Диссертация (1173087), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

рисунок 2.24) по известному из эксперимента илиоценочного, с использованием (2.6), расчета значению VК легко находитсясоответствующее ему значение коэффициента G, единое для всех режимов навольт-амперной характеристике. Таким образом, соотносимое с реальнойсистемойэлектродованалитическоевыражениедлявольт-ампернойхарактеристики (2.53) коронного разряда обретает числовую конкретику наосновеиспользованияоценочногозначенияVК иизмерениятокакоронирующего электрода при напряжении, выбранном в качестве рабочего,путем сопоставления характеристик самого покрытия в различных режимахего нанесения. Например, значению VК = 4кВ по данным из таблицы 2.13соответствует значение G = 2,424 мкА/кВ2 и выражение для вольт-ампернойхарактеристики принимает вид I = 2,424  V  (V – 4) мкА с численнымотображением в таблице 2.14 и графическим на рисунке 2.25.

С цельюсопоставления в таблице 2.14 также приведены значения I для VК = 3кВ и VК= 5кВ с соответствующими им значениями G = 2,222 мкА/кВ2 и G = 2,667мкА/кВ2, позволяющие оценить влияние изменений в значениях VК навеличину тока I для V ≠ 15кВ (теоретическое согласование значений G и VК,осуществленное для VК = 15кВ, обеспечивает при этом напряжениинеизменность расчетного значения I = 400 мкА вне зависимости от VК).Отметим, что в определениях вольт-амперных характеристик (2.1) и(2.53) между безразмерным коэффициентом α из (2.1) и размернымкоэффициентом G [мкА/кВ2] из (3.25) реализуется формальное численноеравенство  G  L2ЭФ ,где: LЭФ [мм] – эффективное значение межэлектродного расстояния.

Так,значениям G = 2,222; 2,424 и 2,667 мкА/кВ2 при LЭФ = 10 мм отвечаютзначения α = 2,222; 2,424; 2,667.137Таблица 2.14  Численные значения вольт-амперной характеристики отмежэлектродного промежуткаV, кВ3VК=3кВ,G=2,22мкА/кВ2VК=3кВ,I,мкАG=2,22мкА/кВ2VК=3кВ,G=2,22мкА/кВ2456791215161808,89 22,22 400012,12 22,09 50,90 109,08 237,70 400 465,41 610,80001662,22 119,99 239,98 4 00 462,18 599,937,34 96,01 224,03 400 469,39 624,08Рисунок 2.25 – Пример графического представления вольт-ампернойхарактеристикиПосколькуосновнымобъектомисследованияявляетсяненепосредственно коронный разряд, а свойства образуемого с его помощьюпокрытия, то именно они служат критерием выборки рабочего режимананесения. Это в значительной мере снимает проблемы, характерные длятоковых измерений в условиях положительной короны. Различного роданестабильности, присущие горению положительной короны.

Визуально онипроявляются как динамические неравномерности свечения в виде исходящихс острия коронирующего электрода светящихся нитей – стримеров,138вспышечные режимы свечения и т.п., приводят к появлению токового«дребезга».Принекоторыхусловияхпереходящеговобладающиепостоянной составляющей периодические импульсы с частотами до 10 кГц[59], даже при неизменности разрядного напряжения.

Влияние токовыхнестабильностей от предначальных стримеров, усиливаемое вкладом отшероховатостей коронирующей части поверхности игольчатого электрода, всвоюочередьможетприводитькразбросамвэкспериментальноопределяемых значениях напряжения зажигания короны VК.2.5 Разработка методики и критерии оценки долговечности режущегоинструмента c дискретным диффузионным покрытиемНа основе полученных результатов теоретической модели дискретногодиффузионного и сплошного покрытия определим долговечность режущегоинструмента по Журкову С.Н., т.е. определим временной интервал работырежущего инструмента обусловленного действием термофлуктуационногомеханизма разрушения нагруженных межатомных связей.

В работах [51, 62]приведены примеры модификации формулы Журкова С.Н., для расчетадолговечностирежущегоинструментавразличныхусловияхихэксплуатации. Они привели к радикальному изменению взглядов нафизическую природу прочности твердых тел и к возможности приведенияколичественных оценок влияющих на прочность физических величин наоснове функциональных взаимосвязей, отображаемых исходным вариантомформулы Журкова С.Н.tU t exp o ,д max okTпри  t texp д д max kT где: σ – приложенное напряжение, U0 – энергия активации процессаразрушения (требуемая для первичного акта разрушения в виде разрывамежатомной связи и обычно отождествляемая с энергией сублимации в139пересчёте на одну межатомную связь), Ω - активационный объём (объёмобласти локализации первичного акта разрушения с учётом влияния на негодефектности материала изделия) k – постоянная Больцмана, Т – абсолютнаятемпература по Кельвину, о ≈ 10-13 c (время, считающееся достаточным дляразрыва межатомной связи).

