Основи лезової обробки зносостійких захисних покриттів

Такий вплив пов'язаний з використанням комбінованих технологій, коли поряд з процесом різання впроваджується додатковий енергетичний вплив, зокрема, нагрів зрізуємого шару. Розроблена математична модель температурного поля в циліндричній деталі при обробці з нагрівом, яка враховує, що нагрів провадиться нормально-розподіленим джерелом, який рухається по спіралі, та внутрішнім джерелом, пов'язаним з зоною різання. На її базі розроблена програма для обчислення на ПЕОМ розподілу температури в задній площині поперечного перерізу деталі в заданий момент часу. Проведений комплекс досліджень (а. с. 927440, 1625606, 1686549) визначив дві галузі використання процесу обробки з нагрівом: - точіння різцями із кибориту з нагрівом дугою з силою струму до 40 - 50 А. Засіб рекомендується при необхідності швидкої стабілізації показників роботи спряження (коефіцієнту терття, сили терття і т.д.) При цьому процес приробки деталей проходить скоріше, ніж після обробки без нагріву, однак, їх приробний знос зростає на 25 - 30%; - точіння різцями із кибориту з нагрівом дугою з силою струму 50 - 80 А. Процес більш продуктивний, підвищується стійкість інструменту, однак, в поверхневому шарі формується розміцнена зона глибиною 0,2 - 0,6 мм. Технологія рекомендується як попередня з наступним вилученням дефектного шару на додатковій операції.

Використання газових і рідких масляних МОТС при точінні захисних покриттів підвищує стійкість ріжучого інструменту із ПНТМ в 1,6 - 2 рази.

Властивості інструментального матеріалу ціленаправлено змінюються спеціальною термічною і хіміко-термічною обробкою полікристалів на основі КНБ. Така обробка, яка провадилась в умовах забезпечуючих утворення нових фаз (а. с. 1541980), таких, що мають підвищені механічні властивості і мінімізують утворення борного ангідриду як на поверхні, так і всередені об'єму матеріалу, підвищує зносостійкість інструменту при обробці наплавлених покриттів мартенситного класу на 25 - 30% (табл. 4).

Таблиця 4. Результати досліджень пластин з кибориту.

Інструментальні матеріали особливо ефективні в ріжучому інструменті, при цьому одночасно задовольняють наступним принципам: - рівень фізико-механічних властивостей матеріалу повинен забезпечувати достатні міцність і зносостійкість в умовах навантажень і температур різання; - в матеріалі повинні бути мінімізовані напруги, які формуються в процесі його отримання; - структура композиту повинна забезпечувати реалізацію принципу Шарпі; - повинні бути мінімізовані ефекти хімічної взаємодії інструментального матеріалу з обробним і елементами навколишнього середовища в умовах термотрибоактивації контактних поверхонь інструменту, характерної для процесу різання.

Відмічені принципи конструювання композиційних інструментальних матеріалів реализовані в новій кераміці (умовна назва А6) на основі кубічного нітриду бору (КНБ). Комплекс фізико-механічних властивостей нового матеріалу відповідає наведеним вище значенням. Обидва компоненти кераміки уявляють собою КНБ - фазу, а їх функціональна роль визначається розбіжностями структурного стану. На мал. 7 наведені результати прискорених стійкісних випробувань інструменту з композиту А6 при точінні плазмено наплавленого порошкового покриття ПГ-СР4, які підтверджують його високу ефективність.

Обробку покриттів різанням необхідно вести таким чином, щоб з виробу вилучалися найбільш дефектні шари покриття, а до обробної поверхні прилягали найбільш тверді, міцні і однорідні ділянки матеріалу. Слідством цього є підвищення працездатності інструменту, яке визначається зниженням динамічних навантажень на ріжуче лезо, отриманням меньшої шорсткості обробної поверхні і зростанням експлуатаційних характеристик виробів з покриттями.

Враховуючи, що нанесення захисних покриттів на деталі практикується з метою підвищення їх довговічності в експлуатації, при оптимізації процесу обробки необхідно враховувати стадії його виробництва та експлуатації. В цьому випадку крітеріями оптимізації є мінімальна собівартість обробки і максимальна працездатність в експлуатації.

