Підвищення зносостійкості лезового інструменту

Особливості контактної взаємодії між інструментом та оброблюваним матеріалом при наявності в зоні різання азотного технологічного середовища. Визначення зносостійкості захисного покриття леза і залежність показників ефективності точіння від умов обробки.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 29.08.2015
Размер файла 44,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

05.03.01 - Процеси механічної обробки, верстати та інструменти

ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ ЛЕЗОВОГО ІНСТРУМЕНТУ

Виконала Копєйкіна Марина Юріївна

Київ - 2008

АНОТАЦІЯ

лезо зносостійкість точіння

Копєйкіна М. Ю. Підвищення зносостійкості лезового інструменту. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - Процеси механічної обробки, верстати та інструменти. -Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, Київ, 2008.

Дисертація присвячена рішенню актуального науково-технічного завдання підвищення зносостійкості лезового інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, при високошвидкісному точінні важкооброблюваних сплавів.

Основною передумовою підвищення зносостійкості інструменту є керування фізико-хімічною взаємодією інструментального матеріалу з оброблюваним та елементами оточуючого середовища. Запропоновано два напрямки керування зносостійкістю інструмента: - зміна хімічного складу ПНТМ, при цьому до його складу вводиться нітрид кремнію Si3N4, що є інгібітором реакцій взаємодії КНБ з оброблюваним матеріалом й елементами оточуючого середовища; - нанесення на поверхню різального елемента захисного покриття на основі NbN, однієї з функцій якого є ліквідація або зниження інтенсивності взаємодії КНБ із оброблюваним матеріалом і його окислення.

На основі результатів досліджень і дослідно-промислової перевірки розроблені рекомендації з підвищення працездатності різальних інструментів із ПНТМ при точінні важкооброблюваних сталей та сплавів.

Ключеві слова: лезовий інструмент, ПНТМ, КНБ, нітрид кремнію, нітрид ніобію, покриття, напружений стан, зносостійкість, точіння

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Технічний прогрес у машинобудуванні в значній мірі визначається станом технології виробництва машин. Це пов'язано із створенням і широким використанням сучасних функціональних матеріалів, які зумовлюють високу працездатність деталі машин при підвищених силових навантаженнях і температурах. До таких матеріалів відносяться важкооброблювані вуглецеві сталі високої твердості, литі та наплавлені сплави на основі нікелю, вибілені чавуни, тверді сплави та ін. (коефіцієнт оброблюваності Кр 0,3). Їх механічна обробка характеризується низькою продуктивністю процесу, великими затратами енергії, та, як наслідок, - підвищеними витратами інструменту, складностями в забезпеченні необхідного за умовами експлуатації стану поверхневого шару виробів.

Однією з сучасних світових тенденцій розвитку технологій лезової обробки є високошвидкісна обробка. Для процесу високошвидкісного точіння важкооброблюваних сплавів швидкість різання складає 80-250 м/хв. Характерними особливостями процесів високошвидкісної обробки є зменшення інтенсивності росту температури різання, зниження сил різання, шорсткості обробленої поверхні та підвищення якості поверхневого шару виробів. У той же час, зі збільшенням режимів обробки має місто суттєва інтенсифікація зношування різального інструменту, обумовленого складним механо-хімічним механізмом контактної взаємодії в зоні різання. До матеріалу лезового інструменту висуваються дуже високі вимоги з механічних властивостей, хімічної інертності стосовно таких металів, як залізо, нікель та ін., високої стійкості до окиснення. Це вирішуються за рахунок створення нових способів обробки, нових інструментальних композитів, а також використання захисних покриттів на різальних інструментах.

Особливий інтерес для машинобудування представляють інструменти, оснащені полікристалічними надтвердими матеріалами (ПНТМ) - композитами на основі кубічного нітриду бору (КНБ). Дослідження багатьох вчених і спеціалістів показали, що обробка важкооброблюваних сплавів найбільш продуктивно і якісно виконується саме такими інструментами. За прогнозами фахівців в промисловості розвинених країн світу буде спостерігатися стале збільшення споживання такого інструменту.

Як показують дослідження і практичний досвід, при високих швидкостях різання, тобто в процесах з високою продуктивністю, зношування інструмента, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, у значній мірі визначається хімічною взаємодією матеріалів інструменту і виробу в зоні різання. Для зниження інтенсивності такої взаємодії важливим є спрямована зміна умов процесу, наприклад за рахунок використання новітніх інструментів, технологічних середовищ, вибору діапазонів режимів різання та ін.

Враховуючи постійно зростаючі вимоги виробництва, значну вартість інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, існуючу потребу і перспективи в використанні такого інструменту, підвищення його зносостійкості при високошвидкісному точінні важкооброблюваних сплавів є актуальним науково-технічним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася відповідно до плану науково-дослідних робіт ІНМ ім. В. М. Бакуля НАН України по пріоритетному напрямку розвитку науки і техніки «Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі», темам «Створення різального інструмента із ПНТМ на основі КНБ для високошвидкісної обробки Ni-сплавів» (№ ДР 0100U004916), «Дослідження впливу нанесення захисних покриттів і модифікування поверхневого шару на зносостійкість ріжучої кромки різців з полікристалів КНБ» (№ ДР 0104U007135), договору № Ф10/35--2005 з ДФФД України «Наскрізне проектування ресурсоощадних технологій і засобів оснащення електрофізичних і термомеханічних процесів зміцнення поверхонь виробів» (№ ДР 0105U006909).

Метою роботи є підвищення зносостійкості лезового інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, при високошвидкісному точінні важкооброблюваних сплавів за рахунок керованого впливу на контактну взаємодією в зоні різання.

Для досягнення поставленої мети в роботі визначені наступні основні задачі наукового дослідження:

виконати аналіз основних фізико-механічних і фізико-хімічних параметрів контактної взаємодії в зоні різання інструментом з ПНТМ на основі КНБ;

на основі комплексу досліджень виконати вибір речовин-інгібіторів хімічної взаємодії інструментального і оброблюваного матеріалів;

дослідити особливості контактної взаємодії між інструментом з ПНТМ на основі КНБ і оброблюваним матеріалом при наявності в зоні різання азотного технологічного середовища;

дослідити особливості контактної взаємодії в зоні різання інструментом із захисними покриттями;

встановити вплив захисного покриття на зміну напруженого стану робочої зони інструменту в процесі різання;

визначити залежність показників ефективності точіння від умов обробки;

встановити умови високошвидкісної обробки за параметрами зносостійкості інструмента;

провести дослідно-промислову перевірку результатів досліджень.

Об'єктом досліджень є процес високошвидкісної обробки важкооброблюваних сплавів різцями, оснащеними ПНТМ на основі КНБ.

Предметом досліджень є закономірності контактної взаємодії інструментального і обробляємого матеріалів в зоні різання та зносостійкість інструменту.

