПОВЕРХНОСТНЫМ СЛОЕМ

3.1. Модификация дефектной структуры и состава поверхностного слоя металлорежущего инструмента ИВО

3.2. Изменение физико-механических свойств режущих пластин под влиянием ионно-вакуумной модификации их режущей части

3.3. Исследование влияния ионно-вакуумной модификации на повышение эффективности лезвийного режущего инструмента

3.4. Определение необходимого числа проведения параллельных экспериментов при исследовании стойкости твердосплавных пластин

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКЕ ОПЕРАЦИЙ ИОННО-ВАКУУМНОЙ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕХНОСТНОГО РАБОЧЕГО СЛОЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТУРМЕНТА

4.1. Проектирование технологического процесса ионно-вакуумной модификации рабочих поверхностей режущих инструментов

4.2. Выбор способов ионной обработки и химических элементов для реализации технологических переходов ионно-вакуумной модификации

4.3. Рекомендуемое оборудование и его параметры для реализации методов ИВО поверхности инструментов

4.4. Экономические составляющие метода ИВМ поверхности инструмента

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности использования лезвийного режущего инструмента, путем формирования на его поверхности износостойких функциональных слоев»

Актуальность темы диссертации

Под эффективностью использования режущего инструмента понимается повышение производительности процесса резания, работоспособности инструмента, при сохранении точности и качества металла поверхностного слоя обработанной заготовки.

Одной из основных тенденций современного машиностроения является повышение производительности механообработки при сохранении требуемых качества и точности деталей машин. Эффективность лезвийной обработки на современном этапе развития машиностроения в немалой степени зависит от работоспособности режущего инструмента, которая, в первую очередь, определяется сочетанием физико-механических свойств инструментального материала - твердостью, прочностью, износостойкостью и т.п. Однако, получение оптимального сочетания таких свойств в объеме материала режущего инструмента представляет значительные трудности.

При решении сложной задачи повышения качества и надежности режущего инструмента большое значение имеет широкое применение различного рода покрытий его режущей поверхности, позволяющих экономить дефицитные материалы и продлевать его срок службы, значительно повысив эксплуатационные характеристики инструмента.

Разработка технологий поверхностной инженерии материалов и конструкций ведется во всех ведущих странах мира. Однако широкому внедрению в производство современных покрытий препятствует ограниченность и разобщенность имеющихся научно обоснованных рекомендаций по их выбору, технологическим условиям формирования, назначению требований к качеству поверхностей под нанесение покрытий, финишной механической обработки и т.д. Таким образом, до настоящего времени отсутствует общепризнанный комплексный подход к исследованию

закономерностей построения технологических процессов формирования высококачественных поверхностных рабочих слоев инструментов.

Улучшение эксплуатационных характеристик инструментов является одним из основных направлений повышения ресурса и надежности их работы. Основные и наиболее важные эксплуатационные показатели работоспособности инструментов в значительной степени определяются качеством их поверхностных слоев. Потому формирование высококачественного поверхностного слоя на поверхности режущей части инструмента и повышение износостойкости - является наиболее эффективным средством повышения его работоспособности.

За последние годы накоплено большое число экспериментальных работ, свидетельствующих о значительном интересе к обработке, использующей потоки высокоэнергетических частиц. На данный момент возникла необходимость в разработке системного подхода к подбору имплантируемых элементов и элементов покрытия, обеспечивающих физико-химические свойства наносимых слоев.

Таким образом, разработка научно-обоснованных методических указаний и алгоритмов действий при выборе методов нанесения покрытий, а также разработка концепции выбора материалов для покрытий и поэтапного технологического процесса их нанесения с учетом особенностей и требований производств, является актуальной задачей.

Объектом исследований является изучение методов и средств нанесения покрытий на режущую часть инструмента, оснащенного металлокерамическим твердым сплавом, с целью повышения его работоспособности.

Предметом исследований является изучение и исследование износа режущего инструмента при различных покрытиях его рабочей поверхности.

Задачи исследований:

1) Изучить влияние различных покрытий на износостойкость режущего инструмента, оснащённого твердым сплавом, при обработке различных сталей и сплавов.

2) Обосновать применение методов ИВМ для повышения эффективности использования режущего инструмента.

3) Разработать методику нанесения на поверхность режущего инструмента функциональных слоев покрытий с целью повышения его работоспособности.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности использования лезвийного режущего инструмента при сохранении требуемых качества и точности механообработки.

Методы исследования работы базировались на основных теоретических положениях технологии машиностроения, теории резания лезвийным инструментом, материаловедении. Экспериментальные исследования осуществлялись с применением современного оборудования и оснастки, современных средств компьютерного моделирования LabVIEW 2013, COMSOL, Multiphysic 5.2a, а также приборов VibxpertEx, SURFTEST, MMQ400CNC и др.

Достоверность полученных результатов и выводов в диссертационной работе обеспечиваются: корректными физико-математическими постановками задач и методов их решения. Высокими показателями сходимости теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна.

Научная новизна, полученных в работе результатов заключается в следующем:

1. Разработке концепции применения металлообрабатывающего инструмента, оснащенного твердыми сплавами с разными типами

поверхностного слоя (химический состав и, соответственно, физико-механические свойства) для обработки заготовок из различных материалов;

2. Разработке и научном обосновании методики выбора и применения для различных заготовок и условий обработки соответствующего инструмента с наиболее выгодными параметрами его эксплуатационных характеристик, надежности и долговечности - метод ионно-вакуумной модификации;

3. Разработке методики управления качеством поверхностных слоев режущих твердосплавных инструментов;

4. Внедрении алгоритма поэтапной разработки условий и методов формирования на поверхности инструмента функциональных слоев.

Практическая ценность работы.

Практическая ценность работы заключается в:

1. Структурировании состава модифицированного поверхностного слоя металлорежущего инструмента, оснащенного твердыми сплавами, обеспечивающего повышение эксплуатационных свойств;

2. Установлении областей рационального применения методов ионно-вакуумной модификации режущей части инструмента из твердых сплавов и оценке возможности и вероятной эффективности их последовательного и параллельного осуществления;

3. Разработке технологических рекомендаций по проектированию типовых технологических процессов ионно-вакуумной модификации металлообрабатывающего инструмента, оснащенного твердыми сплавами.

4. Разработке технологических рекомендаций по использованию металлорежущего инструмента с нанесенным методом ионно-вакуумной модификации функциональным слоем, при обработке заготовок из труднообрабатываемых сталей.

