Введение к работе
*^ 1.
Актуальность темы. Нанесение износостойких покрытий методом конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой (КИБ) позволяет существенно повысить работоспособность режущего инструмента (РИ). Однако зачастую стойкость РИ с однослойными покрытиями недостаточна. Для повышения работоспособности РИ находят применение многослойные покрытия (МП). Несмотря на определенные успехи, достигнутые в области разработки таких покрытий, механизм их влияния на изнашивание и разрушение РИ с покрытием до конца не раскрыт. Отсутствуют данные о характере и механизме разрушения МП, не выявлены требования, предъявляемые к покрытиям для обеспечения максимальной эффективности РИ при непрерывном резании, не сформулированы принципы их построения. Остаются нерешенными вопросы, связанные с конструированием МП: определением количества слоев и их физико-механических свойств, их взаимного расположения и соотношения толщин. Требуют дальнейшего развития знания о механизме влияния конструкции МП на структурные параметры, механические свойства и работоспособность РИ.
D связи о этим тома дисиртационной работы, посвященной дальнейшему повышению работоспособности РИ с покрытиями, является актуальной.
Автор защищает: 1. Результаты теоретике-экспериментальных исследований РИ с покрытиями различного состава на операциях непрерывного точения, в частности механизма разрушения покрытия, результаты исследований физико-механических свойств однослойных покрытий и аналитических исследований влияния состава покрытия на тепловое и напряженное состояние режущего клина РИ.
2. Предлагаемый принцип формирования МП для РИ, работающего в ус
ловиях непрерывного точения, и результаты экспериментальной проверки его
справедливости.
3. Результаты экспериментальных исследований влияния конструкций
МП на их структурные параметры, механические свойства, динамику разруше
ния и интенсивность изнашивания РИ.
Технологические режимы нанесения МП на твердосплавный РИ, работающий в условиях непрерывного точения.
Результаты экспериментальных исследований работоспособности РИ с разработанными МП при токарной обработке заготовок из углеродистой, низколегированной и нержавеющей сталей, а также результаты опытно-промышленных испытаний.
Цель работы: повышение работоспособности твердосплавного РИ на операциях точения путем нанесения многослойных покрытий.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: 1) Исследован механизм износа, тепловое и напряженное состояние РИ с покрытиями на операциях непрерывного точения. 2) По результатам исследований механизма разрушения покрытия, анализа теплового и напряженного состояния режущего клина РИ выявлены требования, предипляо»іьісчс-пстсрытиям, и предложен принцип формирования МП для РИ, рф^&,Й/н|!лтййРях ІтГІРеРЬІВНОГ0
точения. 3) Разработаны технологические процессы нанесения МП. 4) На основе анализа структурных параметров, механических свойств и характера износа РИ разработаны конструкции МП. 5) Исследована работоспособность РИ с разработанными МП. 6) Проведена оценка эффективности РИ с разработанными МП в условиях действующего производства. Научная новизна:
Развиты представления о механизме износа РИ с покрытиями на операциях непрерывного точения, связанные с влиянием на него теплового и напряженного состояния режущего клина инструмента.
Предложен принцип построения МП для РИ, работающих в условиях непрерывного точения.
Выявлен механизм влияния конструкции МП (состава слоев, их толщины и общей толщины МП) на его структурные параметры, механические свойства и интенсивность износа РИ.
Предложены эмпирические зависимости, характеризующие связи конструкций МП с их структурными параметрами, механическими свойствами и интенсивностью износа РИ, а также связи периода стойкости РИ с элементами режима резания.
Практическая ценность и реализация работы: 1. Разработаны конструкции МП и рекомендации по их толщинам и толщинам отдельных слоев, обеспечивающим минимальную интенсивность изнашивания РИ на операциях непрерывного точения.
2. Разработаны технологические режимы ионной очистки инструмен
тальной основы и конденсации МП.
3. Опытно-промышленными испытаниями, выполненными в производст
венных условиях ОАО «Автодеталь-Сервис» (г. Ульяновск) и ОАО «Утес» (г.
Ульяновск), подтверждена высокая работоспособность РИ с разработанными
МП.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях (НТК) УлГТУ в 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004 гг.; международных НТК «Молодежь - науке будущего», г. Набережные Челны, 2000 г., «Автоматизация и информатизация в машиностроении - 2000» , г. Тула, 2000 г., «Пленки и покрытия - 2001», г. Санкт-Петербург, 2001 г., «Физика прочности и пластичности материалов», г. Тольятти, 2003 г., «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков», г. Пенза, 2003 г., «Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства», г. Волгоград, 2003 г., «Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций», г. Санкт-Петербург, 2003 г.; всероссийских НТК «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков», г. Рыбинск, 2000 и 2002 гг., «Взгляд в будущее», г. Ульяновск, 2000 г., «Молодежь Поволжья -науке будущего», г. Ульяновск, 2003 г., «Современные проблемы машиностроения и транспорта», г. Ульяновск, 2003 г.; на научно-технических семинарах кафедр «Технолргия машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» УЛПУ В.2003; и. 5004 п\: на заседании научно-технического совета
машиностроительного факультета УлГТУ в 2004 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, получено 5 патентов на изобретения и свидетельств на полезные модели.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (167 наименований) и приложений (13 страниц), включает 172 страницы машинописного текста, 67 рисунков и 29 таблиц.
