Підвищення стійкості різального інструмента за рахунок комбінованої модифікації поверхневого шару та нанесення покриття - Автореферат

Вагомою причиною, що стримує розширення галузі застосування цих матеріалів, є трудомісткість їх обробки, повязана з малою стійкістю різального інструменту. До числа таких методів належать: лазерне зміцнення (ЛЗ), що дає можливість істотно змінити властивості матеріалу поверхневого шару на глибину до 1 мм шляхом модифікації матеріалу РІ; іонно-плазмові покриття (ІПП), що підвищують у широкому діапазоні зносостійкість поверхні, її опір корозії і ерозії, та інші. У звязку з цим розробка комбінованої технології з використанням лазерного зміцнення та плазмово-іонних покриттів, яка б дозволила створити необхідний профіль зміни мікротвердості поверхневого шару за глибиною, одержати потрібну шорсткість, адгезію, зносостійкість та корозійну стійкість різального інструмента, є актуальною задачею для сучасного машинобудування. Актуальність теми дисертації підтверджується тим, що вона повязана з виконанням робіт за такими програмами: 1.Програмою ДКНТ України з фундаментальних досліджень проект “Підвищення надійності та експлуатаційних властивостей деталей машин шляхом формування поверхневих шарів за допомогою комбінованих технологій, що включають плазмово-іонну та світлопроменеву обробки”. Мета й задачі дослідження: створення фізико-технічних основ підвищення стійкості РІ за допомогою комбінованої модифікації поверхневого шару та нанесення покриття, що дозволяють створити технологічний процес комбінованого зміцнення з раціональними технологічними параметрами та забезпечення раціонального вибору технологічної оснастки, що дозволяє отримати максимальну стійкість РІ.Перший розділ, присвячений аналізу методів підвищення стійкості різального інструмента за рахунок нанесення покриття та світлопроменевої обробки, на основі якого сформульована мета та задачі дослідження, що реалізується. На задній поверхні інструмента враховується тепловідведення за рахунок тертя задньої поверхні інструмента з деталлю, що оброблюється, та взаємоопромінення інструмент - оброблювана деталь, а також тепловідвід із матеріалом інструмента, вилученого за рахунок зносу по задній поверхні інструмента: (7) На межі покриття та матеріалу інструмента граничні умови враховують рівність теплових потоків у зоні покриття та у зоні основного матеріалу інструмента: , (8) де qтпп і qтзп - щільність теплового потоку, створюваного за рахунок тертя на передній і задній поверхні різального інструмента, охх; оуу; ozz - подовження оху; oyz; ozx - зрушення щодо відповідних осей; qnno - щільність теплового потоку, що підводять при плазмово-механічній обробці (лазерно-механічній); qкон - щільність теплового потоку, що відводиться конвекцією; T(x,y,z,t) - температура матеріалу в досліджуваній точці простору й у визначений час; З[T] і g[T] - теплоємність і щільність оброблюваного матеріалу; lз[T] і li[T] - коефіцієнт теплопровідності стружки і інструмента; WTY(У)(x,y,z,t) і WTП(П)(x,y,z,t) - термопружний і термопластичний потенціали одиниці обєму деталі; G - постійна Стефана-Больцмана; хі і хз - ступінь чорності матеріалу інструмента й оброблюваного матеріалу; qтпп= ; lkc - довжина зони контакту різця зі стружкою по передній поверхні; Fтрпл =NҐM=Mґstґtґsґzґmc; де ST - границя текучості матеріалу деталі; t і s - глибина і подача при різанні; z - коефіцієнт усадки стружки; mc - показник політропи стиску; G[T] - модуль пружності матеріалу деталі; М - коефіцієнт Пуассона матеріалу деталі; a - температурний коефіцієнт розширення матеріалу. Запропонована модель дозволяє одержати не тільки поле температур та напружень у тілі інструмента з покриттям та знайти умови пружного сколу матеріалу інструмента, але й визначити знос інструмента на передній та задній поверхнях, що свідчить про великі можливості запропонованої моделі. Переміщення променя по поверхні відбувається зі швидкістю 0.2-50м/с, розмір поля обробки - квадрати 10ґ10мм, діаметр світлової плями - 0.32мм, частота слідування імпульсів - 5КГЦ, щільність теплового потоку - 7.5ґ1011Вт/м2.1.Створена модель теплового і напруженого стану РІ з покриттям і модифікованим шаром, яка дозволяє прогнозувати поля температур і напружень в тілі інструмента, що важливо для розвязання питання про його стійкість та ефективність. 3.Створена нова методика прогнозування цілої гами якісних характеристик матеріалу РІ і його стійкості залежно від технологічних параметрів установки, отримані наступні регресійні залежності: Мікротвердості поверхневого шару РІ при дії іонних, світлопроменевих і плазмових потоків від тиску реакційного газу; напруження на підкладці; температури, при якій працює покриття; часу, який пройшов після нанесення покриття, що повязано з частковою релаксацією залишкових напружень; щільності потоку, що створюється світлопроменевою установкою; швидкості переміщення променя або деталі відносно променя. Шорсткості поверхні, що визначає технічні характеристики поверхні (коефіцієнт тертя) залежно від величини енергії бомбардуючих часток і повязаною з нею величиною потенціалу на підкладці; величини струму; величини шорсткості до обробк

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