Восьмий розділ. З урахуванням критерію оцінки обробності покриттів різанням Н' розроблений алгоритм призначення режимів різання і геометричних параметрів ріжучого інструменту для обробки наплавлених і напилених захисних покриттів.

Результати досліджень і розробки впроваджені на 23 промислових підприємствах України, Росії, Молдови, Узбекистану, Казахстану, які випускають і відновлюють деталі нафтопромислового, металургійного і гірничо-видобувного обладнання, деталей автотракторної техніки. Широке використання розробки засвідчило, що в порівнянні з впровадженням інструменту з твердих сплавів продуктивність обробки деталей машин із захисними покриттями збільшилась в 1,3 - 6 разів з одночасним підвищенням стійкості ріжучого інструменту в 2 - 10 разів. При цьому з'явилась можливість провадити лезову обробку деталей з покриттями, які раніш оброблялись лише шліфуванням або не оброблялись зовсім. В порівнянні з процесами алмазно-абразивного шліфування продуктивність лезової обробки збільшується в 2 - 4 рази.

Результати досліджень лягли в основу КТМ "Технологічні процеси обробки покриттів напилених газотермічними методами. Типовий технологічний процес КТМ ІЕЗ-8-90" та використовуються в учбовому процесі при підготовці студентів ВУЗів.

3. Основні результати і висновки

В результаті виконання досліджень вирішена важлива науково-технічна проблема, що має велике народно-господарське значення і полягає в керуванні механізмами механічної і фізико-хімічної взаємодії в системі інструмент - деталь, яке дозволяє суттєво підвищити ефективність процесу лезової обробки гетерогенних наплавлених і напилених покриттів високої твердості і дає можливість застосувати лезову обробку деяких матеріалів такого класу, щодо яких вона до цього часу була неможливою.

1. Загальний підхід реалізований на основі використання уяв про процес лезової обробки захисних покриттів як про складну технічну систему, об'єктами нижнього рівня декомпозиції якої є елементи, визначаючі взаємодію інструменту з деталлю і режими різання, і достатності її опису умовною системою, яка включає імітаційні моделі (система випадкового збудження при обробці покриттів, модель зношування ріжучого інструменту, модель формування мікронерівностей на обробній поверхні) і натуральні моделі формування технологічних характеристик процесу.

2. Система випадкового збудження при обробці гетерогених покриттів лезовим інструментом формується за рахунок наявності в матеріалах покриттів нестабільності механічних властивостей (перший рівень), нерівного профілю поверхні покриття (другий рівень) і випадкових величин параметрів приведеної жорсткості (піддатливості) технологічного обладнання, пристроїв, виробу і інструменту (третій рівень). Функціонування системи випадкового збудження в процесі обробки різанням захисних покриттів оцінюється сумою величин інформаційних ентропій основних показників підсистем: - ентропії сукупності механічних властивостей покриття, ентропії сукупності ординат профилю поверхні покриття і ентропії величин приведеної жорсткості обладнання.

3. Запропонований і експериментально підтверджений критерій оцінки обробності покриттів різанням, який враховує абсолютні величини і ентропії параметрів системи випадкового збудження, збільшення якого зумовлює зниження ефективності процесу лезової обробки, яке виявляється в інтенсифікації зношування інструменту і погіршанні якості обробної поверхні.

4. Розкрити особливості механіки контактної взаємодії інструменту з матеріалом покриттів. Встановлено, що точіння наплавленого і напиленого матеріалів при оптимальних швидкостях різання характеризується коефіцієнтом терття на передній поверхні інструменту, який відповідає умовам рідкого терття (_п=0,02), відповідно, в 2 і 3 рази меньшою торкальною напругою в площині зсуву і в 1,5 і 2,25 разів більшим нормальним тиском на задній поверхні інструменту в порівнянні з визначеними, виходячи з механічних характеристик, для гомогених конструкційних сталей.

Низька величина коефіцієнту терття на передній поверхні інструменту визначається наявністю на його контактних ділянках рідкої фази, яка є продуктом взаємодії між складовими інструментального і обробного матеріалів, а також з елементами довкілля.