Метод досліджень. Аналітичні та експериментальні дослідження базувалися на основних положеннях теорії різання і тертя, фізико-хімічної теорії контактної взаємодії. Використовувалися електронномікроскопічний, рентгеноспектральний, дисперсійний мікрорентгеноспектральний та ДТА аналізи. Розрахунки напруженого стану інструмента виконувалися методом кінцевих елементів.

Наукова новизна одержаних результатів:

1. Визначена та обґрунтована концепція підвищення зносостійкості лезового інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, при високошвидкісному точінні важкооброблюваних сплавів, що побудована на зміні механізму зношування інструмента спрямованим утворенням в зоні різання азотного середовища, яке формується за рахунок дисоціації або вступу в реакцію з хімічними елементами оброблюваного сплаву при термобаричних умовах нижчих, ніж характерні для взаємодії з ними кубічного нітриду бору, додатково введених до складу композиту або захисного покриття азотомістких компонентів.

2. Визначено та експериментально доведено високу ефективність використання в якості азотомістких компонентів, які починаючи з 1080 С забезпечують в зоні різання лезовим інструментом, оснащеним ПНТМ на основі КНБ, наявність азотного середовища, нітридів, а саме, в складі композиту - нітриду кремнію Si3N4, а в складі захисного покриття - нітриду ніобію NbN.

3. На прикладі композита cBN-Si3N4 і композита з покриттям на основі NbN розроблена модельна схема впливу хімічної взаємодії в зоні різання на знос інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, яка враховує наявність в зоні різання азотного середовища, зменшення при цьому вірогідності утворення на контактних поверхнях інструменту легкоплавких евтектик, видалення яких обумовлює знос інструменту при високій швидкості різання.

4. Встановлено, що захисне покриття на основі NbN на різальному інструменті, оснащеному ПНТМ на основі КНБ, обумовлює перерозподіл і зниження нормальних і дотичних напружень на передній поверхні інструменту на 25-30 %, що підвищує зносостійкість лезового інструменту на етапі припрацювання.

Практичне значення отриманих результатів:

– розроблені практичні рекомендації з підвищення зносостійкості лезового інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, при високошвидкісному точінні важкооброблюваних сплавів;

– розроблений і випробуваний спосіб механічної обробки, який реалізовує запропоновану концепцію підвищення зносостійкості лезового інструмента, оснащеного ПНТМ на основі КНБ;

– розроблена методика оцінки залишкових напружень та їх складових в вакуум-плазмових покриттях на різальному інструменті;

– виконані розрахунки напруженого стану (залишкові напруження в інструменті із захисним покриттям, напруження від силового навантаження) робочої частини різального інструменту, які можуть бути використані для оптимізації процесу високошвидкісного точіння деталей з важкооброблюваних сплавів;

- встановлено, що введення до складу інструментального композиту на основі КНБ нітриду кремнію Si3N4, знижує інтенсивність зношування інструменту до 1,6-2,0 разів, а введення до складу захисного покриття на інструментальному композиті cBN-Si3N4 нітриду ніобію NbN додатково знижує інтенсивність зношування інструменту в 1,25-1,30 разів;

- оригінальність отриманих автором рішень підтверджена патентами України на винахід «Спосіб механічної обробки» № 70820А та на корисну модель «Спосіб визначення структурних і температурних складових залишкових напружень в покриттях» № 28383;

- результати дисертаційної роботи впроваджені на ДМК «Криворіжсталь» (Україна), Першоуральському новотрубному заводі (Росія), Білоруському автомобільному заводі в рамках господарчих договорів та контрактів з пайовою участю 56,9 тис. грн.;

- дослідно-виробниче випробування інструменту з покриттям виконано в умовах Білоруського металургійного заводу при обробці твердосплавних деталей валкової арматури на верстатах з ЧПК «Heckert» і «Herkules» (Німеччина);

- одержані результати використовуються в навчальному процесі при підготовці студентів Житомирського державного технологічного університету.

Особистий внесок здобувача. Основні результати досліджень, які виносяться на захист, отримані автором самостійно. Постановка задач досліджень, розробка методології та підходів до їх рішення виконувались спільно з науковим керівником.

Особистий внесок автора в отриманні наукових і практичних результатів, представлених у роботі, полягає в розробці загальної схеми проведення досліджень, розробці і теоретичному обґрунтуванні концепції підвищення стійкості інструментів, оснащених ПНТМ на основі КНБ, проведенні експериментів і аналізі моделювання контактної взаємодії в зоні різання інструментами з композита cBN-Si3N4 і інструментами з багатошаровим покриттям Al2O3-NbN-Ti, розробці методики і схем чисельного моделювання поточного напруженого стану різальних інструментів при силовому навантаженні, аналізі отриманих результатів і розробці на їхній основі практичних рекомендацій з підвищення стійкості інструментів при високошвидкісному точінні важкооброблюваних сталей та сплавів інструментами, оснащеними ПНТМ на основі КНБ.

У роботі приведені посилання на авторів і відповідні джерела при використанні відомих теоретичних положень і експериментальних даних.

Апробація результатів дисертації. Основні матеріали дисертаційної роботи докладалися на 24 Міжнародних науково-технічних конференціях, семінарах, конгресах, зокрема «World Tribology Congress» (м. Лондон, Велика Брітанія, 1997), «Jjupiter konferencija» (м. Белград, Югославія, 2000; 2003), «Сверхтвердые инструментальные материалы на рубеже тысячелетий: получение, свойства, применение» (м. Київ, Україна, 2001), 29. «Savetovanje proizvodnog maљinstva Jugoslavije» (м. Белград, Югославія, 2002), 8-а конф. «Физические и компьютерные технологии» (м. Харків, Україна, 2003), «Процеси механічної обробки, верстати та інструменти» (м. Житомир, Україна, 2003, 2007), «Современные проблемы подготовки производства, заготовительного производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении» (м. Свалява, Україна, 2005, 2007), «Ресурсосбережение-XXI век» (м. Санкт-Петербург, Росія, 2005), «Прогрессивные технологические процессы в металлургии и машиностроении.» (м. Ростов-на-Дону, Росія, 2005), «Новые материалы и инструменты» (м. Київ, Україна, 2005), «Новые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбережении» (м. Одеса, Україна, 2006), «Трибология-машиностроению» (м. Москва, Росія, 2006), «Инженерия поверхности и реновация изделий» (м. Ялта, Україна, 2007, 2008); «Важке машинобудування: проблеми та перспективи розвитку» (м. Краматорськ, Україна, 2006-2008).

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету та задачі досліджень, показано наукову новизну та практичну цінність викладених досліджень, наведені відомості про апробацію результатів, публікації та структуру роботи.

У першому розділі дисертації викладений аналіз літературних першоджерел з питань використання різальних інструментів, оснащених ПНТМ на основі КНБ, при обробці важкооброблюваних сплавів, вивчення механізму зношування інструменту і розробці шляхів підвищення їх стійкості та продуктивності обробки. У цьому напрямку виконували роботи В. С. Антонюк, Г. В. Боровский, А. С. Верещака, Ю. М. Внуков, В. М. Волкогон, С. А. Клименко, Г. І. Костюк, М. П. Мазур, В. М. Мацевитый, Ю. О. Муковоз, О. О. Розенберг, В. П. Табаков та ін.

