Повышение эксплуатационных свойств режущего твердосплавного инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических расплавов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.06, кандидат наук Бобылёв Эдуард Эдуардович

• Бобылёв Эдуард Эдуардович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Бобылёв Эдуард Эдуардович

Введение

Глава 1. Методы повышения эксплуатационных свойств твердосплавного режущего инструмента. Цели и задачи исследований

1.1 Твердые сплавы, применяемые при обработке резанием

1.2 Причины потери работоспособности инструмента при обработке резанием

1.3 Критерии работоспособности режущего инструмента

1.4 Факторы, влияющие на стойкость режущего инструмента

1.5 Технологии нанесения функциональных покрытий для улучшения эксплуатационных свойств режущего инструмента

1.6 Цель и задачи исследований

Глава 2. Технологии и оборудование для нанесения функциональных диффузионных титановых покрытий из легкоплавких жидкометаллических растворов. Материалы и методики исследований

2.1 Технологии и оборудование для нанесения функциональных диффузионных титановых покрытий

2.2 Материалы, образцы и методика нанесения функциональных диффузионных титановых покрытий из среды легкоплавких растворов на инструмент, изготовленный из твердых сплавов типа ТК и ВК

2.3 Методики исследования образцов, свойств покрытий и покрываемого материала

2.4 Методики определения эксплуатационных свойств твердых сплавов

Глава 3 Кинетика формирования диффузионных функциональных покрытий в

расплавах РЬ-БьЫ-Т

3.1 Факторы, влияющие на процесс формирования диффузионных функциональных покрытий в расплавах РЬ-БьЫ-Т

3.2. Влияние режима цементации на структурообразование поверхностного слоя

сплавов ВК8 и Т15К6

3.3. Влияние режимов диффузионного насыщения и состава твердого сплава на характеристики покрытия

3.4. Влияние режима диффузионного насыщения на состав и структуру покрытия

3.5. Влияние термической обработки на эксплуатационные свойства твердосплавного инструмента с диффузионными титановыми покрытиями

3.6 Зависимость механических свойств твердых сплавов от режима диффузионного насыщения

Выводы по третьей главе

Глава 4 Исследование эксплуатационных свойств твердосплавного инструмента с функциональным диффузионным титановым покрытием

4.1 Влияние диффузионных функциональных титановых покрытий на стойкость режущего инструмента при обработке материалов различных

групп резания

4.2 Влияние диффузионных функциональных титановых покрытий на качество обработки труднообрабатываемых сплавов с высокой твердостью

4.3 Выбор твердого сплава и режимов диффузионной металлизации для увеличения стойкости режущего инструмента при обработке

труднообрабатываемых материалов

4.4 Рекомендации по режиму термической обработки для увеличения стойкости изделий, имеющих диффузионные функциональные титановые покрытия

4.5 Результаты опытно-промышленных испытаний режущих твердосплавных пластин, имеющих диффузионные функциональные титановые покрытия

4.6 Программно-математическое прогнозирование толщины и состава диффузионных функциональных титановых покрытий

Выводы по четвертой главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список использованных источников

Приложение 1. Акт об использовании результатов кандидатской диссертационной

работы

Приложение 2. Акт о проведенных испытаниях режущего инструмента, имеющего диффузионное титановое покрытие

Приложение 3. Текст программы по прогнозированию толщины покрытия и содержания в нем карбида титана на сплавах ТК

Приложение 4. Текст программы по прогнозированию толщины покрытия и содержания в нем карбида титана на сплавах ВК

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эксплуатационных свойств режущего твердосплавного инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических расплавов»

Актуальность темы исследований.

В машиностроении и других областях производства, при изготовлении изделий различного назначения, значительную часть в технологическом процессе занимают операции механической обработки резанием. При этом, режущий инструмент может быть изготовлен из быстрорежущих сталей, твердых сплавов, или сверхтвердых синтетических материалов [1-5]. Наиболее распространенные на настоящий момент инструментальным материалом являются твердые сплавы. Это обусловлено такими их свойствами, как высокая твердость, высокая износостойкость и теплостойкость. Но несмотря на все достоинства твердосплавного инструмента, интенсификация производства, автоматизация процесса обработки, необходимость в обработке труднообрабатываемых материалов, предъявляют все более высокие требования к эксплуатационным свойствам режущего инструмента.

Современным подходом к улучшению эксплуатационных свойств режущего инструмента, является использование различных технологий нанесения износостойких покрытий на его поверхность. Данное направление интенсивно развивают такие ведущие мировые компании в области производства металлообрабатывающего инструмента, как: Sandvik Coromant, Kennametal, Mitsubishi, Korloy и т.д. Выбор данного подходя обусловлен тем, что слой покрытия, нанесенный на поверхность режущего инструмента, обеспечивает ему высокую износостойкость, а материал-основа выполняет несущую функцию. Для нанесения покрытий на твердосплавный инструмент в настоящее время наиболее широко используются три способа: первый - это метод химического осаждения покрытий (CVD), второй - метод физического осаждения (PVD), третий - химико-термическая обработка [1-5].

Метод химического осаждения покрытий, CVD (Chemical Vapor Deposition) основан на получении различного рода покрытий вследствие гетерогенных

химических реакций в парогазовой среде, окружающей покрываемый инструмент. Основной элемент покрытия восстанавливается из галогенидов металла водородом, в присутствии других компонентов газовой смеси (аммиак, окись углерода и т.д.). Наибольшее распространение при использовании CVD нашли следующие соединения: TiC, TiCN, TiN, AI2O3. Общими недостатками CVD технологий являются сложность оборудования, необходимость использования ядовитых и взрывоопасных газов и соединений [1-6].

Метод физического осаждения покрытий, PVD (Physical Vapor Deposition), основан на осаждении с предварительной ионизацией элементов покрытия в парообразном агрегатном состоянии на твердой подложке. Недостатками технологий формирования PVD являются: сложность технологического оборудования, требующая использования вакуумной техники, ограниченная по форме номенклатура покрываемых изделий, малая толщина покрытий и необходимость нанесения многослойных покрытий [1-7].

Решением вышеуказанных недостатков технологий PVD и CVD может быть применение для нанесения износостойких покрытий на твердосплавной инструмент при помощи технологии диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов. Авторами предлагается наносить на поверхность режущего твердосплавного инструмента диффузионные покрытия на основе карбида титана. Карбид титана обладает высокой микротвердостью и обеспечивает режущему инструменту повышение износостойкости, позволяет уменьшить налипание обрабатываемого материала на инструмент, улучшает качество обработанной поверхности.

Нанесение диффузионных покрытий является достаточно распространенным решением для увеличения коррозионной стойкости конструкционных материалов в агрессивных средах. Диффузионные покрытия обладают высокой адгезией с покрываемым материалом, обеспечивают плавное изменение концентрации материала покрытия в покрываемом материале, возможно получение твердых растворов, интерметаллидных и карбидных фаз [1-5,8-10]. Однако, для режущего инструмента диффузионные покрытия применяются весьма ограниченно. В

настоящий момент изучена кинетика формирования и свойства диффузионных покрытий на основе титана, наносимых в среде четыреххлористого углерода [11, 12]. Для данного способа характерна одновременная адсорбция из насыщающей среды титана и углерода, что приводит к образованию на поверхности изделия слоя карбида титана, диффузионно не связанного с основным материалом покрываемого изделия, что снижает прочность сцепления покрытия с основой. При этом само покрытие обладает высокой твердостью и хрупкостью. Также, известен способ термодиффузионного титанирования твердых сплавов из твердой фазы, разработанный ВНИИТС [13]. Главным недостатком указанного метода является необходимость герметизации ампулы с насыщающей средой и одноразовым использованием насыщающей смеси. Данных недостатков лишены покрытия, нанесенные по технологии диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов.

