Диссертация (1173087), страница 27

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

Текст из файла (страница 27)

главу 2) то, долговечность покрытия будетповышаться в том случае, если модуль упругости будет увеличиваться, а неуменьшаться. В результате исследований был получен высокий модульупругости,следовательно,улучшаютсяпластическиесвойства,способствующие релаксации напряжений, (см. рисунки 5.14  5.21).а)б)в)Рисунок 5.21 – Влияние модуля упругости на долговечность: а)быстрорежущая сталь Р6М5К5; б) твердый сплав ВК10ХОМ; в) титановыйсплав ВТ3–1213Разрушение детали, особенно при переменных нагрузках, в большейстепениобъясняетсянеровностей.Чемконцентрациейменьшенапряжений,шероховатость,темвследствиеменьшеналичиявозможностьвозникновения поверхностных трещин, (см.

рисунки 5.22 – 5.24), посколькуячеистая структура препятствует поверхностному распространению трещин впокрытии, (см. главу 2).Согласно Госту 2789-73 шероховатость поверхности - это совокупностьнеровностей, образующих рельеф поверхности в пределах определенного ееучастка, то она характеризуется средним арифметическим отклонениемпрофиля от среднего значения Ra и высотой неровностей Rz.Высотные параметры: Ra- среднее арифметическое отклонение профиля;01  Ra l   yi  dxlnили Ra  1  y .ini1Rz- высота неровностей профиля по десяти точкам; NNi  5i5R z    Hi max   Hi min  / 5Рисунок 5.22 – Шероховатость быстрорежущей стали Р6М5К5214Рисунок 5.23 – Шероховатость твердого сплава ВК10ХОМРисунок 5.24 – Шероховатость титанового сплава ВТ3–1Проведённые исследования по влиянию параметров процесса нанесениялокального диффузионного покрытия по разработанной схеме показалиувеличениедолговечности,надежностиинструментаикачестваобработанной поверхности.Модуль упругости локального диффузионного покрытия являетсяважнейшим параметром, влияющими на долговечность инструмента.

Такимобразом,диффузионноепокрытиесоднойстороны,благоприятносказывается на повышение долговечности основы за счет роста твердости, сдругой стороны - повышает прочность, уменьшая развития квазихрупкости в215начальной стадии микротрещины.Были также проведены механические исследования твердосплавного ибыстрорежущего инструментального материала с локальным диффузионнымпокрытием для определения предела прочности при изгибе. Исследованиебыло проведено согласно методике, см.

главу 3.Результатыисследованийтвердосплавногоибыстрорежущегоинструментального материала с локальным диффузионным покрытиемпредставлены в таблицах 5.1 – 5.2, а обобщенные результаты приведены ввиде диаграммы на рисунках 5.25 – 5.26.Таблица 5.1 – Предел прочности на изгиб быстрорежущей сталиР6М5К5 после нанесения покрытий№ пп.изг,МПа№ пп.изг, МПа№ пп.изг, МПаР6М5К51146,5915,71230,3Р6М5К51210,7Р6М5К5дискретноепокрытиеР6М5К5дискретноепокрытиеР6М5К5дискретноепокрытие1030,7Р6М5К5Р6М5К5сплошноепокрытиеР6М5К5сплошноепокрытиеР6М5К5сплошноепокрытие1022,51091,71066,61022,7Рисунок 5.25 – Влияние локального диффузионного покрытия напредел прочности быстрорежущей стали Р6М5К5216Таблица 5.2 – Предел прочности на изгиб твердого сплава ВК10ХОМпосле нанесения покрытий№ пп.ВК10ХОМизг, МПа № пп.изг, МПа955,6ВК10ХОМ851,6сплошное покрытиеВК10ХОМ1671,8ВК10ХОМ1282,6сплошное покрытиеВК10ХОМ1018,5ВК10ХОМ1260,4сплошное покрытие№ пп.ВК10ХОМдискретноепокрытиеВК10ХОМдискретноепокрытиеВК10ХОМдискретноепокрытиеизг, МПа577,6682,6653,7Рисунок 5.26 – Влияние локального диффузионного покрытия на пределпрочности твердого сплава ВК10ХОМВ результате исследований установлено, что предел прочности на изгибснижается, но при этом стабилизируются показатели прочности.