Реализация работы.

Методики по оценке структуры и состава модифицированного поверхностного слоя металлорежущего инструмента прошли испытания в ОАО «Звезда» и рекомендованы к внедрению в промышленности.

Технологические рекомендации по нанесению покрытий на режущий инструмент, оснащенный пластинами твердого сплава, приняты к внедрению в концерне «Силовые машины».

Научные и практические результаты работы используются в учебном процессе государственного морского технического университета при изучении технологических дисциплин студентами по направлению подготовки 15.03.05 и 26.04.02.А.68.30 Конструкторско-технологическое обеспечение

машиностроительного производства.

Апробация работы.

Основные положения и результаты, полученные в работе, опубликованы в статьях, доложены и обсуждены на научных и научно-практических конференциях: XLII-XLIV научно- практическая конференция с международным участием «Неделя науки СПбПУ» (г. Санкт-Петербург 20132015г.). III Молодежный научно-практический форум «Актуальные проблемы техники и технологии машиностроительного производства» (г. Орел, 2013 г.). 15-я Международная научно-практическая конференция «Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика» (г. Санкт-Петербург, 2013 г.). Вторая Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы теории машин (г. Новокузнецк 2014 г.). Вторая международная научно-практическая конференция «Автоматизированное проектирование в машиностроении» (г. Новокузнецк 2014 г.). VI международная научно-практическая конференция «Инновации в машиностроении - основа технологического развития России» (г. Барнаул, 2014г.). III Международная научно-практическая конференция «Инновации на транспорте и в машиностроении» (г. Санкт-Петербург, 2015г.). 7-я

Международная научно-практическая конференция «Проблемы обеспечения и повышения качества и конкурентоспособности изделий машиностроения и авиадвигателестроения» (г. Брянск, 2015 г.). VIII Международная научно-практическая конференция «Наукоемкие технологии на современном этапе развития машиностроения» (г. Москва, 2016 г.). IV Международный форум «Инновации. Технологии. Производство» (г. Рыбинск, 2017 г.). Х Международная научно-техническая конференция «Управление качеством продукции в машиностроении и авиакосмической технике (ТМ-18)» (г. Воронеж, 2018 г.).

Публикации.

Основные положения диссертационной работы изложены в 17 статьях, из них 6 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы, изложенных на 124 страницах. Содержит 28 рисунков, 13 таблиц, список использованных источников из 127 наименований и приложения.

Работа соответствует паспорту специальности - 05.02.08 «Технология машиностроения». Согласно формуле специальности, в ней «совершенствуются существующие и разрабатывающиеся новые качества изделий машиностроения и снижения себестоимости их выпуска» в соответствии с пунктом (4), а также «соблюдается технологическое обеспечение и повышается качество поверхностного слоя, точности и долговечности деталей машин» в соответствии с пунктом (7).

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛЕЗВИЙНОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, ПУТЕМ ФОРМИРОВАНИЯ НА ЕГО ПОВЕРХНОСТИ ИЗНОСОСТОЙКИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СЛОЕВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Первая глава диссертации посвящена обзору и анализу литературных и производственных данных отечественных и зарубежных исследований, внесших большой вклад в совершенствование процессов упрочнения и эксплуатации лезвийного режущего инструмента. Исследованию процессов нанесения функциональных покрытий посвящены работы Алешина С.В., Андреева А.Г., Боровского Г.В,, Брюхова В.В., Верещаки А.С., Власова В.И, Бабичева А.П., Волкова Д.И., Волосовой М.А., Григорьева С.Н., Зубарева Ю.М., Круглова А.И., Коротких М.Т., Маслова А.Р., Новикова И.И., Сенчило И.А., Смоленцева В.П., Холопова Ю.В. и др. Имеются данные о работах, выполненных в Германии, США, Японии и др. Анализ результатов работ этих и других ученых позволили выявить наиболее перспективные направления совершенствования инструмента и повышения его износостойкости, которыми являются нанесение на его рабочие поверхности износостойких покрытий, а также модификация его поверхностных свойств методами химико-термического, физического и физико-химического упрочнения.

1.1 Влияние химического, структурного, фазового состава и дефектной структуры режущей части металлообрабатывающих инструментов на их физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики

Состояние рабочей поверхности режущей части инструментов в большой степени определяет их работоспособность. В процессе изготовления металлорежущих инструментов, а также при заточке и повторных переточках на поверхности их режущей части образуются дефекты, такие как микротрещины, поры, различного рода включения, адсорбированные из

окружающей среды газы, которые снижают стойкость инструментов. В процессе эксплуатации в поверхностных слоях режущего инструмента протекают различные физико-химические процессы, в основном связанные с диффузией атомов и вакансий. За частую, это приводит к образованию естественных разупрочненных слоев в зоне контакта инструмента с материалом заготовки. В результате диффузии изменяется химический состав материала режущего инструмента, в объеме поверхностного слоя, и происходят различные структурные превращения, такие как образование магистральных микротрещин, окисление карбидов, ослабление связей между зернами карбидов, изменение размеров самих карбидных зерен и др. Протекание таких процессов влечет за собой ускорение износа самих инструментов, который носит, по большей части, абразивно-химический и адгезионный характер. Не редко процесс сопровождается глубинным вырыванием отдельных участков инструментального материала.

Часто исходными веществами, входящими в состав сплавов инструментальных материалов, являются монокарбид вольфрама ^С) и металлокерамический кобальт [56]. Кроме того, в двухкарбидных твердых сплавах, также содержится карбид титана, а в трехкарбидных твердых сплавах присутствует карбид тантала. В условиях равновесия в твердых растворах (Т^ W)C содержится немногим более 70% (от массы) монокарбида вольфрама. В связи с тем, что карбид титана в карбиде вольфрама, при умеренных температурах, малорастворим, соответственно зерна твердого раствора (П, W)C имеют структуру кубической гранецентрированной решетки. Исследования показали, что с повышением содержания в твердом растворе карбида вольфрама, растет и их микротвердость, достигая при этом максимума при 15-20 % (от массы) монокарбида вольфрама, а за тем снижается линейно с увеличением содержания карбида вольфрама.

