Розглянуто підхід до вирішення актуальної науково-технічної проблеми підвищення працездатності різальних інструментів із надтвердих композитів під час оброблення виробів із високоміцних сталей і сплавів за рахунок нанесення на їхні робочі поверхні захисних покриттів. Наведено підходи до вибору матеріалу захисних покриттів. Проаналізовано результати широкого комплексу досліджень з вивчення впливу захисних покриттів на інструментах за різних термобаричних показників процесу різання. Визначено основні механізми зношування інструментів із покриттям. Наведено рекомендації щодо використання інструментів із надтвердих композитів PcBN із покриттям для точіння сталей і сплавів високої твердості.

На підставі досліджень структури та властивостей інструментальних статей (Р6М5, Х12М) і твердого сплаву ВК8 на прикладі різьбоутворюючого інструменту (різці, гребінки, ролики) встановлено можливості отримання нанокристалічної структури модифікованої зони під час поверхневої обробки висококонцентрованим плазмовим струменем. Утворення нанодисперсних часток мартенситу (в сталях) і карбідів (в сталях і твердих сплавах) зумовлено підвищенням швидкості охолодження і реалізацією "бар'єрного" ефекту під час дисперсійного твердіння в умовах швидкісної кристалізації (обробка з мікрооплавленням) або швидкісного гартування (обробка без оплавлення). Досліджено вплив плазмової обробки на ріжучу поверхню шліфувальних кругів з НТМ на металевих зв'язках. Показано зміну елементного складу поверхні, наявність плівкового кисеньвмісного покриття на зв'язці і зернах НТМ та зміну твердості поверхні зв'язки.

Meet a claim is quite difficult in real production, even in specialized drilling manufacturers. Therefore, the development of reliable criteria for approaches to improving the technology of tricone drill bits is an urgent problem. This is great practical importance for domestic enterprise. The task is set to create rock-destroying insert in the basis of the developed construction. This allows you to increase the reliability of the connection between the cutter insert and the body of the cone. Favourable conditions should be provided for the rational distribution of contact stresses in conjugate surfaces "carbide cutter insert - bush - body of cone". Crucial part here is required rigidity of the carbide cutter insert. Advanced requirements are placed on them regardless of the design and dimension-type of tricone drill bits. They must have higher requirements such as: high reliability, durability of responsible elements of support and rock-destroying equipment, productivity, ability is stand destructive forces and torque are brought through a bit for influence on a face. This increases the reliability of its connection with the body of the drill bit. Requirements apply to the design to provide favorable conditions for the rational distribution of contact stresses in conjugate surfaces "carbide cutter - bush - body of the bit cone". The obtained results of stress state modeling indicate that, as expected, with the same forces acting on the insert cutter from 42 kN to 57 kN, the most intense place on the cone will be the "collar" near the cutter. The intensity of stress will be up to 1050 MPa in this place for cones with serial rock-destroying equipment. At the same time, the intensity of stress will be up to 900 MPa for cones with developed destructive equipment, this is 14 % less.