Аналіз світової науково-технічної літератури засвідчує, що найбільш ефективними матеріалами для оснащення різального інструмента, призначеного для обробки важкооброблюваних сплавів високої твердості, є ПНТМ на основі КНБ. Інтенсивне розширення використання в промисловості важкооброблюваних сплавів обумовлює актуальність розширення досліджень з підвищення зносостійкості інструмента із ПНТМ. При цьому, треба враховувати, що однією з найбільш важливих світових тенденцій удосконалення процесу точіння є обробка з високою швидкістю різання, яка для важкооброблюваних сплавів з коефіцієнтом оброблюваності К < 0,3 складає 80-250 м/хв.

Дослідження, виконані в ІНМ НАН України в останні роки, показали, що перспективним шляхом підвищення зносостійкості різального інструмента, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, є керування інтенсивністю фізико-хімічної взаємодії між інструментальним і обробним матеріалами з урахуванням стану оточуючого середовища. Результати виконаного аналізу досліджень свідчать, що за рахунок керованої зміни механізму зношування інструмента, оснащеного надтвердими композитами на основі КНБ, склад і властивості яких оптимізовані, виходячи з умов контактної взаємодії інструментального й оброблюваного матеріалів в зоні різання, можна істотно підвищити ефективність обробки виробів із важкооброблюваних сплавів. В той же час, в існуючих публікаціях це питання розглядалось без урахування сучасних методик й можливостей, не наведені склади композитів, що не давало можливості визначити показники й умови взаємодії, якими можна вплинути на зносостійкість інструмента, оснащеного ПНТМ на основі КНБ. Не з'ясованим залишається питання керованого створення надтвердих композитів з властивостями, які мінімізують ефекти фізико-хімічної взаємодії інструментального і оброблюваного матеріалів в зоні різання.

Одним з перспективних напрямків забезпечення високих експлуатаційних якостей різального інструмента і розширення області його застосування є нанесення на робочі поверхні інструмента покриттів з підвищеними фізико-механічними і хімічними характеристиками. Завдяки таким покриттям, значно знижуються сили різання, змінюється теплонапруженість процесу, мінімізується інтенсивність зношування різального інструменту за рахунок зменшення схоплювання його матеріалу з оброблюваним і можливого запобігання дифузії атомів з інструментального матеріалу в оброблюваний і в протилежному напрямку, що, як наслідок, підвищує стійкість інструмента і дозволяє інтенсифікувати процес різання. В даний час покриття переважно наносять на інструменти зі швидкорізальної сталі, твердих сплавів і кераміки. Результати аналізу свідчать про нечисленність публікацій, що містять інформацію про різальні інструменти з КНБ із покриттями. Матеріали, переважно, мають рекламний характер, не розкриваються питання, пов'язані з особливостями процесу різання такими інструментами, відсутні уявлення про їхнє зношування, вплив покриттів на працездатність інструмента, механізм дії покриттів вивчений обмежено.

Наведене обумовлює перспективність виконання поглиблених досліджень в області вивчення фізико-хімічної взаємодії в зоні різання, модельного та експериментального дослідження процесів різання та зношування інструментів з композитів на основі КНБ, у тому числі і з покриттями, з врахуванням особливостей їх контактної взаємодії з оброблюваним матеріалом для підвищення зносостійкості різальних інструментів в умовах високошвидкісного точіння важкооброблюваних сплавів.

В другому розділі описана загальна методика проведення досліджень, устаткування, інструменти і методики для вивчення фізикохімії контактної взаємодії в зоні різання, моделювання явищ в зоні обробки, оцінки працездатності інструмента, аналізу процесу різання.

Як оброблювані матеріали використовувалися важкооброблювані сплави на основі Fe й Ni: загартовані сталі ШХ15 (60-62 HRC) і ХВГ (50-55 HRC), вибілений чавун (72 HS), нікелеві ливарні ХН77ТЮР (HV 3,8 ГПа), ВЖЛ-2 (260 НВ) та напилений сплави ПГ-10Н-01 (55-58 HRC), наплавлена нержавіюча сталь 08Х18Н9Г7Т (35-45 HRC).

Для дослідження процесу точіння використовувалися прохідні різці CRDPR2525 з механічним кріпленням різальних пластин RNMN 070300Т, 120300Т. Інструменти були оснащені композитом cBN-Si3N4 виробництва ІНМ НАН України.

Покриття на різальні пластини наносилося на модернізованій установці ННВ 6.6. № 4 методом вакуумно-дугового осадження. Іонне очищення іонами Ti в умовах Р = 110-3 Па; Iд 140 А; Uвис 800 В провадилося протягом t = 1,0 хв. циклічно - із тривалістю процесу нанесення і паузи по 100 мкс. Режими осадження Nb: тиск азоту Р = 310-3 Па; = 140 А; Uсм 200 В; t = 10 хв. Режими осадження Al2O3: тиск кисню Р = 410-3 Па (tнан 10 хв); 70 А; Uсм 60 В. Для забезпечення якісного адгезійного зчеплення покриття з ПНТМ напилювався прошарок з титану.

Для моделювання хімічної взаємодії в зоні обробки використовувалися порошки cBN (7/5), Si3N4 («Шарк»), Nb, Fe (карбонільне, дрібна фракція), Ni (електролітичний), Cr (електролітичний), що змішувалися в різних сполученнях і пропорціях. Вихідні суміші компонентів cBN, Si3N4, або NbN з металами нагрівалися в печі електроопору в атмосфері аргону до температур 1375 25 С. Диференційний термічний аналіз виконаний в установці ВДТА в атмосфері аргону, нагрівання проводився в тиглях НfО2. Швидкість нагрівання складала 70 град./хв. Гранична температура нагрівання перевищувала температуру ліквідусу кожного зразка, яку реєстрували під час відсутності термічних ефектів. Нагрів припинявся при 1450 50 С. Також суміші компонентів NbN з металами нагрівалися під тиском в апараті високого тиску при умовах: Р = 3,0-3,5 ГПа; Т = 1050 50 С; термін 1-2 хв.

Структура і фазовий склад зразків досліджувалися методами металографічного (на мікроскопі «Neophot-21»), рентгенівського аналізу (дифрактометричним методом на установці ДРОН-3 у випромінюваннях Cu K і Co K) і мікрорентгеноспектрального (растровий електронний мікроскоп «Саmscan-4 DV» із приставкою «Link-860») аналізів.

В результаті отримані картини структури розподілу компонентів у їх характеристичному рентгенівському випромінюванні, у тому числі легких елементів бору, азоту, кисню. Визначення вмісту компонентів у фазах, крім легких елементів, проведено за методикою ZAF-4/FLS.

