Повышение износостойкости твердосплавного инструмента методом ионного азотирования

Страницы работы

Содержание работы

15 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

15.1 Анализ литературных источников

Тема научно-исследовательской части: “Повышение износостойкости твердосплавного инструмента методом ионного азотирования”.

В ходе работы были проанализированы следующие литературные источники:

1. Каплун В.Г., Гладкий Я.М., Снозык О.В. Исследование эффективности ионного упрочнения твердосплавного инструмента // Проблемы трибологии. – 1996. – №1. – с.81-84.

2. Снозык О.В. Исследование внутренних напряжений в твердосплавном материале, вызванных упрочняющей обработкой // Проблемы трибологии. – 1998. №1. – с.147-149.

3. Каплун В.Г., Пастух И.М., Снозык О.В. Оптимизация параметров режима ионного азотирования твердосплавного инструмента // Проблеми сучасного машинобудування. – Хмельницький: ТУП, 1996. – с.104-106.

4. Патент на изобретение №23328А, МКИ С23С8/36. Украина. Способ химико-термической обработки твердосплавных пластин / Каплун В.Г.,      Снозык О.В. (Украина).-4с.; Опубл. 31.08.98, Бюл. №4.

В каждом из этих источников рассматривается новая эффективная технология повышения износостойкости и долговечности твердосплавного режущего инструмента, основанная на методе ионного азотирования в безводородных средах. Приводятся расчеты экономической эффективности и обосновывается целесообразность использования донной технологии.

15.2 Постановка задачи исследования

Целью работы есть повышение износостойкости и долговечности твердосплавного   режущего  инструмента  в  сложных  условиях  эксплуатации  с

использованием технологии ионного азотирования в безводородной среде.

Для достижения этой цели были поставлены такие задачи:

– путем анализа существующих технологий повышения износостойкости установить возможные пути и механизмы улучшения эксплуатационных свойств твердосплавного инструмента и на их основе предложить метод эффективного повышения его износостойкости;

–  установить механизм повышения износостойкости твердосплавного режущего инструмента после его упрочнения методом ионного азотирования в безводородной среде;

–  экспериментально исследовать влияние технологии безводородного ионного азотирования на характеристики процесса трения и интенсивности износа азотированного твердосплавного инструмента.

15.3 Методика исследования

Методика исследования базировалась на фактическом определении действующих на резец сил с помощью динамометра “УДМ 100” и измерения термоэлектродвижущей силы методом натуральной термопары “обрабатываемый материал-инструмент”.

Средний коэффициент трения на передней поверхности m1=F1/N1 устанавливался на основании результатов экспериментально полученных силовых зависимостей, где силы F1 и N1 определялись из системы уравнений:

Pz=F1sing+N1cosg+F2

√Px2+Py2=F1cosg+N1sing+N2

где Px, Py, Pz – проэкции силы резания на оси X, Y, Z;

g – главный передний угол инструмента;

F2, N2 – тангенциальная и нормальная силы на задней поверхности инструмента, которые устанавливались методом экстраполяции силовых зависимостей Pz=f(Sp) и Pxy=f(Sp) на нулевую толщину среза.

15.4 Анализ полученных результатов

Графическая зависимость (рисунок 15.1) главной силы резания Pz от поверхностной обработки показывает снижение силовой нагрузки после ионного азотирования твердосплавной пластины во всем диапазоне скоростей резания по стали 45. Такое же стабильное снижение сил резания зафиксировано и для сталей 40х и 03х18Н10Т (таблица 15.1).

Таблица 15.1 Влияние покрытия на характеристики процесса грения и резания твердосплавным инструментом

Обрабатываемый материал

Инструмент

Vp,

м/мин

Px,

Н

Py,

Н

Pz,

Н

m1

Тр,

мВ

Сталь 45
Т15К6-но

130

330

450

930

0,82

12,8

Сталь 45

Т15К6-иа

130

300

390

860

0,75

12,2

40х

Т15К6-но

120

380

520

1200

0,80

18,5

40х

Т15К6-иа

120

360

450

1100

0,4

18,2

03х18Н10Т

Т15К6-но

100

350

410

820

0,92

12,0

03х18Н10Т

Т15К6-иа

100

320

370

750

0,7

11,8

При этом благодаря снижению средней контактной температуры у азотированного инструмента, диапазон стабилизации зависимости Pz=f(Vp) смещается вправо по оси абсцисс, что, согласно известным методам определения оптимальной скорости резания, свидетельствует о ее повышении на 20%.

   1–

 

–1

 
        Pz, Н                                                                                Тр,мВ       

–2

 

2–

 
            1000                                                                                                    13

              900                                                                                                    12

800  11

        50               100                   150           Vp, м/мин                    50               100                             150    Vp,м/мин

                                                         а)                                                                    б)

Рисунок 15.1 Зависимость главной силы резания Pz – (а) и температуры Тр –(б) от скорости резания стали 45 инструментом Т15К6

m1                                                                                                                              m1

–1

 
 


2–

 
0,8                                                                                                   0,8

0,7                                                                                                   0,7

2–

 
 


0,6                                                                                                   0,6

                      50              100                   150           Vp, м/мин                   0            0,1                0,2             0,3                 Vp,

   м/мин

                                        а)                                                                    б)

Рисунок 15.2 Влияние ионного азотирования инструментальных пластин Т15К6 на средний коэффициент трения при резании стали 45

1–

 
                                                         h3, мм

0,3

 


–2

 
0,2

0,1

   0                  15              30               45            tр,мин

Рисунок 15.3 Линейный износ инструмента Т15К6                                1– необработанного; 2– ионноазотированного

Во всем диапазоне исследованных режимов резания наблюдается снижение среднего коэффициента трения после ионного азотирования режущий пластин. Расхождение кривых 1 и 2 (рисунок 15.2) увеличивается с ростом скорости резания и достигает максимума в зоне оптимальных скоростей резания (150…180м/мин).

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Научно-исследовательские работы (НИР)
Размер файла:
78 Kb
Скачали:
0