Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследований 9
1.1 Характер износа и затупления дереворежущего инструмента при обработке древесных материалов 9
1.2 Повышение износостойкости инструмента упрочняющими покрытиями и классификация методов их нанесения 16
1.3 Анализ метода КИБ (конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой) для нанесения износостойких покрытий на твердосплавный режущий инструмент 21
1.4 Выводы, цель и задачи исследований 26
2 Теоретические исследования процесса износа твердосплавных резцов при обработке облицованных древесных материалов 29
2.1 Исходные положения 29
2.2 Основные физико-механические характеристики обрабатываемых древесных материалов 30
2.3 Влияние основных факторов на износ твердосплавного резца при фрезеровании кромок ДСтП 31
2.4 Определение внутренних напряжений, возникающих в режущем клине при обработке древесных материалов 43
2.5 Анализ влияния многокомпозиционного износостойкого покрытия на прочность режущего инструмента 48
2.6 Выводы 54
3 Ионно-плазменное напыление тугоплавких металлов на режущую часть инструмента методом киб. общая методика исследований 56
3.1 Выбор марки твердого сплава как объекта для упрочнения 56
3.2 Анализ свойств материалов, используемых в качестве упрочняющего износостойкого покрытия 61
3.3 Структура многокомпозиционного износостойкого покрытия на твердосплавном резце 68
3.4 Подготовка поверхности инструмента перед процессом нанесения упрочняющего покрытия 71
3.5 Модернизация установки для нанесения упрочняющих покрытий с целью устранения недостатков, присущих методу
КИБ 74
3.6 Выводы 76
Экспериментальные исследования упрочняющих покрытий на твердосплавных резцах, полученных методом КИБ 78
4.1 Программа экспериментальных исследований 78
4.2 Исследование износа и затупления твердосплавных резцов
марки НС05 при обработке ламинированных ДСтП 78
4.3 Исследование влияния режимов напыления на толщину покрытий и адгезию к упрочняемой подложке 84
4.4 Исследование влияния технологических параметров процесса азотирования и последующего нанесения покрытий на стойкость твердосплавного дереворежущего инструмента 87
4.5 Исследование влияния режимов нанесения на физико-механические свойства многокомпозиционных износостойких покрытий 98
Результаты экспериментальных исследований 103
5.1 Износ и затупление твердосплавных резцов при обработке облицованных древесных материалов 103
5.2 Износ и затупление твердосплавных резцов марки НС05 с многокомпозиционными износостойкими покрытиями 109
5.3 Влияние режимов напыления на толщину покрытия 116
5.4 Влияние технологических параметров процесса азотирования и последующего нанесения покрытий на износостойкость твердосплавного дереворежущего инструмента 122
5.5 Влияние режимов нанесения на физико-механические свойства многокомпозиционных износостойких покрытий 127
5.6 Выводы 132
6 Экономическая эффективность упрочнения дереворежущего инструмента методом КИБ 136
6.1 Методика расчета технико-экономической эффективности от внедрения режущего инструмента повышенной стойкости 136
6.2 Расчет технико-экономической эффективности от внедрения режущего инструмента повышенной стойкости 142
6.3 Выводы 145
Выводы и рекомендации 147
Список использованных источников
- Анализ метода КИБ (конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой) для нанесения износостойких покрытий на твердосплавный режущий инструмент
- Влияние основных факторов на износ твердосплавного резца при фрезеровании кромок ДСтП
- Структура многокомпозиционного износостойкого покрытия на твердосплавном резце
- Исследование влияния режимов напыления на толщину покрытий и адгезию к упрочняемой подложке
Введение к работе
Для эффективной и высококачественной обработки древесных композиционных материалов необходим специальный износостойкий инструмент. Использование, например, широко применяемых сборных фрез с твердосплавными резцами из ВК15 позволяет обрабатывать всего 360-450 погонных метров ламинированных ДСтП [15, 64,106], после чего износ режущей кромки и задней грани достигает критических значений и на ламинированной ДСтП образуются сколы и выкрашивания [37, 64].
Увеличение выпуска трудно обрабатываемых древесных материалов и повышение требований к качеству продукции создают острую необходимость в новых инструментальных системах.
