Диссертация (1173087), страница 24

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

Текст из файла (страница 24)

главу 3), поскольку насыщениеим воздуха в рабочей зоне с превышением ПДК вредно для здоровьячеловека. Для определения концентрации озона был использован прибор«Газоанализатор 3.02 – П – Р», (см. рисунок 4.3). Показания озона в рабочейзоненанесениялокальногодиффузионногопокрытиясравнивалиспоказанием «санитарной нормы» ПДК, что в свою очередь, даваловозможностькорректироватьтехнологическийпроцесснанесениялокального диффузионного покрытия, согласно экологическим нормам.Контроль концентрации озона производили на выходе из сопла, введением171газозаборного зонда из нержавеющей стали с термопарой хромель – алюмельвзонунапыления,апоказаниявыводилисьнапанельприбора«Газоанализатор 3.02- П-Р».Рисунок 4.3 – Прибор для замера концентрации озона «Газоанализатор3.02- П-Р»Концентрацию озона, измеряли при значительном варьировании токакоронного разряда IК и давления сжатого воздуха рВ. Результаты измеренийконцентрации озона для диапазона измерения тока коронного разряда идавления сжатого воздуха рВ представлены в таблице 4.1.Таблица 4.1 – Концентрация озона в рабочей зоне нанесения покрытиярВ, МПа0,10,10,10,20,20,20,50,50,5IК,мкА100200440100200440100200440К, мг/м30,0730,0770,0860,0510,0640,0820,0370,0310,026При этом концентрация озона составляла от 0,026 мг/м3 до 0,086 мг/м3,что вполне допустима с точки зрения норматива ПДК, которая составляет 0,1мг/м3.Большоевниманиеуделялитакжепредварительнойподготовкережущего инструмента.

В частности, подготовка образцов включала: предварительную промывку в щелочном растворе; обезжиривание спиртом и ацетоном.172В некоторых случаях, преимущественно при подготовке концевых фрезd=6,0-12,0мм, вместо промывки в щелочном растворе использовалиультразвуковую мойку с f = 10-20 кГц,в среде 30% водного растворамоющего средства «Новость».4.2 Исследование технологических факторов нанесения дискретногодиффузионного покрытия на режущий инструментВ качестве объекта исследований использовали квадратные пластины избыстрорежущей стали Р6М5, Р6М5К5, прямоугольные твердосплавныепластины фирмы «Искар» IС3028, IС9015, IС9025, IС50М, а также концевыетвердосплавные фрезы ВК10ХОМ, см.

главу 3. Режущие пластиныиспользовали,какдляотработкитехнологическогопроцесса,металлографических исследований, так и для определения модуля упругости,шероховатости, твердости и предела прочности. Особое внимание висследованиях уделяли исходной аттестации пластин. Пластины подбиралитаким образом, чтобы разброс их микротвердости составлял не более (5 –7)% от стандартного значения микротвердости пластин, прошедших полнуютермообработку и заточку (Н 50 = 860 – 870).Исследованиетехнологиинанесениялокальногодиффузионногопокрытия осуществляли на твердосплавных и быстрорежущих пластинах,которые закрепляли в оснастку, крепящуюся в шпинделе устройства, (см.рисунок 4.1) на расстоянии 10 – 12мм от сопла и под углом 70о – 80о к соплу,при этом ток коронного разряда и давление сжатого воздуха былипостоянными (рВ = 0,1МПа; IК = 200мкА).

Рассмотрение углов α наклонасопла и его расстояния Lс от обрабатываемой поверхности проводились сучетом формирования пограничной диффузии элементов активированноговоздуха для формирования тонкого диффузионного покрытия. Результатывлияния углов и расстояния показаны на рисунках 4.4 – 4.5.173Рисунок 4.4 – Влияние угла наклона сопла до образца на износ позадней грани твердосплавной пластины фирмы «Искар» IC50M при точениистали 40Х (220 НВ): с v = 190 м/мин; s = 0,4мм/об.; t = 2ммРисунок 4.5 – Влияние расстояния от сопла до образца на износ позадней грани твердосплавной пластины фирмы «Искар» IC50M при точениистали 40Х (220 НВ): с v = 190 м/мин; s = 0,4мм/об.; t = 2ммКаквидноизпредставленныхграфиков,минимальныйизноствердосплавного инструмента происходит при расположении сопла нарасстояние 12мми под углом 70 – 80О к обрабатываемой поверхности.Таким образом, при дальнейшем проведении экспериментов расположениережущего инструмента осуществляли только на расстояние 10 – 12мм и подуглом 70О – 80О к обрабатываемой поверхности.1744.3 Математическое моделирование процесса нанесения дискретногодиффузионного покрытия на режущий инструментИсследования по оптимизации параметров нанесения локальногодиффузионного покрытияпроводили в два этапа.