На данный период времени способом диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов на твердосплавный инструмент производится нанесение двухкомпонентных никель-медных покрытий [8,14]. Данные покрытия обеспечивают снижение хрупкости режущих кромок твердосплавного инструмента, снижают температуру в зоне резания, наростообразование, что в конечном итоге повышает стойкость инструмента при прерывистом резании, качество обработки. Однако при обработке материалов с повышенной твердостью или с дисперсионным упрочнением эффективность таких покрытий снижается. Для устранения этих недостатков нами была разработана технология диффузионного титанирования твердых сплавов из среды легкоплавких жидкометаллических растворов [15,16].

Теоретические основы химико-термической обработки, а также возможность практического её применения, были освещены в работах ученых: Г.В.Земскова, Я.Д.Когана, Ю.М.Лахтина, А.Н.Минкевича, Б.Н.Арзамасова, В.И.Архарова, Н.С.Горбунова, Г.Н.Дубинина, В.М.Зинченко, М.Г.Карпмана, Л.С.Ляховича, Д.А.Прошкина. Описание процессов, происходящих при нанесении диффузионных металлических покрытий, кинетика их формирования, их свойства и влияние на

работоспособность изделий отражены в работах ученых: В.Ф.Шатинского, А.Г. Соколова, М.И.Чаевского, В.П.Артемьева, В.Т.Борисова, Я.Е.Гегузина, Б.Я.Лобова, А.П.Мокрова, Г.В.Щербединского, К.П.Гурова.

В настоящее время, наиболее перспективной технологией упрочнения режущего инструмента, является технология диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов. Это обусловлено тем, что данная технология позволяет получить покрытия на инструменте любой конфигурации, имеющим отверстия малого диаметра, а также на режущих кромках, не изменяя их радиуса [15-17]. Покрытия, наносимые по технологии, предлагаемой авторами, имеют равномерную толщину, высокую сплошность, стабильный состав, высокие физико-механические свойства. Также, технология характеризуется простотой и является промышленно-реализуемой.

Получение покрытий по данной технологии основано на явлении термического переноса масс. Элементы покрытия, растворенные в легкоплавком расплаве, диффундируют к поверхности покрываемого изделия, адсорбируются на ней и диффундируют вглубь покрываемого материала, взаимодействуя с элементами, содержащимися в материале-основе. Легкоплавкий расплав в данной технологии выполняет транспортную функцию, обеспечивая диффузию элементов покрытия к покрываемому материалу [14,18].

Степень разработанности темы исследования

В настоящее время влияние функциональных диффузионных титановых покрытий на свойства инструментов, изготовленных из твердого сплава, изучено мало. Причиной тому является неотработанность технологии получения данного типа покрытий на твердых сплавах. Авторами предлагается использование разработанной технологии [15,16], позволяющей получать на поверхности твердых сплавов качественные диффузионные покрытия, способствующие повышению эксплуатационных характеристик режущего инструмента. В настоящее время остаются неизученным влияние диффузионных титановых -покрытий на стойкость инструмента и на качество получаемой поверхности обработанной таким инструментом детали. Также, остается неизученным влияние режимов

диффузионного насыщения титаном из среды легкоплавких жидкометаллических растворов на кинетику формирования покрытий, их строение, структуру, элементный состав и свойства. Отсутствуют рекомендации по оптимальному использованию режущего инструмента, имеющего данный тип покрытий, а также рекомендации по самой технологии нанесения данного типа покрытий.

Цель диссертационной работы - повышение эксплуатационных свойств режущего твердосплавного инструмента вследствие нанесения на его поверхность функциональных диффузионных покрытий на базе карбида титана.

Задачи исследований:

1. Анализ кинетики формирования диффузионных функциональных покрытий на базе карбида титана из среды легкоплавких жидкометаллических расплавов на режущем инструменте, изготовленном из твердых сплавов ТК и ВК.

2. Установление влияния состава твердого сплава на химический и фазовый состав и свойства покрытий на базе карбида титана.

3. Исследование влияния режима нанесения функциональных диффузионных покрытий из карбида титана в среде легкоплавких жидкометаллических расплавов на основе РЬ-БьЫ на эксплуатационные свойства режущего твердосплавного инструмента из твердых сплавов ТК и ВК.

4. Исследование влияния термической обработки твердосплавного инструмента с функциональным покрытием из карбида титана после диффузионной металлизации в расплавах РЬ-Ы^ на кинетику структурообразования и свойства.

5. Определение оптимальных режимов резания твердосплавным инструментом, имеющим функциональное диффузионное покрытие из карбида титана.

Диссертационная работа направлена на решение проблемы увеличения износостойкости режущего твердосплавного инструмента, повышения качества механической обработки и увеличение её производительности за счет нанесения функциональных диффузионных титановых покрытий на его поверхность из среды легкоплавких жидкометаллических растворов.

Исследования были направлены на изучение и анализ влияния насыщающей среды, режимов нанесения покрытия, состава покрываемого твердого сплава, влияния термической обработки, режимов резания на стойкость инструмента, имеющего функциональное диффузионное титановое покрытие, на качество обработанной данным инструментом поверхности, а также на разработку рекомендаций по рациональному использованию предлагаемой технологии и инструмента с данным типом покрытия.

В диссертационной работе применены современные методы исследований: металлографический, микрорентгеноспектральный, рентгенофазный анализы со статистической обработкой данных, а также стандартные методики оценки стойкости режущего инструмента, качества обработанных поверхностей, влияния диффузионных титановых покрытий на механические и технологические свойства твердого сплава. Также, были проведены опытно-промышленные испытания, и произведено внедрение результатов диссертационной работы в производство.

В первой главе диссертационной работы были выявлены факторы, влияющие на стойкость режущего инструмента к различным видам износа. Рассмотрены применяемые в настоящее время способы нанесения функциональных покрытий на режущий твердосплавной инструмент, их достоинства и недостатки. Осуществлен обзор имеющихся сведений по нанесению функциональных диффузионных покрытий из среды легкоплавких жидкометаллических растворов на твердосплавной инструмент. Поставлена цель и определены задачи исследований.

Во второй главе диссертационной работы было описано оборудование, используемое для диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов. Также, были описаны методики, по которым проводились исследования и приведен перечень материалов.

В третьей главе диссертационной работы был проведен анализ процесса формирований функциональных диффузионных титановых покрытий на твердых сплавах. Выявлены факторы, влияющие на кинетику и свойства формирующихся покрытий, а также на свойства твердого сплава в целом. Проведены исследования

по выявлению влияния термической обработки инструмента, имеющего функциональное диффузионное титановое покрытие на его свойства и износостойкость.

В четвертой главе диссертационной работы был проведен анализ влияния режимов резания на стойкость инструмента, имеющего функциональное диффузионное титановое покрытие, при обработке материалов, относящихся к разным группам резания. Проведена оценка износостойкости и качества получаемой после механической обработки поверхности, резцами с диффузионными титановыми покрытиями по отношению к непокрытым резцам, и резцам с покрытием Приведены результаты опытно-промышленных

испытаний. Описана программа по определению толщины и концентрации карбида титана в диффузионных титановых покрытиях.

В заключении к диссертационной работе обобщены результаты исследований и сформулированы основные выводы по работе.

В приложении представлены акт использования результатов диссертационной работы в промышленности, акт опытно-промышленных испытаний, тексты программ по определению содержания карбида титана и определению толщины покрытий, для сплавов ТК и ВК.

Основные результаты исследований опубликованы в 4 статьях, в журналах, рецензируемых ВАК РФ, в 2 статьях, входящих в международные реферативные базы, в 2 заявках на изобретение, были апробированы и опубликованы в материалах 5-ти международных конференций.

Научная новизна работы

1. Механизм структурообразования функциональных титановых покрытий на твердых сплавах типа ТК и ВК, полученных в среде легкоплавких жидкометаллических расплавов РЬ-БьЫ-Т1, заключается в образовании дисперсных карбидов титана ТЮ вследствие деструкции карбидов кобальта, появляющихся при предварительной цементации твердосплавных инструментов.