Исходя из допущения, что для сплошного иячеистого покрытия все величины, кроме напряжения σ, имеют одно и то жезначение.Обозначив долговечность локального диффузионного покрытия tдпs , адолговечность сплошного покрытия – tдп , тогда:tдпt   exp п п ,дп max kT причем в рамках принятого допущенияtдпtдпs maxПолучив из теоретической модели, эффективное напряжение локальногодиффузионного покрытияАx1  ,пsп 1 Axп1Определим долговечность локального диффузионного покрытия:tдпstt  exp  п пsдпs maxkT Ax1  п п   п п texpexp дп max 1 AxkTkT1 Ax1  п п  exp 1 AxдпkT1Или:Ax1tt дпs    1 Ax1   дп max  exp п п  tt дп kT  дпAx1 1 Ax1 1Согласно кинетической теории прочности процесс разрушения носиттермофлуктуационный характер, когда «главным действующим факторомпри разрушении оказывается тепловое движение атомов, порождающееэнергетическиефлуктуации,тогдакаквнешняясилаобеспечивает140направленность разрывного действия флуктуаций, без чего не можетразвиваться разрушение» [51, 62].

Необходимость перехода от статическойконцепции прочности к кинетической прослеживается при рассмотренииявления износа, трактуемого как вид разрушения [51], интенсивностькоторого, зависит от твердости, от энергоемкости инструментальногоматериала [51]. Таким образом, в контексте формулы Журкова С.Н.характеристикойэнергоемкостиинструментальногоматериалапоотношению к износу служит эффективная молярная энергия активации Uэф,определяемая разностью [50]:Uэф = Uо - Ω,где: Uэф - эффективная молярная энергия активации за счет внешних ивнутренних сил; Uо - энергия активации процесса разрушения (без внешнейсилы); Ω – активационный объем (объем области локализации первичногоакта разрушения с учетом влияния на него дефектности материала изделия); - приложенное напряжение.Отождествляя долговечность режущего инструмента tд с периодом егостойкости из формулы Журкова С.Н.

получаем выражение для эффективноймолярной энергии активации Uэф:RTTСТ )Uэф  0,434 lg(oгде: о ≈ 10-13 c (время, считающееся достаточным для разрыва межатомнойсвязи); Тст – стойкость режущего инструмента, сек.; Т – среднее значениетемпературы режущей кромки инструмента по Кельвину; R – газоваяпостоянная 8,317 Дж/моль град.Таким образом, кинетический подход к проблеме износа режущегоинструмента позволяет на основе единого подхода, путем использованиямодификационной формулы Журкова С.Н., установить взаимосвязь междупериодом стойкости режущего инструмента Тст, средней температурой егорежущей кромки Т и соответствующей им эффективной величиной молярнойэнергоемкости Uэф процесса износа.141ВтаблицетвердосплавныхприведенырезультатычетырехгранныхисследованийпластинокIC50Мсдвадцатиразличнымивариантами покрытий.

Расчеты параметра среднего значения температурырежущей кромки инструмента по Кельвину Т приблизительны, т.к. неучитывают изменение мощности тепловых источников от трения поконтактным площадкам передней и задней поверхностей. Не учитываетсязависимость дифференциального параметра для нано-слоев.

Тем не менее, впервом приближении данные, представлены в таблице 2.15.Таблица 2.15 – Вариации эффективной молярной энергии активации Uэфпри поперечном точении стали 40Х (НВ220) резцом с твёрдосплавнойпластиной IC50М: v = 190 м/мин;s = 0,4 мм/об; t = 2ммИнструментальный материалIС50M – сплошное покрытие (TiN)Тст, мин hз, мм2,080,08Т, К Uэф, кДж/моль973 280,973IС50M – локальное диффузионноепокрытие (МеО-О2)2,520,074973282,779IС50M – без покрытия2,080,077975281,551Полученные данные позволяют отметить следующее, что чем большеэффективной молярной энергии активации Uэф, тем период стойкостирежущего инструмента выше. Таким образом, Uэфп > Uэф эффективнаямолярная энергия активации у режущего инструмента с локальнымдиффузионным покрытием больше, чем у режущего инструмента сосплошным покрытием (TiN).Выводы по главе:1.

Разработана концепция формирования локального диффузионногопокрытия на режущие инструменты.2. Разработана теоретическая модель образца с локальным покрытием,позволяющая, с точки зрения концепции двухпредельности («сплошноепокрытие – полное отсутствия покрытия»), оценивать влияние композициииз областей с покрытием и без покрытия образующих ячеистую структуру намодуль упругости и коэффициент Пуассона.142Показано, что использование локальности приводит к уменьшениюэффективного значения модуля Юнга образца, сравнительно с образцом сосплошным покрытием, что приводит к улучшению его пластических свойств,способствующих релаксации напряжений. Также показано, что характервлияния локальности покрытия на прочностные свойства плоского образцапри растяжении, в рамках сделанных идеализаций и допущений, полностьюопределяется влиянием на прочностные свойства одной элементарнойячейки.Установлено, что локальность покрытия приводит к увеличению егодолговечности за счет снижения растягивающих напряжений в областях спокрытием.3.

Разработана методика и критерии оценки долговечности режущегоинструмента c локальным диффузионным покрытием.4. Определена долговечность режущего инструмента и определенвременнойинтервалработырежущегоинструментаобусловленногодействием термофлуктуационного механизма разрушения нагруженныхмежатомных связей. Согласно экспериментальным данным эффективнаямолярная энергия активации Uэф с локальным диффузионным покрытиембольше чем эффективная молярная энергия активации Uэф с ионноплазменным покрытием (TiN) на 0,9%, следовательно, долговечностьрежущего инструмента выше примерно в 1,5-2раза.5.

Характеристики

Список файлов диссертации