На первом этапеиспользовали двухфакторную модель при принятом допущении, что времяявляется случайным фактором, для выяснения степени влияния основныхпараметровпокрытиянаизносостойкостьтвердосплавныхпластинприменительно к точению стали. На втором этапе была использованаматематическая модель процесса нанесения локального диффузионногопокрытия с учетом стохастического характера.Вкачествеварьированныхпараметровпроцессананесениядиффузионного покрытия были выбраны давление сжатого воздуха р В и токкоронного разряда IК.Математическое планирование эксперимента для определения числаопытных точек и оптимального расположения их в отведенной дляисследований области факторного пространства включало использованиеуказанных параметров.Диапазон варьирования параметров выбирали таким образом, чтобыидентифицированная модель была справедлива для всей области управления,а значения факторов, находящиеся внутри диапазона были практическиреализуемы.

Исходя из сказанного, были использованы следующиедиапазоны варьирования параметров: IК = 140 – 440мкA; pВ = 0,1 – 0,5 МПадля твердосплавных пластин IС50M. Уровни варьирования параметровпроцесса нанесения локального диффузионного покрытия представлены втаблице 4.2.Таблица 4.2– Диапазон варьирования параметров при построенииматематической модели№ опыта12Параметр IК, мкA.140140Параметр pВ, МПа0,10,3175продолжение таблицы 4.234567891402402402404404404400,50,10,30,50,10,30,5При разработке математической модели процесса нанесения локальногодиффузионногопокрытияиспользовалимультипликативнуюэкспоненциально-степенную функцию, предложенную Власовым В.И.

дляанализа комплекса параметров влияющих на работоспособность локальногодиффузионногопокрытия.Использовалифункцию,выражающуювзаимосвязь износостойкости режущего инструмента и параметров, наиболеесильно влияющих на нее:aah 3  C  I 1  p В2  exp(b1  I  b 2  p В )IК  a 1;b1pВ  (4.1)a 2,b2где: h3 – величина изнашивания задней поверхности режущей пластины; IК –ток коронного разряда; рВ – давления сжатого воздуха  – показательраспределения; Ci – постоянная; x, y – степенные показатели влиянияпараметров рв и Iк на износостойкость режущего инструмента.Расчетныезначенияпараметровмоделиосуществлялиматематической программе «MOD_UNI» и представлены в таблицах 4.3 – 4.4.Таблица 4.3 – Расчетные значения параметров модели (4.1)Опыт12345№1212121212Параметр Z1400,11400,31400,52400,12400,3Фактор R0,490,50,530,510,64по176продолжение таблицы 4.36121212127892400,54400,14400,34400,50,650,740,580,6Таблица 4.4 – Распределение отклоненийNohP(h)10.86606180.111111120.92041680.222222230.92225070.333333340.98010310.444444450.99889390.555555661.0214980.666666771.0635990.777777881.0855060.888888991.1780911****** ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИ ******Коэффициент С(1) 3.258543Е-02А(1,1) 0.5570936А(1,2) - 5.900139Е-02В(1,1) -1.365648Е-03В(1,2) 0.3301574Показатель  10.60875Математическаяреализациямодели(4.1)ирезультатыэкспериментального исследования по выявлению влияния рВ и Iк наизносостойкость режущего инструмента, а также на эффективность идолговечностьтвердосплавныенанесениярежущиелокальногопластиныдиффузионногоIС50M*покрытияпредставленавнавидезависимостей:______________*Экспериментальная оценка значений h3 при различных сочетаниях рВ иIк производили при точении стали 40Х (220 НВ) с v = 190 м/мин; t = 2мм; s =0,4мм/об.