З застосуванням методу вакуумного просочення виготовлено дві партії трубчастих свердл, в яких використовували зерна алмазу марки АС200 500/400, закріплені в металевій матриці (зв'язці) зі сплаву Cu-15 % (мас.) Sn. В одній партії як добавки (або наповнювача) до зв4язки інструментів застосовували ультрадисперсні порошки алмазів (УДПА) марки АСМ 1/0, в другій партії наповнювачем було олово. Концентрація добавки АСМ 1/0 складала 1 - 11 % (мас.), а олова - 1 - 10 % (мас). Подано результати порівняльних лабораторних випробувань алмазних свердл при свердлінні фарфору граніту та абразивного каменю на основі SiC. Вивчено експлуатаційні характеристики: знос свердл та швидкість свердління. Визначено твердість зразків зв'язки з добавками, але без алмазних зерен марки АС200 500/400, що спеціально було виготовлено за методом вакуумного сплавлення. При свердлінні матеріалів додавання УДПА знижувало знос алмазних свердл за рахунок армуючого ефекту і підвищувало твердість зв'язки. Оптимальна концентрація УДПА - 5 % (мас.) (при свердлінні фарфору - 9 % (мас.)). Подальше збільшення концентрації таких добавок підвищувало знос інструмента через появу пористості у зв'язці, що знижувало міцність утримання алмазних зерен. При додаванні олова у зв'язку знос алмазних інструментів також знижувався; мінімальний знос відповідав вмісту олова приблизно 4 % (мас.). Подальше підвищення концентрації олова у зв'язці сприяло зростанню зносу інструментів через занадто високий вміст крихких інтерметалідів, які теж знижували міцність утримання алмазних зерен. Швидкість свердління усіх досліджених матеріалів алмазними свердлами, оснащеними добавками УДПА, перевищувала цей показник інструментів з добавками олова. Більше того, при введенні та підвищенні концентрації олова до 4 % (мас.) швидкість свердління фарфору і граніту навіть знижувалась внаслідок ефекту так званого засалювання. Таким чином, експлуатаційні властивості алмазних свердл, зв'язка яких оснащена добавками УДПА, були більш високі: знос нижче, а швидкість свердління вища.

Представлено результати дослідження впливу теплових полів на деформаційні процеси, що виникають у поверхневих шарах різального інструменту в зоні різання. Запропонований модель тертя, який враховує структурно-фазовий склад матеріалу покриття, деформаційні процеси в покритті та виникаючі напруження під впливом температурного потоку в області контакту. Досліджено термодинамічний вплив на фізико-механічні характеристики покриття методою фазової площини шляхом аналітичного дослідження та побудови фазових портретів числовим інтегруванням відповідної системи диференційних рівнянь за алгоритмом Рунге - Кутти. Проведено аналіз показників Ляпунова для особливих точок системи, зроблено висновки щодо особливостей поведінки системи "динамічне напруження-деформація" для поверхонь інструментів із покриттям і без нього.

Індекс рубрикатора НБУВ: К722.536.017

Рубрики:

Нанесення покриттів на металорізальні інструменти

Шифр НБУВ: РА448647 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розроблено теоретичні положення і технологічні рекомендації для поверхневого субмікро- і наноструктурування сталевого і твердосплавного різьбонарізного інструмента при обробці висококонцентрованим плазмовим струменем. Вивчено механізми зношування і методи підвищення експлуатаційних властивостей такого інструмента. Розроблено математичну модель оптимального управління процесом плазмового субмікро- і наноструктурування різьбонарізного інструмента й інженерну методику розрахунку оптимальних режимів обробки. Досліджено механізми фазових і структурних перетворень при плазмовому поверхневому субмікро- і наноструктуруванні різьбонарізного інструмента зі швидкорізальних сталей і твердих сплавів. Розроблено методику стійкісних випробувань і досліджено зносостійкість різьбонарізного інструмента з поверхневим модифікованим шаром. Виконано системний аналіз технологічних процесів різьбонарізання інструментом, що пройшов плазмове модифікування.

Індекс рубрикатора НБУВ: К722.536.016

Рубрики:

Зміцнювання, термічна обробка металорізальних інструментів

Шифр НБУВ: Ж23022 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К722.536.601.6

Шифр НБУВ: РА450669 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К722.536.019.1

Рубрики:

Виготовлення металорізальних інструментів з окремих металів

Шифр НБУВ: Ж16166 Пошук видання у каталогах НБУВ 

From the great variety of methods to improve the efficiency of cutting tools, it is necessary to highlight the methods of applying wear-resistant coatings, which in recent years are increasingly used. Applying wear-resistant coatings on the cutting tool can significantly increase its efficiency and intensify machining modes. Mechanisms of strengthening the wear-resistant coating for materials have been analyzed under the impact of technological parameters of coating condensation process on its structure parameters and mechanical properties, formation of single and multi-element coatings based on titanium nitrides, aluminum, and silicon, the transformation of coating properties by obtaining complex coatings, and principles formation of complex coatings designed for different cutting tools. The influence of the coating on the mechanical properties of high-speed steel is shown. In the magnetron sputtering coatings on P6M5 steel samples, the microhardness of the coatings is TiN - 20 - 24 GPa, AlN - up to 16 GPa, TiAlN - up to 35 GPa, AlTiN - up to 32 GPa, TiAlSiN - 32 - 37 GPa, including while the microhardness of the substrate of steel P6M5 - 6 - 9 GPa. The microhardness of TiAlN and TiAlSiN coatings applied on an instrumental basis is 1,5 - 1,9 times higher than the microhardness of TiN, AlN coatings. It was found that the wear intensity of P6M5 steel without coating is 6 times higher than with AlTiN, TiAlN, and TiAlSiN coating, 3 times higher than with TiN and AlN coating. The coated tool is characterized by increased reliability and higher stability and allows the processing process with higher cutting modes.

Показано, що проблему з обробленням різальних пластин з надтвердої кераміки можливо вирішити за допомогою вібраційного оброблення. Розглянуто абразивний мікс, що приймає участь в обробленні надтвердої кераміки. Охарактеризовано вплив обсягу завантаження на знімання матеріалу. Продемонстровано найкращий показник при обробленні партії пластин. При ущільненні абразиву збільшується глибина впровадження вершини абразивної частинки в поверхню металу і відбувається перехід до мікрорізання, початок якого можна визначити за певним співвідношенням, що є позитивним фактором. Показаний ще один фактор, який викликає підвищення оброблюваності матеріалу. Це співвідношення кількості деталей і абразиву. Зроблено висновок про те, що найбільш інтенсивно обробка ведеться при співвідношенні кількості робочих тіл і пластин від 40 до 60 %. Показано, що зі збільшенням зернистості зростає знімання матеріалу і формується менша шорсткість поверхні. Це свідчить про превалюючий вплив на знімання матеріалу мікро- і субмікровиступів абразивних зерен. У процесі досліджень вібраційної обробки надтвердої кераміки було з'ясовано як впливає змочування зони різання на продуктивність. Змочування впливає на збільшення кількості вилученого матеріалу з поверхні пластини дуже повільно, тобто продуктивність ВіО повільно зростає. Показано, що в залежності від оброблюваного матеріалу та режимів обробки, характерними механізмами зносу інструментів із ПКНМ. Дана характеристика зносам. При обробці різальних пластин за допомогою вібраційної обробки вільним алмазним абразивом. Середня стійкість виросла в кілька разів у порівнянні з пластинами з твердого сплаву (типу ВК, ТК) і швидкорізальною сталлю. Проаналізовано наведені вище матеріали і зроблений висновок, що для інструментів із ПКНМ, незалежно до якої вони групи належать, на високих швидкостях різання найбільш часто характерна хімічна взаємодія із оброблюваним матеріалом та дифузійні процеси, інтенсивність яких визначається температурою різання.

Досліджено структуру поверхні різальної пластини зі стандартного твердого сплаву (Ti, W)C - WC - 6Co марки Т15К6 після взаємодії з порошковою сумішшю на основі TiC - Ni. Показано, що на поверхні пластини формується зовнішній шар з двофазною (Ti, W)C - (Co, Ni) і проміжною (Ti, W)C - WC - (Co, Ni) структурами перемінного складу. Формування шарової структури відбувається в результаті дифузії Co, W, C із об'єму пластини на її поверхню і зустрічної дифузії Ni з поверхні пластини в об'єм.

Вирішено актуальне завдання щодо встановлення взаємозв'язку між кутом загострення різального інструмента та ефективністю його термофрикційного зміцнення (ТФЗ). Виконано науково обгрунтовану розробку технологічного комплексу оброблення сталі з використанням методу ТФЗ, що дозволило забезпечити підвищення її поверхневої твердості та зносостійкості удвічі-тричі. Поверхневе зміцнення досягається формуванням "білого шару", що підтверджено вимірюванням мікротвердості.