2. Охлаждение после диффузионной металлизации твердосплавного инструмента с покрытием из карбида титана со скоростью от 100 до 200 °С/мин

приводит к увеличению износостойкости инструмента вследствие блокировки процесса образования неупорядоченных нестехиометрических карбидов титана.

3. Старение режущего твердосплавного инструмента с покрытием из карбида титана в определенном интервале температур стимулирует формирование карбида титана стехиометрического состава и исключает образование покрытия с мягким подслоем и хрупким наружным слоем, что позволяет повысить его эксплуатационные свойства, в том числе, микротвердость сплава ВК8 в 1,5, а Т15К6 - в 1,6 раза относительно инструмента из них без покрытия.

Практическая ценность работы

1. Определены режимы и технологические этапы нанесения диффузионных титановых покрытий на твердые сплавы типа ВК и ТК, обеспечивающие повышение стойкости режущего инструмента, а также повышение качества и производительности процесса обработки.

2. Разработаны технологические рекомендации по использованию диффузионно-титанированного твердосплавного режущего инструмента для обработки вязких труднообрабатываемых сплавов, а также закаленных сталей, обеспечивающие повышение производительности и качества процесса обработки.

3. Разработаны рекомендации по выбору твердого сплава и режимов диффузионной металлизации, обеспечивающие повышение стойкости режущего инструмента при обработке труднообрабатываемых материалов.

4. Созданы компьютерные программы, обеспечивающие возможность прогнозирования состава покрытий и кинетики их формирования, а также оптимизации режимов металлизации с учетом условий эксплуатации изделий и совмещения процесса металлизации с термической обработкой покрытых изделий.

5. Результаты работы были использованы на предприятии ОАО АОМЗ.

Методология и методы исследования

Металлографические исследования, включающие качественную и количественную металлографию - определение и анализ толщины, структуры и строения диффузионных покрытий, а также структуры основы, проводились на оптическом микроскопе Axioübserver.Alm (фирмы Carl Zeiss). Также

определялись микротвердость покрытия, переходных слоев, и материала-основы. Микротвердость структурных составляющих измерялась по методу Виккерса на автоматическом твердомере DuraScan80 фирмы EmcoTest. Твердость по Роквеллу определялась в соответствии с ГОСТ 9013 на твердомере ТК-2М по стандартной методике, по шкале «А».

Состав покрытий и переходной зоны исследовались методом рентгеноспектрального микроанализа. При этом использовался растровый электронный микроскоп JEOL JSM-7500F и спектрометр INCA x-sight oxford instruments.

Фазовый состав покрытий определялся на многофункциональном рентгеновском дифрактометре ДРОН-7М. Съемка дифрактограмм велась на излучении CuKa при напряжении 30 кВ, сила тока 20 мА. Для идентификации фаз использовалась база данных ICDD PDF-2.

Шероховатость образцов контролировалась по параметру отклонения профиля Ra на профилографе модели 201.

Испытания механических характеристик твердых сплавов проводились по стандартным методикам в соответствии с требованием ГОСТ.

Положения, выносимые на защиту.

1. Научные основы технологии нанесения диффузионного функционального покрытия на режущие твердосплавные инструменты ВК и ТК из карбида титана, получаемое в среде легкоплавких жидкометаллических расплавов Pb-Bi-Li-Ti.

2. Механизм структурообразования и свойства функциональных диффузионных покрытий из карбида титана на режущих твердосплавных инструментах ВК и ТК на разных стадиях технологического процесса.

3. Технологические режимы термического воздействия на инструмент с диффузионным покрытием из карбида титана, обоснованные на основе проведенных исследований, а также их влияние на механические характеристики, износостойкость инструмента и качество обработанной поверхности.

4. Способы повышения износостойкости диффузионных покрытий из карбида титана на твердосплавном инструменте в результате ускоренного охлаждения после нанесения покрытия и искусственного старения.

Степень достоверности и апробации результатов.

В настоящей работе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных автором, и при его участии в ФБГОУ ВО КубГТУ при выполнении госбюджетных НИР, при выполнении НИОКР на предприятии ООО «Биметалл-плюс». Также, автором заключены договоры о предоставлении грантов для проведения исследований №7648ГУ/2015 по программе УМНИК «Разработка технологии повышения эксплуатационных свойств режущего твердосплавного инструмента за счёт диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов», №18-3800382 «Разработка технологии нанесения диффузионных титановых покрытий из среды легкоплавких жидкометаллических растворов на режущий твердосплавной инструмент с целью повышения его эксплуатационных свойств», конкурс проектов 2018 года фундаментальных научных исследований, выполняемых молодыми учеными (Мой первый грант), РФФИ.

Достоверность результатов исследований обеспечивается использованием фундаментальных положений теории и практики химико-термической обработки сплавов, большим объемом экспериментов, выполненных с привлечением современных методов исследований и опытно-промышленными испытаниями.

Интерпретация полученных в ходе исследования результатов проведена на высоком методическом уровне, научные положения и выводы вполне обоснованы и надежно подтверждены результатами вычислительных экспериментов и расчетных оценок.

Достоверность исследований подтверждается многократной повторяемостью экспериментальных данных, полученных с использованием современных методов исследований, а также согласованностью теоретических данных с результатами экспериментов.

Основное содержание работы отражено в 10 печатных работах, из них 4 работы опубликовано в изданиях, входящих в список ВАК РФ, две статьи в изданиях, входящих в международные реферативные базы данных SCOPUS и Web of Science. Также, получено два патента. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на 5 международных конференциях.

Автор выражает благодарность научному руководителю, заслуженному изобретателю РФ, д.т.н., Соколову А.Г. и коллегам по работе.

Глава 1. Методы повышения эксплуатационных свойств твердосплавного режущего инструмента. Цели и задачи исследований

1.1 Твердые сплавы, применяемые при обработке резанием

Классификация твердых сплавов по составу

Твёрдыми сплавами называют материалы, состоящие из карбидов карбидообразующих элементов, таких как W, Т^ Та, находящихся в металлической матрице, как правило, состоящей из Со. Производство этих материалов осуществляется при помощи технологии порошковой металлургии. Порошки, входящих в сплав элементов, прессуются и спекаются при температуре 1000...2000°С. При спекании кобальт растворяет часть карбидов и плавится. Твердые сплавы изготавливают в виде пластин, которыми впоследствии оснащается режущий инструмент. Структура материала состоит на 80-95% из карбидных частиц. Материал обладает высокой плотностью (пористость не более 5%), твердостью в пределах 80-97 НЯА, высокой износостойкостью в сочетании с высокой теплостойкостью (до 800-1000°С), высоким модулем упругости (6,8105 МПа), пределом прочности на сжатие до 6000 МПа. Главный недостаток твердых сплавов - низкие прочностные характеристики и сложность изготовления сложнопрофильных инструментов [19-21].

В связи с дефицитом вольфрама и кобальта, разработана группа безвольфрамовых твердых сплавов (БВТС). В качестве основы сплавов данной группы используется карбид или карбонитрид титана, а в качестве связки (до 12.19%) - никель или молибден. Кроме того, в составе некоторых БВТС присутствует карбид ниобия. БВТС обладают высокой твердостью (87-94НЯА), коррозионной стойкостью, окалиностойкостью, низким коэффициентом трения по стали и низкой склонностью к адгезии с обрабатываемым материалом. Из недостатков данной группы твердых сплавов можно выделить более низкий модуль упругости, чем у стандартных твердых сплавов, меньшую теплопроводность и ударную вязкость, что ведёт к невозможности их применения при ударных и циклических тепловых нагрузках. Основная область применения БВТС- чистовая

и получистовая обработка сталей с высокой скоростью резания и небольшим сечением среза. [19-21].