При створенні розрахункових моделей для аналізу поточного та граничного напруженого стану різального інструменту з покриттями та без використовували програмний комплекс MSC.visual NASTRAN for Windows.

Обробка точінням, у тому числі з ударом, виконувалась на токарно-гвинторізному верстаті ФТ-11. Сили різання вимірювались динамометром УДМ 600, а температура на вершині різця визначалася розрахунково-експериментально з використанням різця, державка якого оснащена двома штучними термопарами.

У третьому розділі роботи представлені результати модельних досліджень контактної взаємодії в системах інструмент-оброблюваний матеріал, що містять елементи cBN, Si3N4, NbN, Fe, Ni і Cr.

Виконані раніше в ІНМ НАН України дослідження виявили, що на інтенсивність зношування інструмента, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, впливає хімічна взаємодія інструментального матеріалу з оброблюваним і елементами середовища в зоні різання. При цьому, в зоні різання формуються умови з підвищеним парціальним тиском азоту. Враховуючи це, в даній роботі, пропонується керувати хімічною взаємодією інструментального й оброблюваного матеріалів за рахунок попереднього введення в зону різання азоту, що зрушує в більш високотемпературну область реакцію з утворенням боридів Fe й Ni та виділенням азоту. Результати термодинамічного аналізу свідчать про збільшення температури утворення вказаних боридів на 150-300 С при наявності у системі підвищеного парціального тиску азоту до 100 Па ( 2).

Крім інгібіторної функції, наявність азоту в зоні різання знижує інтенсивність окислювання інструментального матеріалу. Вказане змінює механізм зношування інструменту, знижуючи його, особливо в умовах високошвидкісної обробки.

З огляду на це, запропоновано досягти підвищення зносостійкості різального інструмента із ПНТМ на основі КНБ за рахунок введення до складу композита або захисного покриття складових, які під дією термобаричних умов процесу обробки забезпечують формування в зоні різання присутності азотного середовища. Взаємодія цих складових з елементами оброблюваного матеріалу з виділенням азоту відбувається при температурах більш низьких, ніж температури, характерні для взаємодії з елементами оброблюваного матеріалу основи інструментального композита - сBN (деклараційний патент України № 70820). Аналіз фізико-механічних і хімічних властивостей низки нітридів дозволяє запропонувати в якості таких складових нітриди кремнію (Si3N4) і ніобію (NbN). Нітрид кремнію пропонується, як складова до ПНТМ, а нітрид ніобію - до захисного покриття. При цьому покриття є багатошаровим: - верхній шар покриття, з оксиду алюмінію, - забезпечує зменшення окислення композиту, шар NbN - зменшує хімічну взаємодію ПНТМ і елементів зі складу обробляємого матеріалу, а шар титану забезпечує якісне зчеплення покриття з поверхнею ПНТМ.

Для визначення можливості взаємодії металів з Si3N4 виконано модельні (без тиску) експерименти при нагріві у печі. Результати рентгеноспектрального аналізу продуктів взаємодії показали, що у системах металів (Fe + Ni) і (Fe + Ni + Cr) з нітридом кремнію при твердофазних реакціях відбувається створення подвійних та потрійних силіцидів металів з виділенням азоту N2 починаючи від 1080 °С, що нижче ніж для взаємодії металів з КНБ (1380 °С), контактне плавлення починається в області температур 1400 °С, що вище ніж для взаємодії металів з КНБ (1177 °С).

Аналіз діаграм стану систем Nb-Me-N та результати модельних досліджень свідчить, що при взаємодії NbN з Fe і Ni проходять хімічні реакції з утворенням сполук типу NbMeх (NbFe2, NbNi3) і виділенням азоту N2 при температурах нижче, ніж для аналогічної реакції з cBN (1100 °С и 1380 °С відповідно). Контактне плавлення в системі починається в області температур 1440 °С. Вказане підтверджується результатами модельних досліджень, які виконані при моделюванні хімічної взаємодії в системі NbN + Fe в апараті підвищеного тиску. Відповідно даних рентгеноспектрального аналізу, в системі створюється інтерметалід NbFe2.

З урахуванням отриманих даних, запропонована модельна схема впливу хімічної взаємодії в зоні різання на знос інструментів, оснащених композитом cBN-Si3N4 і ПНТМ на основі cBN з покриттям Al2O3-NbN-Ti, при точінні сплавів з Fe, Ni і Cr ( 3).

Система cBN - (Fe-Ni-Cr)

Температура 1380 C

Температура 1177 C

Утворення (Fe, Ni, Cr)xBy, (Fe, Ni, Cr)xByOz

при взаємодії (Fe, Ni, Cr) із cBN

+ N2

Утворення і плавлення евтектик типу Fe-Fe2B у системі cBN - (Fe, Ni, Cr)

Знос

Система (cBN-Si3N4/NbN) - (Fe-Ni-Cr)

Температура 1080-1100 C

Температура 1530-1680 C

Температура 1400-1440 C

Утворення (Fe, Ni, Cr)xSi/Nb)y,

(Fe, Ni, Cr)xSi/Nb)yOz при взаємодії (Fe, Ni, Cr) з Si3N4 і NbN

+ N2

Утворення (Fe, Ni, Cr)xВy, (Fe, Ni, Cr)xВyOz при взаємодії (Fe, Ni, Cr) з cBN

+ N2

Утворення і плавлення евтектик типу Fe-Fe2B в системах (cBN-Si3N4/NbN) -(Fe, Ni, Cr)

Знос

3. Модельна схема впливу хімічної взаємодії в зоні різання на знос інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ

Зношування інструменту має інтегральний характер, якій охоплює механічні, адгезійні, хімічні та ін. явища на контактних поверхнях інструменту. При цьому, для зношування інструменту з ПНТМ на основі КНБ, підвищення температури утворення в зоні різання боридів (оксіборидів) металів, що реалізується за рахунок введення в систему нітридів Si3N4 і NbN, та формування на основі боридів (оксіборидів) легкоплавких евтектик, їх контактного плавлення, має принципове значення, забезпечуючи підвищення зносостійкості інструменту.

У четвертому розділі дисертації представлені результати досліджень по визначенню умов зносостійкості та напруженого стану різального інструмента, оснащеного композитом cBN-Si3N4 без покриття і з покриттям, при обробці важкооброблюваних сплавів.

Для обґрунтування наведених припущень і підтвердження результатів первинних експериментів була виготовлена партія різальних пластин з композиту на основі КНБ, що містить до 10 % Si3N4. Експерименти на стійкість показали, що при обробці Ni-сплавів найбільшу зносостійкість мають інструменти, оснащені ПНТМ з вмістом добавки в кількості 2-5 % ( 4). Вказаній кількості Si3N4 відповідає швидкість зношування різального інструмента при точінні без застосування мастильно-охолоджуючої рідини покриття ПГ-10Н-01 6,7-7,0 мкм/хв., а при точінні жароміцного сплаву ХН77ТЮР - 54-68 мкм/хв. зі швидкостями різання 180 м/хв. і 270 м/хв. відповідно. Близькі результати отримані при точінні загартованої сталі ХВГ (60-63 НRС) зі швидкостями різання 150-180 м/хв.

