Многослойные износостойкостные покрытия для режущего инструмента
Изучение влияния на износостойкость инструментального материала с многослойными покрытиями в зависимости от их химического состава. Применение высокопроизводительного металлорежущего оборудования, оснащенного системами числового программного управления.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.01.2019 |
| Размер файла | 160,3 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/
МНОГОСЛОЙНЫЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Мигранов М.Ш., Постнов В.В., Шустер Л.Ш., Фукс-Рабинович Г.С.
(УГАТУ, г.Уфа, РФ)
Повышение режущих свойств инструментов для лезвийной обработки резанием, а также эксплуатационных свойств трущихся деталей узлов машин, за счет сложного легирования основного материала в настоящее время в большой степени ограничены из-за дефицитности ряда элементов. Использование современного высокопроизводительного и дорогостоящего металлорежущего оборудования, оснащенного системами числового программного (ЧПУ) и адаптивного управления (АдСУ), особенно в условиях гибких автоматизированных производств (ГАП) и мехатронных систем, повышает требования, предъявляемые к качеству, надежности режущего инструмента, ужесточает условия его работы. Отмечается увеличение расхода инструмента на единицу выпускаемой продукции и затрат на инструмент, составляющих до 4 - 7 % всех затрат на изготовление изделий. Таким образом, повышение работоспособности режущих инструментов за счет увеличения их стойкости, надежности и производительности является одним из главных факторов повышения эффективности в целом всего производства. В связи с этим актуальной задачей является создание принципиально новых инструментальных материалов, так называемых композиционных, которые обладают повышенной поверхностной износостойкостью и относительно высокой прочностью, а также вязкостью.
Режущие инструменты работают в условиях воздействия сложного комплекса факторов, например, высоких контактных напряжений и температур, а также в условиях активного протекания физико-химических процессов. При этом контактные площадки инструмента интенсивно изнашиваются в условиях абразивного воздействия инструментального материала, адгезионно-усталостных, коррозионно-окислительных и диффузионных явлений. Работоспособность инструмента может быть повышена за счет такого изменения поверхностных свойств, при которых контактные площадки режущего клина будут наиболее эффективно сопротивляться вышесказанным видам изнашивания и явлениям как при комнатной, так и при повышенной температурах. При этом инструментальный материал должен одновременно обладать достаточным запасом прочности при сжатии и изгибе, приложении ударных импульсов и знакопеременных напряжений. Перечисленные свойства обычно являются взаимоисключающими, и создание режущего инструмента с идеальным комплексом указанных свойств в объеме однородного тела, практически не представляется возможным, поэтому в настоящее время очень большое внимание уделяется многокомпонентным и многослойным покрытиям.
Известно, что химический состав, физико-механические и теплофизические свойства покрытий могут значительно отличаться от соответствующих свойств инструментального и обрабатываемого материалов, и как следствие многослойное покрытие следует рассматривать как своеобразную «третью среду». Причем эта среда с одной стороны может заметно изменять поверхностные свойства инструментального материала, с другой - влиять на контактные процессы, деформацию, температуру и усилия резания, направленность тепловых потоков, термодинамическое напряженное состояние режущей части инструмента, проявляя эффект каждого из слоев покрытия.
