ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
84
УВЕЛИЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩЕГО
ИНСТРУМЕНТА С ПОМОЩЬЮ КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ.
Э.Х.Шамсиддинов
Ассистент Андижанский государственный
технический институт
https://doi.org/10.5281/zenodo.15645176
Аннотация:
В работе рассматривается повышение стабильности
поверхности режущего инструмента с использованием метода
комплексной обработки. Современные требования к инструментам, такие
как высокая износостойкость и долговечность, ставят задачи разработки и
применения новых материалов и технологий. В частности, использование
карбидных и быстрорежущих сталей, а также покрытий из
наноматериалов, позволяет значительно улучшить эксплуатационные
характеристики
инструментов.
Основное
внимание
уделено
использованию
метода
комплексной
обработки
поверхности,
включающего предварительную обработку и нанесение многослойных
нанокомпозитных покрытий, что позволяет значительно повысить
износостойкость и жесткость инструмента. Рассматриваются различные
методы нанесения покрытий, такие как магнетронное распыление и
плазменное осаждение, а также использование легирующих элементов
для улучшения свойств покрытия.
Ключевые слова
: режущий инструмент, износостойкое покрытие,
комплексная
обработка,
магнетронное
распыление,
плазменное
осаждение, нанокомпозитные покрытия, карбиды, быстрорежущая сталь.
Развитие технологий требует постоянного совершенствования,
изобретения и использования новых материалов. Эти материалы всегда
должны соответствовать необходимой стабильности, качеству и
надежности эксплуатации. Несмотря на все более широкое применение
инструментов из твердых сплавов, режущих керамик и сверхтвердых
материалов, количество быстрорежущих сталей, используемых для
производства металлорежущих инструментов, совсем не уменьшается
[1,2]. Возможна депозиция защитного покрытия на заранее заданную
область поверхности образцов, подвергающихся, например, сильному
износу, или восстановление локально поврежденной/изношенной
поверхности.
Для значительного увеличения их режущих свойств разработка и
применение комплексной обработки поверхности для инструментов из
карбидов включает предварительную обработку поверхности в сочетании
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
85
с
последующим
нанесением
многослойного
наномасштабного
износостойкого покрытия и является эффективным методом решения
этой задачи. Несмотря на сложные методы плазменного производства,
дорогие микроволновые источники питания и другое оборудование,
используемое для заполнения вакуумной камеры однородной плазмой,
рабочее давление азота в вакуумных камерах известных установок.
Испытание на царапание является инструментированной комплексной
техникой для оценки как адгезионных, так и когезионных свойств и
трибологических
характеристик
тонких
пленок.
Производство
углеродных и углеродно-основанных тонких пленок может быть
выполнено с помощью нескольких методов физического и химического
осаждения паров (CVD), таких как магнетронное распыление, плазменное
осаждение из газовой фазы и плазменное осаждение с усилением (PECVD).
Слой связи представляет собой эпоксидную смолу, которая намного
тоньше слоя покрытия. Субстратный слой представляет собой слой
нержавеющей стали, обычно намного толще слоя покрытия. Режущий
инструмент будет интенсивно изнашиваться из-за нагрева, тем самым
нейтрализуя многие полезные свойства износостойкого покрытия. Из-за
более сложной феноменологии, сопровождающей прерывистый процесс
резания, в этом исследовании будут рассмотрены только покрытия для
режущих инструментов из быстрорежущей стали (HSS) [3,4].
В данной статье рассматриваются интересные составы, которые
могут
быть
использованы
для
получения
модифицированных
поверхностных слоев методом, рассмотренным здесь, с целью увеличения
долговечности инструментов, изготовленных из относительно средне-
легированной быстрорежущей стали с средней теплотой, при продольном
точении жаропрочного хромового сплава 34XH1MA.
Установка APP-2 использует двухступенчатую вакуумную дуговую
газовую среду. Обработка продолжалась 30 минут при 500 °C;
преимущество этого метода перед традиционными заключается в том, что
он формирует толстый слой, стойкий к коррозии, с низким
энергопотреблением за короткое время. Устройство позволяет напылять
различные материалы на заданную поверхность изделия, а затем
смешивать жидкую фазу материалов покрытия (пленки) и маркировать их
с помощью пучка быстрых импульсных электронов. Основная функция
этого устройства — нанесение покрытия на поверхность заготовки и
последующее перемешивание жидкой фазы под действием электронного
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
86
пучка. На основе этой технологии был получен композит с градиентным
переходом от основы карбидного инструмента к защитному покрытию.