Порівняння показників точіння з охолодженням нікелевих сплавів типу ВЖЛ-2 інструментами, оснащеними композитом cBN-Si3N4 і композитом cBN-(AlN, AlB12), для якого при швидкостях різання понад 120 м/хв. характерна інтенсивна хімічна взаємодія в зоні різання, свідчить що обробка виконується зі швидкостями різання 216-276 м/хв. і 120-156 м/хв. відповідно, а стійкість інструменту збільшується у 3 рази.

Зовнішній вигляд зношених різців з композитом cBN-Si3N4 після точіння ( 5) свідчить про те, що зношування інструменту в більшості обумовлено механічним руйнуванням матеріалу інструментального композита, за рахунок втомно-механічного і адгезійного механізмів, а хімічна взаємодія на контактних поверхнях інструменту мінімізована - на неконтактних поверхнях інструмента поблизу зношених ділянок немає слідів видавленого рідкого продукту хімічної взаємодії в зоні різання.

Потрібно відзначити, що зниження твердості інструментального композиту через наявність в ньому Si3N4 не відбувається, тому що в об'ємі композиту знаходиться невелика кількість Si3N4, а його взаємодія з оброблюваним матеріалом відбувається на локальній ділянці в безпосередній близькості до зони різання. В цілому, Si3N4, локалізуючись в структурі композита в області міжзерених границь як сполучна фаза, сприяє формуванню у композиту високих механічних властивостей - HV150 = 41,3 2,8 ГПа; К1С = 10,2 0,2 МНм3/2; Е = 850 ГПа.

Наявність на контактних поверхнях інструмента захисних покриттів приводить до зміни фізикохімії і механіки контактної взаємодії оброблюваного виробу й інструменту, обумовлюючи зміну механізму його зношування. Стосовно інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, завданням захисного покриття, насамперед, є протидія протіканню хімічних реакцій між елементами зі складу інструментального і обробного матеріалів з урахуванням дії елементів оточуючого середовища, наслідком яких є поява на контактних ділянках інструменту рідкої фази, за рахунок реалізації ефекту контактно-реактивного плавлення, та інтенсивне зношування інструменту.

Зовнішній вигляд різців із ПНТМ після точіння залізовуглецевого сплаву ( 6) свідчить про те, що наявність захисних покриттів на робочих поверхнях інструменту обумовлює суттєво меншій знос відносно інструменту без покриття. Для контактних поверхонь інструмента без покриття характерним є інтенсивний перенос обробного матеріалу, пов'язаний з адгезійною взаємодією в зоні різання. Чітко спостережувана морфологія задньої поверхні зношуваного інструмента з покриттям свідчать про механічний характер його руйнування.

Відповідно до конфігураційної моделі речовини нітриди кремнію Si3N4 і ніобію NbN мають складові відповідно Si та Nb, для яких статистична вага атомних стабільних конфігурацій (СВАСК) sp3- i d5-конфігурації - 80 % і 76 %. У випадку обробки сплавів на основі заліза, яке характеризується СВАСК d5-конфигурації 54 %, можна прогнозувати високу ефективність використання інструментів з композиту cBN-Si3N4 і інструментів з покриттям на основі NbN. Високе значення СВАСКів sp3-конфігурації нітриду кремнію та d5-конфігурації нітриду ніобію і обробного матеріалу на основі Fe забезпечують зниження адгезійної активності на контактних поверхнях інструменту у процесі різання.

Аналогічна картина має місце для випадку обробки сплавів з підвищеним вмістом Cr (СВАСК d5-конфигурації 73 %), що актуально для інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, для якого хром є адгезійно активним металом.

Таким чином, використання нітридів Si3N4 і NbN в композитах на основі cBN сприяє підвищенню ефективності різальних інструментів при обробці сталей і сплавів на основі Fe і з високим вмістом Cr, за рахунок зниження інтенсивності їх зношування, що пов'язано зі зниженням інтенсивності хімічної та адгезійної взаємодії інструментального і обробного матеріалу в зоні різання.

Обробка сплавів на основі Ni супроводжується більш високим рівнем адгезійної взаємодії, що обумовлено низьким значенням СВАСК d5-конфигурації (12 %) нікелю. В цьому випадку підвищення ефективності обробки пов'язано з мінімізацією інтенсивності хімічної взаємодії в зоні різання і зростанням твердості матеріалу різального інструменту за рахунок вибору його хімічного складу.

Залишкові напруження в покриттях є важливим фактором забезпечення зносостійкості різального інструмента. В роботі запропонована та обґрунтована розрахунково-експериментальна методика оцінки залишкових напружень та їх складових (температурної та структурної) в покриттях (патент на корисну модель № 28383). Як показують розрахунки, виконані відповідно до створеної методики, напруження в вакуум-плазмовому покритті NbN на ПНТМ на основі КНБ - стискаючі і складають 920 МПа. Наявність таких напружень не приводить до відшарування покриття при його формуванні. Дослідження дозволили визначити величину коефіцієнта температурного розширення матеріалу покриття, що важливо для подальшого чисельного моделювання напруженого стану різального інструменту - для покриття NbN п = 6,9510-6 К-1.

Аналіз результатів чисельного моделювання напруженого стану різальних інструментів з ПНТМ без покриттів і з покриттям Al2O3-NbN-Ti, яке обумовлено силовим навантаженням у процесі точіння загартованої сталі ШХ15 (60-62 HRC), показує, що: - в зв'язку зі зміною розміру контактних поверхонь інструменту та зміною умов контактної взаємодії напруження перерозподіляються; - нанесення захисного покриття знижує нормальні та дотичні напруження на передній поверхні інструменту до 25-30 % ( 7). З боку задньої поверхні інструменту з покриттям нормальні напруження знижуються на 10-13 %.

Треба відмітити, що, на відміну від інструменту без покриття, для якого характерним є зміна механізму зношування з інтенсифікацією при високих швидкостях (високих температурах) хімічної взаємодії з оброблюваним матеріалом та елементами оточуючого середовища, і, як наслідок, реалізації на фрагментах контактних поверхнях ділянок з рідким тертям, зміна швидкості різання сприяє зниженню складової сили різання Рz, менш впливаючи на складову Ру, тобто не виявляє впливу, який обумовлений зміною механізму зношування різального інструменту ( 8).