5. Механізм зношування інструменту, оснащеного полікристалами КНБ, при обробці покриттів на основі Fe і Ni визначається хімічною взаємодією елементів інструментального матеріалу з обробним і киснем повітря, плавленням з'єднань типу Ме-МехВ і виносом продуктів взаємодії з контактних ділянок інструменту. При низькій швидкості різання (0,5 - 1,8 м/с) інтенсивність зношування інструменту залежить від інтенсивності утворення на контактних поверхнях евтектичних сполук з елементами обробного матеріалу, а з підвищенням швидкості різання (2 - 3 м/с) - і від інтенсивності окислення інструментального матеріалу.

Введення в склад полікристалу або технологічного середовища речовин, які є інгібіторами реакцій взаємодії інструментального матеріалу з обробним і елементами навколишнього середовища або зсуваючих протік цих реакцій в більш високотемпературну ділянку, забезпечує збільшення продуктивності обробки виробів за рахунок зростання швидкості різання і підвищення стійкості ріжучого інструменту.

6. Розроблена оригінальна методика вибору інструментального матеріалу, основана на аналізі результатів деформаційно-спектрального аналізу його поверхневих шарів і відборі матеріалів, які характеризуються найбільшим значенням математичного чекання сили контактної взаємодії і найменьшою величиною її дисперсії, і мінімально необхідною кількістю експериментальних досліджень з обробки різанням, що дозволяє оцінювати працездатність інструменту при мінімальних витратах часу і обробного матеріалу.

На основі результатів досліджень з механіки і фізико-хімії контактної взаємодії інструменту з обробним покриттям, фактичних даних з працездатності інструментів, оснащених різними матеріалами, розроблений комплекс вимог, якому повинні відповідати матеріали інструментів для обробки наплавлених і напилених покриттів.

7. Розроблена концепція формування нерівностей профілю поверхні, яка враховує кінематико-геометричні закономірності процесу різання, вплив пластичних явищ перед передньою поверхністю інструменту, наявність в обробному матеріалі дефектів типу пор, нестабільність властивостей матеріалу покриттів і параметрів вихідного профілю виробів з покриттями, яка дозволяє оцінити вплив умов обробки на параметри шорсткості обробної поверхні.

8. Вивчен вплив умов обробки на параметри стану поверхневого шару, які охоплюють характеристики мікрогеометрії обробної поверхні, напруженого і енергетичного стану, показники міцності поверхневого шару покриття, його структуру і показано, що в результаті обробки точінням параметри шорсткості поверхні забезпечуються з імовірністю 0,4 - 0,9, а параметри фізичного стану поверхневого шару - з імовірністю 0,6 - 1,0.

9. Обгрунтовані шляхи підвищення ефективності процесу обробки захисних покриттів і працездатності ріжучого інструменту, які базуються на управлінні властивостями інструментального і обробного матеріалів, а також управлінні закономірностями процесу різання. До них відносяться: - управління контактною взаємодією в зоні різання за рахунок застосування ЗОТС, як рідких, так і газоподібних, які дозволяють підвищити стійкість ріжучого інструменту до 1,5 - 2 разів; - зниження механічних властивостей обробного матеріалу за рахунок впровадження попереднього нагріву зрізуємого шару плазменою дугою, що забезпечує підвищення продуктивності обробки; - зниження динамічності процесу обробки за рахунок підвищення надійності закріплення ріжучого елементу в інструменті і використання в конструкції інструменту спеціальних демпфуючих матеріалів; - врахування структурних особливостей гетерогених матеріалів покриттів, які мають ділянки з більш стабільними властивостями; - управління властивостями інструментальних матеріалів, направленим формуванням в них фаз з підвищеними механічними характеристиками, що забезпечує збільшення міцності матеріалу в 1,7 разів і зниження зносу інструменту на 25 - 30%; - створення нових інструментальних композитів, фазовий склад яких забезпечує поряд з високими фізико-механічними характеристиками мінімізацію хімічної взаємодії з елементами обробного матеріалу і навколишнього середовища.

10. Виконані теоретичні і експериментальні дослідження дозволили на рівні авторських свідоцтв СРСР, патентів України і Росії розробити способи вибору швидкості і глибини різання захисних покриттів, які основані на врахуванні їх структурних особливостей і властивостей, способи оцінки механічних властивостей і вивчення зношування матеріалів, гаму конструкцій ріжучого інструменту для обробки деталей з покриттями і пристроїв (20 розробок).

