Разработка конструкций многослойных покрытий для повышения работоспособности торцовых фрез

• Автор: Циркин, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 213 с. : ил.

Список основных обозначений и сокращений

1. Анализ научно-технической информации по проблеме повышения работоспособности режущего инструмента на операциях прерывистого резания путем нанесения износостойких покрытий
1.1. Механизм износа и разрушения режущего инструмента на операциях прерывистого резания
1.2. Применение износостойких покрытий для повышения эффективности режущего инструмента на операциях прерывистого резания
1.3. Принципы конструирования многослойных покрытий для твердосплавного режущего инструмента, работающего в

условиях прерывистого резания

1.4. Выводы. Цель и задачи работы

2. Методика проведения исследований

2.1. Инструментальные и обрабатываемые материалы

2.2. Оборудование для нанесения покрытий. Виды покрытий

и способы их нанесения

2.3. Исследование параметров структуры и свойств покрытий
2.4. Исследование работоспособности режущего инструмента с покрытием
2.5. Обработка результатов экспериментальных исследований
3. Теоретико-экспериментальное обоснование
выбора конструкции многослойного покрытия
3.1. Требования к многослойному покрытию
и принцип его формирования
3.2. Экспериментальная проверка эффективности многослойных покрытий. Принцип конструирования многослойного покрытия
3.3. Выводы
4. Разработка конструкции многослойного покрытия
для условий прерывистого резания
4.1. Технологические режимы конденсации многослойного покрытия

4.2. Исследование влияния конструкции многослойного покрытия
на его структурные параметры и механические свойства
4.3. Исследование влияния конструкции многослойного покрытия на процессы трещинообразования и
интенсивность изнашивания режущего инструмента
4.4. Выводы
5. Исследование эффективности применения торцовых
фрез с разработанным многослойным покрытием
5.1. Исследование влияния элементов режима резания на работоспособность режущего инструмента
с многослойным покрытием
5.2. Исследование влияния схемы торцового фрезерования и переточки на работоспособность режущего инструмента
с многослойным покрытием
5.3. Опытно-промышленные испытания режущего инструмента
с разработанным покрытием
5.4. Технико-экономическое обоснование применения режущего инструмента с износостойкими покрытиями
5.5. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения
Список основных обозначений и сокращений

ИМ-инструментальный материал;
КИБ- конденсация вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой;
ОМ- обрабатываемый материал;
ИП -износостойкое покрытие;
РИ -режущий инструмент;
Т- период стойкости, мин;
ФОП - физическое осаждение покрытий;
ХОП - химическое осаждение покрытий; а - период кристаллической решетки, нм;
Зшах* толщина среза, мм;
Ь -ширина среза, мм;
В -ширина фрезерования, мм; рпг полуширина линии (111), град;
Ня- микротвердость, ГПа;
Ь3 - износ режущего инструмента по задней поверхности, мм;
I - интенсивность износа режущего инструмента по задней поверхности, мм/м;
•Б 11^200 - показатель текстурированности покрытия;
К0- коэффициент отслоения покрытия;
1Чц1 - среднее количество циклов работы инструмента до образования продольных трещин в материале инструментальной основы на передней поверхности;
Ыц2 - среднее количество циклов работы инструмента до выхода всех продольных трещин, образующихся в материале инструментальной основы на передней поверхности, на режущую кромку;
Ицз - среднее количество циклов работы инструмента до образования продольных трещин в покрытии; р - плотность материала тела, кг/м3;
ст0- значение остаточных напряжений 1-го рода в покрытии, МПа;
Ц1 - угол поворота фрезы, град; у - поверхностная энергия, Дж/м2;
Ктр - коэффициент трещиностойкости;
КСс - коэффициент сцепления слоев;
Кс - критический коэффициент интенсивности напряжений, Н/м3/2;
О! — максимальные главные напряжения, ГПа;

Кроме этого, технологическое преимущество данного способа изготовления катода заключается в том, что закрепление титановой вставки в водоохлаждаемом алюминиевом корпусе методом полужидкой штамповки обеспечивает хороший электрический, тепловой и механический контакт, заданный химический состав, высокую производительность процесса и исключает наличие в корпусе катода пор и необходимость использования дорогостоящих электровакуумных печей и квалифицированного персонала в случае получения катода способом вакуумного переплава (прил. 1).
Процесс изготовления составного катода ТлА1 состоит в следующем. Катод изготавливается из заготовки, получаемой методом полужидкой штамповки. Алюминиевый сплав, расплавленный в электропечи при температуре 650 ч- 700° С, заливается в полость матрицы 3, в которую предварительно устанавливается вставка из титана ВТ 1-0 2 определенного размера (рис. 2.3). После некоторого подстуживания залитый в полости матрицы алюминиевый расплав вместе со вставкой штампуется и кристаллизуется, в результате чего получается заготовка катода, из которой с помощью механической обработки получают катод, содержащий расходуемую вставку 1 из титана (титанового сплава) и водоохлаждаемый корпус 2 из алюминия (алюминиевого сплава) (рис. 2.2). Преимущество такого составного катода по сравнению с катодами, изготовленными по другим технологиям, заключается в упрощении технологического процесса изготовления и снижении стоимости катода при одновременном повышении качества изготовления.
Толщина получаемых покрытий измерялась на образцах-свидетелях, часть поверхности которых перекрывалась от ионного потока при нанесении покрытия, по образующейся ступеньке с помощью профилографа-профилометра модели К-202 завода “Калибр”.
В экспериментах использовали одно- й многослойные покрытия на основе материалов: нитрид титана ЛЫ; карбонитрид титана ЛС>1; нитриды титана-циркония ЛггЛ, титана-алюминия ЛАШ, титана-молибдена ЛМоЛ, титана-железа ЛРе!Ч.
Толщина однослойных покрытий варьировалась в пределах от 3 до
мкм.
2.3. Исследование параметров структуры и свойств покрытий
При исследовании структуры покрытий использовали стандартные методы.