Полученные в последнее время новые материалы на основе синтетических алмазов и кубического нитрида бора, известные под аббревиатурой СТМ, в десятки раз превосходят по износостойкости твердый сплав группы ВК6, ВК8, ВК15 [37, 98], но из-за высокой стоимости и сложности заточки их применение в деревообрабатывающей промышленности весьма ограничено. Повышение износостойкости режущего инструмента путем улучшения его геометрических параметров уже не приносит значительных результатов, поэтому в диссертации делается заключение о том, что в настоящее время в деревообработке целесообразно использовать инструментальный материал с поверхностной модификацией свойств, посредством которой можно регулировать специфику износа.
Несмотря на многообразие методов нанесения износостойких покрытий, далеко не все они отвечают требованиям по температуре процесса нанесения покрытия, его шероховатости, адгезии покрытия к подложке, размеру зерновой структуры и т. д. Для твердосплавного инструмента наибольшее распространение получил метод конденсации вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой поверхности инструмента (КИБ) [10, 16, 17, 19, 22, 25, 26, 65 и
Др]-
Большинство научных исследований по применению метода КИБ для повышения износостойкости инструмента выполнено в области металлообработки [10, 16, 17, 19, 22, 25, 26, 65 и др.]. Исследований по применению метода КИБ для повышения износостойкости дереворежущего инструмента выполнено крайне мало, хотя перспективность этого метода для дереворежущего инструмента отмечается в работах Моисеева А.В., Миняева В.А., Федосеева Л.А., Лукина В.Г., ГордееваВ.Ф.[55, 62, 64, 98].
Задача ионно-плазменного напыления тугоплавких металлов на режущую часть инструмента методом КИБ является частью общей проблемы повышения износостойкости дереворежущего инструмента, которой в России активно занимаются такие организации, как МГУЛ, Санкт-Петербургская ЛТА, ЦНИИМОД, АрхГТУ, УрГЛУ, ВПКТИМ, ВНИИИНСТРУМЕНТ, СибНИИЛП и другие.
Большой вклад в развитие теории и практики износостойкости дереворежущего инструмента внесли такие ученые как: Афанасьев П.А., Амалицкий В.В., Алексеев А.В., Бершадский А.Л., Воскресенский С.А., Грубэ А.Э., Демьяновский К.И., Дешевой М.А., Золотарев А.Е., Зотов Г.А., Ивановский Е.Г., Кряжев Н.А., Любченко В.И., Моисеев А.В., Памфилов Е.А., Рыбалко B.C., Санев В.И., Тиме И.А., Цуканов Ю.А., и другие.
Анализ результатов исследований в области повышения износостойкости дереворежущих инструментов, выполненных российскими и зарубежными исследователями, позволяет сформулировать цель и задачи настоящей диссертационной работы.
Целью работы является повышение износостойкости твердосплавного дереворежущего инструмента для облицованных древесных материалов путем нанесения многокомпозиционных износостойких покрытий методом конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой (КИБ).
Для реализации поставленной цели в диссертации сформулированы следующие основные задачи:
Провести аналитические исследования процессов износа и затупления твердосплавного дереворежущего инструмента при обработке древесных материалов. Определить основные факторы, влияющие на износ.
Провести анализ силового взаимодействия резца с обрабатываемым материалом.
Провести аналитические исследования влияния покрытия на прочность режущего инструмента.
Установить допустимую величину износа и затупления ножей в зоне резания облицовочного материала.
Экспериментально исследовать в производственных условиях износ и затупление твердосплавных дереворежущих ножей при обработке облицованных ДСтП и оценить его влияние на качество выпускаемой продукции.
Провести экспериментальные лабораторные исследования влияния режимов нанесения упрочняющих покрытий на микротвердость, толщину и износостойкость покрытий, а также на их состав и структуру.
Провести производственные испытания износостойкости твердосплавных ножей с покрытиями, установить влияние покрытий на износ и затупление твердосплавных дереворежущих ножей при обработке ламинированных ДСтП.
Разработать оптимальные режимы нанесения многокомпозиционных покрытий.
Оценить экономическую эффективность от внедрения результатов проведенных исследований в деревообрабатывающую промышленность.
