Диссертация (1173087), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Эффективность процесса определяется оптимальным сочетаниемтаких параметров, как:Т = f(Vэ, F, Ip, Up),где Vэ – скорость перемещения индентора; F – частота вибрации катода; Ip –ток разряда; Up – напряжение разряда.25Одним из преимуществ электроискрового метода обработки материаловявляется то, что при определённых условиях резко повышается прочностныесвойства поверхности заготовки: твёрдость, износостойкость, жаростойкостьи эрозионная стойкость. Эту особенность используют для повышенияизносостойкости режущего инструмента, штампов, пресс-форм и деталеймашин, упрочняя металлические поверхности электроискровым способом.При электроискровом упрочнении применяют обратную полярность(заготовка – катод, инструмент – анод), обработку производят в воздушнойсреде и, как правило, с вибрацией электрода.
Основные преимуществаэлектроискрового способа нанесения покрытия заключается в следующем:покрытия имеют большую прочность сцепления с материалом основы;покрываемыеповерхностинетребуютпредварительнойподготовки;возможно нанесение не только металлов и их сплавов, но и их композиций;наограниченныхучасткахобрабатываемойповерхности,возможно,проводить сложнейшие микро металлургические процессы.Процессы, происходящие при электроискровом упрочнении, сложны иявляются предметом тщательных исследований.
Сущность упрочнениясостоит в том, что при электроискровом разряде в воздушной средепроисходитполярныйпереносматериалаэлектроданазаготовку.Перенесённый материал электрода легирует металл заготовки и, химическисоединяясь с диссоциированным атомарным азотом воздуха, углеродом иматериаломзаготовки,образуетдиффузионныйизносоустойчивыйупрочненный слой. При этом в слое возникают сложные химическиесоединения, нитриды и карбонитриды и формируется закалочная структура.При электроискровом упрочнении микротвердость может быть доведена до230МПа, высота микронеровностей обработанной поверхности до Rа = 2,5мкм.Толщина слоя покрытия составляет 0,003 ˗ 0,2мм.После упрочнения инструмента рекомендуется выглаживать его поверхностьалмазнымикругами,шлифовальнойповерхность электродом из электрографита.шкуркойилидоводить26Все вышеперечисленные методы применяют для получения однороднойструктуры покрытий, улучшающей физико-механические и теплофизическиесвойства режущего инструмента в процессе обработки.
Покрытие можетзаметно улучшить свойства инструментального материала с точки зренияповышения его сопротивляемости микро - и макроразрушению с однойстороны, однако с другой стороны, покрытие может способствоватьуменьшениюконтактныхнагрузок,снижениюмощноститепловыхисточников и благоприятному перераспределению теплопотоков, тем самымуменьшая термомеханическую напряженность режущей части инструмента.Такимобразом,промежуточнуюповерхностямипокрытиеможнотехнологическуюинструментальногоуникальнойспособностьюконтактныхплощадокрассматриватьсредуимеждукаксвоеобразнуюконтактирующимиобрабатываемогоодновременноповышатьинструментаразрушениюматериаловссопротивляемостьиснижатьтермомеханическую нагрузку, приводящую к такому разрушению.В результате анализа особенностей промышленной эксплуатациирежущего инструмента с покрытием можно отметить следующее.Во-первых, инструмент с покрытием заметно дороже инструмента безпокрытия, что требует более высокой культуры производства, использованиянеизношенного станочного оборудования, тщательного экономическогоанализа целесообразности использования инструмента с покрытием.Во-вторых, наиболее целесообразно эксплуатировать инструмент спокрытием наскорости,превышающейскорость резанияобычногоинструмента на 30 ÷ 60%.
Такие скорости соответствуют оптимальнойэкономическойскоростирезания,минимизирующейинтенсивностьизнашивания и затраты на обработку резанием.В-третьих,внастоящеевремяпромышленностьиспользуетразнообразный режущий инструмент с покрытием, получаемый различнымитехнологическими методами, что требует от заводских технологов знанийобластей наиболее рационального использования такого инструмента.27Эффективность инструмента с покрытием при различных условияхобработки сильно зависит от метода получения покрытия даже одногохимического состава [27].1.3 Применение износостойких покрытийПокрытия в машиностроении имеют широкое развитие, однакопокрытия методом физического осаждения покрытия и химическогоосаждения покрытия чаще всего используются для упрочнения всего спектраноменклатуры режущего инструмента, поскольку имеют высокую твердостьи низкий коэффициент трения.Например, для защиты от окисления тугоплавкие металлы могут бытьпокрыты жаростойкими сплавами типа Hf - Ta или Nb - Ti - Al - Cr, которыеобладают высокой трещиностойкостью и стойкостью к ударным нагрузкам.
