Синтез ультрадисперсних модифікованих шарів на твердих сплавах плазмовою обробкою - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИНауковий керівник: доктор технічних наук, професор Самотугін Сергій Савелійович, ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», зав. кафедри «Металорізальні верстати та інструменти». Офіційні опоненти: доктор технічних наук Анякін Микола Іванович, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», доцент кафедри лазерної техніки та фізико-технічних технологій; Захист відбудеться «19» грудня 2016 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої ради Д26.002.15 Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» за адресою: 03056, Київ, проспект Перемоги, 37, корпус 19, ауд. З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» за адресою: 03056, Київ, проспект Перемоги, 37.У звязку з цим, досить перспективним є розвиток зміцнюючих технологій, які дозволяють створювати на робочій поверхні твердосплавного інструменту покриття або модифіковані шари з ультрадисперсною структурою. Вирішити зазначені недоліки в значній мірі дозволяє використання методів поверхневого зміцнення інструментальних матеріалів обробкою ВКДН - лазерним променем і плазмовим струменем. Розробити математичну модель оптимального управління процесом плазмового поверхневого модифікування твердосплавного інструменту і інженерну методику розрахунку оптимальних режимів обробки. У дисертаційній роботі проведено комплексні дослідження процесу формування на твердих сплавах модифікованих шарів з ультрадисперсною структурою при нагріві висококонцентрованим плазмовим струменем: 1. На підставі рішення диференційного рівняння теплопровідності в нелінійній постановці, з урахуванням залежності теплофізичних характеристик інструментальних твердих сплавів від температури, вперше розроблена математична модель і алгоритм розрахунку оптимальних режимів плазмового модифікування твердих сплавів, що забезпечують утворення в модифікованому шарі ультрадисперсної структури.У свою чергу, поверхневе модифікування твердих сплавів також розвивається в двох напрямках - нанесення покриттів методами насичення або осадження і обробка висококонцентрованими джерелами нагріву (ВКДН). При виконанні розрахунків послідовність дії наступна: визначається необхідний алгоритм для вирішення завдання; визначаються і транслюються параметри режиму, задані для виконання завдання; вибирається відповідна схема або набір навантажень (Load Cases); вибираються змінні, необхідні для виведення після рішення задачі; надсилаються дані завдання для чисельного аналізу в програму - обчислювальну систему (в нашому випадку - MSC.Nastran), використовувану в даний момент рішення задачі; зчитуються кількісні результати з файлів результатів, створених програмою-обчислювачем (в нашому випадку - MSC.Nastran). Плазмова обробка кожного сплаву здійснювалася на двох найбільш оптимальних режимах - з розплавленням звязки і без оплавлення з перетвореннями в карбідах і звязці. Для розрахунку визначався еквівалентний коефіцієнт теплопровідності: ?экв = ?1Р1 ? ?2Р2 ? ?MРM = (5) де ?і - коефіцієнт теплопровідності окремого елемента (карбідів, звязки); Рі - відносна обємна концентрація елемента (карбідів, звязки) . Мікроструктурні дослідження для вибору оптимальних режимів плазмової обробки твердосплавного інструменту показали, що можлива обробка ріжучих кромок пластин з повним поверхневим розплавленням композиції, частковим розплавленням (тільки звязуючої фази), без розплавлення з перетворенням в карбідах і звязці або перетвореннями тільки в звязці.Аналіз сучасного стану і перспектив розвитку інструментальних твердих сплавів показав, що найбільш перспективними напрямками є створення сплавів з ультрадисперсною структурою та поверхнева модифікація - нанесення покриттів або обробка ВКДН. Однак багато теоретичних та прикладних питань плазмового модифікування (математичне моделювання, структура і експлуатаційні властивості) залишаються не вивченими. Для визначення оптимальних параметрів плазмового модифікування розроблено математичну модель, яка на підставі рішення диференціального рівняння теплопровідності в нелінійній постановці, враховує теплофізичні властивості твердих сплавів. Розроблена інженерна методика розрахунку оптимальних режимів, заснована на рішенні рівняння теплопровідності з використанням програмного пакету MSC.Nastran дозволяє вирішувати як пряму задачу - обчислення Тмах і W при заданих умовах обробки, так і зворотну задачу - обчислення необхідних (оптимальних) режимів плазмової обробки (I, q, V). Розраховано оптимальні режими плазмового модифікування пластин з твердого сплаву, які забезпечують утворення в модифікованому шарі ультрадисперсної структури.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