Для решения поставленных задач выдвинута гипотеза и разработана методика формирования многокомпозиционого износостойкого покрытия на субстратах из твердых сплавов, состоящего из диффузионного слоя с атомами внедрения азота, который готовит подложку к лучшей адгезии многослойного композиционного покрытия. Проведена модернизация установки ННВ-6,6-И1, которая позволила исключить главные недостатки процесса КИБ, а именно, высокотемпературность и нерегулируемость процесса ионной очистки тлеющим разрядом, а также низкую скорость осаждения покрытий. Проведена оптимизация
параметров нанесения износостойкого покрытия для получения наивысшей износостойкости при обработке ламинированных ДСтП. Определен оптимальный коэффициент износостойкости твердосплавных резцов для обработки ламинированных ДСтП, который исключает дальнейшее уменьшение зерновой структуры WC подложки, сохраняя способность воспринимать нагрузки в зоне режущей кромки без ее выкрашивания. Теоретически и экспериментально доказано возможность получения нового инструментального материала для обработки ламинированных ДСтП с достаточно высокими эксплуатационными свойствами. Получены твердосплавные резцы с износостойким покрытием, которые могут конкурировать с СТМ при обработке древесных материалов, причем их стоимость относительно твердосплавной подложки увеличивается только на 20%. Стойкость твердосплавных резцов с многокомпозиционными износостойкими покрытиями при обработке ламинированных ДСтП увеличивается в 3,5-3,8 раза.
К основным положениям, которые выносятся на защиту, относятся:
характер износа твердосплавного инструмента при обработке облицованных древесных материалов;
закономерности влияния многокомпозиционного износостойкого покрытия на критические напряжения, возникающие в твердосплавном резце;
методика получения многокомпозиционных износостойких покрытий на твердосплавных резцах для оснащения сборных деревообрабатывающих фрез;
математические модели зависимости износостойкости твердосплавных резцов от режимных параметров;
результаты исследования контактных процессов резания, кинетики изнашивания и работоспособности твердосплавных пластин с нанесенными износостойкими многокомпозиционными покрытиями;
оценочные параметры экономического эффекта от внедрения метода нанесения композиционных износостойких покрытий на твердосплавный дереворежущий инструмент.
Анализ метода КИБ (конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой) для нанесения износостойких покрытий на твердосплавный режущий инструмент
Среди различных методов нанесения износостойких покрытий, позволяющих изменять химический состав, физико-механические свойства рабочих поверхностей режущего инструмента в заданном направлении, значительный интерес представляет метод КИБ (конденсация вещества в вакууме с ионной бомбардировкой).
Теоретическое и экспериментальное изучение характеристик вакуумной дуги, а также решение ряда конструктивных вопросов позволили достигнуть в последнее время значительных успехов в реализации технологии нанесения покрытий из плазмы электродугового разряда с холодным катодом - метод КИБ [16, 17, 19, 26, 36 и др.].
Процесс нанесения покрытия заключается в переводе материала катода в плазменное состояние, ускорении металлической плазмы в направлении упрочняемого инструмента, обеспечении плазмохимической реакции с подаваемым в вакуумную камеру реактивным газом (N2, СОг, 02) и осаждении его на подложку. Подача в камеру реактивного газа приводит к получению нитридов, карбидов, карбонитридов, оксидов. [80, 85, 88, 90, 103, 109 и др.]
Развиваемые ионами при бомбардировке подложки высокие локальные температуры и давления при определенных условиях позволяют получать весьма твердые "алмазоподобные" покрытия.[26, 65,68 и др.].
Метод КИБ позволяет широко варьировать физико-механическими свойствами получаемых покрытий. Покрытия из твердых соединений тугоплавких металлов обладают высокой микротвердостью и износостойкостью.
Значительное большинство работ по применению метода КИБ для повышения стойкости инструмента выполнено в области металлообработки [16, 19, 22, 25, 36 и др.]. Производственные сравнительные стойкостные испытания различных видов инструмента (твердосплавных неперетачиваемых пластин, твердосплавных резцов в металлообработке) показали увеличение стойкости в 1,5-4 раза. [26, 68, 78, 89, 92, и др.]. Исследовательских работ по применению метода КИБ для повышения износостойкости дереворежущего инструмента выполнено чрезвычайно мало, и это обстоятельство является одной из причин незначительного его применения в деревообрабатывающей промышленности.
