Повышение эксплуатационных свойств режущего инструмента методом ионной имплантации

• Автор: Бобровский, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 245 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Методы изменения свойств контактных поверхностей режущего инструмента
1.1.1. Метод покрытий
1.1.2. Методы насыщения поверхностных слоев различными элементами
1.2. Методы воздействия потоками частиц
1.3. Метод ионной имплантации (ИИ)
1.3.1. Преимущества и недостатки метода ионной имплантации
1.3.2. Механизмы упрочнения поверхности материалов при ионной имплантации
1.3.3. Влияние ионной имплантации на трибологические характеристики поверхности
1.3.4. Влияние ионной имплантации на повышение коррозионной стойкости
1.3.5. Влияние ионной имплантации на повышение эксплуатационных свойств инструмента
1.4. Выводы. Цель и задачи исследований
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР И НАПРЯЖЕНИЙ В РЕЖУЩЕМ ИНСТРУМЕНТЕ ПРИ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ
2.1. Распределение имплантированных элементов и точечных дефектов в поверхностном слое материала
2.1.1. Определение коэффициентов диффузии для атомов гелия и
аргона

2.1.1. Расчет распределения имплантированных элементов
2.1.2. Распределение собственных межузельных атомов и вакансий
2.2. Расчет концентрационных напряжений в режущем
инструменте при ионной имплантации
2.3. Температурное поле в процессе имплантации
2.3.1. Расчет температур при имплантации
2.3.2. Расчет температур при имплантации с учетом формы и
размеров режущей пластины
2.3.3. Термоупругие напряжения при имплантации
2.4. Выводы
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Оборудование для ионной имплантации режущего инструмента
3.1.1. Установка для ионной имплантации
3.1.2. Оснастка для ионной имплантации режущего инструмента
3.2. Режущие инструменты, подвергавшиеся имплантации
3.3. Методика сортировки пластин
3.4. Подготовка и проведение процесса имплантации пластин
3.4.1. Методика и проведение процесса имплантации
3.4.2. Режимы имплантации режущего инструмента
3.5. Методика стойкостных испытаний имплантированных пластин
3.6. Методика обработки экспериментальных данных
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИМПЛАНТАЦИИ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ
РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
4.1. Исследование микротвердости имплантированных пластин
4.2. Стойкостные испытания имплантированных пластин
4.2.1. Пластины Т15К6
4.2.2. Пластины ВК8
4.2.3. Пластины Т5К10

4.3. Выводы
5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ИМПЛАНТИРОВАННОЕО ИНСТРУМЕНТА
5.1. Производственные испытания имплантированных пластин
5.1.1. Производственные испытания токарных
имплантированных пластин
5.1.2. Производственные испытания имплантированных
пластин на операции фрезерования
5.2. Экономическая оценка и расчет рекомендуемых параметров операции имплантации
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

реакции с кислородом воздуха образуют более толстые защитные окисные пленки, чем необлученные, что повышает коррозионную стойкость [128].
При имплантации ионов хрома в чистое железо стойкость поверхности к питтинг - коррозии оказывается не ниже, чем у легированной хромом стали [126], а расход хрома значительно меньше.
Имплантация ионов бора и азота снижает скорость коррозии железа в кислой среде [155].
Имплантация хрома с молибденом, хрома с фосфором, а также тантала повышает коррозионную стойкость сталей в растворе хлористого натрия (например, в морской воде) [146].
По рекомендациям, разработанным лабораторией ВМС США [84], проводилась ионная имплантация для повышения коррозионной стойкости подшипников качения. Испытания подшипников в полевых условиях показали, что имплантация ионов хрома с энергией 150 кэВ увеличивает коррозионную стойкость материала без ухудшения его механических характеристик и при сохранении прецизионных размеров детали.
Из изложенного следует, что ионная имплантация является перспективным методом повышения износостойкости деталей, работающих в агрессивных средах. Вопросы коррозионной стойкости важны в известной мере для режущего инструмента, работающего в сложных температурнохимических условиях.
1.3.5. Влияние ионной имплантации на повышение эксплуатационных свойств инструмента
В исследованиях [127, 134] отмечается, что имплантация ионов азота, углерода и кобальта повышает долговечность инструмента для холодной обработки давлением (фильер, вырубных, пробивных и др. штампов), изготовленного из твердых сплавов и сталей, легированных хромом.