Підвищення якісних характеристик деталей і РІ завдяки адаптивному управлінню технологічними параметрами плазмово-іонної та комбінованої обробки - Автореферат
Вибір покриття залежно від умов експлуатації та температурних режимів плазмово-іонної та комбінованої обробки, вибір методів контролю та зворотних зв’язків. Створення адаптивної системи керування для досягнення стабільних характеристик РІ та деталей.
Аннотация к работе
Це фірми Unixis, Bodycoat Group з дочірними фірмами Ionbond u Eifeler, Cen, Platit, Sandvik Coromant, Kennametal, Kyocera, але ці фірми використовують традиційні карбіди, нітриди та оксиди, правда, починають використовувати складні покриття (нітриди, карбіди, карбонітриди декількох металів), одно-і багатошарові покриття, але одержуваних результатів досліджень не публікують, бо вони є власністю фірм. Все це говорить про те, що створення теоретичних і експериментальних основ адаптивного управління плазмово-іонною обробкою (ПІО) є актуальною задачею, яка дозволить отримувати стабільні фізико-механічні характеристики покриттів. Розробити фізико-технологічні основи нанесення покриттів та їх застосування у комбінованій обробці, які дозволили б вибирати покриття (одно-та багатошарове) та знайти або стійкість, або ресурси роботи РІ або деталі, визначити технологічні параметри нанесення покриття (тиск реакційного газу, напругу на підкладинці, струм фокусуючого магніту, струм дуги, температуру деталі, товщину покриття з метою одержання максимальної стійкості РІ, зносостійкості, мікротвердості або продуктивності нанесення покриття). На основі проведенних досліджень розроблено фізико-технічні основи управління нанесенням плазмово-іонних покриттів та їх використання в комбінованій технології, це дає змогу визначити технологічні параметри нанесення покриттів (тиск реакційного газу, потенціал на підкладинці, струм фокусуючого магніту, струм дуги, температуру деталі, товщину покриття) з метою досягнення максимальної стійкості РІ, зносостійкості, мікротвердості та продуктивності нанесения покриттів. Результати розрахунку напружень у зоні переходу від покриття до прошарку та від одного одношарового покриття до другого дозволяє вибирати послідовність сполучень “покриття - покриття” і “покриття - прошарок”, забезпечуючи эффективну роботу як у динамічному, так і у стаціонарному температурних режимах.У першому розділі проведено огляд і аналіз проблеми підвищення якісних характеристик деталей і різального інтсрументу завдяки адаптивному управлінню технологічними параметрами плазмово-іонної та комбінованої обробки, наведено ряд методів нанесення покриттів та одержання зміцненого шару і показано, що без ефективного керування плазмово-іонною і комбінованою обробкою досягти стабільних, високих, якісних характеристик неможливо, причому це стосується технологічної підготовки, вибору послідовності шарів і прошарків з урахуванням режимів роботи, вибору технологічних параметрів і параметрів зворотного звязку. У граничних умовах враховано підвід тепла завдяки тертю по передній поверхні РІ, взаємоопромінювання стружки та передньої поверхні РІ, відвід тепла зі зношеним матеріалом покриття, а у зоні свободної поверхні стружки враховано теплове випромінювання, конвективний теплообмін, теплообмін з випарюваним матеріалом і теплопідвід завдяки дії плазми або лазерного випромінювання для плазмово-механічної та лазерно-механічної обробки. На границі “покриття - матеріал різального інструменту” (або другого покриття) як по передній, так і по задній поверхні через рівень вхідного і вихідного теплових потоків добуток коефіцієнта теплопровідності на похідну температури по напряму нормалі до передньої та задньої поверхонь інструменту зберігається. Третій розділ присвячено розробленню наукових основ вибору багатошарових і одношарових покриттів на основі дослідження їх напруженого стану, причому досліджуються не тільки сполучення "покриття-покриття" та "покриття-прошарок" з чистого металу та сполучення покриттів з чистого металу між собою, досліджено також сполучення покриттів та покриттів і прошарків, покриттів із чистого металу між собою, що дало можливість для критерію зміни напружень при переході від шару до шару, не перевищуючи 30% на передній поверхні, одержати зтискні напруги, а на задній - розтягування вибраного сполучення покриттів, які ефективно можуть бути застосовані як у динамічному (переривчасте різання), так і у стаціонарному (обробка поверхонь з рівномірним припуском), а також в обох режимах, що наведено у таблиці для карбідних та нітридних покриттів та їх сполучень з чистими металами. У четвертому розділі наведено фізико-технічні та системні основи отримання підвищених якісних характеристик завдяки створенню ефективних адаптивних систем управління плазмово-іонними та комбінованими технологіями, для цих технологій наведено фізичні явища та процеси, параметри та засоби їх управління, засоби контролю та зворотні звязки за основними параметрами, що довело: для створення сучасної ефективної системи управління має бути створена система адаптивного управління плазмово-іонною обробкою завдяки вимірюванню товщини покриття та температури деталі у процесі нанесення покриття.Розроблено теоретичну сумісну модель теплофізичних і термомеханічних процесів при механічній обробці різальним інструментом з одно-та багатошаровими покриттями, яка дозволяє отримати поле температур і температурних напружень на передній і задній поверхнях РІ