Полученные до настоящего времени результаты [10, 22, 26, 36, 62, 72, 76, 90, 109 и др.] и опыт использования метода КИБ для упрочнения дереворежущего инструмента [22, 62, 64, 110], дают основание отметить ряд его недостатков: недостаточная плотность и низкая сцепляющая способность; сложность создания режимов для упрочнения дереворежущего инструмента в целом; ограниченность области применения из-за высокотемпературных процессов, происходящих на упрочняемом инструменте; отсутствие предписанных режимов нанесения упрочняющего покрытия. В работе [22] проводили лабораторные и производственные стойкостные испытания дереворежущих фрез из инструментальной стали Ф Х6ВФ с однослойным покрытием TiN. Испытания проводились при обработке твердой тропической древесины, плотностью 0,65 г/см3.
С целью проверки влияния температуры процесса нанесения покрытия на износостойкость ножей, покрытие наносилось при температуре 300 и 400 С, проведены замеры твердости ножей до нанесения покрытия и после нанесения покрытия. После нанесения покрытий при 300 и 400 С наблюдалось снижение твердости на 1,7 - 2,3 HRC3 единицы. Испытания ножей с покрытием проводились на фрезерном станке ФА-4 с механической подачей. В качестве оценочных показателей принималось линейное укорочение резца в зависимости от количества обработанного материала.
Испытания ножей при обработке 45 м тропической древесины показали, что износ ножей с однослойным покрытием TiN, нанесенным при температуре 300 и 400 С практически одинаков и меньше, чем ножей без покрытия в 1,5 раза. Автор указывает на то, что коэффициент повышения износостойкости ножей с покрытием TiN по сравнению с ножами без покрытия составил: К„ = 2,0 - 2,4. Автор сделал следующие выводы: 1. Износостойкость ножей с покрытием, нанесенном при температуре процесса 300 и 400С, практически одинакова. 2. Коэффициент повышения износостойкости инструмента из стали Х6ВФ с покрытием TiN зависит от породы обрабатываемой древесины и условий резания и составляет при обработке твердой тропической породы: Ки = 2,0 - 2,4. 3. При испытании ножей с покрытиями установлено снижение коэффициента вариации износа.
Полученные результаты исследований автором [22] не согласовываются с работами [26, 65,68], проведенными в области упрочнения инструмента, и скорее всего снижение твердости инструментального материала [22] объясняется отпуском стали при высокотемпературном процессе нанесения износостойкого покрытия.
В работе [64] приведены данные по упрочнению твердого сплава слоем TiN. Ионно-плазменное напыление осуществлялось на установке «Булат». В качестве материала мишени применялся технический титан. Процесс напыления проводился в атмосфере азота при давлении 1,3x10-2 -1,3x10-3 Па.
В результате испарения металла мишени в среде азота образовывался нитрид титана, который осаждался на материал подложки. В качестве подложки (упрочняемого материала) применялись: твердый сплав BKI5, твердый сплав МНТА2 (см. таблицу 1.1).
Влияние основных факторов на износ твердосплавного резца при фрезеровании кромок ДСтП
Древесные материалы, в частности, древесностружечные плиты, облицованные пленкой, отличаются по своей структуре и строению от натуральной древесины. Действие высоких температур и давлений при изготовлении древесностружечных плит нарушает клеточное строение древесины. Связующие (клеи, смолы и т.д.), полимерные материалы, химические вещества и наполнители (олово, свинец, стекловолокно и др.), использующиеся при изготовлении ламинированных древесностружечных плит, усиливают и изменяют характер износа режущего инструмента [32]. Благодаря наличию связующего, плиты являются материалом абразивным. Анализируя процесс затупления твердосплавного резца при фрезеровании древесностружечных плит, автор работы [106] приходит к выводу, что после конечного облома кончика резца вследствие абразивного воздействия связующего и частиц древесины произойдет закругление углов в месте облома, и одновременно начинается износ истиранием по задней грани (рисунок 2.1).
