Введение к работе
з .
Актуальность темы. Надежность, долговечность и эффективность
работы различных инсірументов в значительной степени определяются процессами, происходящими в зоне фрикционного контакта. При этом до 80 "и выхода из строя леї алей машин и инструментов происходит вследствие износа.
Среди мноїообразия инструментов особыми условиями работы выделяемся разделительные штампы, матрицы и пуансоны которых подвсріаюіся ударному паї руженпю. действию высоких контактных давлений, доспи аюших 1500 МПа при скоростях деформирования 0,1-5,0 м/ с.') го приво, ш і к значи і е.тыюму износу, а зачастую и выкрашиванию рабочих у часі ков ппампов.ч і о резко сокращает период их нормальной эксплуатации.
Исследования, выполненные российскими и зарубежными учеными в области коп іактої о взаимодействия твердых тел и их износа, позволили усіановиїь влияние физико-механических свойств и параметров шероховатости поверхностей на эксплуатационные свойства контакта. Однако указанные исследования проводились в большинстве случаев без учета свойственного реальным механизмам динамического воздействия. Таким образом, существует необходимость изучения комплекса факторов, определяющих ишенсивносп. изнашивания и поверхностного разрушения режущих кромок ппампового инструмента, исходя из фактических условий их фрикционного взаимодействия. Одновременно необходим поиск опшмальпых решений, направленных на повышение их работоспособности. В 10 же время выбор и использование для изготовления штампового инструмента новых обьемно-легированных сталей или композиционных маїериалов лимиїирусгея их стоимостью и дефицитностью, поэтому целесообразно проведение исследований, нацеленных на повышение стойкости штиповою ниеірумеша упрочнением рабочих поверхностей.
В пасюяшее время для повышения износостойкости рабочих элементов раие.ппельпых ппампов применяемся такие способы химпко-термической оораооїки. как иеменіания. азо і ирование. питроцемептация. К их недосіаїкам с.ісдуеі ошесіи большую энергоемкость, длительность процессов и. в конечном счете, незначительность эффекта упрочнения.Применение вакуумных ионно-п.тазменпых покрытий для данных целей оіраиичепо сложное і ыо іехпо.юі ического процесса и узким диапазоном рабочих паї рузок. Лазерное леїнрование вследствие ряда и шестых особенносіей наиболее перснекшвно как с технологической точки зрения, іак и по сіепепп повышения рабо неспособности исследуемых інісірх мешов в условиях сложною динамическою пагружения. Однако, применение лазерної о леї проваипя в промышленности сдерживается иедосіаючноіі пзученноеіьіо физико-химических процессов, протекающих в
зоне лазерного воздействия, и отсутствием данных о динамической поверхностной прочности подобных покрытий для условий работы штампового инструмента, что обусловливает актуальность проводимых исследований.
Цель работы. Исследование закономерностей ударного изнашивания покрытий, получаемых различными методами поверхностного упрочнения и разработка эффективных способов повышения стойкости рабочих элементов ударно-штампового инструмента.
Задачи исследований.
-
Изучение кинетики деформирования и поверхностного разрушения штамповых сталей при ударных нагрузках.
-
Анализ разрушения твердых покрытий при ударном нагружении.
-
Разработка критерия износостойкости на основе инженерно-теоретической модели ударного изнашивания твердых покрытий.
-
Исследование ударного изнашивания покрытий, получаемых различными технологическими способами.
5. Разработка научных основ создания лазерных покрытий,
износостойких при ударном нагружении.
-
Создание новых составов для лазерного легирования и изучения их свойств.
-
Разработка основ технологии лазерного легирования рабочих элементов разделительных штампов и выработка рекомендаций по ее использованию в промышленности.
Научная новизна. На основе изучения кинетики деформирования и поверхностного разрушения твердых покрытий предложен критерий износостойкости, устанавливающий связь ударного изнашивания с микротвердостыо и критическим коэффициентом интенсивности напряжений.
Разработана новая технология диффузионного боросилицирования, позволяющая значительно повысить динамическую поверхностную прочность конструкционных материалов.
Обоснованы новые составы лазерного легирования, позволяющие получать износостойкие твердые покрытия.
Практическая значимость работы определяется следующим:
- разработаны производственные рекомендации по повышению износостойкости матриц и пуансонов разделительных штампов путем создания на их рабочих поверхностях упрочняющих покрытий на основе соединений бора, кремния и углерода при воздействии лазерного излучения; обеспечено внедрение выработанных рекомендаций в производство, в результате чего достигнуто повышение износостойкости рассматриваемых инструментов в 1,5...3 раза.
Реализация работы. Способ комбинированного лазерного упрочнения и технология лазерного легирования внедрены на заводе "Электродеталь" и Брянском заводе технологического оборудования с
.1
экономическим эффектом 44 тыс. рублей.
Апробащш работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на Всесоюзной научно-практической конференции "Теория и практика создания, испытания и эксплуатации триботехнических систем (г.Андропов, 1986); Всесоюзной научно-технической конференции "Новые технологические процессы и оборудование для поверхностной пластической обработки материалов"1 (г.Брянск. 1986 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Обеспечение надежности узлов трения машин" (г.Ворошиловград. 1988 г.); научно-техническом семинаре "Повышение триботехнических свойств деталей машин и инструментов иопно-яучевыми и другими технологическими способами (г.Брянск, 1988 г.); 2-й Международной научно- технической конференции "Износостойкость машин" (г.Брянск, 1996 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 15 научных работ, получено 7 авторских свидетельств на изобретения.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, шести і лав, основных выводов, списка литературы из 150 наименований, приложения в виде двух актов внедрения.содержит 42 фотографии и графика, 7 таблиц.