По содержанию карбидов твердые сплавы можно разделить на четыре группы:

1. Однокарбидные сплавы. Эти сплавы относятся к вольфрамовой группе (WC-Co). Маркируются буквами ВК и цифрами, которые после буквы К -отражают содержание кобальта в процентах.

2. Двухкарбидные сплавы. Эти сплавы относятся к титановольфрамовой группе (WC-TiC-Co). Маркируются буквами ТК и цифрами, которые после буквы Т - отражают содержание карбида титана в процентах, после буквы К - отражают содержание кобальта в процентах.

3. Трехкарбидные сплавы. Эти сплавы относятся к вольфрамотитанотанталовой группе (WC-TiC-TaC-Co). Маркируются буквами ТТК и цифрами, которые после букв ТТ - отражают общее содержание карбидов титана и тантала в процентах, после буквы К -отражают содержание кобальта в процентах.

4. Безвольфрамовые твердые сплавы. К этой группе относятся сплавы, имеющие следующие основы: ТЮ-№-Мо (маркируются буквами ТН); ТЮ-т-М-Мо (группа КНТ)

Однокарбидные сплавы. Данные сплавы состоят из карбида вольфрама ^^ в кобальтовой матрице. Количество кобальта является определяющим для таких характеристик как твердость и прочность (чем больше кобальта, тем выше твердость, но ниже прочность), также на прочностные характеристики влияет размер карбидных зерен. При одинаковом составе твердых сплавов, твердость увеличивается при уменьшении размера карбидных включений, в то же время крупнозернистая карбидная фаза способствует увеличению вязкости [19,22]. Физико-механические свойства однокарбидных сплавов приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Физико-механические характеристики однокарбидных твердых сплавов.

Марка сплава Состав, % Ои,МПа Плотность р, г/см3 НЯА, не менее

WC Другие соединения

ВК3 97 - 3 1176 15,0-15,3 89,5

ВК3М 97 - 3 1176 15,0-15,3 91,0

ВК6 94 - 6 1519 14,6-15,0 88,5

ВК6М 94 - 6 1421 14,8-15,1 90,0

ВК6ОМ 92 ТаС 6 1274 14,7-15,0 90,5

ВК8 92 - 8 1666 14,4-14,8 87,5

ВК10ХОМ 88 0^3 10 1600 14,3-14,6 89,0

По размеру зерна карбидной фазы сплавы внутри группы делятся на: особомелкозернистые (ОМ), мелкозернистые (М), среднезернистые, крупнозернистые (В), особокрупнозернистые (К, КС, С). В зависимости от содержания кобальта сплавы данной группы также можно условно разделить на три подгруппы [22,23]:

1. Малокобальтовые (3.. .8% обладают высокой твердостью, в основном находят применение при обработке резанием чугуна, неметаллических материалов, некоторых видов сталей.

2. Среднекобальтовые (10.15% применяются в условиях умеренной ударной нагрузки, главным образом при точении чугунов высокой твердости и жаропрочных сплавов.

3. Высококобальтовые (20.25% наиболее прочные, но недостаточно твердые из-за наличия большого количества кобальта, практически не применяются для обработки резанием, в основном их используют для оснащения штампового инструмента.

Особомелкозернистые сплавы имеют размер зерна 1 мкм и менее. Также, плотная мелкозернистая структура позволяет получить наименьший радиус режущего клина при правке и заточке инструмента, приближающийся к значениям, полученным у быстрорежущих сталей. Это позволяет снизить шероховатость обработанной поверхности и увеличить стойкость инструмента [19,22,24].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бобылёв Эдуард Эдуардович, 2019 год

Список использованных источников

1. А.Г. Соколов, В.В. Иосифов, А.Г. Схиртладзе, Технологии формирования требуемых механических и физико-химических свойств поверхности изделий (покрытия в машиностроении): учебное пособие для студентов, магистров и аспирантов направления «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». - Краснодар: Издательский Дом - Юг, 2016. - 212с.

2. Ильин А.А., Строганов Г.Б., Скворцова С.В. Покрытия различного назначения для металлических материалов: Учебное пособие. - М.: Альфа-М: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 144 с.

3. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. Учебное пособие для вузов. - М.: Металлургия, 1985. - 256с.

4. Shmatov А.А. Low-temperature and high-temperature thermochemical hardening technologies for hard alloys // ESDA 2006: Proceedings of the International Conference. Turin. Italy. 2006. P. 127-132.

5. Иващенко А.П. Анализ способов повышения стойкости материалов режущих инструментов // Международный журнал фундаментальных и прикладных исследований. - №12. - 2015. - с. 389-392.

6. Jun Tang, Ji Xiong, Tian'en Yang, Mengxia Liang, Wei Yang, Junbo Liu, Qiwen Zheng. Microstructure and properties of CVD coated on gradient cemented carbide with different WC grain size// International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 61. - December 2016. - p. 128-135.

7. S. Tanaka, T. Shirochi, H. Nishizawa, K. Metoki, H. Miura, H. Hara, T. Takahashi. Micro-blasting effect on fracture resistance of PVD-AlTiN coated cemented carbide cutting tools//Surface & Coatings Technology. - 308 (2016). - p. 337-340.

8. Соколов А.Г., Мансиа Салахалдин. Механизм и особенности формирования диффузионных никель-медных покрытий из среды легкоплавких жидкометаллических растворов на твердых сплавах // Технология металлов. -2012.-№2.-С. 38-43.

9. M. Chaevsky. Comparison of methods of formation of protective coating from high-temperature liquid media// Metal Science and Heat Treatment. - 2001. - V. 43. - 1112.- P. 446

10. Лоскутов В.Ф., Хижняк В.Г., Куницкий Ю.А., Киндрачук М.В. Диффузионные карбидные покрытия. - К: Техника, 1991. - 168с.

11. А.с. 1594800 СССР. Способ химико-термической обработки изделий / В.П. Артемьев, В.Ф. Шатинский, М.М. Кицак, Е.М. Рудковский, П.М. Худык. -Заявлено 27.01.88; Опубл. 06.09.91, ДСП № 6. - 3 с.

12. А.С. 1145051 СССР. Способ получения диффузионных покрытий /А.Т.Рева, В.Г.Горбач, Н.А.Кулыба, А.В.Бильченко// Бюл.-1985.-№10.- опуб. 15.03.85

13. Брохин И.С., Эйхманс Э.Ф., Берман Н.В. Режущие свойства неперетачиваемых пластин твердых сплавов с термодиффузионными износостойкими покрытиями из карбида титана. - В кн.: Твердые сплавы. М.: Металлургия. - 1976. - вып. 16. - с.17-24.

14. Соколов А.Г. Разработка теоретических и технологических основ повышения стойкости режущего и штампового инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов: Дис. д-ра техн.наук: 05.01.02. - Краснодар, 2008. - 369 с.

15. Патент №2618289 РФ, МПК С23С 12/00 (2006.1). Способ повышения износостойкости изделий из твердых сплавов/ А.Г. Соколов (РФ), Э.Э. Бобылёв (РФ) - Заявлено 18.11.2015; опубл. 03.05.2017, Бюл. №13

16. A.G. Socolov, E.E. Bobylyov. Diffusion saturation by titanium from liquid-metal media as way to increase carbide-tipped tool life// Solid State Phenomena.-2017.-pp 181-186.

17. Патент №2451108 РФ, МПК С23 C 10/26 (2006.01). Способ обработки инструмента из стали или твердого сплава/ А.Г. Соколов (РФ), Мансиа Салахалдин (РФ) - Заявлено 04.10.2010; опубл. 20.05.2012, Бюл. №14.

18. Соколов А.Г., Артемьев В.П. Повышение работоспособности инструмента методами диффузионной металлизации. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2006. 228 с. : ил

19. Воробьева Г.А., Складнова Е.Е., Леонов А.Ф., Ерофеев В.К. Инструментальные материалы. - СПб.: Политехника, 2005. - 260 с.