Встановлено, що покращити оброблюваність високоміцного чавуну під час обробляння твердосплавним інструментом можна за допомогою збільшення здатності інструменту до опору втомному зношенню, який зумовлений здебільшого неоднорідністю високоміцного чавуну. Ефективним методом підвищенння надійності твердосплавного інструменту є поверхневе пластичне деформування дробострумінним обробленням за допомогою невеликого округлення різальних кромок і збільшення міцності.

З метою залучення ширшого кола науковців до пошуку нових та удосконалення наявних технологічних процесів виготовлення бурильних доліт залежно від металів, що використовуються, способів формування точності й якості їх робочих поверхонь проведено огляд та аналіз технологічних систем механічного оброблення та наявних технічних засобів. Виконано огляд робіт, де розглянуто вплив механофізичних характеристик, властивостей, структури, а також сучасних технологій, інструментів і технічних засобів, проаналізовано основні тенденції та відмінності у технологіях, визначені металами, які застосовують. Показано, що металознавчий підхід до питань проектування бурильних інструментів є основним шляхом для суттєвого підвищення їх експлуатаційних властивостей; крім цього, дослідження умов термодинамічної рівноваги та характеру перебігу в металевих матеріалах різних процесів під час виготовлення бурильних доліт забезпечать їх високі експлуатаційні показники. Побудовано схему формування якості бурильного долота, згідно з якою якість долота є комплексним показником і визначена як металами, так і технологією виготовлення окремих елементів доліт. Показано, що до основних технологічних етапів, на яких формується якість долота, належать: виробництво заготовок, чорнове та напівчистове механічне оброблення різанням деталей, хіміко-термічне оброблення, покриття корпусу, викінчувальне механічне оброблення різанням, прилютовування різців, складання долота в цілому. Встановлено, що вибір металу для виготовлення бурильного долота визначає відмінності не тільки технологічні, але й конструктивні.

Досліджено структуру поверхні різальної пластини зі стандартного твердого сплаву (Ti, W)C - WC - 6Co марки Т15К6 після взаємодії з порошковою сумішшю на основі TiC - Ni. Показано, що на поверхні пластини формується зовнішній шар з двофазною (Ti, W)C - (Co, Ni) і проміжною (Ti, W)C - WC - (Co, Ni) структурами перемінного складу. Формування шарової структури відбувається в результаті дифузії Co, W, C із об'єму пластини на її поверхню і зустрічної дифузії Ni з поверхні пластини в об'єм.

The problems of assurance of cutting tools reliability are considered, features and recommendations for rational operation of cutting tools are described. Particular attention is paid to consideration of basic failures of cutting tool blades, and analysis of influence of tool geometry and cutting conditions on cutting tools operational properties. The data of role of surface reinforcement of tool materials in ensuring of high tool life are systematized. The experience of industry and modem scientific developments for assurance of reliability of main types of cutting tools: single point tools, drills and tools for related operations, milling cutters, gear and thread cutting tools, etc. are generalized.

Встановлено закономірності впливу конструктивних параметрів плазмотронів з секціонованою міжелектродною вставкою на ефективність процесів плазмового модифікування. Показана перспективність використання плазмотронів цього типу з дуговим каналом, що звужується, для реалізації плазмової наноструктуризації металообробного інструменту.

Розроблено на основі загальних положень теорії формоутворення поверхонь обкатними фрезами теорію проектування обкатних фрез для обробки відрізних пил з нерівномірним кроком у групі та на базі цієї теорії розроблено конструкцію обкатної фрези. Досліджено геометричні параметрі різальної частини в процесі роботи обкатної фрези та вплив на них конструктивних параметрів відрізних пил. Викладено результати лабораторно-промислової перевірки результатів дослідження, які спрямовані на перевірку теоретичних залежностей для визначення конструктивних та установочних параметрів при нарізанні пил з нерівномірним кроком заданої точності на зубофрезерному верстаті. Представлено вперше розроблену методику проектування обкатних фрез з нерівномірним кроком, яка знайшла відображення в запропонованій схемі САПР фрез. Підтверджено лабораторно промисловою перевіркою результати теоретичних досліджень. Показано, що точність за кроком оброблених відрізних пил перевищує точність в порівнянні зі способами копіювання.