Альтернативой традиционным методам термической химической
обработки может стать создание легированного поверхностного слоя
толщиной в микроны с улучшенной износостойкостью на стальных или
твердых
металлах
с
использованием
низкоэнергетического
высокотокового электронного пучка (LEHCEB). Образцы были покрыты
тонким слоем Zr толщиной от 150 до 250 нм с помощью магнетрона для
получения кристаллов ZrN в поверхностном слое в случае быстрорежущей
стали и слоем сплава NbHfTi при обработке твердых сплавов, чтобы
получить слой износостойких нестоихиометричных карбидов. Nb, Hf в
покрытии связывают свободный углерод, а присутствие других
легирующих элементов обеспечивает сопротивление остаточным
тепловым напряжениям. Это повышает сопротивление микро-деформации
режущего инструмента. Такая обработка, которую рекомендуется
выполнять перед нанесением износостойкого покрытия, позволяет
воздействовать на процессы износа инструмента, что увеличивает его
жесткость и ресурс.
В случае инструмента с покрытием, не подвергавшегося микро-
легированию, после воздействия субстрата условия трения по задней
поверхности постепенно становятся похожими на условия, характерные
для инструмента без покрытия. В случае инструмента, подвергнутого
комбинированной обработке, модифицированный слой продолжает
выполнять свои защитные функции даже после повреждения покрытия,
что отражается на характере износа инструмента. Комбинированная
обработка значительно подавляет образование изношенного кратера на
передней поверхности.
Износостойкое
покрытие
(TiCr)N-(TiAl)N-(CrAlSi)N+ионирование,
(TiCr)N-(TiAl)N-(CrAlSi)N (nATCRo3), (TiAl)N+ионирование+ионирование
легированием (NbHf), (TiAl)N, (TiAl)N+ионирование, алмазоподобное
покрытие с микро-твердостью V50=350 МПа было нанесено с помощью
установки π311, произведенной Platit. Это покрытие представляет собой
комбинацию адгезионного слоя состава (CrTi)N, градиентного покрытия
(TiAl)N и многослойного нанокомпозита (nc-AlTiCrN/a-Si3N4). Двухфазный
слой покрытия с зерном AlTiCrN до 5 нм, на границе которого расположена
аморфная фаза Si3N4, подавляет коагуляцию зерен основной фазы как при
нанесении покрытия, так и при эксплуатации инструмента. Первый этап
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
87
аналогичен обычной порошковой металлургии, где предварители
взвешиваются в соответствующих количествах, а затем смешиваются. Для
некоторых технологий (II-III) используется холодное прессование зеленой
смеси.
Покрытия на основе нитридов и карбидов тугоплавких металлов,
нанесенные на рабочие поверхности инструментов или деталей машин,
соответствуют большинству заданных требований. Испарение многих
металлов и сплавов при сохранении их химического состава, их
образование с газовыми соединениями, гибкая настройка фазового
состава и структуры конденсатов, высокая адгезия к субстрату
обеспечивают
покрытия,
которые
значительно
повышают
эксплуатационные характеристики продукции при определенных
условиях.
Большинство антикоррозионных покрытий обладают высокой
твердостью, высокой теплотой, низким коэффициентом трения,
коррозионной стойкостью и способностью сохранять геометрическую
форму при обработке. Это позволяет создавать инструменты и детали,
которые являются более универсальными, оптимизировать их геометрию,
значительно увеличивая производительность и снижая стоимость
единицы продукции.
Коррозионная
стойкость
покрытий
из
титаново-нитридных
материалов хорошо проявляется в условиях быстрого трения, эрозии и
коррозии деталей машин. (TiCr)N-(TiAl)N-(CrAlSi)N + ионирование, (TiCr)N-
(TiAl)N-(CrAlSi)N (Natcro3), (TiAl)N + ионирование + ионирование
легированием (NbHf), (TiAl)N, (TiAl)N + ионирование + алмазоподобное
покрытие. Различные детали, используемые в предприятиях пищевой,
легкой промышленности и других отраслях народного хозяйства,
изготавливаются из титановых сплавов и успешно используются для
повышения эрозионной и коррозионной стойкости лопаток компрессоров
авиационных газовых турбин.
Список литературы:
1.
С.Н. Григорьев, Ю.А. Мельник, А.С. Метел, М.А. Волосова,
Сфокусированные пучки быстрых нейтральных атомов в плазме разряда,
редакторы-pick, J. Appl. Phys. 121 (2017) 223-302
2.
Дж. Томастик, Р. Цтвртик, Нанотрение тест — инструмент для
оценки когезионных и адгезионных свойств тонких пленок и покрытий,
EPJ Web Conf. 48 (2013) 00027
ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE
International scientific-online conference
88
3.
Жамшид Шарипов, Суннат Саидов, Сергей Федоров, Улучшение
стабильности поверхности зубьев дисковых фрез с помощью комплексной
обработки, INJ. RESH., № 5 (15), май, 2020 г.
4.
Сергей Федоров, Жамшид Шарипов, Рустам Оденаев, Исмат Саев,
Суннат Саидов, Мухсин Мухаммадов, Улучшение стабильности
поверхности зубьев дисковых фрез с помощью комплексной обработки,
IJARSET, Vol. 7, Issue 5, май 2020.13654-13657
5.
Let me know if you need any further clarifications or changes!