В данной работе приведены результаты экспериментальных исследований закономерностей влияния на износостойкость инструментального материала с многослойными покрытиями в зависимости, во-первых, от их химического состава и кристаллохимического строения, во-вторых, технологии получения этих покрытий, в-третьих, при лезвийной обработке различных материалов в широком диапазоне изменения элементов режима резания. химический металлорежущий износостойкость покрытие
Проведены триботехнические исследования на адгезиомере при использовании сферических инденторов из быстрорежущей стали Р6М5 без покрытия, с покрытиями (TiCr)N и (TiCr)N + эпилама - материал образцов из стали 40Х (20 HRC), а также серии натурных испытаний при фрезеровании и точении. Фрезерование осуществлялось на вертикально-фрезерном станке HECKERT стали 40Х концевыми фрезами (d = 12 mm, z = 4) марки “Carbide” (США) - твердый сплав на основе карбидов вольфрама; “Carbide” + покрытие (TiAl)N; “HSS”+ покрытие (TiCr)N (Россия) - быстрорежущая карбидосталь; М42 (Япония) - быстрорежущая сталь с содержанием 8 % Со; М42 + покрытие (TiAl)N и резцовыми фрезами (d = 90 mm, z = 1) со сменными четырехгранными твердосплавными пластинами ТТ8К6 и ТТ8К6 + покрытия TiN, (TiCr)N, (TiAl)N, (AlTi)N, (TiAlCr)N, (AlTiCr)N с различным процентным содержанием каждого из элементов покрытия, при различных режимах резания (n = 500 900 об\мин, S = 60 - 100 мм\мин, t = 1 - 3 мм, b = 4 - 10 мм). Причем эти покрытия нанесены как различными фирмами («Бальцерс», «Caromant”, “Carbide”, МКТС и другие) так и методами, в частности, после предварительного отжига импульсами, как основы, так и самого покрытия; с раздельных катодов; от сплавного катода. Точение производилось на токарном станке 16К20 сталей и сплавов 40Х, ЭИ - 654, ЖС6УВИ твердосплавными пластинами ТТ8К6 со всеми вышеперечисленными покрытиями.
При фрезеровании и точении исследовались такие эксплуатационные свойства режущего инструмента и самого процесса, как износ инструмента по задней поверхности (рис.1), относительный линейный износ, температура и усилия резания, коэффициент усадки стружки, а также период стойкости (рис.2) и показатели качества обработанной поверхности.
По результатам этих исследований можно сделать следующие выводы:
применение покрытия и эпиламы существенно снижает прочность на срез адгезионных связей практически во всем исследованном диапазоне температур контакта;
износостойкость концевых фрез в зоне низких скоростей резания в значительной мере определяет наличие хорошего покрытия. Очевидно, титаново-алюминиевые покрытия по сравнению с другими показали более высокую износостойкость где-то на 30 45 % и при высоких режимах резания;
износостойкость твердосплавных пластин с покрытиями при точении, в сравнении с основой в исследуемом диапазоне режимов обработки составляла в среднем на 15 25 % в лучшую сторону.
Лучшие показатели эксплуатационных свойств многослойных покрытий характерны для (TiAl)N, (AlTi)N, (AlTiCr)N. Видимо, это объясняется тем, что эти многослойные покрытия оказывают влияние на перераспределение теплового потока в зоне контакта и износостойкость режущего инструмента в зоне приработочного износа.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор инструментального материала и геометрических параметров режущего инструмента. Геометрия резьбового токарного резца. Назначение режима резания. Расчет тангенциальной силы резания и размеров поперечного сечения державки. Определение основного времени.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 24.05.2009Стойкость инструмента как способность режущего материала сохранять работоспособными свои контактные поверхности. Знакомство с особенностями влияния геометрических параметров инструмента на период стойкости скорость резания. Анализ прерывистого резания.
презентация [252,1 K], добавлен 29.09.2013Назначение и область применения резца, выбор инструментального материала и конструкции. Характеристика призматического фасонного резца с радиальной подачей. Проектирования протяжки для обработки круглых отверстий, фасонной фрезы с затылованными зубьями.
контрольная работа [347,1 K], добавлен 02.06.2015Проект модернизации фрезерного станка модели ГФ2171С3 с целью совершенствования системы управления. Устройство числового программного управления. Рынок устройств числового программного управления. Технические характеристики программного обеспечения.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 20.03.2013Анализ технологичности конструкции детали "Фланец". Описание химического состава (стали). Определение типа производства, выбор заготовки, режущего инструмента, оборудования, расчет припусков и норм времени. Описание измерительного приспособления.
