Повышение эффективности многослойных покрытий сложного состава на твердосплавном режущем инструменте

• Автор: Гарипов, Владимир Станиславович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 185 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ .

1.1 Совершенствование технологии производства твердосплавных

изделий.,

1.2 Механические методы упрочнения поверхности твердосплавного режущего инструмента.

1.3 Термические методы упрочнения режущего инструмента

1.4 Упрочнение инструмента методами нанесения покрытий

1.5 Актуальность проблемы упрочнения твердосплавного режущего

инструмента. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ И ВАКУУМНЫХ ИОННОПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ
2.1 Методы определения и расчета механических свойств твердых сплавов
2.2 Методы определения и расчта механических свойств плазменных покрытий
2.3 Методы изучения структуры твердых сплавов и плазменных
покрытий
2.4 Разработка технологической оснастки для установки ННВ6.6И1
2.5 Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ.
3.1 Повышение эффективности плазменных покрытий на твердосплавном режущем инструменте.
3.2 Методы повышения физикомеханических свойств покрытий.
3.3 Структурное упрочнение покрытий.
3.4 Выводы по третьей главе.
ГЛАВА 4. ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ.
4.1 Подготовка поверхности твердосплавных пластин для нанесения покрытий с повышением механических свойств твердых сплавов.
4.2 Нанесение ионноплазменных покрытий
4.3 Оптимизация технологического процесса нанесения ионноплазменных покрытий.
4.4 Физикомеханические свойства ионноплазменных покрытий
4.5 Влияние термоциклического нагрева на свойства упрочненных твердых сплавов
4.6 Влияние температуры нагрева на окисляемость инструментальных
материалов с покрытиями
4.8 Выводы по четвертой главе
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Все вышеперечисленные методы повышения эффективности металлообрабатывающего инструмента применимы только на заводах -изготовителях, при этом достигается повышение износостойкости в среднем в 2 раза, что несопоставимо с методами повышения стойкости применяемыми после спекания. Наряду с совершенствованием технологии производства наиболее интересным представляется второе направление - улучшение эксплуатационных свойств режущего инструмента методами, применяемыми после спекания. Для упрочнения поверхности металлообрабатывающего инструмента находят применение вибрационная, дробеструйная, термовибрационная обработки. К механическим методам обработки можно отнести притирку, хонингование, полирование, обдувку абразивами в паровой или жидкой средах, электрополирование [6]. При использовании отмеченных методов происходит уменьшение шероховатости поверхности с одновременной пластической деформацией, наклёпом и формированием сжимающих напряжений, что приводит к увеличению сопротивления истиранию и повышению износостойкости. Широко используется алмазная и эльборовая обработка инструмента. При алмазном шлифовании лучшая режущая способность алмазных зерен обеспечивает меньшие усилия и соответственно более низкие температуры в зоне контакта круга со сплавом, которые существенно зависят от характеристики алмазного круга и режимов шлифования. Без сомнения для каждого вида шлифования должны быть свои закономерности в изменении прочности твердых сплавов в зависимости от режимов обработки и характеристики инструмента. Алмазное шлифование повышает предел прочности при изгибе примерно на % по сравнению с прочностью сплава в исходном состоянии, к примеру для ВК8 напряжение изгиба повышается с МПа до МПа []. Подробное исследование напряжений показывает, что алмазная обработка изменяет напряженное состояние поверхностного слоя. Если в исходном состоянии после спекания твердых сплавов имеют место, как правило, напряжения растяжения, то после алмазной обработки возникают большие остаточные напряжения сжатия, которые на самой поверхности могут достигать МПа и более. Появление остаточных напряжений в поверхностном слое твердосплавных пластин при шлифовании обусловлено совместным действием механического и термического факторов. Вопросы, связанные с напряженным состоянием поверхности твердых сплавов, требуют дальнейшего глубинного изучения, однако уже имеющиеся данные позволяют сделать весьма важные выводы. Снятие поверхностного слоя твердых сплавов обязательно изменяет напряженное состояние приповерхностных слоев, каким бы мягким ни был режим обработки. Величина и распределение остаточных напряжений при алмазном шлифовании зависят от характеристики кругов и режимов шлифования. В работе [] проанализированы проблемы шлифования и заточки режущих инструментов из твердого сплава и кермета, обусловленные сильным нагревом этих инструментов, что может в дальнейшем привести их к преждевременному разрушению в процессе резания. Приведены результаты соответствующих экспериментальных исследований, иллюстрирующих влияние температуры в зоне шлифования. Проанализировано влияние материала режущего инструмента на температуру в контактной зоне, а также влияние зернистости материала шлифуемого инструмента. Изложена задача оптимизации характеристики шлифовального круга и показаны возможные решения этой задачи, позволяющие снизить температуру в контактной зоне. При анализе мероприятий по применению алмазов при обработке твердых сплавов следует учитывать, что наряду с повышением производительности обработки, улучшении эксплуатационных характеристик твердосплавных изделий и так далее алмазная обработка недостаточно эффективна, так как коэффициент стойкости при этом повышается незначительно. При появлении первых твердых сплавов УС-Со к ним пытались применять те же методы термической обработки, что и для сталей. Для сплавов с низким содержанием связки эти попытки оказались безрезультатными. Первые положительные результаты получили Давиль и Шретер при закалке сплавов на основе Т1С-УС - сталь, позже Хайссом и Киффером применительно к спеченным легированных сталям с добавками сложных карбидов ТдСЛУС, Т1С-Мо2С, УСЛУС и температурой закалки от до °С в масло [6].