Исследование методов повышения стойкости режущего инструмента | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 11 мая, печатный экземпляр отправим 15 мая.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №44 (282) ноябрь 2019 г.

Дата публикации: 30.10.2019

Статья просмотрена: 1409 раз

Библиографическое описание:

Лесников, С. В. Исследование методов повышения стойкости режущего инструмента / С. В. Лесников, Е. А. Соловьёв. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 44 (282). — С. 106-112. — URL: https://moluch.ru/archive/282/63481/ (дата обращения: 28.04.2024).



В статье рассматриваются существующие методы повышения стойкости режущего инструмента, с целью повышения эффективности бизнес-процесса подготовки производства. Данная научная статья демонстрирует недостатки и преимущества физико-механических методов и методов повышения стойкости режущего инструмента путем нанесения на его рабочую поверхность износостойких материалов и антифрикционных покрытий.

Ключевые слова: стойкость, режущий инструмент, физико-механические методы, методы повышения стойкости режущего инструмента путем нанесения на его рабочую поверхность износостойких материалов и антифрикционных покрытий.

The article discusses the existing methods of increasing the resistance of the cutting tool, in order to increase the efficiency of the business process of production preparation. This scientific article demonstrates the disadvantages and advantages of physical and mechanical methods and methods to increase the resistance of a cutting tool by applying wear-resistant materials and antifriction coatings to its working surface.

Keywords: resistance, cutting tool, physical and mechanical methods, methods of increasing the resistance of a cutting tool by applying wear-resistant materials and antifriction coatings to its working surface.

Качество и скорость бизнес-процесса подготовки производства в авиастроении неразрывно связана с увеличением изготовления номенклатуры и сложности изготавливаемых конструкций, материалы которых предъявляют повышенные требования к режущему инструменту, который используется при их обработке. Одним из критериев эффективности бизнес-процесса подготовки производства является применение методов повышения стойкости режущего инструмента.

Задачи исследования: определить эффективный метод повышения стойкости режущего инструмента, влияющий на сокращение объема потребляемого материала необходимого для изготовления инструмента.

К физико-механическим методам повышения стойкости режущего инструмента относятся: обработка в магнитном поле, лазерное упрочнение, упрочнение инструмента глубоким охлаждением, низкочастотная отделочно-упрочняющая вибрационная обработка, термовибрационная обработка, электролитическое полирование, ультразвуковая и термоультразвуковая обработка, упрочнение инструмента в центробежно-планетарных машинах, алмазная обработка.

Обработка режущего инструмента в импульсном магнитном поле является одним из методов повышения стойкости вышеуказанного инструмента. Обработке может подвергаться как вновь изготовленный, так и бывший в употреблении инструмент.

Повышение стойкости режущего инструмента, обработанного в импульсном магнитном поле, достигается за счет изменения физико-механических свойств инструментального материала. При вращении инструмента в магнитном поле он подвергается перемагничиванию с частотой, равной частоте вращения. Перемагничивание вызывает увеличение микротвердости поверхности, снижает уровень растягивающих остаточных напряжений от заточки, уменьшает коэффициент трения по контактным поверхностям, способствует дроблению зерен, увеличивает концентрацию вольфрама, молибдена, углерода и кислорода в поверхностном слое.

После магнитной обработки инструмент из бескобальтовых сталей выдерживается до выдачи в работу в нормальных условиях не менее 48 часов, а из кобальтосодержащих — не менее пяти суток.

Результаты испытаний показали, что стойкость инструмента за счет обработки магнитным полем повышается в 1,6–8,4 раз.

Сущность лазерного упрочнения инструмента состоит в мощном импульсном воздействии на упрочняемую поверхность светового луча с чрезвычайно высокой плотностью энергии. Это приводит к нагреву поверхностного слоя до температуры выше температуры фазовых превращений с последующим резким охлаждением. Скорость отвода тепла из зоны нагрева в холодные слои металла при этом превышает критическую и, как правило, она в 10–100 раз больше, чем при обычной закалке. В результате поверхностный слой толщиной ~0.1 мм получает исключительную высокую дисперсность (мелкозернистость) структуры, его твердость возрастает на 200–300 HV и превосходит твердость обычной инструментальной стали после стандартной термической обработки в 1,5–2 раза.