Микроструктуры сплавов WC-TiC-Co и WC-TiC-TaC-Co подобны, основное различие заключается в разнице состава их твердых растворов - (Т^ W)C и (Т^ Та, W)C соответственно. Зерна обоих растворов, также имеют

округлую форму. В случаях, если содержание карбида вольфрама в сплавах WC-TiC-TaC-Co менее предела растворимости, образуется двухфазная структура, состоящая из кристаллов твердого раствора (Т^ Та, W)C и связующей их фазы - твердого раствора вольфрама, титана, тантала и углерода в кобольте. Если количество карбида вольфрама в сплаве превышает предел растворимости, то образуются трехфазные сплавы, состоящие из кристаллов твердого раствора (Т^ Та, W)C, структурно свободного карбида вольфрама и связующей фазы на основе кобальта.

Принимая во внимание, что основную роль в процессах разрушения твердых сплавов играют свойства и дефектная структура их поверхностных слоев, рассмотрим некоторые физико-механические характеристики твердых сплавов.

Предел прочности при изгибе - одна из характеристик твердых сплавов, измеряемая при исследовании и контроле качества изделий. Зависимость между содержанием Со и пределом прочности при изгибе сплавов WC-C носит значительный характер, причем тах Gизг находится в диапазоне значений 15...20% (массы) Со. Зависимость предела прочности от размера карбидных зерен сложная, однако, чаще мелкозернистые связанные кобальтом зерна имеют такой же, а иногда и больший предел прочности на изгиб, по сравнению с более крупнозернистыми сплавами.

Зависимость предела прочности при изгибе для двухфазных сплавов WC-ТЮ-Со практически не зависит от содержания кобальта до 15% (массы) при температуре 290...770°К. Сплавы с содержанием кобальта свыше 15% (массы) при температуре более 770°К, показывают зависимость параметра предела прочности при изгибе от температуры, аналогичной зависимости для сплава WC-Co: предел прочности растет до определенной температуры, а затем падает, т.е. кривые графика проходят через максимум. Однако, необходимо отметить, что указанный максимум находится при значительно более высокой температуре (1070°К), чем у сплавов WC-Co (470°К).

Так же, существенно отличаются от сплавов WC-Co двухфазные сплавы WC-TiC-Co по зависимости предела прочности от размера карбидных зерен. У сплавов WC-TiC-Co предел прочности при изгибе уменьшается с увеличением среднего размера карбидных зерен при температурах 290...470°К. При температуре 770°К сохраняется аналогичная закономерность: у сплава с 15% содержанием Со предел прочности (при размере зерен 0,8.2.5 мкм) схож. При 1070°К это выравнивание наблюдается уже для сплава с содержанием Со 20%, а у сплава с содержанием Со свыше 25% предел прочности при размере зерен 0,8 мкм меньше, чем предел прочности материала с размером зерен 2,5 мкм.

Увеличение содержания карбида тантала в трехфазных сплавах при комнатных температурах влечет за собой существенное снижение параметра предела прочности на изгиб. Влияние карбида тантала на предел прочности с увеличением температуры ослабевает. При температуре 970°К изменение содержания TaC существенно не влияет на величину предела прочности при изгибе. Как результат следует отметить, что частичная замена карбида титана карбидом тантала в сплавах WC-TiC-TaC-Co ведет к ухудшению основных механических свойств сплава при комнатной температуре, но вместе с тем, при высоких температурах (температурах обработки сталей) в условиях сохранения прочности, повышается и твердость.

Для твердых сплавов, работающих в условиях циклических изменений нагрузок и температур, важной характеристикой является предел выносливости. В сплавах WC-Co увеличение предела выносливости на прямую зависит от содержания Со в сплаве. Размер карбидных зерен также влияет на величину предела выносливости, и понижается при уменьшении размера зерен. Увеличение температуры с 520°К до 870...920°К приводит к резкому уменьшению усталостной прочности.

Так же, следует отметить и зависимость предела выносливости сплавов от состояния поверхности. В связи с тем, что дефекты поверхности существенно снижают предел выносливости, то удаление дефектного поверхностного слоя,

вплоть до глубины 0,5 мм, повышает предел выносливости сплава до величин, которые возможно получить только при абразивной доводочной обработке.

Для двухкарбидных твердых сплавов Т30К4 кривая зависимости предела выносливости от температуры проходит через максимум при 520°К. Однако, после прохождения через максимум понижения предела выносливости с ростом температуры, выражено значительно слабее, чем у сплавов WC-Co: при 1070°К предел выносливости остается еще более высоким, чем при комнатной температуре и, приблизительно равным пределу выносливости сплава ВК4 при аналогичной температуре. Таким образом, исходя из графики кривых зависимости, при температурах 1070°К предел выносливости сплава Т30К4 будет выше предела выносливости сплава ВК4.

Таким образом, исходя из представленных данных, следует, что основные физико-механические характеристики твердых сплавов в немалой степени зависят от состояния их поверхностного слоя, в т.ч. от параметров состава карбидной фазы и наличия дефектов как в связке, так и в карбидах.

1.2 Причины снижения работоспособности твердосплавного металлорежущего инструмента при обработке материалов в условиях прерывистого резания

Особенности структурного, фазового и химического составов металлокерамических твердых сплавов обеспечивают высокие показатели их физико-механических, а также и эксплуатационных свойств, определяя их повышенную работоспособность. Однако, параметры разрушения инструментов, изготовленных из этих материалов, также обусловлены особенностями их состава. Так как обработка металлокерамикой сопровождается высокими силовыми и тепловыми нагрузками, соответственно инструментам из этого материала характерны как все известные виды износа -абразивный, адгезивный, диффузионный [58, 66], так и глубинное вырывание отдельных участков инструментального материала, таких как срыв нароста,

возникшего в ходе адгезионных явлений. Причиной разрушения металлокерамики является невысокая способность этого материала сопротивляться разрушению, при работе с ударными нагрузками в условиях растяжения и изгиба при циклических изменениях сил и температур (силовая и термическая усталость в условиях прерывистого резания). Типовая картина износа пластины из твердого сплава приведена на рис.1.1.

Порядка 40.45% технологических операций от всего объема лезвийной обработки осуществляются в условиях прерывистого резания. Приведенные ниже факторы объясняют различия в значениях стойкости режущих инструментов, работающих в условиях непрерывного и прерывистого резаний:

1) Циклическое воздействие механических напряжений на материал инструмента [2];

2) Тепловое нагружение и разгружение режущего клина;

3) Взаимодействие инструментального материала с окружающей средой.

