Введение к работе
Актуальность темы.
Интенсификация производства, его эффективность и производительность механической обработки в значительной мере зависят от применяемого режущего инструмента. Основная масса концевых режущих инструментов (свёрл, зенкеров, развёрток, концевых фрез и т.д.), используемых при формировании отверстий и контурной обработке, изготавливаются из быстрорежущих сталей. Опыт механообработки показывает, что работоспособность инстру-мента определяется не только условиями обработки и обрабатывае-мыми материалами, но и свойствами инструментального материала, которые в значительной степени зависят от состояния структуры и тонкой структуры (субструктуры) быстрорежущих сталей, применя-емых для изготовления режущего инструмента. Одной из задач материаловедения является поиск и создание таких структурных состояний, которые обеспечивают высокий уровень показателей работоспособности режущего инструмента, его износостойкости, теплостойкости (красностойкости), долговечности. Улучшение качест-ва режущего инструмента за счёт повышения легированности приво-дит к удорожанию быстрорежущих сталей и инструмента, что настоя-тельно требует изыскания способов изготовления режущей части последнего, обеспечивающих повышение его режущих свойств. В этой связи перспективны новые методы обработки, воздействующие на структуру и субструктуру материала. Широко применяемые быстро-режущие стали марок Р18, Р9К5, Р6М5, Р6М5К5, Р9М4К8 и некото-рые другие, несмотря на высокую работоспособность, не всегда обес-печивают необходимую производительность и износостойкость, особенно при обработке труднообрабатываемых материалов. Поэтому повышение эксплуатационных свойств быстрорежущих сталей за счёт изменения их структуры и разработка на этой основе режущих инструментов с повышенной износостойкостью и производитель-ностью имеет первостепенное значение и является актуальной задачей для материаловедения и инструментального производства.
В этом направлении изыскиваются резервы в новых методах обработки при изготовлении инструмента и в разработке эффективных технологических процессов получения заготовок его режущей части. Весьма перспективным представляется способ объёмного (до 40 мм в глубину от поверхности) упрочнения заготовок из быстрорежущих
сталей динамическим (взрывным) микролегированием (ДМ) поро-
шковыми материалами в совокупности с термической обработкой – ДМТО.
Настоящая работа направлена на разработку способа повыше-ния эксплуатационных свойств быстрорежущих сталей и режущего инструмента из них с использованием упрочнения заготовок его режущей части ДМТО.
Цель работы.
Изучение закономерностей влияния ДМТО на физико-механические свойства и структуру быстрорежущей стали, изучение режущих свойств (износостойкости) инструмента из быстрорежущей стали и разработка, на основе этого, технологического процесса изготовления режущего инструмента, обеспечивающего повышение его основных свойств и экономию материала.
Для достижения этой цели в работе необходимо было решить следующие основные задачи:
- разработка и изготовление оснастки и образцов для выполнения экспериментальных исследований, изготовление опытных образцов инструмента,
- исследование структуры быстрорежущих сталей, подвергну-тых ДМ порошковыми материалами в совокупности с ТО,
- изучение физико-механических свойств быстрорежущих ста-лей, подвергнутых ДМТО в зависимости от режимов термообработки,
- разработка технологического процесса изготовления режущего инструмента с использованием упрочнения ДМТО,
- исследование режущих свойств инструментов с режущей частью из быстрорежущей стали, подвергнутой упрочнению ДМТО.
Научная новизна работы.
Установлено влияние ДМТО на физико-механические свойства, структуру быстрорежущих сталей и их износостойкость. Металлографическими исследованиями выявлено, что при сверхглубоком проникновении микрочастиц в быстрорежущую сталь в её структуре происходят процессы локального перераспределения легирующих элементов. Выявлено влияние ДМТО на структурные и фазовые превращения, происходящие в стали. Разработан метод повышения эксплуатационных свойств быстрорежущей стали. На
основе выполненных исследований разработан процесс изготовления концевого режущего инструмента.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Разработаны научно обоснованные технологические режимы
процесса упрочнения заготовок из быстрорежущих сталей ДТМО, что позволяет изготавливать концевой режущий инструмент диаметром 4 – 27 мм, обладающий высокими эксплуатационными свойствами. Изготовлены опытные и опытно-промышленные партии инструмента (свёрл, зенкеров, развёрток, фрез) и выполнены исследования их режущих свойств в производственных условиях.
Результаты работы использованы при изготовлении режущего инструмента на КМПО «Металлист», в МГМП «Динатех» Чапаевский «Филиал» и в ЗАО «АвиТИ-Технология», г. Самара.
На защиту выносятся следующие положения:
а) Результаты изучения влияния ДМТО на структуру и свойства заготовок режущего инструмента из быстрорежущих сталей.
б) Результаты изучения физико-механических свойств быстрорежущих сталей, подвергнутых ДМТО в зависимости от режимов термообработки.
в) Технология изготовления осевого режущего инструмента с применением упрочнения его режущей части ДМТО.
г) Результаты исследования режущих свойств (износостойкости) инструментов, режущая часть которых изготовлена с применением ДМТО.
Достоверность и обоснованность научных результатов подтверждается использованием современных апробированных и известных методов исследования, контролируемостью условий выполнения эксперимента, воспроизводимостью результатов, проверкой их независимыми методами исследования и сопоставлением результатов исследований с данными литературных источников, использованием для анализа экспериментальных данных программных средств Excel и MathCAD 14.
Апробация работы.
Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях:
- физика прочности и пластичности металлов и сплавов, Самара, 1992;
- вклад учёных вузов в научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте, Самара, 2003;
- ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транс-
порте, Красноярск, 2005;
- конструкции из композиционных материалов, Пермь, 2006;
- проблемы и перспективы развития двигателестроения, Самара, 2006.
Результаты работы были представлены на промышленной
выставке ВДНХ СССР и вошли в комплект работ удостоенных золотой медали, а соискатель степени удостоен бронзовой медали ВДНХ.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ. Получено 3 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Она содержит 201 страницу машинописного текста (без приложений), 48 рисунков, 26 таблиц и список литературы из 236 источников.