20. Режущий инструмент: Учебник для вузов / Под реакцией С.В. Кирсанова. - 3-е изд. М.: Машиностроение, 2007. - 528 с.: ил.

21. Григорьев С.Н., Методы повышения стойкости режущего инструмента: учебник для студентов втузов. - М.: Машиностроение, 2011. - 368 с.: ил.

22. Материаловедение: учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. - 8-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 648с.: ил.

23. Твердые сплавы. Баженов М. Ф., Байчман С. Г., Карпачев Д. Г. Справочник. М., «Металлургия», 1978. с. 184.

24. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Материаловдение: Учебник для вузов. Изд. 4-е, перераб. и доп. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2007. - 784 с.: ил.

25. Самсонов Г.В., Эпик А.П. Тугоплавкие покрытия. - М.: Металлургия, 1973. -398с.

26. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1985 - 304 с., ил.

27. Солоненко В.Г., Рыжкин А.А. Резание металлов и режущие инструменты: учебное пособие. - Инфа-М., Высшее образование, 2014.- 416с.

28. Адаскин, A. M. Современный режущий инструмент / A. M. Адаскин, П. В. Колесов.- 2011.-224 с.

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

30. Теория резания: учеб./П.И. Ящерицын, Е.Э. Фельдштейн, М.А. Корниевич - 2 изд., испр. и доп. - Мн.: Новое знание, 2006 - 512 с.: ил. - (Техническое образование).

31. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 1982. - 302с., ил.

32. Твердые сплавы. Киффер Р., Бенезовский Ф. Перев. с нем. Изд-во «Металлургия», 1971, с.392

33. Резание материалов. Режущий инструмент: учеб. пособие/ В.М. Кишуров, Н.К. Криони, В.В. Постнов, П.П. Черников - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2009. - 492 с.

34. Бобров Г.В., Нанесение неорганических покрытий (теория, технология, оборудование): Учеб. Пособие для студентов вузов/ Г.В. Бобров, А.А. Ильин. -М.: Интермет Инжиниринг, 2004. - 624 с.: ил.

35. Marina Brama et al. Effect of titanium carbide coating on the osseointegration response in vitro and in vivo// Biomaterails. - Volume 28. - Issue 4. - February 2007.

- P. 595-608.

36. Josef Daniel et al. On the effect of the substrate to target position on the properties of titanium carbide/carbon coatings// Surface And Coatings Technology. - Volume 328.

- 15 November 2017. - P. 462-468.

37. Angela De Bonis et al. Formation of Titanium Carbide (TiC) and TiC@C core-shell nanostructures by ultra-short laser ablation of titanium carbide and metallic titanium in liquid// Journal Of Colloid And Interface Science. - Volume 489. - 1 March 2017.

- P. 76-84.

38. Z.J. Xie et al. Titanium carbide coating with enhanced tribological properties obtained by EDC using partially sintered titanium electrodes and graphite powder mixed dielectric// Surface And Coatings Technology. - Volume 300. - 25 November 2016. -P. 50-57.

39. C. Ramirez et al. Understanding the diffusion wear mechanisms of WC-10%Co carbide tools during dry machining of titanium alloys// Wear . -Volumes 390-391. -15 November 2017. - P. 61-70.

40. Берштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. - М.: Металлургия, 1979. - 495 с.

41. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. - М.: Металлургия, 1983. - 527с.

42. Бугаков В.З. Диффузия в металлах и сплавах. - Л., М.: Госиздат ТТЛ, 1949. -173 с.

43. Максимов М. Износостойкие покрытия как движитель процесса в технологии инструментальных материалов и современной металлообработки // NanoWeek

- 2010. - № 106.

44. Верещака А.С., Третьяков И.П., Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. - М.: Машиностроение, 1986. - 192 с.: ил. (Б-ка инструментальщика)

45. Покрытия для деталей машиностроения / Т.И.Иванова, А.Г.Соколов, С.К.Конев, А.В.Сивенков. -Л.:ЛМИ, 1989. - 89с.

46. Козырева Л.В. Химическое газофазное осаждение как метод получения наноструктурных материалов / Технологии ремонта восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и

технологической оснастки от нано- до макроуровня. - 13 международная научно-практическая конференция . Ч.1. СПБ.: СПбГПУ. - 2010. - С. 174-178.

47. Schumacher, Joshua David, "Design and construction of plasma enhanced chemical vapor deposition reactor and directed assembly of carbon nanotubes" //Graduate Theses and Dissertations [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://scholarcommons.usf.edu/etd/1470

48. B. DeBenedetti, S. Grassini, L. Maffia, Comparison between eco-profiles of innovative PA-CVD and traditional galvanic coatings, In: ICMAT2005, Singapore, 3-8 July 2005. pp. 1-4

49. Д.Локтев, Е.Ямашкин, Методы и оборудование для нанесения износостойких покрытий// Наноиндустрия - 2007.- №4

50. В. Одинков, Г.Павлов, В.Самойликов, П. Иркин, Газофазное осаждение структур, активируемых низкотемпературной плазмой// Наноиндустрия -2012.-№5

51. Stephen A. Campbell, Fabrication Engineering at the Micro- and Nanoscale, 3 Edition, Oxford University, Press, 2008. (TK7871.85.C191F, E-book)

52. Mattox, Donald M. The Foundations of Vacuum Coating Technology. Norwich, N.Y.: Noyes Publications/William Andrew Pub., 2003.

53. Попов Н.В., Скориков А.В., Климов Ю.Е. Нанесение диффузионного хромоникелевого покрытия на порошковые материалы на основе железа// Новые материалы и технологии их получения. Материалы IX Международной научно-практической конференции.- Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова.- 2015.- с.22-26

54. Герцрикен С.Д., Дехтяр И.Я. Диффузия в металлах и сплавах в твёрдой фазе. -М.: Физматгиз, 1969. - 564 с.

55. Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г., Щербаков Э.Д., Панич Г.Г. Силицирование металлов и сплавов. - Минск: Наука и техника, 1972. - 279 с.

56. Криштал М.А. Диффузионные процессы в железных сплавах. - М.: Металлургиздат, 1962. - 120 с.

57. Weers I.R., Klamut C.I. Interaction between Steel Surface and Zirconium in Liguid Vismuth // In.: Corrosion of Reakctor Materials. - I. - Vienna, 1962. - pp. 23 - 30.

58. Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г. Борирование стали. - М.: Металлургия, 1967. -119 с.

59. Максимович Г.Г. Шатинский В.Ф., Гойхман М.С. Диффузионные покрытия драгоценными металлами. - Киев: Наукова думка, 1978. - 168 с.

60. Глухов В.П. Боридные покрытия на железе и сталях. - Киев: Наукова думка, 1970. - 205 с.

61. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. - М.: Машиностроение, 1976. -255 с.

62. Дубинин Г.Н. Диффузионное хромирование сплавов. - М.: Машиностроение, 1964. - 452 с.

63. Освепян Г.С., Карапетян К.Г., Овасапян А.В. Упрочнение режущих инструментов методом химико-термической обработки// 9 международная практическая конференция-выставка «Технологии ремонта, восстановления и

упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки». Ч.2. СПБ.: СПбГПУ. - 2007. - С.164 - 170.

64. Карапетян К.Г. Химико-термическая обработка титановольфрамовых твердых сплавов // Актуальные проблемы современной науки. - М.- 2003. - №5 (14). -С.199-201.

65. Соколов А.Г., Артемьев В.П. Диффузионная металлизация как способ повышения работоспособности инструмента // 9 международная практическая конференция-выставка «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки». Ч.2. СПБ.: СПбГПУ. - 2007. - С.208 - 215.

66. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. - М.: Машиностроение, 1965. - 491 с.

67. Горбунов Н.С. Диффузионные покрытия на железе и стали. - М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 207 с.