Рис. 1.1 Типовой износ режущей пластины из твёрдого сплава

Качественное и количественное значения механических и температурных напряжений, возникающих в материале режущего клина инструмента, определяют закономерности изменения толщины срезаемого слоя. В большинстве случаев возникающие напряжения сохраняют свой знак на всем протяжении рабочего хода. Во время холостого хода прекращается процесс резания, соответственно механические напряжения становятся равными нулю, а температурные сохраняют свое действие и, как правил, меняют знак, так как нагретые поверхности инструмента снижают свою температуру в виду контакта с охлаждающей средой. Цикл повторяется после окончания холостого хода [9].

Изменение интенсивности хрупкого разрушения режущего инструмента в виде сколов и выкрашиваний, а так же параметров шероховатости поверхности проявляются под воздействием теплового нагружения и разгружения элементов режущего клина инструмента. В случае, если температурное поле является стационарным, внутренние источники теплоты отсутствуют, а тепловым деформациям ничто не препятствует, то констатируется отсутствие температурных напряжений в материале [84]. При прерывистом резании всегда имеет место нестационарное температурное поле, а тепловые деформации элементов режущего клина ограничиваются внутренними (слой инструментального материала) и внешними (контакт с обрабатываемой заготовкой) связями [88]. Наличие в режущем клине инструмента температурных градиентов приводит к удлинениям слоев материала, а в виду постоянства сплошности материала, в нем возникает система температурных деформаций и напряжений. Далее целесообразно рассматривать изменение параметров материала в области поверхности инструментов в виду наибольших изменений температур, а, следовательно и температурных напряжений.

Напряжения при нагреве могут достигать или превышать предел прочности при сжатии с увеличением воздействия тепловой нагрузки, а за период охлаждения, когда запас прочности при сжатии быстро исчерпывается,

напряжения возрастают и могут превысить предел прочности при растяжении, при повышении интенсивности охлаждения [57]. Эти процессы сопровождаются образованием трещин и, как следствие, приводят к потере работоспособности режущего инструмента [62]. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что температура, возникающая в зоне резания, оказывает существенное влияние на состояние поверхностного слоя. Нагрев металла повышает его пластичность, способствуя увеличению глубины упрочнения, но, начиная с определенного значения температуры, способствует ускорению процессов разупрочнения [37]. Образование трещин, или развитие фазовых превращений в материале инструмента провоцируется при неблагоприятном температурном воздействии (рис.1.2).

На интенсивность адгезионных процессов, посредством изменения физико-химических характеристик материала поверхностного слоя, также оказывает влияние температурный фактор. Механизм влияние скорости резания и температур на образование адгезионного износа режущего инструмента подробно исследован Т.Н. Лоладзе [58].

Рис. 1.2 Пример термических трещин

Характер распространения трещин может быть самым разнообразным: фиксировались как внутрикристаллические разрушения карбидов, так и трещины по границам между карбидов (рис.1.3) по кобальтовой связке. Необходимо принимать во внимание и механизм разрушения металлокерамических твердых сплавов в результате механической усталости [56]. Характер и расположение возникающих микротрещин, в таком случае, схожи с аналогичными при термической усталости (рис. 1.4).

Рис. 1.3. Характер распространения термических трещин

Рис. 1.4 Характер распространения трещин при механической усталости

Так же, при изучении процессов, приводящих к потере работоспособности режущих инструментов из твердых сплавов, необходимо учитывать негативное влияние диффузионных процессов, происходящих как в инструментальных, так и в обрабатываемых материалах. Принято считать, что диффузионный износ происходит только при высоких температурах. Конечно, диффузионный износ преобладает над другими видами износа именно при высоких температурах, однако сам процесс диффузии происходит и при относительно низких температурах [61].

Резюмируя приведенные сведения по процессам диффузии, которые сопровождают обработку резанием с применением твердых сплавов, рассмотрим основные положения:

1) В процессе обработки происходит ослабление приграничных подповерхностных слоев инструмента в результате переконцентрации углерода из инструментального материала в пограничную область, что способствует образованию карбидов в контакте с обрабатываемым материалом. В результате возникают дефектные поры, которые ускоряют адгезионно-усталостное разрушение инструментального материала.

2) Происходит разрушение, предохраняющей карбиды от окисления, окисной пленки на поверхности твердого сплава в результате диффузии углерода. Так же, разрушение окисных пленок способствует и активизации адгезионно-диффузионных процессов в зоне резания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Афанасенков Михаил Алексеевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. - М.: Высшая школа, 1984.

2. Алешин С.В., Григорьев С.Н. Электроннолучевая обработка. - М.: Изд-во «ИТО», 2010. - 52 с. (Библиотека технолога).

3. Аппаратура плазменного напыления: Обзор. Сер. С 6-6. Технология металлообрабатывающего производства. - М.: НИИМАШ, 1984. - 53с.

4. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии // Пер. с анг. А.В. Белого, Н.К. Мышкина. - М.: Машиностроение, 1986. - 360 с.

5. Баликоев И.С., Барченко В.Т., Заграничный С.Н., Мерник К. Источник ионов. Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц. Тезисы докладов II Всесоюзной конференции 21 - 24 мая 1991., т.1 - Свердловский институт электрофизики УрО АН СССР.

6. Безъязычный В.Ф. Метод подобия в технологии машиностроения. -М.: Машиностроение, 2012. - 320 с.

7. Белевский В.П., Кузьмичев А.И. Термоионного осаждения для нанесения металлических покрытий. - Киев: Знание, 1984.

8. Бериш Р. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Т.2. -М.: Мир, 1986. - 484 с.

9. Беркович Е.С., Матвеевский Р.М., Емельянов Н.М., Скворцов В.Н. Развитие методов испытаний материалов на Микротвердость // Вестник машиностроениея, 1985. № I, с. 23 - 25.

10. Бобров В.Ф. Основные теории резания металлов. - М.: Машиностроение, 1975. - 344 с.

11. Боровский Г.В., Григорьев С.Н., Маслов А.Р. Справочник инструментальщика. - М.: Машиностроение, 2007. - 468 с.

12. Брень В.Г., Кунченко В.В., Локошко В.В. и др. Износостойкие нитридосодержащие покрытия на основе сплавов молибдена, полученные методом КИБ // Защита металлов, №3, 1981. с. 284 - 289.

13. Брюхов В.В. Повышение стойкости инструмента методом ионной имплантации. - Томск: Изд-во НТЛ, 2003. - 120 с.

14. Буняков Ю.М., Волосатов В.А. Опыт упрочнения режущих инструментов // Прогрессивная технология металлообработки. - Л.: Лениздат,

1985. - 205 с.

