Автореферат (1173086), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Нанесение дискретногопокрытия системы Ме-МеО и МеО-О2 путем осаждения заряженных ионов кислорода токомкоронногоразрядаувеличиваетдолговечностьинструментальногоматериала,например,быстрорежущего материала в 1,5 – 3 раза по сравнению со стехиометрическим покрытием;твердосплавного материала в 1,8 – 2,5 раза и увеличивает циклическую долговечностьконструкционного материала, например, титанового сплава на 30 – 50%. разработана теоретическая модель долговечности образца с дискретным диффузионнымпокрытием, образующим ячеистую структуру для прогнозирования влияния состава областей спокрытием и без покрытия на модуль упругости.- установлены закономерности взаимосвязи состава дискретных диффузионных покрытий смеханическими свойствами конструкционных и инструментальных материалов.
Достигнутоувеличение твердости и предела прочности на изгиб инструментального материала, например для7быстрорежущей стали Р6М5К5 и твердого сплава ВК10ХОМ при увеличении содержания кислородав покрытии. Показана износостойкость твердосплавных цельных фрез ВК10ХОМ с дискретнымпокрытием в 1,5 - 2 раза по сравнению со сплошным покрытием. Доказана циклическаядолговечность конструкционного материала, например, для титановых сплавов с дискретнымпокрытием, которая повышает долговечность на 30 - 50% относительно других видовупрочнения. на основе математической модели процесса нанесения дискретного диффузионногопокрытия определены оптимальные параметры (ток коронного разряда, давление сжатого воздуха.угол наклона и время обработки), оказывающие положительное влияние на долговечность, какинструментального, так и конструкционного материала.Практическая значимость работы состоит в следующем:1.
Установлено повышение долговечности режущего инструмента с дискретнымдиффузионным покрытием. Разработаны практические рекомендации по выбору режимовнанесения покрытия, обеспечивающие получение необходимой структуры и свойствдискретного диффузионного покрытия, формируемого на режущей кромке инструмента.2. Разработан способ повышения долговечности лопаток компрессора авиационных ГТДпутем восстановления геометрических размеров и износостойкого покрытия антивибрационныхполок (патент №2586191).3. Разработан экологичный способ создания дискретного диффузионного покрытия нарежущем инструменте и оборудование для его нанесения (патент № 2279962), обеспечивающиевысокую производительность, энерго - и ресурсосбережение, возможность использования дляразличных типов производств.4.
Разработан технологический процесс нанесения покрытия на режущий инструмент спомощью коронного разряда (патент № 2548835), который рекомендован к внедрению на ОАО«МПО им. И. Румянцева», АО «НПЦ газотурбостроения «Салют», на ООО «ИТМ» и на ОООТД «КАЙЛАС».5. Установлено повышение циклической долговечности изделий из титановых сплавов сдискретным диффузионным покрытием на 30 – 50% относительно сплошного покрытия.6. Выработаны рекомендации по составу композиций оксидных дискретных покрытий послоям для повышения долговечности материала.Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждена результатамибольшого объема выполненных экспериментов и исследований, проведенных с использованиемсовременных аналитических методов и аттестованного оборудования.Связь работы с научными программами, темами:Диссертационная работа является завершенным циклом исследований по разработкеметода нанесения локального диффузионного покрытия, выполненных на протяжение 20002015 годов в рамках следующих федеральных целевых программ:81.
«Национальная технологическая база» 2000 – 2011г.г.2. «Развитие оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации на 2007-2010годы и на период до 2015г.».3. «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 годы и на период до2015г.».Личный вклад состоит в определении научного направления исследований, постановкезадач, выполнении основного объема теоретических и экспериментальных исследований,интерпретациииобобщенииполученныхрезультатов,формулировкеположений,рекомендаций и выводов, и написание научных статей.Непосредственно автором выполнены следующие работы:1.
Проанализированы методы нанесения покрытий и причины их разрушения на режущеминструменте.2. На базе анализа причин разрушения покрытия разработана концепция формированиятеоретической модели и разработана теоретическая модель дискретного диффузионного покрытия,как на инструментальный материал, так и на конструкционный материал.3. Для получения дискретного диффузионного покрытия разработаны оборудование итехнология нанесения покрытия.4.
На основе учета многообразия факторов, влияющих на дискретное диффузионноепокрытие, разработана математическая модель процесса нанесения покрытия на инструментальныйиконструкционныйматериалиопределеныоптимальныепараметры,увеличивающиедолговечность в условиях эксплуатации.5. На основе полученных результатов исследования кинетической прочности и особенностейразрушенияпокрытияустановленовлияниедискретногодиффузионногопокрытиянадолговечность.6. На основе созданной технологии получения дискретного диффузионного покрытияпроведены экспериментальные исследования на износостойкость, предела прочности на изгиб,предела текучести и усталостную прочность.
Установлены физико-механические свойствадискретного диффузионного покрытия, обеспечивающие повышение долговечности.7. На основе результатов экспериментальных исследований разработаны рекомендации повыбору технологических параметров нанесения дискретного диффузионного покрытия.Методы исследований.Поставленные в работе задачи решались с использованием фундаментальных положенийматериаловедения, технологии машиностроения, теории резания и упругопластическогодеформирования,теориимеханическойистатистическойфизики.Комплексэкспериментальных исследований проводился в лабораторных и производственных условиях сиспользованием современного станочного оборудования.