11. Лабораторними дослідженнями і широким виробничим використанням (розробка впроваджена на 23 промислових підприємствах України, Росії, Молдови, Узбекістану, Казахстану) показано, що в порівнянні з впровадженням інструменту з твердих сплавів продуктивність обробки деталей машин із захисними покриттями збільшилась в 1,3 - 6 разів с одночасним підвищенням стійкості ріжучого інструменту в 2 - 10 разів. В порівнянні з процесами алмазно-абразивного шліфування продуктивність лезової обробки збільшується в 2 - 4 рази. При цьому з'явилася можливість провадити лезову обробку деталей з покриттями, які раніш оброблялись лише шліфуванням або не оброблялись зовсім.

Результати розробки використовуються в учбовому процесі при підготовці студентів ВУЗів.

Основні положення дисертації надруковані в наступних роботах

1. Лезвийный инструмент из сверхтвердых материалов: Справ. // Под ред. Н. В. Новикова.- Киев: Техніка, 1988.- 118 с.

2. Рыжов Э. В., Клименко С. А., Гуцаленко О. Г. Технологическое обеспечение качества деталей с покрытиями.- Киев: Наук. думка, 1994.- 181с.

Klimenko S. A., Mukovoz Yu. A., Polonsky L. G. Chapter 1. Cutting Tools of Superhard Materials // Advanced Ceramics Tool for Machining Application-2 / Edit by I. M. Low and X. S. Li.- Switzerland: Trans Tech Publications, 1996.- 1- 66 p.

4. Точение износостойких защитных покрытий / С. А. Клименко, Ю. А. Муковоз, Л. Г. Полонский, П. П. Мельничук,- Киев: Техніка, 1997.- 146 с.

5. Клименко С. А., Муковоз Ю. А. Механическая обработка износостойких защитных покрытий.- Киев: Об-во "Знание" УССР, 1990.- 29 с.

6. Полонский Л. Г., Муковоз Ю. А., Клименко С. А. Газопламенные порошковые покрытия и их механическая обработка.- Киев: Об-во "Знание" Украины, 1993.- 21 с.

7. Клименко С. А., Муковоз Ю. А., Полонский Л. Г. Режущий инструмент из ПСТМ на основе нитрида бора.- Київ: Тов."3нання" України, 1994.- 36 с.

8. Гуцаленко О. Г., Клименко С. А. Обработка деталей с покрытием инструментом из сверхтвердых материалов // Сверхтвердые материалы в ускорении технического прогресса: Сб. науч. тр. - Киев: ИСМ АН УССР, 1987.- С. 72-78.

9. Деформационно-спектральная оценка эксплуатационных свойств поликристаллов на основе КНБ / В. В. Запорожец, Э. В. Рыжов, C. А. Клименко, В. В. Варюхно, Ю. А. Муковоз // Проблемы трения и изнашивания: Сб. науч. тр.- Киев: Техніка, 1988.- вып.33.- С. 37-42.

10. К вопросу об износе инструмента из кубического нитрида бора / С. А. Клименко, Ю. А. Муковоз, В. А. Ляшко, В. В. Огородник, А. Н. Ващенко // Сверхтвердые материалы.- 1988.- №2.- С. 42-45.

11. Хімічна взаємодія полікристалів на основі кубічного нітриду бору з наплавленим металом / В. Г. Альошин, Ю. О. Муковоз, О. О. Смехнов, В. В. Огородник, С. А. Клименко // Доповіді Академії наук Української РСР. Серія А. Фізико-математичні та технічні науки.- 1988.- №4.- С. 77-80.

12. Обработка деталей с покрытиями инструментом из поликристаллов (обзор) / Ю. А. Муковоз, Э. В. Рыжов, С. А. Клименко, Л. Г. Полонский // Сверхтвердые материалы.-1988.- №5.- С. 37-41.

13. Интенсификация токарной обработки напыленных поверхностей деталей нефтепромыслового оборудования / С. М. Дегтяренко, Р. Ф. Сидоренко, Ю. А. Муковоз, И. В. Коваленко, С. А. Клименко, Н. П. Беженарь // Сверхтвердые материалы.-1988.- №6.- С. 59-61.

14. Рыжов Э. В., Муковоз Ю. А., Клименко С. А. Лезвийная обработка износостойких наплавок // Износостойкие и защитные покрытия: Сб. науч. тр.- Киев: ИСМ АН УССР, 1989.- С. 72-78.