и τ = 5 мин.177h 3  3,25  102  I0К,557  p В0,059  exp(1,365648 103 I К  0,3301574p В )Производная износа по задней поверхности твердосплавных пластин пофактору IК при локальном диффузионном покрытии будет иметь следующийвид:dh30dIКПосле преобразования и дифференцирования получим:dh3aa 1a C  p В2  exp(b 2  p В )  a1  I К1  exp(b1  I К )  b1  I К1  exp(b1  I К )dIКилиdh3 a1I К1  b1  0dITiОптимальное значения тока коронного разряда при нанесениилокального диффузионного покрытия будет следующее:Ιk0,5570936 407мкА 1,365648 10-3или IК = 400мкА(4.3)Производная износа по задней поверхности твердосплавных пластин пофактору рВ при локальном диффузионном покрытии будет иметь следующийвид:dh30dр ВПосле преобразования и дифференцирования получим:dh3aa 1a C  I К1  exp(b1  I К )  a 2  p В21  exp(b 2  p В )  b 2  p В12  exp(b 2  p В )dр Вилиdh3 a 2 p В1  b 2  0dpВОптимальное значения давления сжатого воздуха при нанесениилокального диффузионного покрытия будет следующее:178p  0,059001 0,178 МПа 0,3301574или рВ = 0,2 МПа(4.4)Оптимальные значения параметров были использованы для нанесениялокального диффузионного покрытия на твердосплавные пластины IC50M.Анализ данных зависимостей (4.3)  (4.4) позволяют отметить влияниедавления сжатого воздуха рВ и тока коронного разряда IК при постоянномвремени нанесения локального диффузионного покрытия, в пределах 180мин.Аналогичные эксперименты были произведены для других режущихпластин, твердосплавных концевых фрез.Результаты стойкостных испытаний твердосплавных пластин IC50M слокальным диффузионным покрытием с оптимальными параметрамипроцесса нанесения локального диффузионного покрытия (р в = 0,2 МПа; Iк =400 мкА), установленными по предлагаемой математической моделипредставлены в таблице 4.5.

В качестве исследований была, взята чистоваяоперация точения, стали 40Х (220 НВ) резцом с твердосплавной пластинойIC50М: v = 190 м/мин; s = 0,4 мм/об; t = 2мм. Были исследованы 4-х гранныетвердосплавныепластины,каждыеизкоторыхбылазакодированысобственным номером. В частности пластины с локальным диффузионнымпокрытием, полученные при оптимальномсочетании технологическихпараметров, имели интенсивность изнашивания в три - четыре раза выше,чем контрольные пластины.Таблица 4.5 – Результаты испытаний твердосплавных пластин IC50М слокальным диффузионным покрытием по оптимальному режиму нанесениялокального диффузионного покрытия№ пластины24№ грань123123hз, мм, мин0,280,280,270,280,270,2814,110,5116,0511,515,119,0J - интенсивностьизнашивания,мм/мин.0,0190,0260,0150,0240,0180,015179продолжение таблицы 4.567911135810121231231231230,270,270,280,180,200,280,230,300,270,280,310,26Исходные образцы1231231231231231230,310,60,40,290,350,40,330,40,290,320,40,290,310,40,370,290,410,3611,012,717,814,312,315,0510,818,817,017,918,316,50,0240,0210,0150,0170,0210,0160,0170,0230,0150,0190,0270,0143,22,81,32,51,81,72,32,71,12,83,22,13,33,73,63,22,83,00,0970,2140,3080,1150,1940,2350,1430,1480,2630,1540,1470,2600,1450,1510,1780,1430,1380,163В частности пластины с локальным диффузионным покрытием,полученные при оптимальном сочетании технологических параметров, имелиинтенсивность изнашивания от I до 8 раз ниже, чем интенсивностьизнашивания контрольных пластин IC50М без обработки.Анализматематическоймоделипроцессананесениялокальногодиффузионного покрытия твердосплавных пластин, а также данныепредставленные в таблицах 4.3 и 4.5 позволяют отметить влияниеоптимальных параметров тока коронного разряда и давления сжатоговоздуханаизнашивания).процессобработки(фаскаизнашивания,интенсивность180Выводы по главе:1.Разработанасхемаформированиялокальногодиффузионногопокрытия.2.

Характеристики

Список файлов диссертации