Глубина упрочненного слоя, а также его твердость зависят от ряда факторов: величина плотности энергии, длительности воздействия лазерного излучения, химического состава и теплофизических свойств обрабатываемого материала. Поэтому лазерное упрочнение в среде жидкого азота повышает микротвердость поверхностного слоя и стойкость инструмента примерно в 1,5 раза по сравнению с упрочнением в воздушной среде при практически одинаковом износе инструмента по задней поверхности.

Обработка глубоким холодом оказывает положительное влияние на улучшение структуры поверхностных слоев режущего инструмента. Данная обработка заключается в воздействии низких температур (до -196°С) на упрочняемый инструмент продолжительностью от 15 до 30 минут.

Такая обработка может производиться непосредственно после закалки и как окончательная операция после шлифования и заточки.

Физическая сущность процесса состоит в следующем. Охлаждение ниже 0°С непосредственно после закалки возобновляет мартенситное превращение оставшегося аустенита. После обработки твердость повышается тем значительнее, чем больше остаточного аустенита сохранилось в термически обработанной стали при охлаждении до — 20°С и чем больше его превратилось при охлаждении до низких температур. При этом стойкость режущего инструмента повышается от 1,5 до 2,2 раз.

Отделочно-упрочняющая вибрационная обработка, проводимая после окончательной шлифовки, представляет собой сложный процесс и является результатом взаимодействия ударно-колебательной системы.

Эффект повышения стойкости обусловлен улучшением микрорельефа рабочих поверхностей, изменением структуры поверхностного слоя, увеличением радиуса округления режущих кромок. Среднее повышение стойкости инструмента в 1,6 раза.

Сущность термовибрационной обработки заключается в окислении поверхностного слоя в печи при нагреве до 850–950°С и в последующем его вибрационной обработкой. Этот метод позволяет регулировать толщину окисленного слоя путем варьирования времени выдержки при постоянной рабочей температуре.

В результате термовибрационной обработки существенно повышаются прочностные характеристики твердых сплавов: предел прочности на изгиб на 15–20 %, ударная вязкость на 25–50 %.

Электролитическое полирование производится в ваннах. Катодами служат пластины, не разрушающиеся в электролите. Электролит подбирается в зависимости от обрабатываемого материала. Стали полируют в смеси серной и ортофосфорной кислот с добавлением хромового ангидрида. Для обеспечения качественного полирования необходимо тщательно соблюдать технологический режим процесса.

Технологический процесс включает: травление в 15–20 % растворе серной кислоты; промывку в холодной проточной воде; электрополирование в растворе при t 80 °С, массовая доля, %(состав раствора: ортофосфорная кислота — 60, серная кислота — 17, хромовый ангидрид — 18, вода — 5, анодной плотности тока 40 А/дм2); промывку в ванне-уловителе, а также в холодной проточной воде; нейтрализацию в растворе кальцинированной соды (25–60 г/л); промывку в горячей воде; сушку горячим воздухом.

При использовании данного метода стойкость сверл повышается на 33 %, разверток — на 24 %; метчиков — на 71 %.

В основе ультразвуковой обработки лежат принципы непосредственного воздействия механических ультразвуковых колебаний большой мощности на кристаллическую структуру сплавов, в том числе на распределение точечных дефектов и блочное строение зерна. Основным положительным эффектом ультразвуковой обработки является упрочнение металлов и сплавов под действием ультразвука без изменения форм и размеров деталей. Применение ультразвуковой энергии для упрочнения сплавов дает значительные технологические преимущества, основными из которых являются: сокращение времени для достижения заданного упрочнения, уменьшение расходуемой энергии.

В процессе ультразвуковой обработки образуются стабильные дислокационные конфигурации. Макроскопические напряжения в кристаллах, обработанных ультразвуком, отсутствуют. Формирование новой дислокационной структуры кристаллов вызывает изменение механических свойств: 1) упрочнение, когда наблюдается повышение твердости кристаллов; 2) динамическое равновесие; 3) непрерывное разупрочнение.