68. Гасанов Б.Г. Диффузионные процессы в пористых порошковых системах/ Научно-педагогические школы юргту (нпи). История. Достижения. Вклад в отечественную науку. Сборник научных статей. - Новочеркасск. - 2007.- 480486

69. Рябов В.Р. Алитирование стали. - М.: Металлургия, 1973. - 239 с.

70. Коган В.Б. Гетерогенные равновесия. - Л.: Химия, 1968. - 431 с.

71. Мокров А.П., Захаров П.Н. Диффузия в бинарных и многокомпонентных системах / В кн.: Диффузионные процессы в металлах. - Тула: ТПИ, 1973. - С. 6 - 38.

72. Гуров К.П. Основание кинетической теории. - М.: Наука, 1966. - 351 с.

73. Лобов Б.Я. Кинетическая теория фазовых превращений. - М.: Металлургиздат, 1969. - 263 с.

74. Процессы взаимной диффузии в сплавах / И.Б. Боровский, К.П. Гуров, И.Д. Моргунова, Ю.Э. Участе. - М. - Наука, 1973. - 360 с.

75. Щербидинский Г.В. Закономерности диффузии в тройных сплавах и кинетика формирования трёхкомпонентных покрытий / В кн.: Защитные покрытия на металлах. - К.: Наукова думка, 1972. - Вып. 6. - С. 38 - 45.

76. Беседин Н.П. Физико-технические основы борирования стали. - Автореф. дис. канд. техн. наук. - М.: 1952. - 24 с.

77. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. - М.: Металлургия, 1978. - 247 с.

78. Иванчук В.В., Гасанов Б.Г. Диффузионные потоки в переходных слоях при спекании порошковых биметаллических изделий// Интеллектуальный резерв университета - решению проблем Северо-Кавказского региона. Материалы 48-й научно-технической конференции студентов и аспирантов ЮРГТУ. - 2000.-С. 71-72.

79. Земсков Г.В., Коган Р.Л. Многокомпонентное диффузионное насыщение металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1978. - 208 с.

80. Хижняк В.Г. Диффузионные комплексные покрытия с добавкой титана на твёрдых сплавах ВК8 и Т15К6 / В.Г. Хижняк, Ю.М. Помарин, А.1. Дегула, О.Д. Смиян // Современная электрометаллургия. -Киев.- 2008.- №2(91). -С. 52-55.

81. Лыгденов Б.Д. Интенсификация процессов химико-термической обработки при диффузионном титанировании/ Барнаул: НИЦ "Системы управления", 2006. — 135 с.

82. А.С. 1145051 СССР. Способ получения диффузионных покрытий /А.Т.Рева, В.Г. Горбач, Н.А. Кулыба, А.В. Бильченко// Бюл.- 1985.-№10.

83. Covington A.K. Wolf A.A. Isothermal Mass / Transfer in Liguid Metals. - Reactor Sci Technol. (I. Nucl. Tnergy. Part. B). - I. - 1959. - P. 20 - 26.

84. Шатинский В. Ф., Збожная О. М., Максимович Г. Г. Получение диффузионных покрытий в среде легкоплавких металлов. Киев: Наукова Думка, 1976. 202 с.

85. Соколов А.Г., Бобылев Э.Э. Влияние температуры диффузионного титанирования из среды легкоплавких жидкометаллических растворов на износостойкость режущего твердосплавного инструмента //Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика. Материалы международной научно-практическая конференция 14-15 апреля 2016г. - СПБ:

- С. 324-330

86. Щербинский Г.В. Диффузия в многокомпонентных системах / В кн.: Диффузионные процессы в металлах. Тула, 1973. с. 62 - 68.

87. Терешин В.А., Дубовенко В.П., Шатинский В.Ф., Борисов А.В. Критерий возможности получения защитных покрытий из жидкой фазы / В кн.: Диффузионные процессы в металлах. - Тула: ТПИ, 1975.- Вып.3. - С.136 - 139.

88. Пекарский Л.Д. Концепция защиты порошковых материалов от коррозии / Тез. материалов науч.-техн. конф. - Иркутск: Иркутский политех. ин-т, 1991. - С. 62

- 63.

89. Carter G.F., Fleming R.A. Diffusion Coating Formed in Molten Calcium Systems. Reactions in Ca - Fe - Cr Systems. - J. Less - Common Metals, 1968, 14, 2.

90. Пат. 964.323 Великобритания С 23 с 1/00. Improvements in or relating to the Formation of Coatings on Ferrous Articles / E.J. du Pont de Nemours and Company (США) - № 28138/60; Заявлено 15.08.60; Опубл. 22.07.1964.

91. Пат. 1.386.172 Франция С 23 с. Prjcede pour entrober dearticles en metal ferreux par diffusion / Jhon J. Rauch, Ray J. Van Thynt E.I. DU PONT DE NEMOURS AND CO. residant aux Etats-Unis d' Amerique - № 968.718; Заявлено 07. 12. 64; Опубл. 1965.

92. Пат. 3.620.816 США С 23 с 1/00. Metod of diffusion coating metal substrates using molten lead AS transport medium / Alfred L. Leavitt, J.R. Batten - № 763.187; Заявлено 16.10.68; Опубл. 16.11.71.

93. Пат. 3.467.545 США С 23 с 1/10 Alloy diffusion coating process / F. Carter; Заявлено 29.05.63; Опубл. 16.09.69.

94. Пат. 3.481.770 С 23 с 1/10 Process for preparing alloy diffusion coatings / Charles H. Lemke, Niagara Falss - № 539.299; Заявлено 01.04.66; Опубл. 02.12.69.

95. Пат. 3.251.719 С 23 с 1/00 Frederick Tepper, John Wilson Maustaller, John G/ Gerken. - Опубл. 17.05.66.

96. А.с. 298701 СССР. МКИ С 23 с 9/10. Способ получения покрытий на основе молибдена / М.И. Чаевский. М.С. Гойхман. - № 128697; Заявлено 29.11.68; Опубл. 23.03.71. Бюл. № 11. - 2с.

97. А.с. 280158 СССР. МКИ С 23 с 9/10. Способ химико-термической обработки / М.И. Чаевский, А.Л. Бичуя. - № 128 6924; Заявлено 29.11.68; Опубл. 26.08.70. Бюл. № 27. - 2 с.

98. Пат. 118052 С 23 с 1/10 Fremgansmade til diffusions overtrxhning of emner of uxdle, tugtameltelige metaller / Argyriades D., Carter F. - Опубл. 28.12.70.

99. Скориков А.В., Ульяновская Э.В. Особенности формирования диффузионного слоя при поверхностном легировании хромом порошковых сталей// Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: технические науки. - 1(197). - 2018. - С.121-126.

100. Химико-термическая обработка металлокерамических материалов / Л.Г. Ворошнин, Л.С. Ляхович, Ф.Г. Ловшенко, Г.Ф. Протасевич. - Минск: Наука и техника, 1977. - 272с.

101. Способ химико-термической обработки стальных изделий / В.П. Артемьев, М.И. Чаевский. - А. с. 954502 СССР. - 1982. - Б.И. № 32.

102. Патент № 2521187, МПК С23С 10/18; С23С 2/04 (2006.01) Устройство для диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических растворов / А.Г. Соколов РФ - заявлено25.10.12; опуб. 27.06.2014, Бюл. №18.

103. Соколов А.Г., Бобылёв Э.Э. Оценка влияния процесса диффузионного титанирования твердых сплавов из среды легкоплавких жидкометаллических растворов на работоспособность режущего инструмента/ Технология упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика: Материалы 17-й Международной научно-практической конференции: СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015- С.446-451.

104. Соколов А. Г., Артемьев В. П., Шашерина С. А. Технология и оборудование для диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов//Технология металлов. 2010. № 3. С. 30-36.

