Введение к работе
Актуальность. Все большее применение автоматизированного станочного оборудования в механообрабатывапцем производстве обуславливает интенсификацию процесса резания, что приводит к разному росту расхода дорогостоящего инструментального материала. В связи с этим надежность и рекущие свойства оказывают весьма значительное влияние на эффективность механосборочного производства. Поэтому проблема повышения надежности и режущих свойств инструмента является одной из наиболее актуальных в механообра-батывакзщем производстве.
Твердые сплавы являются основным инструментальным материалом, обеспечивающим высокопроизводительную обработку материалов. В настоящее время в мире используют около 4 млрд. многогранных пластин, которыми оснащается инструмент, удаляющий при обработке до 65% стружки, так как скорость резания при применении твердосплавного инструмента в 2 - 5 раз выше, чем у быстрорежущего инструмента.
Для повышения надежности твердосплавного режущего инструмента в мировой практике все больше используют нанесение износостойких покрытий методами химического (CYD) и физического (PVD) осаждения. Покрытия позволяют повысить износостойкость контактных площадок инструмента в условиях выраженных адгезионно-усталостных, коррозионно-окислителышх и диффузионных процессов.
Однако эффективность инструмента с покрытием заметно снижается для тяжелонагрукенных и прерывистых операциях резания, так как применение методов СТО приводит к охрупчиваншо и снижению прочности твердого сплава, а покрытия PVD не имеют достаточно прочной адгезионной связи с твердым сплавом. Кроме того, из-за
склонности твердосплавного инструмента к пластическому разрушению, обычно при его производстве используют специальные сплавы с повышенным содержанием тантала,что резко увеличивает стоимость инструмента.Б этой связи необходимо отметить,что разработка специального метода модификации свойств стандартных марок твердого сплава, позволяющего повысить износостойкость сплава, увеличить его сопротивляемость пластическим деформациям в условиях воздействия термомеханических напряжений процесса резания при обеспечении достаточно прочной адгезионной связи между покрытием и сплавом, открывает достаточно широкие возможности повышения на-декности твердосплавного инструмента. Подобные методы основываются на комплексном воздействии на структуры твердого сплава, включающие предварительную химико-термическую обработку с целью создания термостабильного слоя и последующее нанесение износостойкого покрытия. Однако в настоящее время отсутствует обоснованный научный.подход к разработке высокопроизводительного твердосплавного инструмента с комплексной поверхностной обработкой (КІТО), что затрудняет проведение целенаправленного научного поиска в сферах разработки, производства и рациональной эксплуатации такого инструмента.
Таким образом, установление закономерностей связи между параметрами процесса получения, составом, свойствами износостойкого комплекса (ИК), формируемого методом КПО, и функциональными параметрами резания, изнашиванием и надежностью твердосплавного инструмента является актуальной научно-производственной задачей, направленной на повышение надежности твердосплавного инструмента .
Работа является продолжением исследований, многие годы выполняемых на кафедре "Резание материалов" МГТУ "СТАНКИН" в области разработки режущего инструмента с износостойкими покрыта-
ями.
Цель работы. Повышение надежности твердосплавного инструмента путем ионного азотирования с последующим формированием адгезионного подслоя и износостойкого покрытия.
Общая методика исследований. При проведении исследований в работе использовали основные положения теории резания материалов, физики твердого тела, стандартные методики математической статистики, теории оптимального планирования экспериментов и теории вероятности. Исследование кинетики и особенностей изнашивания твердосплавного инструмента с КПО, а также анализ структур и свойства упрочненного слоя твердых сплавов, проводили с использованием лазерного, масс-спектрометрического и ОЖЕ-спектро-метрического методов, микрорентгеноспектрального и рентгеноспектрального анализов, методов оптической и электронной микроскопии. Теоретические положения работы подтверждены данными лабораторных и производственных испытаний твердосплавных резьбонарезных пластин с разработанными составами износостойких комплексов (ИК), формируемых методами КПО.
Научная новизна работа состоит в:
физических закономерностях связи между составом и параметрами износостойких комплексов, формируемых методом КПО, с функциональными параметрами резания, изнашиванием и надежностьа твердосплавного инструмента;
математических моделях резания и стойкости твердосплавных резцов, оснащенных пластинами из различных марок твердых сплавов с износостойкими комплексами.
Практическая ценность работы состоит:
- в рекомендациях по оценке оптимальных параметров износо
стойкого комплекса на твердосплавных резцах для точения стали,
серого чугуна (толщина и микротвердость азотированного слоя, ад-
гезионного подслоя, износостойкого покрытия);
- в технологических рекомендациях по формированию износостойких комплексов методами КІТО на твердосплавных пластинах, предназначенных для оснащения резцов для точения конструкционных и жаропрочных сталей, серых чугунов.
Апробация работы, Основные положения работы докладывались на заседаниях кафедры "Резание материалов" МГТУ "СТАНКИН", зональной научно-технической конференции "Математическое обеспечение и автоматическое управление высокопроизводительными процессами механической и физико-химической обработки изделий машиностроения" (г. Андропов, 1988 г.), научно-практической конференции "Пути повышения эффективности использования оборудования с ЧПУ" (г. Оренбург, 1989 г.). XI научной конференции болгарских аспирантов в СССР с международным участием "Актуальные проблемы современной науки-89" (г. Москва, 1989 г.), краевой научно-технической конференции "Повышение эффективности использования автоматизированных комплексов на предприятиях Дальнего Востока" (г. Комсомольск-на-Амуре, 1989 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, получено 3 авторских свидетельства СССР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
пяти глав, основных выводов, приложений, изложенных на 222
страницах машинописного текста, рисунков, 2~г таблиц, спи-