Результаты анализа ультразвуковой обработки термически обработанного режущего инструмента позволяют предложить, что ультразвуковая обработка оказывает сложное воздействие одновременно на целый ряд процессов, которые могут развиваться под действием ультразвука. Вследствие ультразвуковой обработки твердость инструмента из быстрорежущих сталей практически не изменяется, но измельчается структура и уменьшаются внутренние напряжения.

Термоультразвуковой отпуск — это одновременное воздействие температуры и ультразвуковых колебаний на закаленную быстрорежущую сталь, которые вызывают в ней развитие структурных превращений, происходящих при обычном отпуске. Ультразвуковые колебания положительно влияют на свойства стали, в том числе на твердость, предел прочности на изгиб, износостойкость и ударную вязкость.

Износостойкость резцов, отпущенных с использованием ультразвука, в 3 раза выше по сравнению с контрольными резцами. Стойкость фрез также выше в 1,5 раза по сравнению с контрольными образцами.

Процесс упрочнения инструмента в центробежно-планетарных машинах состоит в следующем: заполненные закаленными шариками из стали ШХ15 барабаны, закрепленные на периферии планшайбы, вращаются вокруг центральной оси планшайбы и вокруг собственных осей. Направление этих вращений противоположное.

Упрочняемые поверхности инструментов, неподвижно закрепленных в барабанах на осях, располагаются под углом, близким к прямому, относительно плоскости перемещения шариков в плоскости их уровня. В момент контакта шарика с упрочняемой поверхностью происходит не только удар, но и выглаживание поверхности, благодаря чему не ухудшается ее исходная шероховатость.

Стойкость упрочненных резцов из стали Р6М5К5 повышается в 2–4 раза, стойкость других видов инструмента в среднем 1,5–4 раза.

Шлифование и заточка твердосплавного инструмента кругами из синтетических алмазов позволяет повысить стойкость в 1,5–2 раза.

Методы нанесения износостойких и антифрикционных покрытий заключают в себе химико-термические методы, термомеханический метод, химические методы электрохимические методы и электрофизический метод.

В химико-термические методы входят цианирование, сульфоцианирование, азотирование, борирование, метод термодиффузионной обработки в порошковых засыпках.

Цианирование является диффузионном насыщением поверхностного слоя инструмента из быстрорежущих сталей углеродом и азотом в расплавах, содержащих цианистые соли. Цианированный слой представляет тонкую смесь мартенсита, карбидов и карбонитридных фаз и имеет повышенную теплостойкость и износостойкость, уменьшает коэффициент трения и налипание металла, режущая кромка остается в процессе резания более холодной и, следовательно, более работоспособной, повышается поверхностная твердость и сопротивляемость износу. Цианирование повышает стойкость инструментов в 1,5–2 раза.

Сульфоцианирование является процессом насыщения поверхности металла одновременно углеродом, азотом и серой. Сульфоцианированный слой является содержит свойства присущие цианированной поверхности (износостойкость, теплостойкость) с особыми свойствами насыщенной серой поверхности. На поверхности стали возникает пленка сульфида железа толщиной 3–6 мкм, предотвращающая непосредственный контакт соприкасающихся поверхностей инструмента и обрабатываемого материала и выполняющая роль твердой смазки. Этот процесс повышает стойкость инструмента в 1,6–2.1 раза.

Азотирование поверхностного слоя может производиться как в жидких, так и в газовых средах.

Метод жидкого азотирования заключается в том, что инструмент после обычной термической обработки, окончательной заточки и шлифовки подвергается нагреву в расплаве азотосодержащих солей с целью насыщения его поверхности азотом и углеродом.

Толщина нитрированного слоя и получаемая при этом поверхностная твердость зависят от температуры и времени выдержки. Продолжительность выдержки инструмента задается исходя из следующего соотношения: 1 минута на 1 мм диаметра (для осевого инструмента) при температуре процесса 550 +-10°С, равной температуре отпуска для быстрорежущей стали. Глубина слоя насыщения составляет 10–50 мкм. Стойкость режущего инструмента возрастает примерно в 3–5 раз.

