Повышение износостойкости инструментов на основе прогнозирования процессов адаптации поверхностей трения при резании металлов

• Автор: Мигранов, Марс Шарифуллович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 433 с. : ил.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ПРОБЛЕМЕ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

1.1. Особенности обработки резанием в мехатронных станочных системах

1.1.1. Анализ технологических особенностей обработки деталей на станках с ЧПУ

1.1.2. Современные инструментальные материалы

1.2. Методы интенсификации (повышения производительности) лезвийной обработки резанием
1.2.1. Основные механизмы износа режущего инструмента при лезвийной обработке резанием

1.2.2. Применение смазочно-охлаждающих технологических средств

1.2.3. Применение упрочняющих технологий для режущего инструмента

1.2.4. Применение износостойких покрытий на режущем инструменте

1.3. Роль структурно-энергетической адаптации поверхностей трения в обеспечении снижения интенсивности изнашивания режущего инструмента
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
2.1. Анализ моделей, используемых для идентификации процесса изнашивания при резании металлов

2.2. Особенности контактного взаимодействия при резании металлов
2.3. Термодинамика адаптации поверхностей трения
2.3.1. Анализ процессов трения и изнашивания с позиций термодинамики необратимых процессов и самоорганизации
2.3.2. Трибосистема как открытая термодинамическая система
2.3.3. Термодинамическое обоснование появления вторичных структур при трении
2.3.4. Термодинамика вторичных структур при трении
2.4. Влияние структурно-фазовой адаптации поверхностей трения на изнашивание режущих инструментов
2.5. Методология исследования изнашивания режущих инструментов с прогнозируемыми свойствами адаптации (самоорганизации) при трении
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ,
ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТУРА
3.1. Химический состав, термообработка, физико-механические свойства обрабатываемых материалов
3.2. Режущий инструмент, обоснование выбора марок инструментальных материалов, геометрических параметров
3.3. Методика экспериментальных исследований
с применением СОТС и износостойких покрытий
3.3.1. Применение жидких СОТС
3.3.2. Применение СЭО
3.3.3. Применение многослойных износостойких покрытий
3.4. Методика проведения стойкостных и
температурных экспериментов
3.4.1. Стационарные условия обработки
3.4.2. Нестационарные условия обработки
3.5. Методики исследования контактных параметров
3.5.1. Исследование силовых параметров и
коэффициент усадки стружки
3.5.2. Методика и оборудование для оценки триботехнических параметров фрикционного контакта
3.6. Методика высокотемпературного градуирования естественных термопар при переменных напряжениях в зоне контакта
3.7. Компьютерное моделирование теплофизических
явлений при резании
3.8. Методика металлографических исследований,
оборудование и аппаратура
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНАШИВАНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ С ПРОГНОЗИРУЕМОЙ АДАПТАЦИЕЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ
4.1. Исследование износостойкости спеченных порошковых инструментальных материалов
на основе быстрорежущей стали
4.2. Влияние легирующих элементов на износостойкость спеченных порошковых инструментальных материалов (СПИМ)
на основе быстрорежущей стали
4.3. Исследование влияния ионной модификации поверхности быстрорежущей стали на
износостойкость резцов с покрытиями
покрытием и, как следствие, приводит к повышению его себестоимости. Особенно в случае использования дополнительной лазерной обработки вследствие достаточно высокой стоимости лазерного оборудования.
Основные направления совершенствования покрытий связаны с разработкой принципиально новых типов покрытий на основе композиционномногослойного принципа, максимально удовлетворяющих концепции покрытия как технологической третьей среды между обрабатываемым и инструментальным материалами, повышение трещиностойкости, снижением дефектности, изысканием составов покрытий, имеющих низкую склонность к физикохимическому взаимодействию с заготовкой, а также способность адаптироваться к температурно-силовым условиям процесса резания.
Широкое использование покрытий сложного состава на основе Тц Ъх, Мо, Ш сдерживается высокой стоимостью этих тугоплавких компонентов. В связи с этим замена в покрытиях данных элементов на широко распространенные Ре и А1 способствует снижению себестоимости режущего инструмента с покрытием. Эффективность режущего инструмента с покрытиями (ТС, Ре)К и (Тц А1)М существенно выше по сравнению с режущим инструментом, имеющего покрытие ТСЫ, и находится на уровне, характерном для покрытий сложного состава на основе тугоплавких элементов [72, 88,138].
Несмотря на высокую работоспособность режущего инструмента с покрытием сложного состава, а также на основе карбонитридов, их эффективность в ряда случаев неудовлетворительна (особенно на операциях прерывистого резания) вследствие высокой хрупкости данных покрытий и недостаточной прочности их сцепления с инструментальной основой.
Нанесение многослойных покрытий способствует повышению работоспособности режущего инструмента при прерывистом резании, что связано с лучшей сопротивляемостью их хрупкому разрушению в результате усталостных процессов (термомеханическое циклирование), зарождению и развитию трещин [130, 137,168].