Повышение работоспособности режущего инструмента путем комбинированной упрочняющей обработки Власов, Станислав Николаевич

Введение к работе

Актуальность темы. Одним из наиболее эффективных способов улучшения эксплуатационных свойств режущего инструмента (РИ) является нане-:ение на его рабочие поверхности твердых износостойких покрытий.

Для дальнейшего повышения работоспособности РИ с покрытиями применяют методы комбинированной упрочняющей обработки, сочетающие процессы ионно-плазменного нанесения покрытия и поверхностной упрочняющей обработки (механическое воздействие, ионное азотирование, ионная имплантация, лазерная обработка и др.). Комбинированной упрочняющей обработке с применением лазерного излучения посвящено небольшое число работ. До настоящего времени не выявлен механизм влияния комбинированной упрочняющей обработки в частности с использованием импульсного лазерного излучения на структурные параметры, механические свойства покрытий и изнашивание РИ, отсутствуют научно обоснованные рекомендации по технологическим параметрам комбинированной упрочняющей обработки с использованием лазерного излучения. В связи с этим работа, направленная на повышение работоспособности РИ путем комбинированной упрочняющей обработки, является актуальной.

Автор защищает:

1. Результаты теоретико-экспериментальных исследований взаимодействия импульсного лазерного излучения с инструментальным материалом и композицией "покрытие - инструментальная основа", в частности математическую модель теплового состояния двухслойной композиции, методику определения коэффициента перекрытия зон термического влияния (ЗТВ), результаты анализа теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа".

2. Результаты экспериментальных исследований влияния комбинированной упрочняющей обработки на структурные параметры, механические свойства покрытий и работоспособность РИ.

3. Технологические режимы комбинированной упрочняющей обработки с использованием импульсного лазерного излучения.

4. Результаты экспериментальных исследований контактных и тепловых процессов и кинетики изнашивания упрочненного РИ.

5. Результаты экспериментальных исследований работоспособности РИ, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку, при обработке резанием заготовок из различных материалов и результаты опытно-промышленных испытаний.

Цель работы. Повышение работоспособности РИ путем комбинированной упрочняющей обработки.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа" при воздействии на нее импульсного лазерного излучения.

2. Предложена методика определения коэффициента перекрытия ЗТВ, придерживаясь которой можно достичь максимальных размеров зоны закалки при лазерной обработке материалов.

3. Выявлен механизм влияния комбинированной упрочняющей обработки с использованием импульсного лазерного излучения на изнашивание РИ.

4. Выявлены взаимосвязи интенсивности изнашивания РИ после комбинированной упрочняющей обработки с физико-механическими свойствами и структурными параметрами композиции "покрытие - инструментальная основа".

Практическая ценность и реализация работы.

1. Разработаны технологические режимы комбинированной упрочняющей обработки с использованием импульсного лазерного излучения.

2. Разработаны рекомендации по толщинам покрытий различного типа для РИ, подвергаемого комбинированной упрочняющей обработке.

3. Опытно-промышленными испытаниями, выполненными в производственных условиях ОАО "Димитровградхиммаш" (г. Димитровград), подтверждена высокая эффективность РИ, подвергнутого комбинированной упрочняющей обработке. Разработанные технологические рекомендации по комбинированной упрочняющей обработке РИ переданы для использования ОАО "Димитровградхиммаш"; результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры "Металлорежущие станки и инструменты" УлГТУ.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на международном научно-техническом семинаре "Высокие технологии в машиностроении" (Харьков, 1999 г.); международных научно-технических конференциях (НТК) "Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий" (Волгоград, 1999 г.), "Молодежь -науке будущего" (Набережные Челны, 1999 г.), "Инженерно-техническое обеспечение АПК и машинно-технологические станции в условиях реформирования" (Орел, 2000 г.), "Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов" (Ульяновск, 2000 г.); всероссийских НТК "Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов" (Рыбинск, 1999 г.), "Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств" (Оренбург, 1999 г.), "Организационные, философские и технические проблемы современных машиностроительных производств" (Рузаевка, 2000 г.), "Теплофизика технологических процессов" (Рыбинск, 2000 г.), "Методы и средства измерений" (Нижний Новгород, 1999 г.). Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах машиностроительного факультета УлГТУ в 1999, 2000 гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликована 21 печатная работа.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов по работе, списка использованных источ-

пиков (191 наименование) и приложений (12 страниц). Работа изложена на 287 страницах, включает 80 рисунков и 24 таблицы.