Повышение режущих свойств твердосплавного инструмента на основе комплексного модифицирования его поверхности электронно-лучевым легированием сплавов NbHfTi и нанесением износостойкого покрытия (TiAl)N

• Автор: Йе Мин Со
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТОВ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности изнашивания твердосплавного инструмента

1.2 Методы поверхностного упрочнения режущих элементов из твердосплавных инструментов

1.2.1 Механическое упрочнение

1.2.2 Химико-термическая обработка

1.2.3 Обработка ультразвуком

1.2.4 Нанесение износостойких покрытий

1.2.5 Физико-химическое упрочнение посредством обработки КПЗ

1.2.5.1 Облучение лазерными пучками
1.2.5.2 Облучение металлов ионным пучком
1.2.5.3 Электронно-лучевая обработка
1.2.5.4 Электроискровое легирование
1.2.5.5 Электровзрывное легирование
1.2.5.6 Термогидрохимическая поверхностная обработка
1.2.5.7 Комплексная обработка поверхностей твердых сплавов
1.3 Анализ данных литературного обзора. Постановка цели и задач
исследований
Выводы по первой главе
Глава 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЖУЩИХ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ С КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКОЙ И ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
2.1 Объекты исследования. Твердосплавные пластины из ВК8, Н13А(аналог ВКбОМ) и твердосплавные сверла из ВК
2.2 Методика комплексной обработки твердосплавных пластин из сплава ВК8 и пластин Н13А(аналог ВК60М)

2.3 Методика определения микроструктуры легированного слоя твердосплавных пластин из сплава ВК8 и пластин Н13А(аналог ВК60М)
2.4 Методика определения режущих свойств твердосплавных пластин из ВК8,
пластин Н13А(аналог ВК60М) и сверл из ВК
Выводы по второй главе
Глава 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
ПРИПОВЕРХНОСТНОГО МОДИФИЦИРОВАННОГО СЛОЯ НА ПЛАСТИНАХ ИЗ СПЛАВА ВК8 И Н13А(АНАЛОГ ВКбОМ)
3.1 Особенности воздействия электронных пучков на твердый сплав
3.2 Влияние микролегирования при помощи низкоэнергетического сильноточного электронного пучка на структуру твердых сплавов ВК8 и

Выводы по третьей главе
Глава 4. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ НА РЕЖУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПЛАСТИН ИЗ СПЛАВА ВК8, ПЛАСТИН Н13А(АНАЛОГ ВКбОМ) И ТВЕРДОСПЛАВНЫХ СВЕРЛ ИЗ ВК
4.1 Оптимизация технологии микролегирования поверхности режущих пластин из ВК8 и пластин Н13А(аналог ВКбОМ)
4.2 Исследование свойства твердосплавной пластины Н13А(аналог ВКбОМ) после комплексной обработки при резании жаропрочных сплавов ХН73МБТЮ и ХН67ВМТЮ
4.3 Исследование процесса сверления синтеграна цельными твердосплавными сверлами из ВК8 с комплексной обработкой режущей части
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. С каждым годом в современном автоматизированном машиностроительном производстве всё более важную роль играет внедрение инновационных технологий, позволяющих значительно повышать производительность механообработки.
Режущий инструмент является одним из узких мест в технологических системах автоматизированного производства. Исследования и производственный опыт показывают, что наибольшая доля отказов технологических систем металлообработки связана с отказами режущих инструментов - катастрофическим износом и поломкой. В связи с тем, что отказ инструмента обычно происходит значительно раньше изнашивания деталей и узлов технологического оборудования (станков, приспособлений и т.д.), именно из-за инструмента, если не будет выполнена его предупредительная замена, обязательно произойдет сбой технологической системы в целом. В то же время использование современного высокопроизводительного и качественного режущего инструмента повышенной надежности, позволяет заметно увеличить эффективность автоматизированного производства и надежность его функционирования [1].
Практически все влияющие на работоспособность режущего инструмента характеристики: твердость, термостойкость, износостойкость и др. определяются свойствами его поверхностных слоев. Инструмент изнашивается по поверхности, усталостные трещины образуются от его поверхности, и термостойкость тоже в первую очередь касается поверхности [2]. Для режущего инструмента работающего при значительных напряжениях, существенным является не только высокая твердость поверхностного слоя, но и способность воспринимать значительную пластическую деформацию в процессе обработки. В большинстве случаев обработки инструментами с покрытиями разрушение инструмента, в том числе и из твердого сплава, начинается с пластической деформации приповерхностных слоев вблизи границы раздела, что вызывается экстремальным

видов обработки. Большинство инструментов (до 70%) выпускается уже с предварительно нанесенными покрытиями. Данной проблематике посвящены и многочисленные научные исследования. Предлагаются как оригинальные способы нанесения покрытий, так и разнообразные архитектуры и химические составы самих покрытий, межфазных границ «покрытие — подложка» и границ между различными слоями, если покрытие многослойное.
Критическим фактором выхода инструмента из строя является температура (скорость резания). Высокоскоростная металлообработка приводит к сокращению теплоотвода в инструмент и к увеличению разогрева стружки. Обычно с возрастанием скорости резания повышается температура обрабатываемого металла (включая тонкую стружку) и инструмента. Однако при достижении достаточно высокой скорости обработки (определенной для каждого материала инструмента и обрабатываемого металла) температура режущих кромок практически перестает изменяться, так как до 70% тепла, образующегося в зоне контакта, отводится со стружкой, а теплоперепос в металл заготовки и инструмента становится минимален. Применение защитных покрытий может существенно снизить эту температуру и обеспечить возможность высокоскоростной обработки при относительно невысоких температурах.
Известно, что при очень высоких скоростях обработки невозможно снизить температуру резания (в зоне непосредственного контакта) подачей охлаждающей жидкости. Целесообразность использования охлаждающей эмульсии на водной основе при высокоскоростном резании увеличивается с уменьшением скорости резания. Однако применение охлаждающей жидкости приводит к высокоамплитудным резким колебаниям температуры, что неблагоприятно сказывается на механических свойствах инструмента. Востребованным остается только смазывающее действие СОЖ, позволяющее отбрасывать стружку. Геометрия специального инструмента, предназначенного для высокоскоростной обработки, рассчиывается на далекий вынос раскаленной стружки. Применение же износостойких высокотвердых покрытий обеспечивает снижение абразивного, диффузионного и адгезионно-усталостного износа инструментального материала,