Покрытие режущего инструмента
Широкое внедрение высокопроизводительных металлорежущих станков с числом оборотов шпинделя 60…100 тыс в минуту обуславливает применение режущего инструмента с высокими режущими свойствами.
Одним из путей повышения режущих свойств инструмента является нанесение износостойких покрытий.
Чаще всего используются следующие методы нанесения покрытия: физического осаждения из газовой фазы в вакууме (за рубежом известен как метод PVD, в России – КИБ), химического осаждения из газообразной фазы (ГТ), термодиффузионного насыщения (ДТ), реактивного электронно-лучевого плазменного осаждения (РЭП).
Многие исследователи отмечают достоинства и перспективность метода PVD.
Одним из перспективных способов повышения режущих свойств и стойкости инструмента является ионная имплантация. Этот вид покрытия, не изменяя структуры основного материала, существенно изменяет структуру приповерхностного слоя инструмента. Тонкая пленка покрытия значительно улучшает взаимодействие контактных поверхностей инструмента и обрабатываемой заготовки.
Повышение стойкости инструмента с покрытиями можно объяснить изменением следующих характеристик покрытого слоя [5]:
· повышение микротвердости поверхности инструмента способствует повышению его стойкости к абразивном износу;
· образование в поверхности инструмента химических соединений, не взаимодействующих и не смачиваемых обрабатываемым материалом, а также создание в его поверхности остаточных напряжений сжатия препятствует развитию адгезионно-усталост-ного износа;
|
|
|
· образование в поверхности инструмента химических соединений, обладающих высокой температурой устойчивого состояния и, следовательно, малой вероятностью термической диссоциации при температурах резания, препятствует развитию диффузионного и окислительного вида износа;
· эффект бомбардировки поверхности тяжелыми ионами приводит к улучшению структуры в объеме инструмента и исключению высокотемпературной ползучести как вида износа.
Исследователи отмечают изменение таких важных свойств поверхности, как твердость, прочность, коэффициент трения, износостойкость, коррозионная стойкость, образование аморфных структур и др.
Качество имплантированного слоя К зависит от многих факторов:
К = f (ХИ, ХМ, р, E, D, T, t, R),
где ХИ – химический состав имплантируемых ионов; ХМ– химический состав инструментального материала, р – давление в вакуумной камере; E – энергия имплантации; D – доза имплантации; T – технологические режимы имплантации;t – плотность тока ионов; R– режим имплантации (стационарный, импульсный).
|
|
|
При выборе высокотвердых соединений для упрочнения инструмента следует учитывать, что ряд из них может взаимодействовать с обрабатываемым материалом.
Доказано, что отрицательный эффект или отсутствие положительного эффекта при имплантации связано с получением на покрываемом материале целого ряда сопутствующих элементов, ухудшающих качество имплантированного слоя. Поэтому, при имплантации необходимо прогнозировать и учитывать:
· всю получаемую гамму химических элементов и химических соединений, образующихся на покрываемом материале;
· в области какого вида износа будет эксплуатироваться инструмент с покрытием (рис. 2.12);
· условия нагружения инструмента (черновая обработка, чистовая обработка).
«По результатам экспериментальных исследований можно рекомендовать следующие составы ионных пучков для упрочнения режущих инструментов:
1. Для фрез с ножами из сплавов группы ТК и ТТК, работающих по твердой (HRCэ 45...60) прерывистой поверхности – Al-N; при обработке сталей средней твердости – TiB2 - N.
2. Для токарных резцов группы ТК и ТТК – TiB2 - N.
3. Для твердых сплавов группы ВК – TiB2 - Ar (Ne).
4. Для инструмента из быстрорежущей или углеродистой инструментальной стали – TiB2 - N.
|
|
|
5. Для безвольфрамовых твердых сплавов и минералокерамики – TiB2 с рабочим газом Nили Arв зависимости от химического состава» [5].
В ряде случаев обработки материалов резанием лимитирующи-ми являются не процессы, происходящие на режущей кромке, а теп-ловыделение, связанное с большой долей работы трения (глубокое сверление, развертывание и др.). В таких случаях необходимо умень-шать коэффициент трения, например, направляющих сверла. Для этого можно рекомендовать имплантацию трущихся поверхностей дисульфидом молибдена (MoS2), имеющего наименьший коэффициент трения (табл. 2.14).
«При резании пластмасс, особенно метал-лонаполненных, при-чиной износа инструмента является эрозия, вызванная электрическими разрядами, сопровождающими процесс стружкообразования.
Здесь можно рассматривать два пути решения. Первый – насыщение поверхности инструмента диборидом циркония (ZrB2), обладающего хорошей электропроводностью и высокой стойкостью к действию электрической дуги. Второй – электрическая изоляция поверхности инструмента за счет насыщения ее соединениями типа AlN или Al2O3 с последующим наращиванием слоя (ионная эпитаксия)» [5].
2.24. Межоперационная консервация, хранение,
|
|
|
транспортирование
В процессе механической обработки на обрабатываемых заготовках образуются ювенильные (сверхчистые) поверхности, обладающие большой склонностью к коррозии. Поэтому, как в процессе дальнейшей механической обработки, так и при сборке детали необходимо предохранять от коррозии.
Средства и методы межоперационной консервации выбирают в зависимости от марки материала, вида обработки поверхности, конструктивных особенностей, последующей стадии технологического процесса изготовления детали, требуемой длительности хранения, варианта консервации готовой детали. Заготовки из разных материалов допускают различные сроки хранения без консервации (табл. 2.15).
Таблица 2.15
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 263; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!