Еслидля защиты материалов с малым содержанием углерода использоватьтанталсодержащие покрытия, то на границевыделится ТаС, ухудшающийадгезию покрытия.Покрытия, нанесенные методом плазменного осаждения, используютдля штамповочного инструмента. Для повышения стойкости материалов вусловиях абразивного и адгезионного износа, а также износа при ударнойнагрузке использовали физическое осаждение покрытия.Буровой инструмент упрочняют методом химического осажденияпокрытия, чтобы обеспечить работоспособность в условиях истирания икоррозии при высоких температурах (свыше 1100оС).В то же время покрытия имеют значительную хрупкость, снижающиеэксплуатационные свойства.
В связи с этим может быть использованакомбинированная обработка, а на сегодняшний день такая модификацияпрактически себя исчерпала.Кроме износостойких покрытий есть теплозащитные покрытия, которыетакже широко применяются в промышленности.28Теплозащитные покрытия должны обладать высокой эрозионной икоррозионной стойкостью для предотвращения перегрева, поэтому ихприменяют для двигателей. Как правило, используют оксидное покрытие,толщина которого не должна превышать 1мкм.
Кроме двигателей упрочняюткамеры сгорания газовых турбин и выхлопные трубы. Для упрочнениякромок вырубных пуансонов из сталей У8 и У10 используют методтермоупрочнения импульсными лазерами. Например, для упрочненияпуансонов на боковую поверхность наносится несколько рядов пятен сперекрытием при Кп = 0,5. Такая схема упрочнения позволяет сохранитьупрочненный слой после переточек.
Стойкость пуансонов увеличивается в2÷5 раз. В отличие от пуансонов матрицы в большинстве случаев упрочняютс лицевой поверхности, поэтому после их переточки необходимо повторноеупрочнение.Несмотря на примеры успешного применения процесса термоупрочненияимпульсными лазерами этот метод имеет ряд недостатков:1. низкую производительность, обусловленную малой частотой следованияимпульсов современных лазерных установок и малыми размерами лазерногопятна;2. малую глубину упрочнения из-за ограниченной длительности импульса;3.
неравномерность свойств поверхности, обусловленная неравномернойплотностью энергии в пятне, а также «чешуйчатостью» строения поверхности,наличием зон отпуска, что в ряде случаев не позволяет получить хорошиеэксплуатационные свойства.Целесообразно применять локальное упрочнение трущихся поверхностей втех случаях, когда применение других традиционных методов упрочненияневозможно, например, из-за большого коробления детали или из-за трудностиподвода теплоты и т.д.Указанное многообразие факторов, влияющих на покрытие, зависит отсоотношения физико-химических свойств обрабатываемого материала ипокрытия. При низких и средних температурах это определяет адгезионную29прочность, при высоких — характер и интенсивность твердофазных ижидкофазных диффузионных реакций, контактно-реактивное плавление.Весьмаактуальноустановлениефункциональныхсвязеймеждутехнологическими параметрами процесса формирования износостойкогопокрытия и изнашиванием инструмента. Эти задачи до настоящего временине решены из-за сравнительно низкой долговечности покрытия.Для повышения долговечности режущего инструмента с покрытием,необходим новый метод нанесения покрытия, способствующий увеличениюзапаса прочности и жесткости, снижению склонности режущей частиинструмента к потере формоустойчивости и термопластическим прогибампри приложении термомеханических напряжений, возникающих в процессерезания.
Необходим новый тип покрытия, с добавками, в виде пластичногоматериала, имеющего низкий модуль упругости и сдвига, для релаксациинапряжений. Таким образом, выявление и установление закономерностейсвязывающих технологические параметры нанесения функциональныхпокрытий с износостойкостью и долговечностью инструментов, разработка ивсестороннее исследование новых методов формирования диффузионныхпокрытий,обеспечивающихтермомеханическихвысокиенапряжений,режущиесвойства,торможениерелаксациюповерхностногорастрескивания являются весьма актуальной.1.4 Кинетика и механизм изнашивания режущего инструмента сизносостойким покрытиемАнализ кинетики изнашивания режущего инструмента с покрытием,получаемым методом конденсации вещества из плазменной фазы в вакууме сионной бомбардировкой, показал, что, несмотря на значительный вкладпокрытия в снижение интенсивности изнашивания контактных площадок иповышение стойкости режущего инструмента, их эффективность заметнониже ожидаемой [1, 2].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