15. Муковоз Ю. А., Полонский Л. Г., Клименко С. А. Стойкость резцов из киборита при точении напыленных газопламенных покрытий // Износостойкие и защитные покрытия: Сб. науч. тр.- Киев: ИСМ АН УССР, 1989.- С. 78-81.

16. Рыжов Э. В., Клименко С. А., Гуцаленко О. Г. Качество поверхности и эффективность обработки износостойких покрытий инструментом из СТМ // VI Krajowa Konferenja Naukovo-Techniezna "Postery w teorii i technike obrobki materialov": Ref.-Krakow, 18-20 styncen 1990.- P. 166-171.

17. Клименко С. А., Муковоз Ю. А. Чистовое точение напыленных деталей // Повышение качества поверхности деталей при физико-механической обработке: Сб. науч. тр.- Киев: ИСМ АН УССР, 1990.- С. 14-18.

18. Виноградов А. А., Муковоз Ю. А., Клименко С. А. Особенности контактного взаимодействия обрабатываемого и инструментального материалов при точении наплавки ЛС-5Х4ВЗМФС // Сверхтвердые материалы.- 1991.- №2.- С. 42-46.

19. Точение автомобильных деталей, восстановленных напылением с последующим оплавлением покрытия / В. Н. Поцелуйко, С. В. Игнатьев, Ю. А. Муковоз, С. А. Клименко, И. В. Коваленко // Сверхтвердые материалы.- 1991.- №6.- С. 56-57.

20. Обработка восстановленных и упрочненных деталей металлургического оборудования / О. Г. Гуцаленко, О. А. Гавриш, С. А. Клименко // Сверхтвердые материалы.- 1992.- №1.- С. 61-63.

21. Клименко С. А. Лезвийная обработка деталей с наплавкой и напылением (зарубежный опыт) // Сверхтвердые материалы.- 1992.- №5.- С. 55-60.

22. On the wear mechanism of cubic boron nitride base cutting tools / S. A. Klimenko, Yu. A. Mukovoz, V. A. Lyashko, A. N. Vashchenko, V. V. Ogorodnik // Wear, August 14th 1992.-V.157.- P. 1-7.

23. Термохимические свойства поликристаллов на основе кубического нитрида бора / В.В. Огородник, Ю.А. Муковоз, С.А. Клименко, Я.В. Иваськевич, Г. Г. Постолова, Н. П. Беженарь // Сверхтвердые материалы.-1993.- №2.- С. 24-28.

24. Контактное взаимодействие инструмента из поликристаллов на основе КНБ с обрабатываемым материалом / С. А. Клименко, Ю. А. Муковоз, А. Н. Ващенко, Я. В. Иваськевич // Сверхтвердые материалы.- 1993.- №3.- С. 40-43.

25. Рыжов Э., Клименко С., Рыбицкий В. Механическая обработка деталей с защитными покрытиями // Інформатизація та нові технології.- 1993.- №1.- С. 37-39.

26. Клименко С. А., Полонский Л. Г., Муковоз Ю. А. Влияние газовых сред на износ инструмента из киборита при точении покрытий // Сверхтвердые материалы.- 1993.- №4.- С. 35-39.

27. Клименко С. А. Пути повышения работоспособности инструмента из ПСТМ при точении защитных покрытий // Технология алмазной и финишной комбинированной обработки изделий машино- и приборостроения: Сб. науч. тр.- Киев: ИСМ НАН Украины, 1994.- С. 50-61.

28. Клименко С. А., Муковоз Ю. А. К вопросу о механизме износа режущего инструмента из поликристаллов на основе кубического нитрида бора // Развитие процессов резания и холодного пластического деформирования металлов: Сб. науч. тр.- Киев: ИСМ АН Украины, 1994.- С. 66-70.

29. Клименко С. А., Полонский Л. Г., Муковоз Ю. А. Температура при точении напыленных порошковых покрытий // Сверхтвердые материалы.- 1994.- №5-6.- С. 44-47.

30. Клименко С. А. Кинетика износа инструмента при точении мартенситных сталей // Сверхтвердые материалы.- 1995.- №2.- С. 71-75.