105. Григорьев О. Н. Контактная прочность и трещиностойкость хрупких материалов / [О. Н. Григорьев, Б. А. Галанов, В. А. Котенко и др.] // Металлофизика и новейшие технологии. — 2005. — № 8. — C. 1001—1018.

106. Максимович Г.Г., Шатинский В.Ф., Копылов В.И. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями. - Киев: Наукова думка, 1983. - 248 с.

107. Шатинский В.Ф., Артемьев В.П., Чаевский М.И. Процессы, происходящие на межфазной границе твердый - жидкий металлы в эвтектическим расплаве свинец-висмут // Адгезия расплавов и пайка материалов. - Киев: Наукова Думка. - 1987. - Вып. 18. - С. 55 - 58.

108. Термодинамические критерии возможности получения защитных покрытий из расплава / В.А. Терешин, Н.В. Борисов, Ю.П. Дубовенко, А.П. Мокров, В.Ф. Шатинский / В кн.: Жаропрочность и жаростойкость металлических материалов. - М.: Наука, 1976. - С. 180 - 183.

109. Задумкин С.Н. Современные теории поверхностной энергии чистых металлов / В кн.: Поверхностные явления в расплавах и возникающие из них твердых фаз. - Нальчик: 1965. - С. 41 - 50.

110. Попаль С.И., Павлов В.В. Термодинамический расчет поверхностного натяжения растворов / В кн.: Поверхностные явления в расплавах и возникающие из них твердых фаз. - Нальчик: 1965. - С. 41 - 50.

111. Артемьев В.П. Оценка некоторых параметров процесса диффузионного титанирования в среде легкоплавких металлов//Материалы 2-го Собрания металловедов России.-Пенза, 1994-С. 33-35.

112. Артемьев В.П.,Чаевский М.И. Диффузионное титанирование в среде жидкометаллических расплавов//Адгезия расплавов и пайка материалов.-Киев: Наукова думка, 1986.-Вып. 16.-С.82-8.

113. Carter G.F. Diffusion Coatings Formed in Molten Cflcium Impart High Corrosion Resistance. - Metal Progress, 1968, 93, 6.

114. Артемьев В.П. Разработка научных и технологических основ химико-термической обработки сталей в жидкометаллических расплавах : Дис. д-ра техн.наук: 05.01.02. - Краснодар, 2001. - 352 с.

115. Дунин-Барковский И.В., Карташов А.Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. - М.: Машиностроение, 1978. - 229 с.

116. А.с. 1772215 СССР, МКИ3 С23 С10/22. Способ нанесения диффузионных покрытий на стальные изделия / А.Г. Соколов, Т.И. Иванова, А.В. Сивенков -№4928593/02; Заявлено 30.10.91; Опублик. 30.10.92, Бюл. № 40. - 2 с.

117. Справочник по пайке: Справочник / Под ред. И.Е. Петрунина, - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984. - 400 с., ил.

118. Термодинамические свойства неорганических веществ. Справочник / Под ред. А.П. Зефирова. - М.: Атомиздат, 1965. - 457 с.

119. Carter G.F. Diffusion coating fromed in molten calcium impart high corrosion resistance. - Metal Progr., 1968, 93 №6 р. 1123 - 1128.

120. Carter G. F., Fleming R.A. Diffusion coatings formed in molten calcium systems/ Reactions in Ca - Fe - Cr systems. - J. Less-Common Metals, 1968. 14 №2. р. 328 -336.

121. Miyooski Yasuhiko, Kado Satoshi, Otoguro Yasuv, Muda Noboru/ Bosyoku gyutsu. Gross. Eng., 1975, 24, №4. - P. 177 - 182.

122. Соколов А.Г., Тимофеев Б.Т. Влияние введения добавок лития и олова на свойства стали в свинцовых и свинцово-висмутовых расплавах// Вопросы материаловедения. - 2007. - №3. - с.292-299.

123. Никитин В.И. Физико-химические явления при воздействии жидких металлов на твердые. -М.: Атомиздат, 1967. -320 с.

124. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. - М.: Металлургия, 1976. - 543 с.

125. Даркен Л.С., Гурри Р.В. Физическая химия металлов. - М.: Металлургиздат, 1960. - 582 с.

126. Соколов А.Г. Влияние карбидных фаз на диффузионные процессы, протекающие в зоне контакта сталей со свинцовыми расплавами, содержащими титан // Тез. докл. Девятая международная конференция «Проблемы материаловедения при проектировании и эксплуатации оборудования АЭС». -Спб., 2006 С.175 -176.

127. Соколов А.Г. Влияние карбидных фаз на диффузионные процессы, протекающие в зоне контакта сталей со свинцовыми расплавами, содержащими титан // Тез. докл. Девятая международная конференция «Проблемы материаловедения при проектировании и эксплуатации оборудования АЭС». -Спб., 2006 С.175 -176.

128. Соколов А.Г. Диффузионное титанирование из среды легкоплавких жидкометаллических растворов как способ повышения стойкости инструментальных сталей // Научная мысль Кавказа.- 2006.-№6.- С.233-242.

129. Соколов А.Г., Бобылёв Э.Э., Тимофеев Б.Т. Повышение эксплуатационных свойств режущего твердосплавного инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов// Вопросы материаловедения. - 2016. - №1. - С.53-59.

130. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: в 3 Т./ Под общ. ред. Н.П.Лякишева. - М.: Машиностроение, 1996. - 992 с.: с ил.

131. Соколов А.Г., Бобылёв Э.Э. Кинетика формирования покрытий на базе карбида титана, нанесенных по технологии диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов, на сплавах типа ТК и ВК // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты).- 2016.- № 2 (71).- С. -59-69.

132. Соколов А.Г. Бобылёв Э.Э. Диффузионная металлизация твердых сплавов как способ повышения качества обработки труднообрабатываемых сплавов//

133. Соколов А.Г. Бобылёв Э.Э. Кинетика формирования диффузионных титановых покрытий на твердых сплавах типа ТК и ВК// Технические науки -от теории к практике/ Сб. ст. по материалам LXVII междунар. науч.-практ. конф. №2(62). - Новосибирск: Изд. АНС «СибАК». - 2017. - с. 17-23

134. Кипарисов С.С., Левинский Ю.В., Петров А.П. Карбид титана: получение, свойства, применение. - М.: Металлургия, 1987. - 216 с.

135. Панов В.С., Чувилин А.М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. Учебное пособие для вузов. - М.: МИСИС, 2001. -428 с.

136. Методы измерения микротвёрдости и трещиностойкости наноструктурных керамик: учебное пособие / О.Л. Хасанов, В.К. Струц, В.М. Соколов , В.В. Полисадова, Э.С. Двилис, З.Г. Бикбаева; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета , 2011.

- 101 с.

137. А.И. Гусев Фазовые равновесия, фазы и соединения в системе ТьС// Успехи химии.- №6(71). - 2002.- с.507-532

138. В.Н. Липатников, А.Коттар, Л.В. Зуева, А.И. Гусев Фазовые превращения беспорядок-порядок и электросопротивление нестехиометрического карбида титана// Физика твердого тела. - №7(40). - 1998. - с. 1332-1340

139. В.Н. Липатников, А.И. Гусев Эффекты упорядочения на структуре и теплоемкости нестехиометрического карбида титана// Письма ЖЭТФ. - №9(69).

- с. 631-637

140. Патент №2555320 РФ, МПК С23С28/04 (2006.01). Способ поверхностного упрочнения металлических изделий/ Пустовойт В. М. (РФ), Домбровский Ю.М. (РФ), Степанов М.С. (РФ) - Заявлено 21.01.2014; опубл. 10.07.2015, Бюл. №17

141. Соколов А.Г., Бобылёв Э.Э. Увеличение периода стойкости режущего твердосплавного инструмента за счёт диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов// Международный союз ученых «Наука. Технологии. Производство». Ежемесячный научный журнал №1 (17)/2016, с.22-25.

