Введение к работе
Актуальность работы. Вопросы, касающиеся поверхности инструментального материала, играют чрезвычайно важную, а в ряде случаев и определяющую роль в металлообработке. Причина низкого ресурса режущего инструмента связана преимущественно с быстрым износом или разрушением его рабочих поверхностей, поэтому для устранения или торможения этих процессов применяют различные методы модификации поверхностных слоев, заключающиеся в направленном изменении физико-механических и химических свойств инструментального материала.
Перспективным методом модификации поверхностных слоев быстрорежущих сталей является комбинированная ионно-плазменная обработка с применением плазмы двухступенчатого вакуумно-дугового разряда. В результате такой обработки на поверхности быстрорежущей стали формируется износостойкий комплекс, состоящий из азотированного слоя и износостойкого покрытия. Однако до настоящего времени в промышленности этот метод широко не использовался из-за недостатка сведений о закономерностях формирования свойств износостойкого комплекса в плазме вакуумно-дугового разряда и отсутствия научно обоснованньж данных о взаимосвязи конструкции износостойкого комплекса с режущими свойствами инструментального материала при различном характере нагрузок, действующих на него в процессе резания.
В связи с этим разработка и исследование технологии комбинированной ионно-плазменной обработки инструмента из быстрорежущей стали сегодня является актуальной.
Цель работы. Разработка технологии комбинированной поверхностной ионно-плазменной обработки быстрорежущего инструмента с использованием плазмы двухступенчатого вакуумно-дугового разряда для получения поверхностных слоев с высоким комплексом физико-механических свойств.
Научная новизна работы. Разработан процесс комбинированной поверхностной ионно-плазменной обработки быстрорежущей стали, включающий в себя азотирование и последующее нанесения покрытия в одном
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА |
Sbfcpm
4 технологическом цикле. В работе определены кинетические закономерности азотирования быстрорежущей стали, заключающиеся в ускорении роста азотированного слоя при ее обработке в газовой плазме вакуумно-дугового разряда по сравнению с традиционным ионным азотированием. Предложен способ управления структурообразованием азотированного слоя быстрорежущей стали Р6М5 регулированием состава рабочего газа. Разработаны оптимальные режимы комбинированной ионно-плазменной обработки, обеспечивающие максимальное повышение износостойкости инструмента из быстрорежущей стали при различных нагрузках - непрерывных и ударно-циклических. Установлено существенное снижение интенсивности изнашивания быстрорежущей стали с комбинированной ионно-плазменной обработкой за счет изменения условий контактирования передней и задней поверхности инструмента с обрабатываемым материалом в зависимости от структуры модифицированного поверхностного слоя.
Практическая ценность работы. Разработаны технологические рекомендации по назначению режимов формирования на поверхности быстрорежущей стали износостойкого комплекса, состоящего из азотированного слоя и ионно-плазменного покрытия (Til.jAlJN. Учитывая условия нагрузки на инструмент, эти рекомендации позволяют получать оптимальную структуру и свойства в поверхностном слое быстрорежущей стали и увеличивать износостойкость быстрорежущего инструмента в 2,3...3 раза по сравнению с инструментом только с ионно-плазменным покрытием (Til.jAlJN (без азотирования).
Реализация результатов работы. Разработанная технология комбинированной поверхностной ионно-плазменной обработки внедрена в инструментальных производствах ОАО «АВТОВАЗ», ОАО Комсомольского-на-Амуре авиационного производственного объединения (КНААПО) и фирмы «Строит Метал Компани» (КНР).
Апробация работы. Результаты работы неоднократно докладывались на семинарах, проходивших в Центре физико-технологических исследований МТУ «СТАНКИН», фирме «SUN IL HEAT TREATMENT» (г. Чангвон,
5 Южная Корея), Берлинском Техническом Университете, научно-производственном предприятии КНААПО (г. Комсомольск-на-Амуре), фирме «Стронг Метал Компани» (г. Шунде, КНР), на Международных научно-технических конференциях «Взаимодействие ионов с поверхностью - 2001» в Звенигороде, «Производство, Технология, Экология - 2001» в Москве, были удостоены в 2002 году бронзовой медали и диплома 30-го Международного салона изобретений, новой техники и товаров (г. Женева, Швейцария) и диплома П Московского международного салона инноваций и инвестиций (г. Москва, ВВЦ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из вве
дения, 5 глав, общих выводов и списка использованной литературы. Работа
изложена на У ^/[страницах машинописного текста, содержит «?т рисун-
кови таблиц.