Обробка інструментом з покриттям характеризується дещо більшими значеннями сил різання і температури на вершині різця. А саме, при точінні сталі ШХ15 (60-62 HRС), тангенціальна сила різання Pz для інструменту без покриття і з покриттям складає 170 Н і 190 Н. При швидкостях різання 60 і 175 м/хв. температура різання при обробці інструментом з покриттям вище на 70 и 10 С відповідно і досягає 1160 С при швидкості різання 175 м/хв. Вказане визначається зміною характеру тертя на контактних поверхнях інструмента (частково рідинного для інструменту без покриття на граничне для інструменту з покриттям) і деяким підвищенням шорсткості поверхонь інструмента в результаті формування покриття за рахунок неоднорідного розподілу електричного потенціалу на виступах і впадинах вихідної поверхні при напилюванні. Останнє може бути зменшено при додатковій фінішній обробці напиленої поверхні, наприклад, магнітно-абразивній обробці.

При обробці загартованої сталі знос різців, оснащених композитом cBN-Si3N4 з покриттям, менший ніж для різців без покриття ( 9). Ефективність інструменту з покриттям зростає при збільшенні швидкості різання. Треба відмітити, що покриття на основі NbN має більшу ефективність в порівнянні з покриттям TiN, дія якого не пов'язана з активним впливом на хімічну взаємодію в зоні різання.

У п'ятому розділі дисертації наведено результати промислових випробувань інструментів, оснащених композитом cBN-Si3N4 та композитом з покриттям, при точінні важкооброблюваних сплавів.

При обробці бочки валків з вибіленого чавуну стійкість різців, оснащених твердим сплавом ВК6ОМ, керамікою ВОК60, ПНТМ композит 10Д і композитом cBN-Si3N4, складає 5, 30, 60, 120 хв. відповідно. Інструмент, оснащений композитом cBN-Si3N4, дозволяє обробляти 2-3 валка по бочці і рівчакам. Швидкість різання - чорнова обробка 72 м/хв., чистова - 86 м/хв. Стійкість різця - 125 хв. У порівнянні з керамічним інструментом SN 100 (Feldmulle, Німеччина), що використовується для обробки вибілених чавунів, швидкість різання інструментом, оснащеним композитом cBN-Si3N4, вище в 2,9-3,4 разів.

Враховуючи, що Fe, Ni і Со відносяться до однієї групи Періодичної системи Менделєєва, була проведена перевірка можливостей інструментів при точінні сплавів, що містять Со - твердих сплавів групи ВК (Со > 15 %). Інструмент, оснащений композитом cBN-Si3N4, дозволяє обробити 3 валка з твердого сплаву по бочці і по 5 рівчакам на кожному валку. Стійкість інструменту до 3-х разів перевищує стійкість різців з композиту 10. Швидкість різання - 12-18 м/хв.

У цілому підвищення зносостійкості інструменту з композитом cBN-Si3N4 при точінні важкооброблюваних сплавів складає 1,6-2,0 рази.

Використання захисного покриття на різальному інструменті, оснащеному композитом cBN-Si3N4, дає можливість підвищити його стійкість при обробці: - загартованих вуглецевих сталей (55-62 HRC) на 25-30 %; - наплавленої нержавіючої сталі 08Х18Н9Г7Т (35-45 HRC) на 20 %; - твердих сплавів ВК15-ВК30 на 25-30 %. Ефективність використання інструменту з покриттям зростає з підвищенням швидкості різання.

На основі отриманих результатів досліджень розроблені практичні рекомендації з підвищення зносостійкості лезового інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, при високошвидкісному точінні важкооброблюваних сплавів.

Результати дисертаційної роботи впроваджені в ГМК «Криворіжсталь» (Україна), Першоуральському новотрубному заводі (Росія), Білоруському автомобільному заводі в рамках господарчих договорів та контрактів з пайової участю 56,9 тис. грн. Дослідно-виробниче випробування інструменту з покриттям виконано в умовах Білоруського металургійного заводу при обробці твердосплавних деталей валкової арматури на верстатах з ЧПК «Heckert» і «Herkules».

Одержані результати використовуються в навчальному процесі при підготовці студентів Житомирського державного технологічного університету.

ВИСНОВКИ

Виконані дослідження дозволили науково обґрунтувати питання керування механізмом зношування інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, шляхом введення в зону різання азоту, що забезпечило вирішення актуального технічного завдання підвищення зносостійкості інструмента при високошвидкісному точінні важкооброблюваних сплавів. В результаті проведеного комплексу досліджень:

1. Розроблено концепцію підвищення зносостійкості лезового інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ, при високошвидкісному точінні важкооброблюваних сплавів за рахунок створення в зоні різання умов з підвищеним вмістом азоту, який виділяється в результаті хімічної взаємодії між спеціально введеними в склад інструментального композиту азотомісткими компонентами з елементами оброблюваного матеріалу, що сприяє зміні механізму зношування інструменту. Процес протікає при температурах більш низьких, ніж температури, характерні для взаємодії з елементами оброблюваного матеріалу основи інструментального композита - cBN.

2. Запропоновано два напрямки реалізації концепції підвищення стійкості різальних інструментів, оснащених ПНТМ на основі КНБ: - введення азотомістких речовин у шихту для спікання ПНТМ на основі КНБ; - введення азотомістких речовин до складу захисних покриттів на робочих поверхнях різальних інструментів.

3. Запропоновано та експериментально доведено: - що в якості складової, яка вводиться в композит на основі cBN, слід використовувати Si3N4, для якого контактне плавлення в системах с (Fe + Ni) і (Fe + Ni + Cr) починається в області температур 1400 °С, що вище (1177 °С), а виділення азоту відбувається при твердофазних реакціях, починаючи від 1080 °С, що нижче (1380 °С), ніж для реакції з cBN; - що в якості складової, яка вводиться в матеріал захисного покриття, слід використовувати NbN, для якого характерна хімічна взаємодія з Fe і Ni з появою азоту при температурах нижче, ніж для реакції з cBN (1100 °С і 1380 °С відповідно). Контактне плавлення в системі з NbN починається в області температур 1440 °С.

4. Розроблена модельна схема впливу хімічної взаємодії між інструментальним і оброблюваним матеріалами в зоні різання на знос інструментів, що враховує підвищення температури створення на контактних поверхнях інструментів, оснащених композитом cBN-Si3N4 і ПНТМ з покриттям на основі NbN, боридів металів і легкоплавких евтектик.

5. Запропоновано новий склад вакуум-плазмового захисного покриття Al2O3-NbN-Ti, що дозволяє мінімізувати адгезійну і хімічну взаємодію на контактних поверхнях різального інструменту, оснащеного ПНТМ на основі КНБ. Залишкові напруження в покритті, напиленому на робочу поверхню з ПНТМ на основі КНБ, стискаючі та складають 920 МПа.

6. Вперше кількісно доведено, що наявність покриття на різальному інструменті, оснащеному ПНТМ на основі КНБ, обумовлює розрахунковий перерозподіл нормальних і дотичних напружень з боку його передньої і задньої поверхонь від його силового навантаження, знижуючи загальну величину напружень на 25-30 %.

7. Встановлено, що основними функціями захисних покриттів на різальних інструментах, оснащених ПНТМ на основі КНБ, є підвищення надійності роботи інструменту на стадії приробки, підвищення періоду стійкості інструмента та інформаційна функція, пов'язана з полегшенням оцінки величини зносу інструменту.