Изучение состава и физикомеханических свойств дискретного диффузионного покрытия выполнялось на основе9современных методов металлографического и металлофизического анализов с использованиемэлектронно-сканирующей микроскопии, метода ионопучковой диагностики планарных микро инаноструктур (ионопучковый аналитический комплекс «Сокол-3»).Статистическая обработка, полученных результатов исследований, проводилась сиспользованием персонального компьютера.При проведении процедуры нанесения дискретного диффузионного покрытия в зонеобработки режущего инструмента, использована методика замера концентрации озона и прибор«Газоанализатор 3.02 – П-Р».Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на заседании кафедры«Автоматизированныестаночныесистемыиинструменты»(«АССИ»)МосковскогоГосударственного Машиностроительного Университета (МАМИ) г.
Москва, 2013; на 77 – ойМеждународной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле-тракторостроение вРоссии: приоритеты развития и подготовка кадров» МГМУ (МАМИ) г. Москва 2012; на XLII –ой Международной научно - практической конференции «Инновация в науке» г. Новосибирск.2015; на XVI – ой Международной научно-практической конференции «Техника и технология:новые перспективны развития» г. Москва. 2015; на Международной научной конференции«Наука XXI века» г.
Москва. 2015; на Молодежной научной конференции «ХLI Гагаринскиечтения» ФГБОУ ВПО (МАТИ) г. Москва. 2015; на IV – ой Международной научнойконференция «Современное общество: проблемы, идеи, тенденции» г. Ставрополь. 2015; наНаучно-техническом конгрессе по двигателестроению (НТКД-2014) г. Москва. 2014.Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 55 научных работ, изкоторых 23 статьи опубликованы в рецензируемых изданиях, входящих в перечень изданийВАК Минобрнауки России, 1 статья в Scopus и 2 статьи на сайте Web of Science, 5 патентов наизобретение, 1 монография. Список публикаций по теме диссертационной работы приведен вконце автореферата.Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, семи глав, основныхвыводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 272 страницах машинописноготекста, содержит 95 рисунков, 26 таблиц, список литературы из 107 наименований, приложенияприведены на 10 страницах. Общий объем работы 282 страниц.Основное содержание работыВо введении рассмотрены проблемы разрушения режущей кромки инструмента,сформулированы цель и задачи исследования, обозначены направления исследований длярешения поставленных задач, отображена научная новизна и практическая значимостьполученных результатов.В первой главе дан сравнительный анализ способов формирования качества поверхностногослоя при сплошном и локальном нанесении износостойких покрытий на режущий инструмент.10В качестве основного объекта исследований служили резцы с механическим креплениемчетырёхгранных пластин из быстрорежущей стали и твердого сплава, а также твердосплавные фрезы,чтообоснованоихширокимпромышленнымиспользованием,универсальностьюитехнологичностью при изготовлении.В результате анализа установлено, что для повышения долговечности режущего инструментапри обработке деталей в машиностроении и двигателестроении, может быть использован методнанесения дискретного диффузионного покрытия с поликристаллической структурой, которыйснижает риск хрупкого разрушения режущего клина инструмента при действии циклическихмеханических и термических нагрузок.Для достижения поставленной цели работы сформулированы следующие задачи исследования инамечены пути их решения: разработать теоретическую модель долговечности образца с дискретным диффузионнымпокрытием для сравнительной оценки влияния локального диффузионного и сплошного покрытийна физико-механические свойства поверхностного слоя материала; установить взаимосвязи между составами газовой среды и обрабатываемых материалов,параметрамитехнологическогопроцессаиструктуройформируемогопокрытия,обеспечивающими повышение долговечности деталей и инструментов; установить влияние структурных особенностей дискретного диффузионного покрытия,связанныхсобразованиемоксидов,нафизико-механическиеирежущиесвойстваинструментального материала и физико-механические свойства конструкционного материала; выявить механизм изнашивания режущего инструмента с дискретным диффузионнымпокрытием при точении и фрезеровании, состоящий в торможении процессов зарождения ираспространения трещин, обусловленный наведением переменного напряженного состояния вповерхностном слое; разработать методику и критерий оценки долговечности материалов c дискретнымдиффузионным покрытием по величине молярной энергии активации Uэф; разработатьметоднанесениядискретногодиффузионногопокрытия,какнаинструментальный, так и на конструкционный материал, определены оптимальные параметры,увеличивающие долговечность режущего инструмента в условиях эксплуатации; разработать способ повышения долговечности лопаток компрессора на второй ресурспутем восстановления износостойкого покрытия на антивибрационных бандажных полках; разработатьоборудованиеи технология нанесения дискретногодиффузионногопокрытия, как на инструментальный, так и на конструкционный материалы.Во второй главе разработана теоретическая модель долговечности образца с дискретнымдиффузионным покрытием, проведена оценка влияния дискретного диффузионного покрытия надолговечность.Дискретным(илилокальным)покрытиембудемназыватьгеометрическиупорядоченную совокупность локальных зон с покрытием и области без покрытия между ними.
Одной11из мотиваций такого структурирования покрытия является возможность использования эффектаторможения, и даже остановки образовавшейся в процессе эксплуатации покрытия локальной трещиныпутем создания на пути ее распространения границы раздела с пониженным значением модуляупругости. Принципиальной особенностью рассматриваемой модели является сопоставлениедеформации при упругом растяжении сплошного и дискретного (локального) покрытия, модуляупругости Е и коэффициента Пуассона μ, формально выступающих в роли интегральнойхарактеристики.В главе преведены справочные данные по E и μ для металлов и их соединений, используемых вкачестве покрытий. Проведена оценка влияния локального диффузионного покрытия надолговечность образца.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