15. Валетов В.А. Оптимизация микрогеометрии поверхностей деталей в приборостроении. - Л.: ЛИТМО, 1989. - 100 с.

16. Верещака А.С. Повышение работоспособности режущих инструментов нанесением износостойких покрытий. Автореф. Дисс. Д.т.н. - М.:

1986. - 46 с.

17. Верещака А.С., Григорьев С.Н. К вопросу о выборе состава износостойкого покрытия для режущего инструмента по фрикционным свойствам // В сб. «Триботехнические испытания в проблеме контроля качества материала и конструкций». - Рыбинск, 1989. Т.2. с. 136 - 138.

18. Верещака А.С., Проворотов В.М., Тимощук Е.А. Исследование теплового состояния инструмента с помощью многокомпозиционных термоиндикаторных веществ // Состояние и перспективы средств измерения температуры контактными и бесконтактными методами. Т. I.- Львов: ЛГУ, 1984. - 176 с.

19. Верещака А.С., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. - М.: Машиностроение, 1986. - 192 с.

20. Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. - М.: Машиностроение, 1987. - 252 с.

21. Волосова М.А., Григорьев С.Н. Ионная обработка. - М.: Изд-во «ИТО», 2010. - 156 с. (Библиотека технолога).

22. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. - М.: Мир, 1989. - 268 с.

23. Вульф А.М, Резание металлов. - М.: Машиностроение, 1973. - 496

с.

24. Гаврилов А.Г., Курбатова Е.И., Синельщиков А.К. Исследование возможности дополнительного легирования поверхности инструментальных материалов методом КИБ // Эффективность использования с износостойким покрытием. - М.: 1985. с. 20-26.

25. Григорьев С.Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 2011. - 368 с.

26. Данилин Б.С., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. - М.: Энергоиздат, 1987 г. - 264 с.

27. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы. - М.: Радио и связь, 1982.

28. Данилин В.С., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

29. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. - М.: Машиностроение, 1981.

30. Денбновецкий С.В., Барченко В.Т., Шмырева Л.Н. Физические основы генерации плазмы в ионно-плазменных устройствах технологического назначения. - Киев: УМК ВО, 1989. - 152 с.

31. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 184 с.

32. Зандерман А.М., ред. Методы анализа поверхностей. - М.: Мир, 1979. - 582 с.

33. Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий. - М.: Химия, 1977. - 352 с.

34. Зубарев Ю.М. Математические основы управления качеством и надежностью изделий. - СПб.: Изд-во «Лань», 2017. - 176 с.

35. Зубарев Ю.М. Современные инструментальные материалы. - СПб.: Изд-во «Лань», 2014. - 304 с.

36. Зубарев Ю.М. Специальные методы обработки заготовок в машиностроении. - СПб.: Изд-во «Лань», 2015. - 400 с.

37. Зубарев Ю.М. Технологическое обеспечение надежности эксплуатации машин. - СПб.: Изд-во «Лань», 2016. - 320 с.

38. Зубарев Ю.М., Корихин Н.В., Титов В.Б. и др. Моделирование и решение некоторых прикладных задач механики разрушения с использованием метода фотоупругости. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - 288 с.

39. Зубарев Ю.М., Круглов А.И., Афанасенков М.А. Выбор модифицирующих элементов для направления свойств функциональных барьерных подслоев поверхностного слоя инструментального материала. «Известия Волгоградского гос. техн. ун-та», Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении», - Волгоград изд-во Волг ГТУ, 2015, т.14, №11 (173), с. 18 -20.

40. Зубарев Ю.М., Круглов А.И., Афанасенков М.А. Ионно-вакуумная модификация - эффективный метод повышения эксплуатационных свойств металлорежущего инструмента. «Инновации на транспорте и в машиностроении», т.3, «Технологические процессы в машиностроении». Под редакцией Максарова В.В. - СПб.: НМСУ «Горный», 2015, с. 5 - 9.

41. Зубарев Ю.М., Круглов А.И., Афанасенков М.А. Технологические рекомендации по разработке операций ионно-вакуумной модификации металлокерамических твердых сплавов. «Известия Волгоградского гос. техн. ун-та», Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении», - Волгоград изд-во Волг ГТУ, 2015, т.14 №11 (173), с. 15 - 17.

42. Зубарев Ю.М., Круглов А.И., Афанасенков М.А. Упрочнение резцового, шарошечного и ударно-вращательного бурового инструмента методами ионно-вакуумной модификации. «Инновации на транспорте и в машиностроении», Том 3 / под ред. В.В. Максарова. - СПб.: НМСУ «Горный», 2016. - 159 с (с 38 - 41).

43. Зубарев Ю.М., Круглов А.И., Афанасенков М.А. Экспериментальные данные по влиянию ИВМ на работоспособность

инструмента и качество обработки при растачивании отверстий. «Известия Волгоградского гос. техн. ун-та». Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении», - Волгоград изд-во Волг ГТУ, 2014, т.12 №21 (148), с.14 -16.

44. Ивановский Г.Ф., Петров В.И., Ионно-плазменная обработка материалов. - М.: Радио и связь, 1986. - 232 с.

45. Кабалдин Ю.Г. Повышение работоспособности и надежности рабочей части режущего инструмента в автоматизированном производстве. Автореф. Дисс. Д.т.н. - М.: 1987.

46. Кадыржанов К.К. Создание физических основ ионных технологий повышения жаростойкости жаропрочных сплавов. Автореф. Дисс. Д. ф.-м.н. -Минск, 1993.

47. Кадыржанов К.К., Туркебаев Т.Э., Удовский А.Л. Физические основы ионных технологий создания стабильных многослойных металлических материалов. - Алма-Ата: «ПРИНТ», 1992. - 196 с.

48. Кальвэ Э., Прат А. Микрокалориметрия. - М.: 1963 г. - 477 с.

49. Кальнер Б.Д., Ковригин Б.А., Ярембаш И.Е. Структура и свойства нитридных покрытий на инструментальных сталях // Металловедение и термическая обработка металлов, №9, 1980. с. 56-58.

50. Карслоу Г.С., Егер Д.К. Теплопроводность твердых тел. - М.: Наука, 1964. - 309 с.

51. Касьянов С.В. Исследование режущих свойств и разработка путей дальнейшего развития инструментов с износостойкими покрытиями. Автореф. Дисс. К.т.н. - М.: 1978.

52. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. - М.: Металлургия, 1990 г.

53. Комбалов В.С. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ. - М.: Наука, 1974. - 110 с.

54. Копецкий Ч.В., ред. Ионно-лучевая модификация материалов. Аналитический обзор. - М.: Международный центр научной и технической информации, 1987. 284 с.

55. Костржицкий А.И., Лебединский О.В. Многокомпонентные вакуумные покрытия. - М.: Машиностроение, 1987. - 208 с.

56. Креймер Г.С. Прочность твердых сплавов. - М.: Металлургия, 1971.

- 248 с.

57. Кузнецов В.Д. Физика твердого тела. Т.З. Томск: Красное Знамя, 1944. - 258 с.

58. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: Машгиз, 1958. -

335 с.

59. Лубанов В.А., Данилович Н.И. и др. Современные магнетронные распылительные системы // Зарубежная электронная техника, 1982., №10. С.3-61.

60. Макаров А.Д. Оптимизация процесса резания. - М.: Машиностроение, 1976. - 278 с. (Библиотека технолога).

61. Маталин А.А. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин. - М. - Л.: Машгиз, 1956. - 252 с.

62. Маталин А.А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. - Киев: Техника, 1971. - 141 с.

63. Маталин А.А. Технология механической обработки. - Л.: Машиностроение, 1977. - 464 с.

64. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками/ Под ред. Дж.М.Поута и др. - М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

65. Петров В.М. Новый автоматизированный комплекс измерения микротвердости и других физико-механических параметров поверхностного слоя деталей машин // Межвуз. Сб. научн.тр. Динамика виброактивных систем.

- Иркутск, 1994.

66. Подпоркин В.Г., Бердников Л.Н., Фрезерование труднообрабатываемых материалов. - Л.: Машиностроение, 1983. - 136 с.

67. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. - М.: Машиностроения, 1969. - 150 с.

68. Полянсков Ю.В., Табаков В.П. и др. Повышение работоспособности режущего инструмента с покрытием // Физика износостойкости поверхности металлов. - Л.: ФТИ, 1988. с.212 -216.

69. Попов В.Ф. Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. - М.: Высшая школа, 1988. - 255 с.

70. Пранявичус Л., Дудонис Ю. Модификация свойств твердых тел ионными пучками. - Вильнюс: Мокслас, 1980. - 191 с.

71. Предвадителев А.А., Опекунов В.Н. Эрозия поверхности материалов под действием ионной бомбардировки. - Физика и химия обработки материалов, 1977. №3. с. 44 - 61.

72. Приборы и комплексы контроля качества машин. Составители: Валетов В.А., Васильков Д.В., Вейц В.Л. и др. - С-Пб: АО «НПЦ КОНТАНТ», 1995. - 18 с.

73. Рассел Х., Руге И. Ионна имплантация. - М.: Наука, 1983.

74. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. - М.: Машиностроение, 1981. - 212 с.

75. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. - СПб.: Изд-во «Лань», 2016. - 292 с.

76. Ройх И.Л., Колтунова Л.Н., Лебединский О.В. Защитные покрытия, получаемые методом ионного осаждения в вакууме. - Защита металлов, т.ХШ, 6, ноябрь - декабрь 1977. с. 649 -661.

77. Ройх И.Л., Колтунова Л.Н., Федосов С.Н. Нанесение защитных покрытий в вакууме. - М.: Машиностроение, 1976. - 368 с.

78. Самсонов Г.В., Прядко И.Ф., Прядко Л.Ф. Конфигурационная модель вещества. - Киев, Наукова Думка, 1971. - 233 с.

79. Сенчило И.А., Зубарев Ю.М., Бабошкин А.Ф., Круглов А.И., Ревин И.Н. Технология обработки с использованием потоков высокоэнергетических частиц. - СПб., ПИМаш, 2004. - 114 с.

80. Сенчило И.А., Теоретические и технологические основы направленного улучшения свойств поверхностных слоев изделий из инструментальных материалов посредством их ионно-вакуумной модификации. Автореф. Дисс. Д.т.н. - С-Пб, 1995. 33 с.

81. Симонов В.В., Корнилов Л.А. и др. Оборудование ионной имплантации. - М.: Радио и связь, 1988 - 184 с.

82. Табаков В.П. Повышение эффективности режущего инструмента путем направленного изменения параметров структуры с свойств материала износостойкого покрытия. Автореф. Дисс. Д.т.н. - Ульяновск, 1992.

83. Табаков В.П., Николаев Ю.Н. Повышение стойкости режущего инструмента путем изменения адгезионно-прочностных свойств износостойкого покрытия // Станки и инструмент, №3, 1990. с. 22-23.

84. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 1992. - 240 с.

85. Трент Е.М. Резание металлов. Пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1980. - 263 с.

86. Физико-технологические основы методов обработки./ под ред. А.П. Бабичева. - Ростов н/Д.: Феникс, 2006. - 409 с.

87. Хирвовен Дж. К., ред. Ионная имплантация. - М.: Металлургия, 1985. - 392 с.

88. Шустер Л.Ш. Адгезионное взаимодействие режущего инструмента с обрабатываемым материалом. - М.: Машиностроение, 1988. - 96 с.

89. Ящерицын П.И. Технологическая наследственность в машиностроении. - Минск: Наука и техника, 1977. - 254 с.

90. Adams. A.C. Plasma planarization // Solid state Techn., 1981, vol. 24, №4. p. 178 - 181.

91. Greene. J.E. Optical spectroscopy for diagnostics and process control during glow charge etching and sputter deposition // J. Vac. Sci. Techn., 1978, vol. 15, №5. P. 1718 - 1728.

92. Huw W., Yerman H., Clyton C. Ion Implantation Metallurgy. Ed. C.M. Preec, Hirvonen J.K. - N.J.: TNS - ASME, 1980.

93. Kelly. R. On the problem of whether mass or chemical bonding is more important to bombardment - induce compositional changes in glloys and oxides // Surface Sci., 1980, vol.100, №1, p. 85 - 107.

94. Nayar P.R. Random Process Model of Rough Surfaces in Plastic Contact. // Wear, 1973, №26, p. 305 - 333.

95. Sayles R.S., Thomas T.R. Mapping a Small area of a Surface H.J. of Phys Eng.: Sc. Instruments, 1976, Vol.9, p. 855 - 861.

96. Sayles. R.S., Thomas T.R. Stiffness of Machine Tool Voints. A Random Process Approach. - J. Eng. Ind., Trans. ASME, Feb. 1977, p. 250 - 256.

