Разработка способов повышения работоспособности режущего инструмента на основе анализа механизмов его микро- и субмикроразрушения

• Автор: Куликов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 358 с.

Содержание
Введение
1 Современные теории изнашивания и пути повышения работоспособности металлорежущего инструмента
1.1 Механизмы изнашивания
1.2 Структурно-энергетические и термодинамические теории изнашивания
1.3 Современные технологические методы повышения работоспособности режущего инструмента
1.4 Цели и задачи исследования
2 Разработка физической модели изнашивания инструмента из
быстрорежущей стали при резании металлов
2.1 Методическое обеспечение исследований
2.1.1 Инструмент и обрабатываемые материалы
2.1.2 Методы металлографического и электронномикроскопического анализа
2.1.3 Рентгеноструктурный анализ
2.1.4 Статистическая обработка результатов экспериментов
2.2 Динамическая эволюция субструктуры в контактных слоях инструмента в процессе изнашивания
2.2.1 Рентгеноструктурный анализ параметров субструктуры инструмента.
2.2.2 Электронномикроскопические исследования контактной зоны инструмента.
2.2.3 Анализ изменений в карбидной фазе инструментального материала при резании
2.3 Субструктурные трансформации и износостойкость инструмента
2.3.1 Сдвиговая устойчивость контактных слоёв
2.3.2 Изменение уровня внутренней энергии

деформации в режущем клине инструмента при резании.
2.4 Влияние внешней среды на эволюцию субструктуры и износостойкость инструмента.
2.4.1 Оборудование и материалы для исследований
2.4.2 Изучение трибоокислительных процессов в контактных слоях инструмента.
2.4.3 Влияние внешней среды на эволюцию субструктуры в инструменте при резании
2.4.4 Влияние внешней среды на износостойкость инструмента.
2.5 Развитие процессов упрочнения-разупрочнения в контактной зоне инструмента.
2.6 Выводы по второй главе
3 Исследование природы изнашивания твёрдосплавного инструмента при резании металлов
3.1 Методики экспериментальных исследований
3.1.1 Подготовка режущего инструмента
3.1.2 Стойкостные испытания
3.1.3 Электронномикроскопический и рентгеноструктурный анализ
3.1.4 Стереологический анализ
3.2 Влияние скорости резания на стойкость инструмента и температуру контакта
3.3 Исследование характера разрушения структурных составляющих твёрдосплавного инструментального материала
3.3.1 Исследование характера разрушения
зёрен карбидных фаз
3.3.2 Исследование характера разрушения
кобальтовой связки
3.3.3 Исследование характера разрушения
структурных связей

3.4 Эволюция тонкой кристаллической субструкту-

ры инструмента в процессе изнашивания
3.4.1 Рентгеноструктурные исследования субструктуры контактных слоев инструмента
3.4.2 Электронномикроскопическое исследование качественного состояния субструктуры
3.4.3 Исследование диффузионных процессов на поверхностях контакта
3.4.4 Определение размера продуктов износа инструмента
3.5 Физическая модель изнашивания твердосплавного режущего инструмента в широком диапазоне скоростей резания
3.6 Выводы по третьей главе
4 Исследование физико-химической природы изнашивания режущего инструмента с предварительным упрочнением при резании металлов
4.1 Износостойкость инструмента из быстрорежущей стали с предварительным упрочнением
4.1.1 Влияние методов предварительного упрочнения на работоспособность режущего инструмента
4.1.2 Изучение интенсивности изнашивания упрочнённого инструмента в течение периода стойкости
4.1.3 Влияние инструментальной основы на износостойкость упрочнённого инструмента
4.2 Структурные трансформации в контактных слоях быстрорежущего инструмента с предварительным упрочнением в процессе резания
4.2.1 Рентгеноструктурные исследования состояния контактных слоев инструмента за период стойкости
4.2.2 Электронномикроскопические исследования эволюции субструктуры контактных поверхностей инструмента в процессе ре-

В мировой практике производства инструмента с покрытием применяется методы химического осаждения вещества из парогазовой фазы (ХОП-СУТ)) и физическое осаждение покрытий в вакууме (ФОП-СУБ). В основе методов ХОП-СУТ), предназначенных для нанесения покрытий на режущий инструмент, лежат гетерогенные термохимические реакции в парогазовой среде, окружающей инструмент, в результате которых формируется покрытие, конденсируется на его рабочих поверхностях, формируя равномерный однородный слой [6, 31]. Качество покры-
тия, его свойства и структура зависят от ряда параметров процесса газофазного осаждения покрытия. Наиболее существенную роль играет температура на границах раздела конденсата и инструментального материала [6]. От температуры зависит структура покрытия и его адгезия по отношению к субстрату, причём, последняя определяет также возможность и интенсивность диффузионного взаимодействия пары «покрытие-субстрат». Взаимная диффузия повышает прочность сцепления покрытия и инструментальной матрица и, в свою очередь, зависит от температуры и кристаллохимического сродства осаждаемого покрытия и материала подложки. Однако рабочая температура процесса ХОП-СУБ не менее 600°С и его применение распространяется лишь на обработку твердосплавного инструмента.
В последнее время в мировой практике производства режущего инструмента всё большее применение получают методы физического осаждения покрытий ФОП-РУВ [31, 83, 84, 135, 182] . Различие этих методов состоит в