31. Клименко С. А., Полонский Л. Г. Шероховатость поверхности при точении порошковых покрытий // Сверхтвердые материалы.- 1995.- №3.- С. 63-69.

32. Вибір умов механічної обробки порошкових захисних покриттів / С. А. Клименко, Л. Г. Полонський, Ю. О. Муковоз, В. Г. Сніцар // Віcник Житомирського інженерно-технологічного інституту.- 1996.- №3.- С. 121-126.

33. Ляшко В. А., Потемкин М. М., Клименко С. А. Энтропийный подход к оценке режущих свойств инструментального материала // Надежность режущего инструмента и оптимизация технологических систем: Сб. ст.- Краматорск: ДГМА, 1996.- вып.6.- С. 145-148.

34. Клименко С. А., Полонский Л. Г., Мельничук П. П. Управление шероховатостью поверхности при точении изделий с напыленными покрытиями // XXVI^th International Symposium of Production Mechanical Engineering, 17-20^th Sept. 1996., Podgorica-Budva: Proceedings.- Yugoslavia: Сrnа Gora, 1996.- P. 165-170.

35. Structure and properties of a cBN-base tool materials versus production conditions / N. P. Bezhenar, S. A. Bozhko, S. A. Klimenko, A. A. Szulzhenko // Proceedings of the 14^th International Plansee Seminar / Eds. G. Kneringer, P. Rodhammer and P. Wilhartitz.- Reutte, Tyrol, Austria: Plansee AG.- 1997.- V.2. Cemented Carbides and Hard Materials.- P. 315-323.

36. cBN ceramics for cutting Ni-base material / I. A. Petrusha, N. P. Bezhenar, S. A. Klimenko, Yu. A. Mukovoz, S. N. Dub // Proceedings of the 14^th International Plansee Seminar / Eds. G. Kneringer, P. Rodhammer and P. Wilhartitz.- Reutte, Tyrol, Austria: Plansee AG.- 1997.- V.2. Cemented Carbides and Hard Materials.- P. 324-331.

37. Клименко С. А., Полонський Л. Г., Сніцар В. Г. Сили на задній поверхні різця при точінні порошкових покриттів // Віcник Житомирського інженерно-технологічного інституту.- 1997.- №5.- С. 121-125.

38. Швец C. В., Клименко С. А. Работоспособность лезвийного инструмента при обработке напыленных покрытий // Сверхтвердые материалы.- 1997.- №2.- С. 47-51.

39. Клименко С. Системный подход к обработке защитных покрытий // 6^th International Conference on flexible technologies, Novi Sad, June, 1997: Procedurings.-Yugoslavia, Novi Sad: IPM, 1997.- P.63-68.

40. Klimenko S. A., Mukovoz Yu. A. Tool for machining wear-resistant coatings // Proceduring of the 1st International Conference of DAAAM National Estonia "Industrial Engineering - Actual Activities", 25-27^th Sept. 1997.- Estonia, Tallinn.- P. 105-108.

41. Клименко С. А. К вопросу о механизме формирования микрогеометрии поверхности при лезвийной обработке // Сверхтвердые материалы.- 1997.- №5.- С. 43-53.

42. Клименко С. А. Инструментальное обеспечение обработки износостойких покрытий // Вестник Харьковского государственного автомобильно-дорожного технического университета: Сб. науч. тр.- 1997.- вып. 6.- С. 47-51.

43. Wear of superabrasive cutting tools / S. A. Klimenko, Yu. A. Mukovoz, G. P. Kudryakov, M. Yu. Kopeikina // 1^th World Tribology Congress, London, 8-12 Sept. 1997: Abstr. of papers.- London: МЕР, 1997.- P. 334.

44. Экстремальная полоса стойкости резцов из ПСТМ на основе нитрида бора при обработке наплавленных материалов / В. В. Коломиец, В. П. Зубарь, А. Г. Тимчук, С. А. Клименко // Резание и инструмент в технологических системах: Международ. научн.-техн. сб.- Харьков: ХГПУ, 1997.- вып.51.- С. 134-135.

45. Клименко С. А., Коломиец В. В. Точение защитных покрытий // Инструмент.- 1997.- №7.- С. 8-9.

46. Клименко С. А., Швець С. В. Розрахунково-експериментальні дослідження процесу точіння // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту.- 1997.-№6.- С. 35-37.