97. Vossen, J.I. The preparation of substrates for film deposition using glow discharge techniques. - J.Phys. E.: Sci. Inst., 1979, vol. 12. - p. 156 - 167.

98. Whitehouse D.V. Beta - Functions for Surface Typoloyie // Annals of the SIRP, 1978. Vol. 27/1, p. 491 - 493.

99. А.С. СССР № 1086827 МКИ С23С 14/34. Способ поверхностного легирования титана.

100. МКИ 4 С23С 14/48, Н OI 21/203, 21/205, заявка № 0207646. Осаждение плотных пленок с помощью двух ионных пучков.

101. Патент Великобритании С23С 8/10, заявка № 2.158.844. Способ нанесения покрытия, образующего термиечский барьер, на металлическую подложку, и получаемый материал.

102. Патент Великобритании. МКИ 4 С23С 14/48, заявка № 2.164.359. Обработка поверхности металлов.

103. Патент Великобритании. МКИ4 С23С 14/16, 14/24, заявка № 2.170.821. Пленка из смеси нитрида и карбида, полученная ионной имплантацией.

104. Патент Великобритании. С23С 18/12, С04в 35/68, заявка №2.155.497. Способ получения покрытий, представляющих собой термический барьер.

105. Патент ГДР. С23С 28/00, 3/00. Экон. Пат. № 242.431. Износостойкое дисперсное покрытие.

106. Патент ЕПВ (ЕР) С23С 4/00, 6/00, 8/00, С25Д 3/00, Е21 в 3/00, заявка 0168931. Способ получения износостойкого изделия.

107. Патент ЕПВ (ЕР), С23С 4/00, В05Д 1/08, заявка № 0.202.187. Штампы для обработки металлов с покрытиями из тугоплавкого металла.

108. Патент ЕРВ (ЕР) МКИ 4 С23С 16/30, 16/56, заявка № 021254. Твердый сплав, обогащенный в поверхностном слое танталом, ниобием, ванадием, или их комбинацией, и способы его получения.

109. Патент США № 3.988955. Заявители: Энгел Н.Н., Андерсон Е.Н. Coated steel product and process of producing the same.

110. Патент США № 4.108.751. Заявители: Кинг Ю.Д. Ion Beam implantation - sputtering.

111. Патент США № 4.351.712. Заявители: Гуомо Д.Д., Харпер Д.М.Е.

112. Патент США № 4.437.962. Заявитель: Бэнк Б.А. Diamond like flake composites.

113. Патент США № 4.490.229. Заявители: Митрич М.Д., Совей Д.С., Бэнкс Б.А. Deposition of diamond like carbon films.

114. Патент США №4.094.764. Заявители: Боуч Б. и др. Device for cathodic sputtering at nigh deposition rate.

115. Патент США, С23С 7/00, С23Д 5/00, патент № 4.535.033. Тепловые барьерные покрытия.

116. Патент США.№ 6.677.955. Заявители: Хаммонд Д.П., Дэвид С.А., Process for forming unusually strong joints between metal and ceramics by brazing at.

117. Патент Франции. МКИ4 С23С 14/24, заявка № 2.579997. Способ обработки поверхности изделия и изделие, полученное этим способом.

118. Патент Франции. С22С 29/00. С23С 7/00, заявка № 2317368. Износостойкое покрытие металлов, состоящее из порошка никеля смешанного с агрегатами порошка никеля и смеси с порошком карбида вольфрама.

119. Патент ФРГ. С23С 13/00, заявка № 3.304.813. Режущий инструмент с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов и способ изготовления такого инструмента.

120. Патент ФРГ. С23С, 17/00, 7/00, заявка № 2356617. Способ нанесения устойчивых к высоким температурам и износу покрытий на металлические изделия.

121. Патент Японии С23С 16/30, 16/32, 16/36, 11/40 заявка № 61-54114. Заявитель - Металоверх Планзер. Приоритет Австрии, 81.12.24, А5557/81. Материал с высокой износостойкостью и способ его получения.

122. Патент Японии, 3(51) МКИ С23С II/08, 13/04, заявка № 59-37346. Элемент конструкции из стеллита с покрытием.

123. Патент Японии, МКИ 4 С23С 10/28, заявка № 60-17823.Антивибрационные материалы.

124. Патент Японии, С23С, 16/42, заявка № 60-33190. Способ формирования пленки кремния на поверхности металлов с высокой прочностью сцепления с основой.

125. Патент Японии. МКИ 4 С23С 14/06, 14/48, заявка № 61-57904. Способ поверхностной обработки.

126. Патент Японии. С23С 16/30, 16/32, 16/34, 16/40, В23Р 15/28, заявлено 58-42657, 83.03.15. Заявитель Мицубиси Киндзоку К.К. Сверхтвердый сплав с покрытием для режущих инструментов.

127. Патент Японии. С23С 22/24, СО4В 37/02, заявка № 60-33361. Получение изделий из композиционного металлокерамического материала путем нанесения на поверхность металла слоев керамики различного состава и плотности.

ПРИЛОЖЕНИЕ

пУтыерждао» __ Директор I ПС «ЛМ i-// /^«t'+'f ii.i I Kodiyn jyj

чпй 2016 [■.

АКТ

производственных испытаний твердоепленного инструмента после нонно-НЛК\\МИОП ЧЧ.шфяКЛШИ СГО режуИШ.Ч НОВСрХИОе ГеД, разработанной ft лаборатории ииституга машиностроения,

11 марте-апреле г. II пронизддствелкых увювш были проведены сравнительные пены гliiiii4 твердосплавного режущего инструмента после ношю-вакуумной модификации (ИВМ) его режущих поверхностей по течнологнн, рш1рабо1анной <гнж. М Л. Лф;ншепкоьым пол руковолетвом лл п., проф. К ХМ. Зубарева.

Испытания проводили и цехах (9н 1 IK «ЛМЗ» при лезвийнойобработке различных материалов и ни разных гсхноло! томских операциях:

1 Фрезерование футмлментнои части гидротурбины Обрабатываемый материал ШШЖОТ.