Газовое азотирование проводится при температуре 570–580 С в шахтных печах и имеет продолжительность 2–5 часов. Для упрочнения режущего инструмента из быстрорежущих сталей марок Р9, Р18, Р18Ф2, Р9К5 рекомендуется газовая атмосфера из аммиака с добавками азота, аргона и пропана. При этом стойкость инструмента из быстрорежущей стали повышается в 1,5–3 раза.

Ионное азотирование обладает высокой скоростью насыщения азотом поверхности инструмента. При этом методе в вакуумной печи находятся подлежащие обработке изделия, электроизолированные от стенок камеры. Инструменты связаны с отрицательным полюсом электроблока и представляют собой катод газового разряда. Анодом является заземленная стенка вакуумной печи. В вакуум между стенкой печи и инструментом подается азотосодержащий газ в очень небольших количествах, так что вакуум имеет давление 1 мбар. Под действием электрического поля высокого напряжения зажигается разряд в газе. Атомы и молекулы азота вблизи катода начинают светиться и ионизировать. Положительные ионы азота притягиваются инструментом и с большой кинетической энергией ударяются об его поверхность. В результате бомбардировки происходит внедрение азота в поверхность инструмента. При этом обрабатываемый инструмент нагревается до требуемой температуры нитрирования 350–400°С. При применении данного метода стойкость инструмента повышается в 2–4 раза.

Существует несколько методов насыщения рабочей поверхности инструмента бором: газовое, жидкостное и электролизное борирование, борирование в порошках и обмазках.

Электролизное борирование в расплавленной буре, где деталь является катодом, а графит — анодом. При температуре раствора 930°С в выдержке 6–8 часов получается борированный слой толщиной 0,15–0,25 мм.

Технологический процесс диффузионного борирования инструментов в порошках состоит из следующих операций: нормализация или отжиг в печах с нейтральной атмосферой; упаковка инструмента в металлический контейнеры, наполненные прокаленным карбидом бора; загрузка контейнера в печь при t от 900 до 1000°С и выдержка при этой температуре в течение 5–9 часов (в зависимости от габаритов контейнера и глубины диффузионного слоя); охлаждение контейнера на воздухе. Стойкость борированных инструментов в несколько раз выше по сравнению с неборированными. Стойкость инструмента после порошкового и электролизного борирования увеличивается примерно в 4,7 раза.

Метод термодиффузионной обработки инструмента в порошковых засыпках используется для нанесения на рабочие поверхности твердых износостойких покрытий. Состав смеси для хромирования состоит из следующих компонентов, %:

  1. Окись хрома — 55–60 %;
  2. Порошок алюминия — 10–15 %;
  3. активатор 1–3 %;
  4. окись алюминия — остальные.

Твердосплавные пластины промывают в керосине или бензине и просушивают. Контейнер упаковывается следующим образом: слой активатора укладывается на дно, потом слой смеси толщиной 15–20 мм, на смесь укладываются твердосплавные пластины, таким образом, чтобы расстояние между ними было не менее 50 мм, пластины засыпают слоем смеси, уплотняют ее и укладывают следующий ряд пластин (расстояние между рядами пластин не менее 10 мм); верхний ряд пластин засыпается слоем смеси толщиной 40–50 мм, который затем уплотняется.

Хромирование производят при температуре 950–1050°С в течение 3–4 часов. После насыщения на поверхности пластин образуется диффузионный слой серебристого цвета, состоящий из карбидов хрома.

Диффузионное хромирование позволяет повысить стойкость твердосплавных режущих пластин в 2–3 раза

Метод напыления покрытий с помощью энергии взрыва газовых смесей, получивший название детонационного, относится к термомеханическому методу. Толщина покрытий, получаемая с помощью детонационного метода, составляет 75–100 мкм.

Твердые сплавы плохо работают на изгиб и обладают пониженной теплопроводностью. Детонационный метод позволяет нанести твердый сплав на инструментальную сталь тонкое покрытие толщиной 0,1–0,5 мм. В этом случае прочная сердцевина режущей части выдерживает ударные нагрузки, а более твердые рабочие поверхности имеют повышенную износостойкость.

Детонационный метод нанесения покрытий позволяет увеличить стойкость инструмента в 2–3 раза.