8. Встановлені раціональні режими різання інструментами, оснащеними композитом cBN-Si3N4 і ПНТМ з покриттями, при точінні загартованих сталей, литих та напилених нікелевих сплавів, вибілених чавунів. Показано, що інструменти мають в 1,6-2,0 разу та в 1,25-1,30 разів меншу інтенсивність зношування відповідно.

Результати дисертаційної роботи набули практичного застосування в умовах ГМК «Криворіжсталь» (Україна), Першоуральського новотрубного заводу (Росія), Білоруського автомобільного заводу. Виробничі випробування інструменту з покриттям виконано в умовах Білоруського металургійного заводу.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Сверхтвердые материалы. Получение и применение : в 6-и т. / Под общей ред. Н. В. Новикова. - К. : ИСМ им. В. Н. Бакуля, ИПЦ «АЛКОН» НАНУ, 2006.

Т. 5: Клименко С. А. Обработка материалов лезвийным инструментом / С. А. Клименко, А. А. Виноградов, Ю. А. Муковоз, Ю. А. Мельнийчук, М. Ю. Копейкина, Н. В. Новиков, Л. Н. Девин. - 2006. - 316 с. Здобувачу належать дослідження по вивченню механізму зношування, механіці контактної взаємодії при точінні інструментами з нового композиту та композиту з покриттям.

2. Клименко С. А. Основы технологии механической обработки в машиностроении: Уч. пособие / С. А. Клименко, М. Ю. Копейкина, Л. Г. Полонский, В. К. Шелег, М. Л. Хейфец. - Минск : УО «БНТУ», 2008. - 244 с. Здобувачем виконано аналіз шляхів підвищення працездатності різальних інструментів.

3. Новіков М. В. Перспективи розвитку процесів лезової обробки інструментами, оснащеними ПНТМ / М. В. Новіков, С. А. Клименко, М. Ю. Копєйкіна // Вісник Житомирського державного технологічного університету. - 2003. - № 2. Технічні науки. - Т. 1. - С. 121-129. Здобувачем проаналізовано вплив захисних покриттів на працездатність різальних інструментів.

4. Кулик О. Г. Контактное химическое взаимодействие в системах, содержащих BN, Si3N4, Ni, Cr, Fe / О. Г. Кулик, С. А. Клименко, М. Ю. Копейкина, Ю. А. Мельнийчук, А. Н. Ващенко // Сучасні процеси механічної обробки інструментами з НТМ та якість поверхні деталей машин : зб. наук. праць (Серия «Г»). - К. : ІНМ НАН України, 2003. - С. 115-127. Здобувач провела експериментальні дослідження з контактної хімічної взаємодії.

5. Муковоз Ю. А. Возможности лезвийного инструмента, оснащенного новым композитом КНБ-Si3N4 / Ю. А. Муковоз, С. А. Клименко, И. А. Петруша, Ю. А. Мельнийчук, М. Ю. Копейкина, Г. П. Кудряков // Автомобильный транспорт : сб. науч. тр. - Харьков : ХНАДУ, 2003. - Вып. 13. - С. 101-103. Здобувачем виконані експериментальні та промислові дослідження працездатності різальних інструментів.

6. Клименко С. А. Повышение работоспособности инструмента, оснащенного ПСТМ на основе КНБ / С. А. Клименко, М. Ю. Копейкина, Ю. А. Мельнийчук // Сучасні процеси механічної обробки інструментами з НТМ та якість поверхні деталей машин : зб. наук. праць (Серія «Г»). - К. : ІНМ НАН України, 2006. - С. 4-9. Здобувачем запропоновані шляхи підвищення працездатності різальних інструментів.

7. Сорока О. Б. Численное исследование силовых напряжений в инструменте, оснащенном ПСТМ на основе КНБ с вакуум-плазменным покрытием / О. Б. Сорока, В. И. Калиниченко, В. С. Антонюк, С. А. Клименко, М. Ю. Копєйкіна // Процеси механічної обробки в машинобудуванні : зб. наук. праць.- Житомир : ЖДТУ, 2007. - Вип. 5 : у 2-х ч. - Ч. 2. - С. 217-226. Здобувачем отримано вихідні експериментальні дані для моделювання та виконано аналіз результатів дослідження.

8. Клименко С. А. Слоистые вакуумно-дуговые покрытия Ti-NBN-Al2O3, Nb-NBN-Al2O3 на инструментах, оснащенных поликристаллическими сверхтвердыми материалами на основе кубического нитрида бора / С. А. Клименко, В. М. Береснев, М. Ю. Копейкина, В. И. Гриценко // Физическая инженерия поверхности. - 2007. - Т. 5, № 1-2.- С. 57-61. Здобувачем запропоновано склад покриттів та виконано їх електронномікроскопічне дослідження.

9. Сорока О. Б. Оцінка залишкових напружень в вакум-плазмових покриттях / О. Б. Сорока, М. Ю. Копєйкіна, В. С. Антонюк, С. А. Клименко // Вiсник Житомирського державного технологічного університету. - Технічні науки. - 2007. - № 3 (42). - С. 41-45. Здобувачем виконано експериментальне дослідження впливу характеристик покриттів на рівень залишкових напружень.

10. Береснев В. М. Многокомпонентные и многослойные вакуумно-дуговые покрытия для режущего инструмента / В. М. Береснев, М. Ю. Копейкина, С. А. Клименко // Вопросы атомной науки и техники. - 2008. - № 1. - С. 152-158. - (Серия «Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники»). Здобувачем запропоновано склад покриттів та виконано дослідження їх параметрів.

11. Новиков Н. В. Исследование контактного взаимодействия в зоне резания - основа совершенствования режущих инструментов / Н. В. Новиков, С. А. Клименко, М. Ю. Копейкина // Вестник национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Машиностроение. - К. : НТУ Украины «КПИ», 2008. - Вып. 52.- С. 221-233. Здобувачем запропонована концепція підвищення працездатності інструменту та шляхи її реалізації.

12. Копейкина М. Ю. Управление эффективностью инструментов, оснащенных ПСТМ на основе КНБ / М. Ю. Копейкина, С. А. Клименко // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем : зб. наук. праць. - Краматорськ : ДДМА, 2008. - Вип. 23. - С. 28-33. Здобувачем виконано експериментальне дослідження зношування інструменту та запропонована його модельна схема.

13. Копейкина М. Ю. Повышение работоспособности режущих инструментов, оснащенных ПСТМ на основе КНБ, вакуумно-дуговыми покрытиями / М. Ю. Копейкина, С. А. Клименко, Ю. А. Мельнийчук, В. М. Береснев // Сверхтвердые материалы. - 2008. - № 5. - С. 87-97. Здобувачем узагальнені результати теоретичних та експериментальних досліджень з використання захисних покриттів для різальних інструментів з ПНТМ на основі КНБ.