Станок !SSSli, Фреи: шаметр 315 мм, горцев,!я. / - 12. Пластины квадратные 25ч25 Gel канавок с отверстием, материал T5KI0. Обработка без охлижлении, черновая (1.,^ — 12,,.15 мм). ГЬцстины без покрытия {11, с оокршнеч TIN f2lt TiN+ZrHfN (3) и н.тасшпы rtOCJW MBVI с покрытием Сг+Cu-HTi+N) 14); Толщина покрытий H...MJ МКМ-

Изиосостойкость пластин увеличиваете« п слелуюшей пропорции: пластины I: 2; 3: увеличение стойкости и 9; 1,1; 2\ 4 разд. I) пластинах после 1ШМ (4> наблюдается эффективный отвод гешщ из юны резания, У покрытий (31 к отдельных случаям наблюдалось отслаивание покрытий

2- Черновое точение роторов Паровых гурбин. Обрабатываемый материал 34ХИЗМД.

Станок Ии.плер 'Зшсн*. Пластины квадреитьк* 23x25 to егружколомйющими канавками; Матери:и] Г5ЕС10, Обработка бет охлаждения.

Пластины без покрытия il), с покрытием TiN TiHtZrtífN (3} и яоеле II ИМ с покрытие Cr+Cii+íTi+NI <4)_ Толщина покрытии N II)

I4KAI,

11 шосост 1шкн1' ] ь илист«nt \ исишивыстся h следующей пропорции: пластины I: 2; 4; - унеличекке стойкости и I: 1,2; 2,5: 4 раза при сохранении режимов обработки. X Гонение шпилек М4К. Обрабатываемый материал "ЭИ IH2.

Станок I6K2011. Пластины квадратные 15x15 со стружколомакицими канлнками. Матсриап Tí К10. Обработка без охлаждении. Пластины без покрытия <1). с покрытием TiN i2>, TiN+ZrHIN <3í и после И В M tV+Cu+(Ti+N) (4). Гол ШНна покрытий Н...10мкм. Износостойкие т пластин увеличивалась в следующей пропорции: пластины !: 2; 3; 4; ■ унелинонис стойкости u I; 1,5; 2,5; 4 раза при сох ране шин режимов обработки.

Увеличение стойкости пластин после ИВ M значительно уменьшает их расход и повышает производительность процесса обработки.

Данные испытания позволяют рекомендовать для промышленного внедрения мри лезвий]roil обработке различных материалов гвердосиланный режуший инструмент с НИМ его поверхностей по технологии, разработанной в институте машиностроения.

Исп ытан к* провод и л и:

oí Г1К«ЛМЗ»:

oí И Маш:

Начальник инструментального отдела л.т.н., профессор

Шг&пя

[UD ¿HElAJkHbrejUT I НГ11си1ЩДв)

T<H |liV| JiMJ-Р.члис IB-IJJ ü/17'i* ШНШЮЗОШ WlfliSl-C'lOO:

■.T'Li.ilHtH АЩНОК^чОСОЫеПО *-„*LlC Joetl 5ЮС'

n,]

Справки

Настоящая справка выдана инж Афанасенхову М,А. в том, что и период с марта по апрель месяцы 20IS г. в механических исках ОАО «Звезда» с его участием били проведены испытана* на износостойкость твердосплавного инструмента, как и состоянии поставки. так н после покрытия: его режущей части TiN, л также после нокно-вакуумной модификации (КБМ) его режущих кромок, по технологии разработанной ннж, Афанасенксмщм М Л под руководством проф, 3y6apeiiii ТО.М. Сравнивалась работоспособность инструмента марки T5KI0 при черновом точеном м фрезеровании труднообрабагывасыых сталей и сплавов.

Результаты испытаний показали, что покрытие рабочей части инструмента I1N увеличивает ого износостойкость й средней и ],3.„Ы раза, а после I IBM с покрытием Сг-Сн-ГП+ЭД не менееЧем в 3,5 раза.

Технологию ИВМ поверхностного слоя инструмента из твердого сплава с указанным выше покрытием можно рекомендовать для применения к мехавообрабатыаающеы производстве.

Заместитель директора

Ни поды:

но подготовке проицшд^Уь

MB. Бороздин

use ilYIIOAi (■Vi-'it!-' >11'— b.nnrJH findfi&dutlHflCC«»i4 "JVETB*^

IJl Ii Pl'uHiUOi 1*ИЧ Huiiflnf*l»«eeftMi« hu -■■tuniTJT-;*

vitnMHkuvb* Чк* iflliirff "Mflu.*ti iu

Справка.

Настоящая справка дана ииж. Афанвсенкову М.А. о том, что в ноябре 2015 г. н м е^нообрибат ы гакшдем цехе ОАО «II жоре к не заводы* были проведены промышленные испытания гнердоеплавкого инструмента марок 1ÍK10 я ГППКНБ при черновом гонении и фрезеровании мготовок деталей машин т нержавеющих н жаропрочных сталей и сплавов.

Сравнивалась раСютоспособность (износостойкость) |вдстру мента 6ct покрытия, с покрытием TiN и после иок но* вакуум кой модификации (ИВМ) с покрытием Cr-Cu-íTi+N \ ло технолог мм. предложенной инж, Афанасенковым МЛ. н проф, Зубаревым ЮЛ1.

Испытания покатали, что покрытии рабочей части твердое плавного инструмента TiN увеличивает его работоспособное!ь и 1.4.,.,],5 ратц, л после ИВМ в среднем в3.5„.4 раза.

Линкую 1сх||ологию И UM поверхностного слоя |-вердосплавного инструмента с покрытием Сг-Си-iTi+Ni можно рекомендовать для широкого внедрения и производство.

«ÍVJ uepwjsi Kl» Проректор rio frGpatomrreii (.tiofï Деятельности нсл ясна

WJ f ]

* J_

0 i октября 201Ч г,

Акт.

Настоящий акт составлен i) том, что материалы диссертации аспирант

кафедры ГСМ А<|мнасенкова MA 1 Km............ эффект в ности использовании

лезвийного режущего инструмента, путем формирования на его поверхности износостойких функциональных слоев»» научный руководитель проф, Ю.М .Зубарев. используются н учебной Процессе на кафедре «Технологии судового машиностроения» при про велении занятий со студентами, обучающимися г го направлениям:

1) Бакалавриат. Направление полготовкн 15.03.05 «Конегрукторско-техиологическое обеспечение «аиш построив с льныХ производств»;

2) Магистратура. Направление водготонкн 26.04.02,Л.úВ,30 «К онструхт орско-те хнологнчес кос обеспечение судового машннос гросинн».

Заведующий кафедрой ТСМ Д.т. и„ профессор , D Л. Чернен ко