Химические методы заключают в себе никель-фосфорные покрытия, эпиламирование, нанесение износостойких покрытий на режущий инструмент методом осаждения паров из газовой фазы.

Химическое никелирование производиться без наложения электрического тока за счет восстановления ионов никеля до металла из растворов его солей гипофосфитом натрия. Никелевые покрытия, восстановленные гипофосфитом, содержат 10–15 % фосфора и по своим химико-физическим свойствам существенно отличаются от никеля, не содержащего фосфора.

Твердость покрытия не нарушается при предельно допустимых температурах для инструментов из быстрорежущей стали. Так как это покрытие отличается хрупкостью при толщине, превышающей 10 мкм, оптимальной толщиной покрытия следует выбирать 5–6 мкм.

Стабильное увеличение стойкости в 2,2–3 раза наблюдается при обработке таких сплавов, как ВТ-10, ВТ-5, 12Х18Н10Т, ХВГ.

Эпиламирование — процесс нанесения на готовый и заточенный режущий инструмент поверхностно-активных веществ (ПАВ).

На поверхности инструмента, погруженного в эпиламирующий состав, адсорбируются ПАВ в виде мономолекулярного слоя. ПАВ имеют молекулы с асимметричным строением, состоящие из полярной и неполярной частей. Полярные группы образуют на поверхностях твердого тела прочно связанные с ним ориентированные слои.

При чистовом, получистовом точении деталей резцами из быстрорежущих сталей или твердых сплавов стойкость обрабатываемого инструмента повышается в 1,05–1,8 раза.

Следующий метод основан на конденсации газообразных соединений с образованием твердых осадков и позволяет наносить покрытия типа карбидов и нитридов тугоплавких материалов.

Покрытие наносится на поверхность твердосплавного инструмента тонким слоем толщиной 5–8 мкм. Этот тип покрытия имеет ряд достоинств: хорошую сцепляемость с основой, высокую твердость и достаточную теплопроводность, хорошие антифрикционные свойства, инертность к черным металлам, хорошее сопротивление износу по задней поверхности. К недостаткам таких покрытий можно отнести: невозможность их нанесения на быстрорежущий инструмент вследствие высокой температуры протекания процесса осаждения, снижение средней прочности основы и увеличение ее разброса, обезуглероживание поверхности основы.

Покрытие твердосплавных инструментов TiC повышает их стойкость в среднем в 3 раза. Однако одновременно увеличивается разброс стойкости на 30–40 %. Причинами этого являются: колебания толщины хрупкой η-фазы, колебания толщины самих покрытий, снижение прочности основы на 30–40 %.

К электрохимическим методам относятся электролитическое хромирование, электролитическое осаждение никель-фосфорного покрытия и электроискровое легирование.

Электролитическое полирование заключает в себе химическое травление и нанесение хоромового и хромофосфорного покрытия.

Перед травлением заточенный инструмент обезжиривается в бензине, ацетоне или другом растворителе. Травление осуществляется в 20 %-ом растворе серной кислоты при комнатной температуре в течение 30 минут. В качестве ингибитора используется поваренная соль в количестве 2–3 % массы раствора. После травления инструмент промывается и нагревается до температуры 150–160°С для обезводороживания.

Хромирование проводится в специальных ваннах с использованием электролита следующего состава, массовая доля, %: хромовый ангидрит — 18, вода — 80, серная кислота — 2. Продолжительность процесса 10 минут, t 60–70°С, плотность тока 0,25–0,3 А/м2. Анодом служит свинцовая пластина.

После хромирования для уменьшения остаточных напряжений необходим отпуск, который производят при температуре 150–300°С в течение 1,5 часов.

Процесс нанесения хромофосфорного покрытия проводится в ваннах с электролитом, состоящим из 20 мл/л фосфорной кислоты, 10 г/л окиси цинка и 5–10 г/л щелочи. В качестве анода используются хромовые прутки.

Защита быстрорежущей стали хромовыми и хромофосфорными покрытиями позволяет повысить стойкость инструмента в 3–3,5 раза.

Покрытия на никель-фосфорной основе могут наноситься путем электролитического осаждения никель-фосфорного сплава, который в процессе применения обработанного им инструмента проявляет себя как высокотемпературная смазка.