142. Швалёва А.В. Аппроксимация экспериментальных точек полиномиальной функцией методом наименьших квадратов// Электронный научный журнал «APRIORY. СЕРИЯ: ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ» [Электронный ресурс]. -№4. - 2014. - с. 1-10

143. Баласанян Б.С. Способ определения математической модели объекта в виде многофакторного полинома различных порядков / Математика в высшей школе.- Т.1, №2 - Ереван: ГИУА, 2005. - с.14-20.

144. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. М: Машиностроение. 1974. - 244 с.

145. Бердышев В.И., Петрак Л.В. Аппроксимация функций, сжатие численной информации, приложения. Екатеринбург: УрО РАН. - 1999. - 295с.

146. Б. Страструп. Язык программирования С++. Специальное издание / Пер. с англ. - М.: ООО «Бином-Пресс», 2006. - 1104 с.: ил.

Утверждаю: Исп. директор ОАО «АОМЗ» Смолин Денис Борисович

JtiafhJL

« U

2016

АКТ

об использовании результатов кандидатской диссертационной работы Бобылёва Эдуарда Эдуардовича

Комиссия в составе:

Председатель гл. инженер Строгий А.Э.

Члены комиссии: Диспетчер пр-ва Андреев C.B.

Мастер мех. участка Цыкалов А.П.

Мастер СК Бекетов С.И.

Инженер по инструменту Керн В.И.

Составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы аспиранта Бобылёва Э.Э., «Повышение эксплуатационных свойств режущего твердосплавного инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов», представленной на соискание ученой степени кандидата наук, использованы на ОАО «АОМЗ» при фрезерной обработке плоскостей:

1. Деталей типа «корпус» электронасосных агрегатов НМШ 32-10-118/6,3-1, НМШ 80-16-1-36/6,3-1 (материал СЧ18);

2. Заготовок призматической формы (материалы сталь 3, сталь 45);

3. Заготовок круглого сечения (материал сталь 60С2А);

4. При профилировании деталей из листового металла после газопламенной резки.

Использование инструментов, изготовленных из твердых сплавов типа ВК и ТК, имеющих диффузионные титановые покрытия, нанесенных по технологии, разработанной диссертантом, позволило:

1. Увеличить производительность процесса механической обработки деталей на 15-20%;

2. Стойкость режущего инструмента более, чем в 6 раз, качество поверхности изделий, получаемой после обработки в 2 раза относительно твердосплавных инструментов российского производства без покрытия. При этом использовались пятигранные пластины PNUM - 110408.

3. Стойкость режущего инструмента в 1,4 раза и аналогичное качество поверхности, относительно инструмента с покрытием PVD (на основе нитрида титана) зарубежного производства. При этом использовались пятигранные пластины PNUM - 110408.

Экономический эффект от внедрения инструмента, имеющего диффузионное титановое покрытие, нанесенное по технологии, разработанной Бобылёвым Э.Э.., за период 2 года составил 600 тысяч рублей.,

Председатель комиссии: гл. инженер _ усу/ Строгий А.Э.

Члены комиссии: дисп. пр-ва - _Андреев С.В.

мастер мех. уч.__Цыкалов А.П.

мастер СК ^ " Бекетов С.И. инж. по инстр. ___Керн В.И.

Текст программы по прогнозированию толщины покрытия и содержания в нем

карбида титана на сплавах ТК

#include "stdafx.h" #include <iostream> using namespace std;

int main() {

setlocale(LC_ALL, "Russian");

float b = -0.0002;

double n = 0.5063;

double m = 226.34;

int Vibor = 0;

float a = 0;

int menu = 0;

double q = a*a;

do {

cout << "Титановые покрытия на сплавах ТК. Выберите определяемую характеристику"

<< endl;

cout << "1) Содержание карбида титана " << endl;

cout << "2) Толщина покрытия после насыщения в течении 60 минут" << endl;

cout << "3) Выход" << endl;

cout << "Ваш выбор = ";

cin >> Vibor;

int asd = 1;

do {

if (Vibor == 1) {

cout << "Введите значение температуры от 1000 до 1200, чтобы узнать процент содержания кабрида титана в покрытии = ";

cin >> a;

while (a < 1000 || a > 1200) {

cout << "К сожалению, для этих значений нет графика ^Введите

нужный диапозон ";

cin >> a;

}

float c = 0.00008*(a*a) - 0.1458*a + 158.8; cout << endl;

cout << "Содержание карбида титана в покрытии при выбраной температуре = " << c << " %" << endl << endl;

cout << "Для того чтобы продолжить вычисления введите 1, для того чтобы закрыть программу или выйти в меню выбора режима введите 0 = ";

cin >> asd;

}

if (Vibor == 2) {

cout << "Введите значение температуры от 1000 до 1200, чтобы узнать

;

cin >> a;

while (a < 1000 || a > 1200) {

cout << "К сожалению, для этих значений нет графика ^Введите cin >> a;

}

double e = 2.7182818284; float c = -3*0.00001*(a*a) + 0.076*a - 42;

толщину покрытия = "

нужный дипозон ";

cout << endl;

cout << "Толщина покрытия = " << c << " MKM" << endl << endl; cout << "Для того чтобы продолжить введите 1, для того чтобы закрыть программу или выйти в меню выбора режима введите 0 = ";

cin >> asd;

}

if (Vibor == 3) {

return 0;

}

} while (asd == 1);

cout << "Чтобы выйти в меню выбора режима нажмите 2, если вы хотите полностью закрыть программу нажмите 3 = "; cin >> menu;

if (menu == 3) {

return 0;

}

} while (menu == 2); return 0;

}

Текст программы по прогнозированию толщины покрытия и содержания в нем

карбида титана на сплавах ВК

#include "stdafx.h" #include <iostream> using namespace std;

int main() {

setlocale(LC_ALL, "Russian");

float b = -0.0002;

double n = 0.5063;

double m = 226.34;

int Vibor = 0;

float a = 0;

int menu = 0;

double q = a*a;

do {

cout << "Титановые покрытия на сплавах ВК. Выберите определяемую характеристику"

<< endl;

cout << "1) Содержание карбида титана" << endl;

cout << "2) Толщина покрытия после насыщения в течении 60 минут" << endl;

cout << "3) Выход" << endl;

cout << "Ваш выбор = ";

cin >> Vibor;

int asd = 1;

do {

if (Vibor == 1) {

cout << "Введите значение температуры от 1000 до 1200, чтобы узнать процент содержания кабрида титана в покрытии = ";

cin >> a;

while (a < 1000 || a > 1200) {

cout << "К сожалению, для этих значений нет графика ^Введите

нужный диапозон ";

cin >> a;

}

float c = -0.0002*(a*a) + 0.5063*a - 227.33; cout << endl;

cout << "Содержание карбида титана = " << c << " %" << endl <<

endl;

cout << "Для того чтобы продолжить вычисления введите 1, для того чтобы закрыть программу или выйти в меню выбора режима введи 0 = ";

cin >> asd;

}

if (Vibor == 2) {

cout << "Введите значение температуры от 1000 до 1200, чтобы узнать

;

cin >> a;

while (a < 1000 || a > 1200) {

cout << "К сожалению, для этих значений нет графика ^Введите cin >> a;

}

double e = 2.7182818284;

float c = 6 * 0.000001*(a*a) + 0.0006*a - 2.5999;

толщину покрытия = "

нужный дипозон ";

cout << endl;

cout << "Толщина покрытия = " << c << " MKM" << endl << endl; cout << "Для того чтобы продолжить введите 1, для того чтобы закрыть программу или выйти в меню выбора режима введите 0 = ";

cin >> asd;

}

if (Vibor == 3) {

return 0;

}

} while (asd == 1);

cout << "Чтобы выйти в меню выбора режима нажмите 2, если вы хотите полностью закрыть программу нажмите 3 = "; cin >> menu;

if (menu == 3) {

return 0;

}

} while (menu == 2); return 0;

}