Отмечаетсянекоторое уменьшение вариационных разбросов прочности, происходитувеличение коэффициента однородности, характеризующего стабильностьпрочностных свойств композиции «покрытие-основа», что связано соснижением влияния внутренних дефектов и уменьшением вероятности ростаи развития трещин [1].В частности, для твердого сплава ВК10ХОМ предел прочность приизгибе изменяется от 1670МПа до 682МПа, а для быстрорежущей сталиР6М5К5 предел прочность при изгибе изменяется от 1230МПа до 1022МПа.217В результате проведенных исследований локальное диффузионноепокрытие характеризует стабильность прочностных свойств композиции«покрытие-основа», что связано со снижением влияния внутренних дефектови уменьшением вероятности роста и развития трещин.Влияние параметров таких как: ток коронного разряда и давлениясжатого воздуха позволили корректировать процесс нанесения локальногодиффузионного покрытия, равномерно распределяя напряжение междуотдельными зернами.

Отмечается также диффузионная миграция ионов иразрушение атомов частиц субстрата и заполнения пустот ионамиактивированного сжатого воздуха, причем интенсивность разрушенияопределяется энергией положительных ионов, временем воздействия, угломатаки по отношению к бомбардируемой поверхности и ее фактическимсостояниям.Выводы по главе:1. Получены физико-механические характеристики быстрорежущего итвердосплавного инструмента после нанесения локального диффузионногопокрытия:а) предел прочности σв на 3-х точечный изгиб для:-быстрорежущейсталиР6М5К5слокальнымдиффузионнымпокрытием составляет в 1,3 раза больше относительно контрольного образцаи в 1,2 раза больше сплошного покрытия;- твердого сплава ВК10ХОМ с локальным диффузионным покрытиемсоставляет в 1,9 раза больше относительно контрольного образца и в 1,8 разабольше сплошного покрытия.б) твердость для:- быстрорежущей стали Р6М5, Р6М5К5 с локальным диффузионнымпокрытием в 1,3- 3 раза больше относительно контрольного образца;- твердого сплава ВК10ХОМ с локальным диффузионным покрытием в2,2 раза больше относительно контрольного образца.б) модуль упругости для:218- быстрорежущей стали Р6М5, Р6М5К5 с локальным диффузионнымпокрытием в 1,6 - 3,5 раза больше относительно контрольного образца;- твердого сплава ВК10ХОМ с локальным диффузионным покрытием в1,9 раза больше относительно контрольного образца.219ГЛАВА 6.

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ ИЗНАШИВАНИЯ РЕЖУЩЕГОИНСТРУМЕНТА С ДИСКРЕТНЫМ ДИФФУЗИОННЫМ ПОКРЫТИЕМ6.1 Исследование режущих свойств инструмента с дискретнымдиффузионным покрытиемРежущие свойства инструмента в значительной степени определяютсяусловиями эксплуатации и, в частности, такими параметрами, как времянаработки на отказ (время резания). С учетом достаточно сильныхвариационных разбросов времени резания критериями оценки режущихсвойств инструмента с локальным покрытием служили среднее значениевремени резания (стойкость)Tи коэффициент его вариации νТ.6.1.1 Методика исследованийИсследование режущих свойств инструмента с локальным покрытиемпроводили при продольном точении конструкционных сталей 45 и 40Х ифрезерование титанового сплава ВТ6.Объектами исследований служили резцы с механическим креплениемчетырехгранных быстрорежущих и твердосплавных пластин, (см. главу 3), атакже концевые фрезы из твердого сплава ВК10ХОМ производства АО«НПЦ газотурбостроения «Салют», (см.