Форма в месте облома такова, что начальный период износа истиранием характеризуется быстрым ростом ширины фаски на задней грани л от нуля до величины гз- При этом микрогеометрия резца изменяется, а в результате одностороннего износа резца по задней грани острота увеличивается. Происходит «самозатачивание» резца. Если в начале угол заострения резца был равен р, то теперь он равен углу, образовавшемуся в результате износа, - Л /?, причем Л /? всегда больше /?. Далее опять происходит облом кончика резца, на величину [106]:
С этого момента начинается установившийся процесс износа, который характеризуется неизменной микрогеометрией, периодическим обламыванием кончика резца и непрерывным, но менее интенсивным, чем в начальной стадии, ростом ширины фаски на задней грани резца.
Характер износа зависит от свойств плит, режимов резания, свойств материала резца и его угловых параметров [106]. В общем виде характер износа твердосплавного резца при обработке ДСтП, представлен на рисунке 2.1.
Передняя и задняя грани соединяются криволинейной поверхностью, представленной в нормальном сечении линией abed, так называемой кривой затупления. Кривая затупления слагается из трех участков: прямолинейного, выпуклого или вогнутого - аЪ, криволинейного - be и прямолинейного или выпуклого - cd. Износ по задней грани характеризуется величиной участка cd. В связи с некоторыми трудностями в непосредственном измерении участка cd измеряют величину л, параллельную задней грани. Зная угол Да, можно определить истинную величину участка cd. cd — —. (2.2) cosAa Укорочение резца по задней грани С3 находят как разность: C3=C0-lu, (2.3) где С0 - расстояние от вершины острого резца до контрольной риски, мм; 1И - расстояние от вершины резца в любой стадии износа до риски, мм.
Участок be образует лезвие. По аналогии с существующими понятиями, истинную кривую контура лезвия можно заменить дугой окружности с радиусом р, но эта величина не единственный показатель, характеризующий степень затупления резца. Износ по задней грани определяется величиной участка ab. аЬ = -У —. (2.4) cos Л; Кроме этих величин, износ резца характеризуется параметрами], х, і, у, измеряемыми в прямоугольной системе координат и износом по биссектрисе угла заточки Ац..
В процессе износа изменяется микрогеометрия резца. Износ по задней и передней граням создает микрограни cd и ab, которые влияют на микрогеометрию резца. Как правило, в результате износа резца уменьшаются задний и передний углы резания, и увеличивается угол заострения.
Изменение углов резания характеризуется величинами Act, Ay, А/?. Величина заднего угла, образовавшегося в результате износа, может быть отрицательной, это значит, что микрогрань cd лежит ниже касательной, проведенной к лезвию резца в точке с. Согласно выражению [106] : где L - количество обработанного материала, м.п.; Uz - подача на один резец, мм; Z - количество резцов, шт.; 1 - длина дуги резания, мм. фактический путь резания, проходимый резцом в материале Бф, уменьшается на такую же величину, на какую увеличивается подача на резец Uz при обработке одного и того же количества материала L. С другой стороны, при одинаковом пути резания S$ количество обработанного материала во столько раз больше, во сколько раз больше подача на резец. Таким образом, износостойкость резцов, в зависимости от величины подачи на резец, можно характеризовать и количеством обработанного материала, и величиной пути резания, проходимого резцом в материале [106].
Длина дуги резания находится из следующего выражения: 1 = —9к. (2-6) 360 " Угол контакта находим по формуле: (2.7) рк = arccos 1- V R) где Н - глубина фрезерования, мм; R - радиус окружности резания, мм. Основными факторами, влияющими на износ резца, являются: количество связующего, направление резания и плотность плит (плотность).
Структура многокомпозиционного износостойкого покрытия на твердосплавном резце
Как указывалось раннее, характер износа складывается из ряда причин и поэтому не всегда однослойное покрытие отвечает поставленной задаче.
