Поліпшення експлуатаційної стійкості дрібнорозмірного інструменту методом низько-температурної імплантації іонів - Статья

Методом низькотемпературної імплантації були отримані модифіковані покриття нітриду титану і хрому на підкладках інструментальних сталей.Методом низкотемпературной имплантации были получены модифицированные покрытия нитрида титана и хрома на подкладках инструментальных сталей. Сучасна стратегія промислової політики в області машинобудування передбачає нарощування темпів виробництва продукції високого технологічного рівня, при цьому однією з істотних проблем є знос інструменту, деталей машин і, як наслідок, зниження їх експлуатаційної стійкості та продуктивності виробництва. Так, напри-клад, при вакуумно-дуговому методі для підвищення твердості на 30 % та зносостійкості поверхні застосовують високодозну імплантацію іонів, в процесі такої обробки температура підкладки варіюється від 250 °С [5] до 500 °С [6]; відомим методом електронно-променевої обробки підвищують стійкість в 1,8 рази після опромінення свердел зі швидкорізальної сталі електронами високих енергій [7]; підвищення ресурсу роботи різального інструменту в 3-4 рази отримують осадженням покриттів за допомогою магнетрона при нагріві підкладки до 350 °С [8]. Проте цей метод все-таки недостатньо досліджений в по-трібному напрямі, тому доцільність застосування низькотемпературної імплантації для поліпшення експлуатаційних властивостей інструменту, виготовленого з інструментальних сталей, вимагає по-дальшого вивчення. Оптичні дослідження показали, що в процесі модифікації підкладок інструментальної сталі ХВГ іонами Ti і N відбувається утворення дрібнозернистої структури (рис.

1. Красильников, Л. А. Волочильщик проволоки [Текст] / Л. А. Красильников, С. А. Красильников. - М.: Металлургия, 1977. - 240 с.

2. Чейлях, А. П. Повышение долговечности фильер с использованием метастабильных состояний в хромистых инструментальных сталях [Текст] / А. П. Чейлях, С. В. Прекрасный, С. Д. Щетинин, В. П. Сущенко //

Металл и литье Украины. - 2003. - С. 33-35.

3. Физика износостойкости поверхности металлов

Рис. 8. Результати дряпання поверхні покриттів нітриду хрому на сталі Р18 при навантаженні на індентор 15 г після 60 хвилин імплантації х800

Рис. 9. Гістограма зростання зносу робочої поверхні дисків в’язального устаткування із сталі Р18 від нанесеного покриття

6. Висновки

Проведеними дослідженнями щодо підбору оптимальних параметрів імплантації для отримання якісних покриттів виявлено оптимізацію режимів процессу (U =25 КВ, I =35 MA, D=3,67?10 іон/см за підкл. підкл. 17 2 1годину),якадозволяєотримуватиякіснімодифікова -ні покриття за рахунок поєднання високої твердості та зчеплення з основою: підвищення мікротвердості поверхні в 2,2-2,5 рази, утворення адгезійно-когезійного звязкупокриттівзісталлю;встановленовзаємозвязок між фізико-механічними властивостями поширених в машинобудуванні сталей і експлуатаційною стійкістю дрібнорозмірного інструменту, виготовленого з цих сталей: підвищення стійкості до зносу робочих поверхонь деталей в’язального устаткування з покриттям TIN (в 1,5 рази) і CRN (в 2 рази) порівняно з інструментом без покриття.

[Текст]: сб. науч. трудов / науч. ред. В. И. Владимиров и др. - Л.: ФТИ, 1988. - 230 с.

4. Ющенко, К. А. Інженерія поверхні [Текст]: підр. / К. А. Ющенко, Ю. С. Борисов, В. Д. Кузнецов, В. М. Корж. - К.: Наукова думка, 2007. - 558 с.

5. Погребняк, А. Д. Влияние высоких доз ионов N , N Ni , Mo W на физико-механические свойства TINI [Текст] / А. Д. Погребняк, С. Н. Братушка, Л. В. Маликов и др. // Журнал технической физики. - 2009. - Т. 79, № 5. - С. 65-72.

6. Шулаев, В. М. О влиянии атомарного азоа на процесс синтеза вакуумно-дуговых покрытий Мо-N [Текст] / В. М. Шулаев, А. А. Андреев // ФІП ФИП PSE. - 2007. - Т. 5, № 1-2. - C. 75-78.

7. Сергеева, М. Х. Наноструктурная модификация пои-верхности [Текст] / М. Х. Сергеева, В. А. Коханов-ский // Вестник ДГТУ. - 2008. - Т. 8, № 2. - С. 192-195.

8. Сергеев, В. П. Трибtrialнические свойства и структура нанокомпозитных покрытий Ti1-XALXN [Текст] / В. П. Сергеев, М. В. Федорищева, А. В. Воронов и др. // Известия Томского политехнического ун-та. - 2006. - Т. 309, № 2. - С. 149-153.

9. Патент 2167216 Рос. Федерация: МПК7 С 23 С 14/48. Способ упрочнения твердосплавного режущего инструмента [Текст] / Полещенко К. Н., Волошина И. Г., По-ворознюк С. Н., Ремнев Г. Е., Гринберг П. Б. - заявитель и патентообладатель Омск, гос. ун-т. - №99120890/02; заявл. 05.10.99 ; опубл. 20.05.01.

10. Ремнев, Г. Е. Повышение стойкости твердосплавного инструмента методом предварительной обработки мощным ионным пучком и осаждения нитрид-титанового покрытия [Текст] / Г. Е. Ремнев, В. А. Тарбоков // Физическая мезомеханика. - 2004. - Т. 7, № 2. - С. 329-332.

11. Игнатенко, П. И. Структура и свойства пленок нитридов различных металлов, полученных методом ионной имплантации [Текст] / П. И. Игнатенко, Н. А. Кляхи-на, М. Ю. Бадекин // Неорганические материалы. - 2005. - Т. 41, № 1. - С. 40-45.

12. Данилин, Б. С. Применение низкотемпературной плазн-мы для нанесения тонких пленок [Текст] / Б. С. Данилин. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 324 с.

13