главу 3).В работе проведены исследования режущих свойств инструмента, как избыстрорежущей стали, так и твердого сплава с локальным диффузионнымпокрытием, со сплошным покрытием и без покрытия. При проведенииэкспериментов использовали следующую методику.Кинетику развития очагов изнашивания контактных площадок инструментаизучали путем визуального наблюдения и фотографирования на измерительномустройстве, состоящим из двух микроскопов МБС–9*, (см. рисунок 5.1) .______________________________________________________________*Приспособление конструкции И.

В. Бубнова.220Рисунок 6.1 – Измерительное приспособление МБС–9Оба микроскопа закрепляли на приспособление таким образом, что ихоптические оси образовывали нормали с передней и задней поверхностямиисследуемой пластины, устанавливаемой в державке на поворотном столике.Оснащение микроскопов окулярами со шкалой (цена деления 25мкм)позволило определять размеры исследуемых объектов. Приспособлениепозволяло не только наблюдать за развитием очагов изнашивания, нофотографировать их с увеличением до 100 с помощью фотокамеры «OcympusIS–100», устанавливаемой на окуляры. Для оценки размеров наблюдаемыхобъектов окуляры микроскопов были оснащены сеткой или шкалой с ценойделения 25 мкм.Кроме того, контактные участки изучали и фотографировали наметаллографическом (МИМ–6) и электронносканирующем (РЭММА 202М)микроскопах,чтопозволялооцениватьсостояниережущейкромкиинструмента.Большое внимание уделяли статистической обработке результатовисследования режущих свойств инструмента из быстрорежущей стали итвердосплавным пластинам с локальным диффузионным покрытием.Оценку аппроксимаций регрессионных линий проводили по методу221наименьших квадратов по условию:n У  Y   miniii 1где Уi – экспериментальное значение величины; Yi – теоретическое значениеисследуемого параметра.С учетом монотонного характера зависимости Т =f(v) (точение,фрезерованиебыстрорежущимитвердосплавныминструментомприварьировании скорости резания в пределах V = 5 – 190 м/мин), функциюТ =f(v) аппроксимировали прямой в двойной логарифмической шкале вида:__У =У  K ( X  X )где Y = К (Х - lgC V )i; C V – постоянная; х, у – координаты заданной точки.Математическая обработка данных экспериментальных исследованийвключала оценку средних значений, Х , У .1_У = nn Уi ;_Xi11nnXi 1 Бiгде n – число дублей испытаний (обычно n = 10 – 15);K x — - x  y/n22 x  ( x) /nlg CV X_уKДоверительность интервала среднего значения времени резания доотказа режущего инструмента Т и коэффициента его вариации νт оценивалипо методике, представленной в главе 3.6.2 Исследование параметров процесса резания и режущих свойствинструмента с дискретным диффузионным покрытиемДля установления особенностей процесса резания и изнашиванияинструмента из быстрорежущей стали и твердого сплава с локальнымпокрытием в сравнении с соответствующими параметрами контрольного222инструмента были проведены широкие исследования процесса точения ифрезерования, результаты которых излагаются в настоящем разделе.6.2.1 Исследования параметров резания и режущих свойств инструментапри продольном точенииРаботоспособноесостояниеинструментаопределяетсямногимифакторами.

Но, прежде всего в значительной степени зависит отсопротивляемости контактных площадок инструмента изнашиванию иразрушениюИзнашиваниепривзаимодействииконтактныхсобрабатываемымматериалом.обусловленонесколькимиплощадокодновременно действующими механизмами – абразивным, адгезионноусталостным, химико-окислительным и диффузионным. В зависимости отусловий резания и характера контактного взаимодействия (непрерывный,прерывистый,нестационарный)изнашиванияможетстатьодиниздействующихпревалирующимиможетмеханизмовопределятьдолговечность инструмента [80, 81, 82, 83, 84]Исследования кинетики и механизмов изнашивания инструмента сразличными вариантами покрытий проводили для различных условийрезания при непрерывном (продольное и поперечное точение) и прерывистом(торцовое фрезерование).

Характеристики

Список файлов диссертации