Автор работы [16] полагает, что отслаивание и разрушение покрытия происходит главным образом из-за значительного различия коэффициентов термического расширения материала покрытия и материала инструмента, что диктует более четкий подход к выбору материалов в качестве износостойких покрытий и их совместимости в одном технологическом процессе с упрочняемым материалом. Автором делается акцент на необходимость создания промежуточных слоев между материалом покрытия и материалом инструмента. Наличие переходного слоя с промежуточными свойствами способствует снижению критических напряжений растяжения и увеличению длительности работы покрытия без разрушения. В этом случае эффективной является комплексная обработка поверхности инструмента. Многослойно-композиционные покрытия, имеющие гетерофазное строение и переменные свойства по сечению, лучше сопротивляются хрупкому разрушению, имеют низкое физико-химическое сродство с обрабатываемым материалом и поэтому более эффективно уменьшают интенсивность износа.
В работе профессора Табакова В.П. [88, 89] указывается, что снижение уровня остаточных напряжений в покрытии можно обеспечить за счет переходных адгезионных слоев между покрытием и инструментальной основой. Автором были проведены расчеты напряжений в одно-, двух-, и трех композициях с переходными адгезионными слоями. Результаты расчета показали, что наибольшее снижение остаточных напряжений обеспечивают покрытия, в состав которых входят элементы чистого Ті - Fe (рисунок 3.6). Таким образом, наличие переходных адгезионных слоев, включающих элементы материала покрытия, способствуют снижению остаточных напряжений в покрытии и повышению прочности его сцепления с основой, что в конечном итоге приводит к повышению износостойкости инструмента. Большая работа в этой области проведена авторами [34], они считают, что снижение работоспособности покрытия происходит за счет низкой прочности сцепления покрытия с основой, проявляющейся в отслаивании одного от другого. Трещина, образовавшаяся в покрытии в процессе резания, увеличивается в длине и прорастает в глубину. Трещина из покрытия доходит до основы и, в силу существенных различий свойств основы и покрытия, резко меняет направление своего распространения, т.е. фронт роста трещины затем проходит по границе раздела, что и приводит к отслаиванию. В результате проведенных исследований о росте трещин, было замечено, что трещина может тормозиться или прекращать свой рост в ряде специфических случаев, например, если на пути ее роста встречается пора либо включение, имеющее существенно меньшую твердость. Это и послужило обоснованием вывода о необходимости нанесения промежуточного слоя между основой и самим "рабочим" покрытием с меньшей твердостью, т.е. нанесения чистого тугоплавкого металла. Толщина подслоя определялась путем расчета и при экспериментальных исследованиях. Важно чтобы толщина не снижала прочность покрытия, но была достаточной для протекания диффузионных процессов в основе и твердом слое покрытия и демпфировала ударные нагрузки. Из этих соображений рекомендована толщина от 0,5 мкм до 1,5 мкм.
При выборе толщины и особенно материала верхнего слоя покрытия, чрезвычайно важно знать энергоемкость АЕ тугоплавких фаз покрытия, т.е. способность фаз накапливать внутреннюю энергию до их микроразрушения.
Соединения, обладающие высокой энергоемкостью, имеют и высокий термодинамический потенциал, что является причиной их низкой скорости осаждения и сцепляемости с подложкой [80]. Последний факт также можно устранить с помощью нанесения промежуточного слоя из чистого тугоплавкого металла. Выбор материала чистого металла для промежуточного подслоя в зависимости от карбидной фазы подложки следует осуществлять на основании термодинамического потенциала - AG реакции: WC+Me=MeC+W. (3.2)
Чем больше величина отрицательного значения AG , тем более разрешимо это взаимодействие. Это означает, что прочность сцепления покрытия с основой определяется формированием самых первых слоев и обусловлена количеством атомов, вступивших в химическое взаимодействие с подложкой [34].
Таким образом, износостойкость инструмента может быть повышена созданием более энергоемкой и термодинамически устойчивой структуры за счет легирования покрытия другими элементами [34].
Исследование влияния режимов напыления на толщину покрытий и адгезию к упрочняемой подложке
Толщина покрытий в исследуемой области находится в пределах 5,5 -7,0 мкм. Влияние на толщину покрытий оказывает общая длительность процесса нанесения по каждому входному параметру, кроме давления реакционного газа в камере. Наибольшее влияние на рост толщины оказывает длительность фазы внедрения атомов азота (рисунок 5.21), что связано с увеличением ширины темной полоски (рисунок 5.13 - 5.20).
