Оптимизация свойств поверхностных слоев инструментальных сталей для повышения износостойкости дереворежущих инструментов

• Автор: Ульянов, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 151 с. : ил

ОПТИМИЗАЦИЯ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕРЕВОРЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ Введение
1. Особенности изнашивания и пути повышения износостойкости
ножей сборных цилиндрических фрез
ЕЕ Анализ условий контактирования режущих элементов фрез с обрабатываемым материалом
Е2 Механизм изнашивания инструмента
1.3. Влияние характеристик поверхностного слоя инструмента
на его износостойкость
1.4. Технологические пути обеспечения благоприятного сочетания ха-
рактеристик качества рабочих поверхностей и износостойкости инструмента
1.5. Выводы и направления дальнейшей работы
2. Влияние состояния режущей кромки ножей и возможности повышения износостойкости за счет регламентации его уровня
2.1. Влияние остаточных напряжений на механизм изнашивания режущего клина
2.2. Влияние насыщения поверхностей газами при резании древесины
на механизм изнашивания режущего клина
2.3. Пути повышения износостойкости ножей сборных фрез и обоснование процессов упрочняющей обработки
2.4. Выводы
3. Методика экспериментальных исследований
3.1. Исследуемые материалы и подготовка образцов к испытаниям
3.2. Методика исследования закономерностей изнашивания образцов
3.3. Методика упрочняющей обработки
3.4. Оценка износа и затупления образцов
3.5. Методика исследования физико- механических свойств, микро-
геометрии, насыщения водородом и качественного состояния поверхностного слоя образцов
4. Экспериментальные исследования изнашивания и технологиче-
ских возможностей упрочняющей обработки для повышения стойкости ножей сборных фрез

4.1. Анализ влияния деформации образцов и режимов электроискрового упрочнения на характеристики поверхностного слоя
4.1.1. Влияния деформации образцов и режимов электроискрового упрочнения на уровень остаточной напряженности
4.1.2 Влияние деформации образцов и режимов электроискрового упрочнения на микротвердость поверхностного слоя
4.1.3 Шероховатость упрочненных поверхностей
4.2. Исследование насыщения водородом материала режущей части инструмента при резании древесины
4.3. Закономерности изнашивания ножей после электроискрового упрочнения комплексным методом
4.4. Выводы
5. Производственные испытания и технико-экономическая эффективность работы
5.1. Производственные испытания износостойкости фрез
5.2. Экономическая эффективность работы
6. Выводы и основные результаты работы
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
В последнее время значительно возросли цены на импортный деревообрабатывающий инструмент и стали неприемлемыми для большинства предприятий. В связи с этим наметилась тенденция подъема отечественного инструментального производства за счет изготовления импортозамещающей инструментальной продукции и широкого ее использования на отечественных предприятиях. Однако должное обеспечение конкурентоспособности возможно лишь при условии доведения качества российского инструмента до уровня импортного или превышения его.
Понятие качества дереворежущего инструмента включает в себя, наряду с другими показателями, высокую износостойкость. В значительной мере эти показатели зависят от применяемых материалов и их свойств. Инструментальные стали, используемые для изготовления дереворежущих инструментов, не всегда обладают достаточной износостойкостью, что приводит к снижению срока их эксплуатации.
Повышение износостойкости может быть достигнуто за счет использования твердых сплавов. Однако при высокой стойкости такие инструменты дороги и сложны в изготовлении. При этом их высокая стойкость не всегда оказывается полностью востребованной из-за широкой номенклатуры изделий, определяемой покупательским спросом, и вследствие этого малых величин изготовляемых партий деталей. Поэтому во многих случаях целесообразно использование стальных, а следовательно и более дешевых инструментов. Однако для обеспечения их экономически обоснованной стойкости требуется проведение эффективной упрочняющей обработки, позволяющей создать в зонах износа благоприятную с позиций сопротивляемости изнашиванию совокупность свойств поверхностных слоев: структурное состояние, микрогеометрию, микротвердость, остаточные напряжения, наличие слоев, препятствующих насыщению водородом и др. Среди отмеченных характеристик наименее изученными, но оказывающее существенное влияние на стой-
Для оценки размеров микротрещин а1, которые с учетом действия остаточных напряжений растяжения и усталостного роста не достигнут критического состояния, могут использоваться формулы [46, 140, 89]:
0,5Ы(п - 2)Сф(7)п М1/2

<&с?э аЛ

2-и)
(2.3)
при и 2 и
Г/С У О ( ?
а = 1 1£-ехр - МСо(Ааг )2М+к(а ,е
1,21д-<т:Ж 1 (с)
(2.4)
при п=2,

1,21ж72Ж
-£М/2

(2.5)
где N1- число циклов нагружения режущего элемента, су - а0 - суи (оо и сти - максимальная и минимальная величины напряжений в рабочей зоне инструмента ),М - корректирующая функция, зависящая от формы поверхности трещины, С0 и п - константы материала, зависящие от формы образца и соотношения сти сто, ас - глубина трещины, превышение которой приведет к износу путем микровыкрашивания, () - параметр трещины, определенный с учетом изменения пре-