14. Клименко С. А. Деклараційний патент України № 70820 A «Спосіб механічної обробки» / С. А. Клименко, Ю. О. Мельнійчук, Ю. О. Муковоз, М. Ю. Копєйкіна, І. А. Петруша, О. С. Осіпов // Бюл. «Промислова власність». - 2004. - № 10. Здобувачем запропоновано введення до складу нового композиту нітриду кремнію.

15. Антонюк В. С. Патент України на корисну модель № 28383 «Спосіб визначення структурних і температурних складових залишкових напружень в покриттях» / В. С. Антонюк, О. Б. Сорока, С. А. Клименко, М. Ю. Копейкина // Бюл. «Промислова власність». - 2007. - № 20. Здобувачем запропонована експериментальна методика виділення складової, пов'язаної з термічним лінійним розширенням матеріалу покриття.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Відмінність контактних процесів при взаємодії алмазного та нітридборного інструментів з оброблюваним матеріалом. Сили різання та теплові явища. Інтенсивність зносу різців та зносостійкість інструмента. Аналіз параметрів якості поверхневого прошарку.

    реферат [2,5 M], добавлен 02.05.2011

  • Дослідження показників ефективності роботи різальних інструментів: високі механічні властивості, теплостійкість та технологічність. Інструментальні сталі, тверді сплави, полікристалічні надтверді матеріали. Методи підвищення зносостійкості інструменту.

    реферат [33,6 K], добавлен 14.10.2010

  • Проведення технологічних розрахунків режиму різання при точінні деталі для токарно-гвинторізного верстату. Визначення технологічної послідовності переходів на токарній операції, вибір ріжучого інструменту та потужність різання для кожного переходу.

    контрольная работа [2,4 M], добавлен 07.07.2010

  • Вибір різального та вимірювального інструменту, методів контролю. Токарна програма та норми часу. Підсумок аналітичного розрахунку режимів різання на точіння. Розрахунок режимів різання на наружні шліфування. Опис технічних характеристик верстатів.

    контрольная работа [28,1 K], добавлен 26.04.2009

  • Визначення факторів впливу на швидкість різання матеріалів. Розрахунок сили та потужності різання при виконанні операцій точіння, свердління, фрезерування, шліфування. Застосування методів зрівноважування і гальмування для вимірювання сили різання.

    реферат [582,8 K], добавлен 23.10.2010

  • Вид, призначення та характеристики деталі "Корпус", особливості технологічного процесу обробки. Вибір різальних інструментів виходячи із оброблюваного матеріалу та заданих початкових умов. Розрахунок режиму різання деталі "корпус" різними методами.

    контрольная работа [553,3 K], добавлен 04.07.2010

  • Визначення умов роботи механізму дозувального вагового транспортеру, вдосконалення методів ремонту. Побудова схеми та карти змащення даного механізму. Вибір та застосування електродвигуна. Відновлення та підвищення зносостійкості відповідальних деталей.

    курсовая работа [5,5 M], добавлен 18.01.2015

  • Аналіз сучасних досліджень із підвищення зносостійкості твердих тіл. Вплив структури поверхневих шарів на їхню зносостійкість. Газотермічні методи нанесення порошкових покриттів. Регуляція параметрів зношування композиційних покриттів системи Fe-Mn.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 04.02.2011

  • Сутність процесу, основні поняття і визначення. Параметри і фізичні явища, що супроводжують процес різання. Стійкість і матеріали різального інструмента. Металорізальні верстати. Точіння. Свердління, розточування. Фрезерування. Зубонарізування.

    методичка [1,2 M], добавлен 17.02.2009

  • Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі "корпус пристрою". Креслення заготовки, технологічне оснащення. Вибір методу виготовлення, визначення послідовності виконання операцій (маршрутна технологія). Розрахунок елементів режимів різання.

    дипломная работа [2,9 M], добавлен 16.02.2013

  • Оцінка впливу шорсткості поверхні на міцність пресованих з'єднань деталі. Визначення залежності показників втомленої міцності заготовки від дії залишкових напружень. Деформаційний наклеп металу як ефективний спосіб підвищення зносостійкості матеріалу.

    реферат [648,3 K], добавлен 08.06.2011

  • Вибір методу дослідження інтенсивності зношування та стійкості різців. Теоретичне обгрунтування та результати досліджень впливу обробки імпульсним магнітним полем на мікротвердість поверхневого шару та структуру безвольфрамового твердого сплаву ТН20.

    реферат [100,9 K], добавлен 27.09.2010

  • Розробка технологічного процесу виготовлення і обробки деталі: підбір необхідного ріжучого і вимірювального інструменту; складання операційних ескізів обробки, схем і конструкцій необхідних пристосувань. Вибір заготовки і раціонального режиму різання.

    курсовая работа [135,6 K], добавлен 25.12.2012

  • Сутність і кінематика різання. Залежність кутових параметрів процесу різання від умов. Процеси деформації і руйнування матеріалів. Усадка стружки і теплові явища при різанні. Охолодження і змащування при обробці. Фізичні характеристики поверхневого шару.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 22.10.2010

  • Підвищення ефективності гальмування поліпшенням умов взаємодії коліс з гальмівними колодками і рейками завдяки розвитку теорії і використання нових науково обґрунтованих технічних рішень. Зниження інтенсивності зношування елементів гальмівної системи.

    автореферат [2,2 M], добавлен 11.04.2009

  • Встановлення та монтаж вузлів приводу нахилу конвертора. Підвищення зносостійкості і методи їх ремонту. Визначення необхідної потужності електродвигуна. Кінематично-силовий аналіз редуктора. Вибір і перевірка муфти і гальм. Розрахунок деталей на міцність.

    дипломная работа [1,9 M], добавлен 18.01.2015

  • Визначення службового призначення прошивного ролика і вивчення його конструктивних особливостей. Розробка креслення заготовки деталі "ролик" і розрахунок оптимальних параметрів для її обробки. Підбір інструменту і обґрунтування режимів різання деталі.

    курсовая работа [923,2 K], добавлен 07.08.2013

  • Опис конструкції і призначення деталі. Вибір методу одержання заготовки. Розрахунок мінімальних значень припусків по кожному з технологічних переходів. Встановлення режимів різання металу. Технічне нормування технологічного процесу механічної обробки.

    курсовая работа [264,9 K], добавлен 02.06.2009

  • Класифікація і маркування металорізальних верстатів. Класифікація рухів на верстатах. Типові механізми проводів верстатів. Призначення і основні види точіння. Типи токарних верстатів та різців. Порядок розрахунку і вибору режиму різання при точінні.

    курсовая работа [760,4 K], добавлен 22.10.2010

  • Абразивне зношування та його основні закономірності. Особливості гідроабразивного зношування конструкційних матеріалів. Аналіз методів відновлення зношених деталей машин. Композиційні матеріали, що використовуються для нанесення відновних покриттів.

    дипломная работа [8,9 M], добавлен 22.01.2017

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.