Технологическое обеспечение качества деталей в процессах разделительной штамповки путем нанесения на инструмент вакуумно-плазменных покрытий

• Автор: Шеин, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ И КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ
1.1. Основные сведения о процессах разделительной штамповки
1.2. Анализ характера нагрузок, воспринимаемых рабочими поверхностями инструмента в процессах разделительной штамповки
1.3. Исследование основных механизмов изнашивания разделительных штампов в процессе эксплуатации
1.4. Влияние механизмов изнашивания инструмента на показатели качества штампуемых деталей
1.5. Анализ методов повышения износостойкости разделительных штампов
1.5.1. Методы повышения износостойкости разделительных
штампов за счет совершенствования конструкторскогеометрических параметров инструмента
1.5.2. Применение износостойких инструментальных сталей
и твердых сплавов
1.5.3. Методы поверхностной модификации рабочих
поверхностей
1.6. Постановка цели и задач исследований
2. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ПРИЧИН ОТКАЗА И ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ
2.1. Основные группы факторов, влияющих на работоспособность разделительных штампов
2.2. Причины потери работоспособности разделительных штампов и снижения показателей качества деталей при обработке различных материалов
2.3. Повышение работоспособности разделительных штампов
за счет выбора рациональных параметров поверхностного слоя
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО НАНЕСЕНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ
3.1. Особенности промышленных методов нанесения износостойких покрытий на инструментальные материалы

3.2. Разработка технологии и оборудования для нанесения вакуумно-гшазменных покрытий на рабочие поверхности
в инструмента из не теплостойких и полутеплостойких штамповых
сталей
3.3. Анализ свойств перспективных вакуумно-плазменных покрытий и механизма их разрушения
3.3.1. Систематизация требований, предъявляемых к вакуумно-плазменным покрытиям для штампового инструмента
3.3.2. Определение микротвердости покрытий
3.3.3. Определение прочности адгезионной связи покрытий с инструментальной матрицей
3.3.4. Определение интенсивности изнашивания покрытий
9 3.3.5. Определение коэффициента трения покрытий с
обрабатываемым материалом
3.4. Разработка составов вакуумно-плазменных покрытий для повышения работоспособности разделительных штампов в условиях действия различных нагрузок и механизмов изнашивания
4. ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ НАНЕСЕНИЯ НА РАБОЧИЕ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ РАЗЛИЧНЫХ ПО СОСТАВУ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ
4.1. Методика проведения оптимизации
4.2. Оценки износа рабочих поверхностей разделительных штаммпов после нанесения вакуумно-плазменных
* покрытий
4.3. Построение функциональных зависимостей между условиями нанесения вакуумно-плазменных покрытий и интенсивностью изнашивания разделительных штампов при обработке различных материалов
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЛУТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ С ВАКУУМНОПЛАЗМЕННЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
5.1. Влияние вакуумно-плазменных покрытий на интенсивность изнашивания разделительных штампов
5.2. Влияние вакуумно-плазменных покрытий на показатели качества штампуемых деталей
# 6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

I? настоящее время важнейшей областью машиностроения, обеспечивающей высокую производительность при сравнительно низкой себестоимости обработки, является листоштамповочное производство, в котором от 70 до 90% деталей изготавливается с применением разделительных операций - вырубки, пробивки и отрезки. Ключевую роль в эффективности процессов разделительной штамповки играют вопросы, касающиеся износостойкости инструмента и, в первую очередь, его поверхностного слоя. В процессе эксплуатации рабочие поверхности разделительных штампов подвергаются ударному нагружению и действию высоких контактных давлений. Это вызывает разнообразные причины их отказов - адгезионное и абразивное изнашивание, выкрашивание рабочих поверхностей и даже отпуск поверхностного слоя инструмента, что резко сокращает период нормальной эксплуатации разделительных штампов.
Производственный опыт показывает, что интенсивный износ рабочих поверхностей разделительных штампов существенно снижает показатели качества штампуемых деталей, увеличивает сопротивление разделению до 20%, а общую работу разделения до 40 % по сравнению с эксплуатацией инсгрумента с острозаточенными режущими кромками.
Поэтому в настоящее время поиск и исследование новых технологических решений, направленных на повышение работоспособности разделительных штампов при различном характере их нагружения и улучшение качества штампуемых деталей, является чрезвычайно актуальным.
Одним из наиболее распространенных промышленных способов снижения интенсивности изнашивания металлообрабатывающих инструментов является нанесение на их рабочие поверхности твердых износостойких покрытий. Применение покрытий дает возможность объединять свойства двух и более материалов и получать композиты, обладающие характеристиками, которые не могут быть получены при
стали. Хромирование небольших матриц и пуансонов применяют с целью восстановления их размеров после изнашивания.
• Лучшими характеристиками обладают покрытия блестящего хрома,
которые характеризуются высокими твердостью НУ 900-1000 (Ш1С 65-68) и износостойкостью, а, кроме того, имеют:
• более ровную поверхность, на 1-2 класса выше, чем у шлифованной;
• повышенную теплостойкость, которая обеспечивает сохранение высокой твердости при нагреве до 400 °С;
• более низкий коэффициент трения, чем у закаленной и низкоотпущеннои стали, что уменьшает налипание обрабатываемого материала;
• повешенную теплопроводность.
Однако толщина слоя незначительна (до 0,02 мм), и он менее прочно связан с основным металлом, чем слои, образующиеся при диффузионном насыщении.
Кроме того, электролиты хрома, используемые для хромирования, имеют плохую рассеивающую способность из-за чего хром осаждается неравномерно - более толстым слоем на выступающих частях и более тонким в углублениях и впадинах. С увеличением толщины покрытия хрома снижается его прочность и возрастает опасность отслаивания и скатывание в работе.
Борирование выполняют при электролизе расплавленной буры Ха^^От, либо в ваннах с расплавленными хлористыми солями (ЫаС1, ВаСЬ), либо в газовой среде. Борирование в пасте отличается тем, что обеспечивает очень матую шероховатость поверхности (Ях = 1,96±0,3 мкм), что весьма благоприятно влияет на процесс деформирования. Глубина упрочненного слоя зависит от режимов борирования и может достигать 0,2-0,25 мм. Борированный слой обладает высокой