Нанесение никель-фосфорного покрытия на рабочие поверхности инструмента позволяет уменьшить их износ в среднем в 2–3 раза.

Сущность электроискрового легирования состоит в следующем. При искровом разряде в воздушной среде под действием выпрямленного пульсирующего тока происходит полярный перенос материала электрода (анода) на деталь (катод).

Стойкость инструмента после электроискрового легирования увеличивается в 3–5 раз.

Наиболее широкое распространение из электрофизических методов получил метод нанесения износостойких покрытий методам конденсации с ионной бомбардировкой.

Получение износостойких покрытий методом конденсации заключается в испарении тугоплавких материалов или их сплавов электрической вакуумной дугой в присутствии реагирующих газов и в последующей конденсации с ионной бомбардировкой паров материалов либо их соединений с реагирующими газами, которые образуются благодаря плазменно-химических реакций.

В среднем нанесение износостойких покрытий позволяет повысить стойкость режущего инструмента в 2–5 раз.

Для заключения выводов данного исследования методов повышения стойкости режущего инструмента необходимо провести сравнительный анализ вышеописанных методов. Ниже приведены выявленные недостатки и достоинства исследуемых методов (Таблица № 1).

Таблица 1

Недостатки идостоинства исследуемых методов.

Метод

Недостатки

Достоинства

Обработка в магнитном поле

Эффективность метода зависит от качества инструмента.

Метод отличается простотой и низкой стоимостью оборудования. Обработке может подвергаться как вновь изготовленный, так и бывший в употреблении.

Лазерное упрочнение

Высокая стоимость оборудования.

Стабильность результата повышения стойкости режущего инструмента.

Обработка глубоким холодом

Так как для получения лучших результатов повышения стойкости инструмента охлаждение ниже 0°С должно производиться непосредственно после закалки — это существенно ограничивает технологические возможности использования.

Не высокая стоимость жидкого азота, простота метода.

Отделочно-упрочняющая вибрационная обработка

Не значительное увеличение стойкости — до 1,6 раз.

Метод экономичен и распространяется на инструмент как из быстрорежущей стали, так и из твердых сплавов.

Термовибрационная обработка

Распространяется только на инструмент из твердых сплавов.

Позволяет регулировать толщину окисленного слоя.

Электролитическое полирование

Метод требует работы с веществами опасными для здоровья человека.

Простота и высокая производительность метода.

Ультразвуковая и термоультразвуковая обработка

Твердость инструмента из быстрорежущих сталей практически не изменяется.

Макроскопические напряжения в кристаллах отсутствуют.

Упрочнение инструмента в центробежно-планетарных

Распространяется только для инструмента из быстрорежущей стали.

Сохраняет исходную шероховатость поверхности, не требует сложного оборудования.

Алмазная обработка

Используется только для заточки резцов.

Повышает производительность труда в 2–4 раза и снижает стоимость обработки в 1,3–2 раза.

Цианирование

Распространяется только для инструмента из быстрорежущей стали.

Длительность метода 5–30 минут.

Сульфоцианирование

Распространяется только для инструмента из быстрорежущей стали.

Сочетание свойств, присущих цианированной поверхности с свойствами насыщенной серой поверхности.

Жидкое азотирование

Распространяется только для инструмента из быстрорежущей стали.

Низкая стоимость метода, высокая производительность, простота процесса.

Газовое азотирование

Распространяется только для инструмента из быстрорежущей стали.

Высокая скорость формирования диффузионного слоя, возможность уменьшения глубины поверхностной зоны хрупких карбонитридных и нитридных фаз.

Ионное азотирование

Распространяется только для инструмента из быстрорежущей стали.

Высокая скорость насыщения азотом поверхности инструмента при минимальной его деформации, сохранение высокой чистоты поверхности, большая экономичность.

Борирование

Распространяется в основном для упрочнения быстрорежущих дисковых и кольцевых фрез.

Высокая твердость после обработки — до 1400HV.

Метод термодиффузионной обработки инструмента в порошковых засыпках

Распространяется только на инструмент из твердых сплавов.