47. High-strength wear-resistant ceramics for cutting tools / I. Petrusha, N. Bezhenar, S. Klimenko, I. Fesenko // 9^th International Conference on Modem Materials & Technologies "CIMTEC'98". World Ceramics Congress & Forum on new Materials, Florence, 23-25^th June 1998: Abstracts.- Florence, 1998.- P. 74-75.

48. Lyashko V. A., Potemkin M. M., Klimenko S. A. Comparative durability of materials in wear // Wear.- 1998.- V.216.- P. 239-243.

49. Система резания и управление ею / С. В. Швец, В. В. Коломиец, С. А. Клименко // Вестник Харьковского государственного автомобильно-дорожного технического университета.- 1998.- вып.7.- С. 39-41.

50. Клименко С. А. Система случайного возбуждения при обработке деталей с защитными покрытиями // Технологическое управление качеством поверхности деталей: Сб. науч. тр.- Киев: АТМ Украины, 1998.- С. 132-143.

51. Клименко С. А. Особенности обработки защитных покрытий // Сверхтвердые материалы.- 1998.- №3.- С. 44-55.

52. Клименко С.А. Формирование микронеровностей поверхности при обработке покрытий лезвийным инструментом // Современные процессы механической обработки и качество поверхности деталей машин: Сб. науч. тр.- Киев: ИСМ НАН Украины, 1998.- С. 26-33.

53. Klimenko S.A. Peculiarities of cutting heterogeneous materials of protective coatings // 27^th Conference on Production Engineering of Yugoslavia with Foreign Participants, 23-25^th Sept. 1998, Nis-Niska Banja: Proceedings.- Yugoslavia, 1998.- P.139-148.

Анотація

Клименко С.А. Основи лезової обробки зносостійких захисних покриттів: Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеню доктора технічних наук за фахом 05.03.01 "Процеси механічної обробки, верстати та інструменти".- Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, Київ, 1999.

Розроблені основи лезової обробки зносостійких захисних покриттів, які включають: особливості механіки контактної взаємодії інструменту з матеріалом покриття при обробці різанням; силові закономірності лезової обробки гетерогених матеріалів наплавлених і напилених покриттів інструментом, оснащеним полікристалічними надтвердими композитами на основі кубічного нітриду бору; особливості фізико-хімічної контактної взаємодії інструментального матеріалу з обробним з урахуванням впливу зовнішнього середовища, інтегрально зумовлюючі механізм зношування ріжучого інструменту; методології вибору інструментального матеріалу і умов обробки покриттів; прогнозування і оцінку імовірності технологічного забезпечення показників стану поверхневого шару покриттів після обробки; шляхи управління працездатністю ріжучого інструменту при обробці наплавлених і напилених захисних покриттів.

Розроблені рекомендації з вибору інструментального матеріалу і умов різання, конструкції інструментів для ефективної обробки наплавлених і напилених захисних покриттів твердістю HRC_е 40 - 65 лезовим інструментом.

Ключеві слова: система, наплавка, напилення, лезова обробка, технологія, точіння, різець, стан поверхневого шару.

Аннотация

Клименко С.А. Основы лезвийной обработки износостойких защитных покрытий: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.01 "Процессы механической обработки, станки и инструменты". - Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, Киев, 1999.

Цель работы - повышение эффективности лезвийной обработки и обеспечение требуемого состояния поверхностного слоя деталей машин с наплавленными и напыленными защитными покрытиями высокой твердости на основе разработки системных представлений о процессе с учетом особенностей структуры и свойств гетерогенных материалов покрытий и применения режущего инструмента из поликристаллических сверхтвердых материалов.

Общий подход реализован на основе использования представлений о процессе лезвийной обработки защитных покрытий как о сложной технической системе, объектами нижнего уровня декомпозиции которой являются элементы, определяющие взаимодействие инструмента с деталью и режимы резания, и достаточности ее описания условной системой, включающей имитационные модели (система случайного возбуждения при обработке покрытий, модель изнашивания режущего инструмента, модель формирования микронеровностей на обработанной поверхности) и натуральные модели формирования технологических характеристик процесса.

