Диссертация (1173087), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В этой связи, в качестве альтернативного примера, отметимиспользование понятия долговечности как одного из критериев прочности науровне чистой феноменологии, без обращения к формуле Журкова, вотношении покрытий на контактных площадках режущего инструмента и ееэкспериментальную оценку в работе [1].Вместе с тем рассмотрение диффузионного покрытия в качествеобъемногомодификаторасвойствинструментальногоматериала[1]позволяет использовать «материаловедческий» подход к композицииячеистого покрытияс основой и формулу Журкова для теоретическойоценки тенденций влияния локальностипокрытия на долговечностьобразцов, что сказано во второй главе.
Прочностные свойства материала иизготовленного из него изделия являются хотя и связанными, но отнюдь нетождественнымипонятиями.ПоэтойпричинеформулаЖуркова,характеризующая прочностные свойства материала, не содержит каких-либоуказаний касательно способов учета влияния на энергию активации(процесса разрушения) и соответствующий ей активационный объемконструктивных особенностей изделия, масштабного эффекта, а такжевлияния агрессивной среды (в том числе формируемой процессом резания).Объединение «материаловедческого» подхода, влияния сплошногопокрытия на эффективные упругие свойства его композиции с основой, соструктурными особенностями ячеистой композиции позволило, на уровне85теоретической модели, показать снижение напряжений, действующих налокальные зоны с покрытием, увеличивающие их долговечность.
За счетячеистости покрытия, основа, обретает способность «дышать», что улучшаетеепрочностныесвойстваипредполагаетналичиевозможностиэкстраполяции тенденций положительного влияния локальности (ячеистости)покрытия на режущий инструмент [51].Использование более сложных теоретических моделей и расчетов на ихоснове,сцельюпоследующегосопоставлениясрезультатамиэксплуатационных проверок на реальном режущем инструменте, непредставляется целесообразным, по крайней мере, на существующем уровнеразвития кинетических представлений о прочности.
В качестве обоснованиятакого заключения отметим три его предпосылки: многие неясности в концепциях кинетической теории прочности(начиная с отсутствия теоретического вывода основного уравнения этойтеории из модельных представлений, одинаковой математической формулыдля оценки времени ожидания флуктуации с энергией, достаточной дляразрушениявмикроскопическоммасштабеидляразрушениямикроскопического тела) [52]; даже в отношении образцов «долговечности одинаковых образцов,испытываемых при одном и том же напряжении при идентичных условиях,могут различаться до 100 раз» [51]; отсутствие убедительного способа согласования статистическихреалий эксперимента, более описываемых формализмом Вейбулла, сдетерминистским подходом в определении долговечности по формулеЖуркова.Использование в работе формализма простейшей теоретической моделиявилось исходным пунктом качественного обоснования прочностнойцелесообразности ячеистого структурирования диффузионного покрытия ввиде упорядоченной совокупности локальных областей с покрытием,отделенных друг от друга структурой ячеистого типа без покрытия.
Это86обеспечивает подвижность локальных зон с диффузионным покрытием вусловиях деформационных изменений и снижает эффективный модульупругости для композиции такого покрытия с основой, при сохранениипрочности диффузионного сцепления с ней, сравнительно со случаемсплошного покрытия основы. В свою очередь снижение эффективногомодуля упругости способствует облегчению условий релаксации напряжений[1].Геометрические особенности поверхностного рельефа композицииобуславливаютсоответствующиенеоднородностидеформационныхизменений, а сами границы локальных областей с покрытием выступают вролипрепятствийдляповерхностногораспространениятрещин,образующихся в покрытии в ходе эксплуатации режущего инструмента.Кроме того, увеличение жесткости инструмента за счет нанесениялокального диффузионного покрытия, в сочетании с сопутствующимсохранением запаса пластических свойств за счет его ячеистости, снижаетсклонность режущей части инструмента к потере формоустойчивости иупругим прогибам при приложении термомеханических напряжений,возникающих в процессе резания.
Также локальность частично компенсируетразницу коэффициентов термического расширения между покрытием иосновой.С учетом вышесказанного использование локального диффузионногопокрытияможетрассматриватьсявкачествеэффективногометодаповышения долговечности режущего инструмента и деталей.Взаимосвязь свойств локального покрытия на инструментальномматериале, условий эксплуатации режущего инструмента и причин егоотказов в процессе эксплуатации позволяет сформулировать рабочиепредложения по направленной модификации свойств инструментальногоматериаладлязаключаются в:повышенияработоспособностиинструмента,которые87– разработке принципов формирования локального диффузионногопокрытия на режущем инструменте и рабочих поверхностях деталей;–разработкетехнологиинанесениялокальногодиффузионногопокрытия;повышенииусталостногосопротивленияинструментальногоматериала за счет локального диффузионного покрытия.С учетом различия уровня термомеханического воздействия наконтактную площадку режущего инструмента в зависимости от условий егоэксплуатации, отказы сильно различаются.
