Властивості та методи зміцнення інструментальних сталей. Методика розрахунку оптимальних режимів плазмової обробки. Механічні властивості інструментальних сталей після плазмової поверхневої обробки, зміст та головні етапи технологічних процесів.
Аннотация к работе
Плазмове поверхневе зміцнення, як і обробка іншими висококонцентрованими джерелами нагріву (ВКДН), дозволяє отримати такий рівень властивостей сталей та сплавів, який є недоступним для відомих способів поверхневого зміцнення. Предмет дослідження - визначення оптимальних технологічних режимів комплексної обємно-плазмової обробки, яка містить обємне гартування з використанням нестандартних температурних інтервалів та плазмову поверхневу обробку за оптимальними режимами, експлуатаційні властивості інструментальних сталей після комплексної обробки, вплив розташування плазмового струменя на форму та розміри зони плазмової дії, вплив ступеню дії механізмів зміцнення на структурні перетворення та властивості інструментальних сталей. Розроблена методика розрахунку оптимальних режимів плазмової поверхневої обробки металооброблювального інструменту вздовж робочої кромки, які забезпечують досягнення в зміцненому шарі максимальних показників експлуатаційних властивостей - твердості, теплостійкості, міцності, пластичності. Встановлена можливість використання поверхневої обробки та розроблені оптимальні режими плазмового мікрооплавлення для усунення структурної та механічної неоднорідності швидкорізальної сталі після обємного гартування з перегрівом, що дозволяє запропонувати плазмову обробку як метод усунення браку обємного гартування інструменту. Автор брав безпосередню участь у розробці методики розрахунку оптимальних режимів плазмової поверхневої обробки, проведенні досліджень по впливу режимів плазмової обробки на експлуатаційні властивості інструментальних сталей та геометричні розміри зміцненого шару.У дисертаційній роботі на підставі досліджень наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення науково практичного завдання - підвищення стійкості металооброблювального інструменту при використанні процесу плазмової поверхневої обробки за рахунок розробки методики вибору технологічних параметрів плазмової поверхневої обробки інструментальних сталей та дослідження їхніх експлуатаційних властивостей - міцності, теплостійкості, пластичності. На підставі досліджень встановлено додаткове підвищення твердості, теплостійкості, міцності за рахунок роздрібнення мартенситної структури, розчинення карбідів та насичення твердого розчину вуглецем та легуючими елементами при використанні плазмової поверхневої обробки інструментальних сталей. Визначені локальні кількісні характеристики міцності та пластичності металу зміцненного шару та виявлено вплив комплексної обробки на експлуатаційні властивості інструментальних сталей за рахунок розробки методики випробувань мікрозразків при статичних випробуваннях розтягуванням.
Вывод
1. У дисертаційній роботі на підставі досліджень наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення науково практичного завдання - підвищення стійкості металооброблювального інструменту при використанні процесу плазмової поверхневої обробки за рахунок розробки методики вибору технологічних параметрів плазмової поверхневої обробки інструментальних сталей та дослідження їхніх експлуатаційних властивостей - міцності, теплостійкості, пластичності.
2. На пвдставі використання розробленої методики розрахунку параметрів режиму плазмової обробки інструменту вздовж робочої кромки здійснена оптимізація технологічних варіантів плазмової обробки та отримані оптимальні значення геометрічних параметрів зміцненого шару.
3. На підставі досліджень встановлено додаткове підвищення твердості, теплостійкості, міцності за рахунок роздрібнення мартенситної структури, розчинення карбідів та насичення твердого розчину вуглецем та легуючими елементами при використанні плазмової поверхневої обробки інструментальних сталей. Використання плазмової поверхневої обробки дозволяє розширити інтервал температур обємного гартування: для низьколегованої сталі 90ХФ = 800-900 ОС; для швидкорізальної сталі Р6М5 = 1170-1270 ОС.
4. Визначені локальні кількісні характеристики міцності та пластичності металу зміцненного шару та виявлено вплив комплексної обробки на експлуатаційні властивості інструментальних сталей за рахунок розробки методики випробувань мікрозразків при статичних випробуваннях розтягуванням.
5. Встановлено, що вплив твердорозчинного зернограничного, субструктурного та дисперсійного механізмів зміцнення на підвищення міцності та зниження пластичності зумовлений збільшенням періоду кристалічної гратки та густости дислокацій, а також процентного вмісту мартенситної составляючої у твердому розчині, що встановлено дослідженнями за впливом різних механізмів зміцнення на фазовий склад, структуру та експлуатаційні властивості інструментальних сталей.
6. Розроблені та пройшли промислове випробування технологічні процеси комплексної обробки металорізального інструменту із сталі Р6М5 та формоутворювального інструменту із сталі 90ХФ, які забезпечили підвищення стійкості інструменту в 1,5-2,5 рази.
7. Результати виробничих випробувань підтвердили результати досліджень структури та властивостей інструментальних сталей після комплексного зміцнення. Впровадження технології комплексного зміцнення інструменту дозволить отримати значний економічний ефект за рахунок зниження витрат інструментальних сталей та інструменту, підвищення продуктивності та якості механічної обробки.
Список литературы
1. Самотугин С.С., Нестеров О.Ю. Свойства инструментальных сталей при объемно-поверхностном упрочнении // Вестник Приазовского государственного технического университета. - Мариуполь. - 1996. - №2. - С. 161-162.
2. Самотугин С.С., Нестеров О.Ю., Кирицева Т.А. Влияние режима предварительной объемной закалки на свойства инструментальных сталей при плазменном упрочнении // Вестник Приазовского государственного технического университета. - Мариуполь. - 1998. - №6. - С. 248-250.
3. Самотугин С.С., Нестеров О.Ю., Ярмицкий А.Г., Иванов В.П. Оптимизация режимов плазменной обработки инструмента // Сварочное производство. - 1998. - №7. - С. 12-15.
4. Самотугин С.С., Нестеров О.Ю., Кирицева Т.А. Механические свойства инструментальных сталей после плазменной поверхностной обработки // Физика и химия обработки материалов. - 2002. - №1. - С. 65-71.
5. Пат. 40126А Україна, МК17В21К9/22. Спосіб зміцнення інструментальних сталей/ Самотугін С.С., Нестеров О.Ю. // Промислова власність. - 2001. - №6. - 2 ч. - С. 1.54.
6. Самотугин С.С., Нестеров О.Ю., Ногаш Н.Н. Плазменное упрочнение объемно-закаленной стали 90ХФ // Тезисы докладов междунар. конф. «Современные проблемы развития сварочного производства и совершенствование подготовки кадров». - Мариуполь. - 1996. - С. 52.
7. Нестеров О.Ю. Влияние режимов объемно-поверхностного упрочнения на свойства стали Р6М5 // Тезисы докладов 1У региональной научно-технической конференции. - Мариуполь. - 1997. - С. 8.