Повышение стойкости и производительности протяжек из порошковой быстрорежущей стали при обработке жаропрочных материалов за счет применения комплексного ионно-плазменного упрочнения

• Автор: Филатов, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 248 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УПРОЧНЕНИЯ ПРОТЯЖНОГО ИНСТРУМЕНТА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Конструктивные особенности протяжек

1.2. Свойства жаропрочных и жаростойких материалов и основные трудности, возникающие при их обработке

1.3. Материалы, используемые при изготовлении протяжного инструмента

1.4. Методы повышения режущей способности инструмента

1.5. Постановка цели и задач исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методика определения режущих свойств инструмента
2.1.1. Физико-механпческие свойства обрабатываемых материалов
2.1.2. Станки и приспособления, используемые при проведении испытаний протяжек
2.1.3. Протяжной инструмент, схемы и режимы резания, используемые при проведении экспериментальных и производственных испытаний
2.1.4. Методика вакуумно-плазменной поверхностной обработки опытных образцов и протяжного инструмента
2.1.5. Методика металлографических и металлофизических исследований
2.1.6. Методика экспериментальных испытаний
2.1.7. Методика испытаний в производственных условиях

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ИЗНОСОСТОЙКОГО КОМПЛЕКСА, ФОРМИРУЕМОГО ПРИ ОБРАБОТКЕ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ В ПЛАЗМЕ ВАКУУМНО-ДУГОВОГО РАЗРЯДА
ЗЛ. Выбор упрочняющей обработки протяжного инструмента из быстрорежущей стали при обработке труднообрабатываемых материалов
3.2. Физические принципы и особенности двухступенчатого вакуумно-дугового разряда
3.3. Влияние параметров процесса ДВДР на величину ионного
тока
3.4. Азотирование инструмента из быстрорежущей стали в плазме двухступенчатого вакуумно-дугового разряда и последующее осаждение композиционных покрытий
3.4.1. Оптимизация процесса азотирования при комплексной ионно-плазменной обработке инструмента из порошковой быстрорежущей стали
3.4.2. Металловедческие исследования свойств наносимых сложнолегированных покрытий
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ИЗНАШИВАНИЯ
ИНСТРУМЕНТА ИЗ ПОРОШКОВОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ С ПОВЕРХНОСТНОЙ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКОЙ
4.1. Износ протяжного инструмента
4.2. Исследование кинетики изнашивания протяжного инструмента
4.3. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Качество и стойкость инструмента во многом определяют производительность и эффективность процесса обработки, а в некоторых случаях и вообще возможность получения деталей требуемых формы, качества и точности. Поэтому повышение качества и надежности режущего инструмента является важнейшей задачей, которая стала особенно актуальна в последнее время, когда все большее распространение получают станки с числовым программным управление (ЧПУ), являющиеся весьма дорогостоящим оборудованием. В условиях такого производства точность изготовления изделия в большей степени определяется качеством инструмента, так как нет возможности частого контроля его состояния.
Представленная диссертационная работа связана с повышением стойкости протяжного инструмента, используемого при протягивании “ёлочных” пазов в гранулированных дисках повышенной твердости с содержанием никеля порядка 80%, применяемых при изготовлении деталей газотурбинных авиационных двигателей. Протягивание на сегодняшний день является наиболее перспективным и рациональным методом получения пазов такого типа, поэтому актуальность проведения данной работы как для предприятия, так и для отрасли двигателестроения в целом более чем очевидна. Наряду с этим, необходимо отметить, что протяжной инструмент является наиболее сложным в изготовлении и, как следствие, дорогостоящим инструментом, что, несомненно, сказывается на окончательной стоимости изделия (двигателя) в целом и тем самым ставит задачи по снижению трудоемкости при изготовлении самого инструмента, повышению его качества, стойкости и прочности режущего лезвия. Результаты выполненной работы дают возможность с большей эффективностью использовать то дорогостоящее оборудование, которое уже существует на предприятии, что не только позволит удовлетворить спрос производства на качественный

проблемное свойство таких покрытий - низкая теплопроводность, которая может приводить к их локальной графитизации с последующим вымыванием. Верхний рабочий температурный предел ограничен -250 °С, и требуется применение смазывающих охлаждающих жидкостей (СОЖ). Покрытия кубического нитрида бора (СВ1М) также обладают высоким уровнем внутренних напряжений, ограничивающих их толщину до ~ 0,1 мкм.
Таблица 1.6.
Свойства покрытий
Свойства наиболее распространенных покрытий
Покрытие Ш ТіАІСгУК лен та 01С Мой
Твердость, НУ 2906-3400 2800-3200 2800-3100 2000-2500 4000-7000
Оптимальная толщина, мкм 1-5 1-5 1-5 1-6
Уровень внутренних напряжений, ГПа/мкм 1-2 1-2 1-2 1-2 2-6
Коэффициент трения при сухом резании углеродистой стали 0,3-0,4 0,3-0,4 0,3-0,4 0,4-0,6 0,02-0,1 0,05-0
Максимальная рабочая температура (стойкость к окислению), *С 800 950 400 500
Стойкость кабразивному изнашиванию +++ +4 4+ 4 ±
Стойкость к адгезионному изнашиванию 44+ +4+ 4 4+ ± +4+
Одним из перспективных направлений в создании покрытий подобного типа является нанесение наноструктурированных покрытий, имеющих превосходные трибологические характеристики. Виды таких покрытий представлены в таблице 1.7 [14]
Таблица 1.7.
Наноструктурные покі рытия
Вид покрытия Краткое описание Структура покрытия
Наноградиентные Структура покрытия постоянно меняется. Состав покрытия меняется за счет газа или содержимого катодов. 1