Систематизация видов отказа,например, для быстрорежущего инструмента вынесена в таблице 2.6.Таблица 2.6 – Классификация инструментов из быстрорежущей стали поусловиям эксплуатации и видам отказа для выбора технологии упрочненияУсловияХарактер нагружения,эксплуатаци вид отказа инструментаиинструмента1Область 1(txs) ≤ 1,52мм2;V ≤ 20м/мин.Область 2.(txs)≤ 3-5мм2;V≤ 20 м/мин.Область 3.(txs)>5 мм2;V≤ 20 м/мин.Особенностирежущегоинструмента23Низкие значения термомеханическихнагрузок (Рz≤1000H, Т≤200 0С),отсутствие упругопластическихпрогибов режущего клинаинструмента, отказы вследствиеабразивного и адгезионногоизнашивания.Среднее значениятермомеханических нагрузок (Рz ≤3000Н, Т ≤ 250оС). Слабыеупругопластические прогибырежущего клина инструмента,отказы вследствии абразивного иадгезионного изнашивания.Повышение напряжения присреднем термическом нагружении(Рz > 3000H; T 250 - 300оC)склонность к выраженнымупругопластическим прогибамрежущего клина инструмента,приводящие к хрупкомуразрушению режущего клинаинструмента.Повышение твердостии снижение ееадгезионной активностипутем дополнительнойобработки.Типичныепредставителиинструмента,классификациигрупп4Резьбонарезнойинструмент(метчики, плашки).Чистовые зенкеры,развертки,протяжки, шевера.Группа I.ПовышениеФасонные резцы,твердости при росте зуборезныеее адгезионнойдолбяки,активности попротяжки.отношению кГруппа I и II.инструментальномуматериалу.ПрименениеОтрезные резцы,режущегосверла, п/чинструментазенкеры.
фасонныеэффекта не имеет.резцы. Группа II.88Продолжение таблицы 2.612Среднее значениетермомеханических нагрузок (Рz ≤1000H, T ≤ 400 0С), неустойчивоенаростообразование, выраженныеадгезионные усталостныепроцессы. Адгезионно-усталостноеизнашивание с формированиемфронта подповерхностных трещин,слабые упруго-пластическиепрогибы режущего клинаинструмента.Средние значенияОбласть 5. термомеханических нагрузок(Рz≤1000Н, Т≤400-450оС),(txs) ≤3 25мм . V≤40 устойчивое наростообразование.Адгезионное, адгезионном/мин.усталостное изнашивание сформированием подповерхностныхтрещин. Упругопластическиепрогибы режущего инструмента.Высокие термомеханическиенагрузки (Рz > 3000 H, T>450оC) cОбласть 6.(txs)>5,0 мм2.
высокой вероятностьюV≤400 м/мин. пластического разрушениярежущего клина инструмента.Отказы вследствие процессовползучести и динамическойрекристаллизации режущего клинаинструмента, которые приводят квысокой вероятностипластического разрушениярежущего инструмента.Высокие термомеханическиеОбласть 7.
нагрузки (Рz ≤ 1000Н, Т>500оC).(txs)≤ 0,1- Адгезионный износ с высокой2мм2.вероятностью пластическогоV>40м/мин. разрушения режущего клинаинструмента вследствиепроцессов ползучести идинамической рекристаллизации.Область 4.(txs)≤ 0,12мм2;V≤40 м/мин.34Повышениесопротивляемостиусталостномуразрушению.Формирование зоныповышеннойтрещиностойкости.Концевые фрезы,фасонныетрехсторонние имодульные фрезы,сверла, РИ дляобработки зубчатыхколес методомзуботочения,долбяки. Группа Iи II.Повышениесопротивляемостиусталостномуразрушению.Формирование зоныповышеннойтрещиностойкости.Отрезные ифасонные резцы,сверла, концевыефрезы, пазовыетрехсторонниефрезы, фрезы длярезьбофрезерования,червячные фрезы.Группа I и II.Ограничение за счет Отрезные резцы,хрупкой прочности сверла с Dсв>20режущегоклина мм.инструмента.Группа II.Повышениесопротивляемостиразрушению,вусловияхвыраженныхпластическихдеформацияхрежущегоклинаинструмента,необходимоформированиетермостабилизируемой зоны большейглубиныприсохранении уровняпрочности режущегоклина инструмента.Отрезные резцы,сверла,высокоскоростныечервячные фрезы,режущийинструмент длянарезанияконических колес.Группа I и II.89Продолжение таблицы 2.612Область 8.(txs)≤3-5мм2;.V>40м/минОбласть 9.(txs)>5,0 мм2;V>40 м/мин.3”-“Высокие термомеханическиенагрузки (Рz 3000H,T>500оC).
Интенсивныепроцессы ползучестивследствие процессовдинамическойрекристаллизации стали впределах режущего клинаинструмента Отказы из-запластического разрушениярежущего клина инструмента.Экстремальныетермомеханические нагрузки(Рz ≤ 3000Н, Т > 500оC).Отказы следствиепластического разрушениярежущего клина инструмента.4Сверла,концевыефрезы,отрезныерезцы.Группа II.Применениережущегоинструментаэффекта не имеет.Сверла, концевыефрезы, отрезныерезцы.Группа II.Обзор данных таблицы 2.6 показывает, что имеются ограничения навозможности использования быстрорежущего инструмента в условияхэкстремальноготермомеханическогонагружениярежущегоклинаинструмента, (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
