Введение к работе
Актуальность работы. Повышение долговечности штампового инструмента (ШИ) является одной из важнейших задач металлообработки. В последние годы проблема увеличения срока службы холодна-высадочных штампов все теснее связывается с поверхностной прочностью инструментальных материалов, технологический выход которой определяете" созданием упрочненных трнботехнических слоев или различных функциональных покрытий.
Объектом исследования в настоящей работе являются холодно-Енса-дочные штампы, условия работы которых усложняются воздействием импульсных нагрузок и реверсивным характером трения на рабочих Поверхностях инструмента. В связи с этим рассмотрение вопросов их работоспособности невозможно без всестороннего изучения механизмов поверхностной повреждаемости с учетом тонких элементов структуры и физико-механического состояния контактирующих поверхностей.
Ведущую роль в повреждаемости холодно-высадочного инструмента играют адгезионные механизмы изнашивания, кинетика которых предопределяется в первую очередь субструктурой триботехнического поверхностного слоя. С другой стороны, импульсные методы высокоэнергетической обработки, в первую очередь электрогидроимпульсные способы, позволяют в перспективе.в широких пределах варьировать характеристиками тонкой структуры и, в том числе, плотностью дислокаций'и типом их построений.
В связи с вышеуказанным, изучение закономерностей формирования і структуры и свойств поверхностных слоев инструментальных сталей при электрогидроимлульсном. упрочнении (ЭГИ-упрочнение) и легировании (ЭТИ-легирование) является актуальной задачей теории и практики металловедения. Решение этой задачи позволило бы сформировать структурные критерии оценки эффективности технологического способа упрочнения и обосновать направления и области наиболее рационального использования ШИ.с различной структурой триботехнического слоя.
Автор защищает:
1.'Принцип разделения термического-' и силового воздействия на поверхность материалов при ЗГИ-обработке и введение в качестве технологического критериального энергетического параметра - мощности воздействия канава подводного .электрического разряда.
2. Результаты экспериментальных исследований субструктуры и. физических характеристик упрочненных поверхностных слоев сталей у ЮЛ и Х12МФ в энергетических зонах "силовых" и "термических" разрядов ЭГИ-упрочнения на обрабатываемую поверхность.
3. Карты изнашивания упрочненных и легирог.ашшх поверхностных
слоев сталей с различными типами субструктур и степенью структурной гетерогенности.
4. Эмпирические зависимости для количественной оценки- адгезионных свойств упрочненных сталей и износостойкости покрытий при раз-.личных механизмах поверхностного, триботехнического разрушения.'
'5. Рекомендации по рациональным'режимам упрочнения и легирбват ния инструмента для холодной штамповки из сталей У10Д и Х12МФ.'
, Цель работы... Установление закономерностей формирования структурно-физического комплекса свойств поверхностных слоев, сталей У10А и Х12№ при электрогидроимпульской обработке-в различных термосиловых условиях воздействия' канала подводного электрического разряда, а также оценка их износостойкости и адгезионных характеристик.
, Общая методика исследований.- Экспериментальные -исследования структуры и свойств поверхностных слоев основываются на металлографическом, электронномикроскопическом, дюрометрическом и рентгенографическом методах, а также нз анализе акустического- "излучения при проведении триботехяических испытаний. Моделирование процессов изнашивания и износостойкая оптимизация характеристик субструктуры упрочненных поверхностей осуществлялась на ЭВМ ЕС-1841 с применением специально разработанных программ.
Научная новизна. ".
Теоретически и экспериментально обоснована' различная роль термического и силового воздействия подводного электрического разряда . (ЭГИ-метод) в структуро'образовании поверхностных слоев при упрочнении высокоуглеродистых сталей на различных режимах ЗГИ-обработки.
Проведен системный количественный анализ физических и технологических свойств упрочненных поверхностных слоев сталей У10А и К12Ш с различными типами субструктуры;
На оснсве метода акустического излучения-.получены эмпирические модельные оценки адгезионных свойств упрочненных и легированных хромом и молибденом слоев на инструментальных сталях с различными типами субструктур триботехнического слоя.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Ог^еде-
лены триботехничёски нежелательные .области 'эксплуатации ЭГИ-упроч-
ненных и ЭГИ-'дегированных хромом и молибденом инструментальных ста
лей в координатах "нагрузка - скорость скольжения", 'в которых дейс
твуют преимущественно адгезионные механизмы поверхностной повреждае
мости. ' ..
Д^ны рекомендации по рациональным режимам ЗГИ-обработки высокоуглеродистых инструментальных сталей У10А и Х12МФ, обеспечивающие наилучшие кинетические характеристики изнашивания'.в'' триботехничёски -оптимальных- областях усталостных'механизмов поверхностного рагруше-
НИЯ .
Сконструирована машина, позволяющая с большей достоверностью проводить испытания на изнашивание применительно к работе холодно- Еысадочного ШИ (А.с. 1664012 СССР, МКИ G01N3/56). Данное изобретение использовано в опытном производстве ПО "Заря" (г.Николаев) при аттестации материалов На износостойкость.
Результаты использованы в разработках ИИПТ АН Украины при исследовании упрочняющих разрядно-импульсных технологий. Организационно-технические преимущества от полученного внедрения заключаются в сокращении сроков экспериментальных исследований по выбору энергетических технологических параметров установок для ЭГЛ-обработки и замене традиционных технологий упрочнения на более эффективные, основанных на воздействии високознергетических источников.
Выданные рекомендации по ремимам ЭГИ-обработки инструмента для холодной штамповки позволили'повысить износостойкость НИ, снизить потребность в нестандартной шгамповой осастке, а также в покупном ШИ. Годовой экономический эффект от внедрения результатов работы по ценам до 1ЭЭ1 г. на ПО "Заря" (г.Николаев) составил 74,6 тис.рублей, в АО "Киреевский ЭЛМК" (г.Киреевск) и на машиностроительном заводе "Штамп" им.Б.Л.Ванникова (г.Тула) - 772 тыс.рублей и 380,5 тыс.рублей соответственно.
Апробация работы. "Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции "Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической и химико-термической обработки в машиностроении и металлургии" '(г.Новокузнецк, 1991 г), на Y Всесоюзной научно-технической конференции "Электрический разряд в жидкости и его применение в промышленности" (г.Николаев, 1992 г.), на межрегиональной научно-технической конференции "Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической і химико-термической обработки деталей машин и инструмента" (г.Пенза, 199Q г.), на межреспубликанской научно-технической конференции 'Повышение качества изготовления деталей машин методами отделоч-ю-упрочняющей обработки " (г.Пенза, 1991 г.), на XXII--XXY науч-ю-технических конференциях Пензенского ВАИУ (г.Пенза, 1988, 1Э89, 1990, 1991 гг), на Y1-1X научно-технических конференциях Тульского ЇАИУ (гЛула, 1988, 1990, 1992, 1993 гг).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных >абог.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит m введения, пяти разделов*5, общих выводов и приложения, изложена іа 152 страницах машинописного текста и содержит 71 рисунок, 29 таб-іиц, список использованных источников из 124 наименований.