Смесь может быть использована 2–3 раза, что повышает экономичность метода.

Детонационный (термомеханический) метод

Распространяется только для инструмента из быстрорежущей стали. Уровень шумов достигает 120–150 дБ.

Обрабатываемый инструмент не подвергается заметному нагреву и после выдерживает ударные нагрузки.

Никель-фосфорные покрытия

Повышенная хрупкость при толщине от 10 мкм.

Наиболее применим для сложнопрофильного фасонного инструмента.

Эпиламирование

В настоящее время мало изучен — определяются виды обработки, режимы обработки.

Распространяется на инструмент из твердых сплавов и быстрорежущих сталей.

Конденсация газообразных соединений с образованием твердых осадков

Распространяется только на инструмент из твердых сплавов.

Хорошую сцепляемость с основой, высокая твердость и достаточная теплопроводность, хорошие антифрикционные свойства, инертность к черным металлам, хорошее сопротивление износу по задней поверхности.

Электролитическое хромирование

Снижение усталостной прочности стали на 20–30 % из-за больших остаточных напряжений.

Высокая износостойкость и достигаемая твердость до 1100 HV.

Электролитическое осаждение никель-фосфорного покрытия

Метод требует работы с веществами опасными для здоровья человека.

Покрытие проявляет себя как высокотемпературная смазка.

Электроискровое легирование

Небольшая глубина и шероховатость упрочненного слоя.

Метод распространяется на инструмент как из быстрорежущей стали, так и из твердых сплавов.

Электрофизический метод — метод нанесения износостойких покрытий методам конденсации с ионной бомбардировкой

Высокая стоимость оборудования.

Распространяется на инструмент из твердых сплавов и быстрорежущих сталей. Возможность поддержания низкого температурного режима процесса (400–500°С). Возможность осаждения многослойных покрытий.

Выводы: Проведенное исследование методов повышения стойкости режущего инструмента показало, что каждый метод имеет свои достоинства и недостатки, которые сравнить между собой на данный момент не представляется возможным, в связи с различными критериями оценки недостатков и достоинств каждого метода. Для определения эффективного метода повышения стойкости режущего инструмента необходимо провести дальнейшие исследования при сочетании физико-механических методов обработки и методов нанесения износостойких покрытий.

Литература:

  1. Водин Д. В. Лазерная обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента // Актуальные вопросы технических наук: материалы III Международной научной конференции (г. Пермь, апрель 2015 г.). — Пермь: Зебра, 2015. — С. 95–97.
  2. Полянсков Ю. В., Табаков В. П., Тамаров А. П. Технологические методы повышения износостойкости режущего инструмента и деталей машин // Учебное пособие. — Ульяновск: УлГУ, 1999. — 69 с.
  3. Дашевский А. Р., Полетаев В. А., Костылев Д. Н., Разводов М. А. Теоретические основы повышения стойкости режущего инструмента за счет диффузионной металлизации // Молодой ученый. — 2017. — № 17. — С. 42–44.
  4. Водин Д. В. Магнитно-импульсная обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2015 г.). — СПб.: Свое издательство, 2015. — С. 67–70.
  5. Григорьев С. Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента // Машиностроение. — 2009. — С. 368.
Основные термины (генерируются автоматически): режущий инструмент, раз, инструмент, стойкость инструмента, покрытие, сталь, метод повышения стойкости, обработка, ультразвуковая обработка, слой.


Ключевые слова

режущий инструмент, стойкость, физико-механические методы, методы повышения стойкости режущего инструмента путем нанесения на его рабочую поверхность износостойких материалов и антифрикционных покрытий

Похожие статьи

Покрытие для режущего инструмента | Статья в журнале...

Повышение работоспособности режущего инструмента можно обеспечить благодаря улучшению свойств поверхностного слоя инструментального материала, при котором рабочая поверхность инструмента наиболее эффективно сопротивляется характерным видам износа.

Теоретические основы повышения стойкости режущего...

Применение износостойких покрытий и новых инструментальных материалов повышает стойкость инструмента в два и более раз, что положительно сказывается на производительности и себестоимости лезвийной обработки.