Система случайного возбуждения при обработке гетерогенных покрытий лезвийным инструментом формируется за счет наличия у материалов покрытий нестабильности механических свойств (первый уровень), неровного профиля поверхности покрытия (второй уровень) и случайных величин параметров приведенной жесткости технологического оборудования, приспособлений, изделия и инструмента (третий уровень). Предложен критерий обрабатываемости наплавленных и напыленных материалов Н', оцениваемый суммой величин информационных энтропий совокупности механических свойств покрытия, совокупности ординат профиля поверхности покрытия и совокупности величин жесткости оборудования, приспособлений, детали, инструмента.

Разработаны представления о механизме изнашивания режущего инструмента за счет образования, плавления и удаления из зоны контакта инструмента со стружкой и деталью продуктов химического взаимодействия инструментального материала (на основе КНБ) с обрабатываемым (на основе Fe и Ni) и элементами окружающей среды. Результаты проведенных исследований позволяют управлять процессом изнашивания режущего инструмента.

Предложена концепция формирования шероховатости поверхности при точении гетерогенных материалов покрытий, основанная на учете влияния кинематико-геометрических условий процесса обработки, пластических явлений в зоне резания, наличия дефектов (типа пор) в обрабатываемом материале, уровня жесткости технологической системы.

Рассмотрено влияние критерия обрабатываемости Н' на работоспособность инструмента и возможность управления качеством обработанной поверхности покрытий.

Обоснованы пути повышения эффективности процессов лезвийной обработки наплавленных и напыленных защитных покрытий за счет управления закономерностями процесса резания и свойствами инструментального и обрабатываемого материалов.

Разработаны рекомендации по выбору инструментального материала и условий резания для эффективной обработки наплавленных и напыленных защитных покрытий твердостью HRCэ 40 - 65 лезвийным инструментом.

Используя методологический подход, предложенный автором, представляется возможным на основе предварительной информации выбрать наиболее эффективный материал для оснащения режущего инструмента, выбрать геометрические параметры инструмента и режимы обработки наплавленных и напыленных защитных покрытий, оценить возможности по обеспечению требуемых параметров состояния поверхностного слоя покрытий, обеспечить повышение работоспособности изделия с покрытием. При этом появилась возможность производить лезвийную обработку деталей с покрытиями, которые ранее обрабатывались только шлифованием или не обрабатывались вообще. В сравнении с применением инструмента из твердых сплавов производительность обработки увеличивается в 1,3 - 6 раз с одновременным повышением стойкости режущего инструмента в 2 - 10 раз.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований объединены в систему, представляющую собой решение крупной научно-практической проблемы лезвийной обработки изделий с наплавленными и напыленными износостойкими защитными покрытиями.

Результаты исследований внедрены на 23 промышленных предприятиях, выпускающих и восстанавливающих детали нефтепромыслового, металлургического и горно-добывающего оборудования, деталей автотракторной техники. Разработка вошла в РТМ "Технологические процессы обработки покрытий напыленных газотермическими методами. Типовой технологический процесс РТМ ИЭС-9-90".

Ключевые слова: система, наплавка, напыление, лезвийная обработка, технология, точение, резец, состояние поверхностного слоя.

Abstract

S.A. Klimenko. Principles of Cutting Wear-Resistant Protective Coatings. Thesis for a Doctor of Science (Engineering) degree in the 05.03.01 Speciality - "Processes of Mechanical Machining, Machine Tools and Tools".- V. Bakul Institute for Superhard Materials of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1999.

The principles have been developed of cutting wear-resistant protective coatings, that include peculiarities of the mechanics of contact interaction between the tool and coating material; regularities of force variations in cutting heterogeneous materials of faced and sprayed coatings with tools of cubic boron nitride-base polycrystalline superhard composites; peculiarities of physicochemical contact interaction between the tool and workpiece materials (with allowances made for environmental effect) that define the mechanism of the tool wear; methodology of choosing the tool material and cutting conditions; prediction and evaluation of the probability of the coating surface layer quality ensurance in processing; ways of controlling the tool performance in cutting faced and sprayed protective coatings.

Recommendations are worked out on choosing the tool material and design as well as on the conditions of efficient cutting faced and sprayed protective coatings having a hardness 40 - 65 HRC.

Keywords: System, Facing, Spraying, Cutting, Technology, Turning, Cutting tool, State of the surface layer.

Размещено на Allbest.ru

Размещено на Allbest.ru