Сделаем вывод, что по степени влияния на толщину наносимого покрытия режимные параметры можно расположить в следующей последовательности (по рейтингу): Та - продолжительность фазы внедрения атомов азота 1 час, Ті - продолжительность нанесения 0,033 час, Т4 -продолжительность нанесения 0,1час, Т3 - продолжительность нанесения 1,26 час, Т2 - продолжительность нанесения 0,166 час, (действительно при наибольшей износостойкости).
На основе многофакторного эксперимента определено влияние параметров режимов нанесения на износостойкость инструмента при обработке ламинированных ДСтП. Численные значения средних величин выходных параметров и их статистические характеристики приведены в таблице П.1.9 на рисунках 5.22- 5.25.
Уравнение регрессии для зависимости L (количество обработанного материала) при обработке ламинированных ДСтП от режимных параметров имеет следующий вид: У=Ао+А2Х2+АзХз+А4Х4-А5Х5+А6Х6+А4бХ4Х6-Аз4ХзХ4+А25бХ2Х5Х6. (5.9)
После замены кодированных переменных их натуральными значениями, уравнение регрессии примет вид: L=S,5363 0J395\Lr(T2)+0M6h-0aS964Lr(T3)+0 227&0 l594LriT4) + +0,2033-0,162 -0,2521(-0 333 74)+0 686 0,08-/:/( )- ) + +0,09221 4)+0Д405М )+0,1618-0Д5928Х з)-М )+0.4546Х Гз)+ (5 ю) +Q,1098Z,/(7;)+ai926i-a037Z,?(r2)-LKP)-I )+a0426LKr2)-Li(P)+ +0,0576Lr(T2)-Lr(TA)+0,0664Lr(T2). После потенцирования: ,.ЛО, ,Л3 0,1615 0,7442 0,3179 0,3738 _ 13,086-10 Т2 -Т3 -i4 -ТА -е Ь «0,162 (_02S92iLn{T3)Ln(TA) ; R = 0,998. (5.11) к = (0,0&Ln(TA )Ln(TA) + 0,03 7Ln(T2 )Ln(P)Ln{TA) + 0,0426Ln(T2 )Ln(P) + + 0,0576Ln(T2)Ln{TA)). Для того чтобы убедится в правильности уравнений регрессии, проведена серия опытов в середине интервалов рассматриваемых факторов. Полученные значения L хорошо согласуются со значениями, предсказываемые уравнениями регрессии. По результатам расчета уравнения регрессии строятся зависимости изменения L от режимных факторов, которые приведены на рисунках 5.22 5.25.
На износостойкость инструмента наибольшее влияние оказывает длительность фазы внедрения атомов азота, длительность режима нанесения ZrNiNiN , давление реакционного газа Р (А6=0.27, А3=0.185, А5= -0.18). Затем соответственно нанесение промежуточного слоя Zrii (А2=0,08), нанесение TiNiN (А4=0,07). Знак минус при коэффициенте As указывает на то, что износостойкость инструмента (количество обработанных древесных материалов) с ростом давления реакционного газа уменьшается. Парные взаимодействия также оказывают влияние на износостойкость инструмента. При этом положительный знак при коэффициенте By приводит к усилению влияния фактора Xj на значение отклика при увеличении фактора Xj и наоборот. Так, А46=0,04, при увеличении длительности фазы внедрения атомов азота Х6 усиливается влияние на износостойкость режима нанесения TiNiN Х4. В то же время Аз4= —0,09, следовательно, при увеличении Х4 уменьшается влияние на износостойкость инструмента режима Х3 и т.д.
Коэффициент повышения стойкости резцов с многокомпозиционными покрытиями, нанесенными при разных режимах, определяется из графиков изменения радиуса закругления режущей кромки резцов без покрытий и резцов с покрытиями, представленными на рисунках 5.1 и 5.7. Как указывалось в п.4.2, твердосплавные резцы марки НС05 без покрытия до затупления обрабатывают около 2940 м.п. ламинированных ДСтП. К этому моменту их радиус закругления режущей кромки достигает 55-58 мкм. На резцах с многокомпозиционным износостойким покрытием, нанесенным по режиму №10, это же значение достигает при обработке L=9953 м.п. ламинированных ДСтП, а по режиму №7 L=2978 м.п.