курсовая работа [241,3 K], добавлен 28.04.2015Электропечь и описание производства стали в ней. Виды износа режущего инструмента и влияние на износ инструмента смазывающе-охлаждающей жидкости и других факторов. Процессы, протекающие при химико-термической обработки стали. Виды ХТО и их применение.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 13.01.2008Назначение и область применения устройства числового программного управления металлообрабатывающим оборудованием; требования к его надежности. Описание процесса испытания контролируемых параметров аппарата на воздействие изменения температуры среды.
курсовая работа [448,7 K], добавлен 09.05.2011Классификация видов изнашивания деталей: механического, молекулярно-механического и коррозионно-механического. Факторы, влияющие на износостойкость и изнашиваемость материала. Особенности условий работы бурового инструмента и колонны бурильных труб.
реферат [23,5 K], добавлен 11.12.2012Проектирование протяжки для обработки шлицевой втулки. Расчет долбяка для обработки зубчатых колес. Комбинированная развертка для обработки отверстий. Разработка плавающего патрона для крепления развёртки. Выбор материала для изготовления инструмента.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 24.09.2010Назначение электронной системы числового программного управления типа "2С42-65-12". Блок выходных сигналов. Оптронная гальваническая развязка электрических цепей электроавтоматики сложного станка. Разработка словесного алгоритма поиска неисправности.
курсовая работа [841,8 K], добавлен 24.03.2013Значение инструментального хозяйства. Классификация технологической оснастки, применяемой на предприятии, планирование потребности в ней. Организация производства инструмента, заточки, восстановления и ремонта оснастки. Движение инструмента на заводе.
реферат [34,5 K], добавлен 03.03.2010Адгезионное изнашивание как перенос инструментального материала на деталь и стружку в результате адгезии (схватывания). Знакомство с особенностями внешнего появления изнашивания инструмента в процессе резания. Характеристика относительного износа.
презентация [1,0 M], добавлен 29.09.2013Верхний предел температур нагрева для заэвтектоидных сталей. Температура нагрева и скорость охлаждения. Изменения структуры стали при нагреве и охлаждении. Твердость и износостойкость режущего инструмента. Выбор режима охлаждения при закалке стали.
презентация [209,6 K], добавлен 14.10.2013Исследование систем контроля режущего инструмента. Выбор и описание технологических и инструментальных средств. Построение функциональной модели и структурной схемы. Выбор оборудования. Описание ввода в эксплуатацию системы лазерного контроля инструмента.
курсовая работа [29,7 K], добавлен 06.04.2012Автоматизация мелкосерийного производства с помощью электронных систем программного управления (ЭСПУ). Назначение технологического оборудования (станка), электропривода и ЭСПУ. Элементная база узла электроавтоматики станка - магазина инструментов.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 26.06.2013Назначение и технологические требования к конструкции изготавливаемой детали - шпинделя металлорежущего станка. Выбор, экономическое обоснование метода получения заготовки, расчет режимов резания. Разработка конструкции специального режущего инструмента.
курсовая работа [587,1 K], добавлен 27.01.2013Обработка резанием в современном машиностроительном производстве. Проектирование технологических процессов. Выбор и применение инструментальных материалов и конструкций режущего инструмента. Расчет режима резания с учетом возможностей оборудования.
курсовая работа [761,0 K], добавлен 09.11.2008Выбор способа получения заготовки, обоснование материала. Разработка технологического маршрута изготовления детали. Расчет полей допусков на обрабатываемые размеры. Выбор режущего и мерительного инструмента, приспособлений и вспомогательного инструмента.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.01.2011Многослойные и комбинированные материалы являются композиционными материалами. Деление упаковочных материалов на многослойные и комбинированные. Термин "многослойные материалы" относится к группе материалов, состоящих из слоев синтетических полимеров.
реферат [34,5 K], добавлен 15.07.2008Описание тепловых процессов при токарной обработке. Определение зависимости температуры на передней поверхности резца от координаты и скорости резания. Моделирование температурного поля инструмента с помощью численного метода конечных разностей.
лабораторная работа [65,1 K], добавлен 23.08.2015