Технология плазменной обработки режущего инструмента

Ключевые слова: машиностроение, режущие инструменты, обработка плазмой, детали машин, износостойкость инструмента.

Плазменное упрочнение способствует повышению устойчивости к трещинам режущей стали. А при выполнении комплекса упрочнений по...

Применение режущих инструментов из синтетических...

Режущий инструмент из кубического нитрида бора выводит обработку закаленных материалов на новый уровень [6,7]. Основные преимущества обработки закаленных материалов инструментом из КНБ: - высокая производительность за счет высоких скоростей резания и...

Ультразвуковая обработка как перспективный метод...

Рассмотрена ультразвуковая обработка как один из основных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента, способствующая увеличению сроков его службы. Ключевые слова: ультразвуковая обработка, ультразвук, ультразвуковая...

Особенности режущего инструмента с многофункциональным...

Оптимальная обработка изделий из композиционных материалов. Особенности режущего инструмента с многофункциональным покрытием для резания труднообрабатываемых материалов. Теоретические основы повышения стойкости режущего...

Эффективный способ упрочнения обработки поверхностного...

При ударных методах инструмент, рабочие тела или среда многократно воздействует на всю обрабатываемую поверхность или на ее часть, при этом сила

Ультразвуковая обработка является одным из передовых методов поверхностного пластического деформирования.

Плазменно-электролитное формование наноструктурированной...

Покрытие для режущего инструмента | Статья в журнале... Однако у них имеется серьезный

Ультразвуковая обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента. Теоретические основы повышения стойкости режущего...

Увеличение долговечности тяжелонагруженных деталей...

Теоретические основы повышения стойкости режущего... Диффузионной металлизацией называется химико-термическая обработка

По сравнению, например, с обкатыванием шаром ультразвуковая обработка отличается следующими особенностями и преимуществами...

Похожие статьи

Покрытие для режущего инструмента | Статья в журнале...

Повышение работоспособности режущего инструмента можно обеспечить благодаря улучшению свойств поверхностного слоя инструментального материала, при котором рабочая поверхность инструмента наиболее эффективно сопротивляется характерным видам износа.

Теоретические основы повышения стойкости режущего...

Применение износостойких покрытий и новых инструментальных материалов повышает стойкость инструмента в два и более раз, что положительно сказывается на производительности и себестоимости лезвийной обработки.

Технология плазменной обработки режущего инструмента

Ключевые слова: машиностроение, режущие инструменты, обработка плазмой, детали машин, износостойкость инструмента.

Плазменное упрочнение способствует повышению устойчивости к трещинам режущей стали. А при выполнении комплекса упрочнений по...

Применение режущих инструментов из синтетических...

Режущий инструмент из кубического нитрида бора выводит обработку закаленных материалов на новый уровень [6,7]. Основные преимущества обработки закаленных материалов инструментом из КНБ: - высокая производительность за счет высоких скоростей резания и...

Ультразвуковая обработка как перспективный метод...

Рассмотрена ультразвуковая обработка как один из основных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента, способствующая увеличению сроков его службы. Ключевые слова: ультразвуковая обработка, ультразвук, ультразвуковая...

Особенности режущего инструмента с многофункциональным...

Оптимальная обработка изделий из композиционных материалов. Особенности режущего инструмента с многофункциональным покрытием для резания труднообрабатываемых материалов. Теоретические основы повышения стойкости режущего...

Эффективный способ упрочнения обработки поверхностного...

При ударных методах инструмент, рабочие тела или среда многократно воздействует на всю обрабатываемую поверхность или на ее часть, при этом сила

Ультразвуковая обработка является одным из передовых методов поверхностного пластического деформирования.

Плазменно-электролитное формование наноструктурированной...

Покрытие для режущего инструмента | Статья в журнале... Однако у них имеется серьезный

Ультразвуковая обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента. Теоретические основы повышения стойкости режущего...

Увеличение долговечности тяжелонагруженных деталей...

Теоретические основы повышения стойкости режущего... Диффузионной металлизацией называется химико-термическая обработка

По сравнению, например, с обкатыванием шаром ультразвуковая обработка отличается следующими особенностями и преимуществами...

Задать вопрос