Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение надежности и работоспособности минералокерамического режущего инструмента путем совершенствования износостойких покрытий

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Проведенный комплекс исследований по проблеме повышения работоспособности и надежности минералокерамического режущего инструмента путем совершенствования износостойких покрытий позволяет сделать следующие выводы: Разработана физико — математическая модель разрушения минералокерамического режущего инструмента при воздействии внешней среды с использованием обобщенной функции повреждаемости К 9 (а… Читать ещё >

Повышение надежности и работоспособности минералокерамического режущего инструмента путем совершенствования износостойких покрытий (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ВВЕДЕНИЕ
  • ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 1. 1. Обзор применяемого минералокерамического инструмента
    • 1. 2. Вопросы упрочнения минералокерамического инструмента
    • 1. 3. Влияние внешней среды на стойкость и производительность минералокерамического режущего инструмента
    • 1. 4. Современные технологические методы повышения работоспособности режущего инструмента
  • ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 2. 1. Общая методика исследований
    • 2. 2. Методы металлографического и металлофизического анализа
    • 2. 3. Методы определения характеристик процесса резания и стойкости режущего инструмента
    • 2. 4. Статистическая обработка результатов экспериментов
  • ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНО — ФИЗИКО — ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ НА КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ ИНСТРУМЕНТА ПРИ РЕЗАНИИ
    • 3. 1. Фрактографические исследования площадок износа на инструменте
    • 3. 2. Микрорентгеноструктурные исследования контактных поверхностей
  • Выводы из третьей главы
  • ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ, НАДЕЖНОСТЬ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ МИНЕР А-ЛОКЕРАМИЧЕСКОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
    • 4. 1. Влияние покрытий на усадку стружки
    • 4. 2. Влияние покрытий на шероховатость обработанной поверхности
    • 4. 3. Разработка требований, предъявляемых к износостойким покрытиям на основании анализа физико — химических процессов, протекающих на контактных поверхностях при резании
    • 4. 4. Надежность минералокерамического режущего инструмента
  • Выводы из четвертой главы

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ФИЗИКО — МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КИНЕТИКИ РАЗРУШЕНИЯ МИНЕРАЛОКЕРАМИЧЕСКОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА. 77−85 5.1. Разработка физико — математической модели разрушения минералокерамического режущего инструмента с использованием обобщенной функции повреждаемости К9 (о) инструментального материала. 77−85

Выводы из пятой главы. 86 ОБЩИЕ

ВЫВОДЫ. 87−88

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 89−99

ПРИЛОЖЕНИЯ 100

Металлические детали машин, приборов и других изделий получают отливкой металла в формы, обработкой металла давлением (прокатка, ковка, штамповка), использованием лазерных лучей, плазмы, электрохимической и электрофизической обработкой, а также обработкой резанием. В настоящее время доля обработки металлов резанием в машиностроении составляет около 35% и, следовательно, оказывает решающее значение на темпы развития машиностроения. В связи с этим заметно возрастает роль режущего инструмента, в значительной степени определяющего производительность и экономичность производства .

В настоящее время большое внимание стало уделяться минералокерами-ческим режущим инструментам. Основной особенностью режущей керамики является отсутствие связующей фазы, что значительно снижает степень ее разупрочнения при нагреве в процессе изнашивания, повышает прочность, что и предопределяет возможность применения высоких скоростей резания (V = 600 — 1000 м / мин.), намного превосходящих скорости резания инструментами из твердого сплава.

С появлением новых труднообрабатываемых материалов появилась необходимость в увеличении стойкости минералокерамического режущего инструмента и повышения качества обрабатываемой поверхности.

Основным способом увеличения стойкости режущего инструмента из минералокерамики является нанесение на него износостойких покрытий. Проблемы исследований влияния минералокерамического режущего инструмента с износостойкими покрытиями на эффективность обработки металлов резанием не доста точно изучены. Также не изучены физико — химические процессы протекающие на контактных поверхностях режущей керамики с покрытиями .

Поэтому изыскание путей повышения износостойкости и надежности минералокерамического режущего инструмента на основании анализа механизмов его микроразрушения является актуальной задачей .

Автор защищает диссертационную работу на тему: «Повышение надежности и работоспособности минералокерамического режущего инструмента путем совершенствования износостойких покрытий ». Данная работа имеет следующую научную новизну :

— выявлен микромеханизм изнашивания минералокерамического режущего инструмента с нитридотитановым покрытием ;

— сформулированы требования к составу покрытий, наносимых на минерало-керамический режущий инструмент;

— установлено влияние кислорода из внешней среды на характер изнашивания и разрушения минералокерамического режущего инструмента ;

— разработана физико — математическая модель разрушения минералокерамического режущего инструмента при воздействии внешней среды с использованием обобщенной функции повреждаемости К 9 (а) инструментального материала.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Технологии машиностроительного производства «Ивановской государственной текстильной академии. Ее тема является составной частью исследовательской тематики кафедры .

Диссертация состоит из введения, пяти глав с введением, заключения, списка литературы из 101 наименования и приложения. Общий объем работы составляет 100 страниц машинописного текста, включая 13 рисунков и 6 таблиц .

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ :

Проведенный комплекс исследований по проблеме повышения работоспособности и надежности минералокерамического режущего инструмента путем совершенствования износостойких покрытий позволяет сделать следующие выводы :

1. Инструмент в процессе резания разрушается хрупко во всем исследуемом диапазоне режимов резания. У пластин изготовленных из ВОК — 200 и ВОК — 200 + наблюдается хрупкий скол, а у пластин изготовленных из ВОК -200 + (Ъх + Ш) N наблюдается вязко — хрупкий скол .

2. Установлена роль физико — химических процессов, протекающих между контактными поверхностями и внешней средой при резании, в изнашивании минералокерамического режущего инструмента.

3. Выявлено превалирующее окислительное изнашивание инструмента с нит-ридотитановым покрытием, которое является результатом взаимодействия элементов покрытия, инструментальной матрицы и внешней среды .

4. Разработана физико — математическая модель разрушения режущей керамики с учетом кинетических процессов накопления повреждений с использованием обобщенной функции повреждаемости К (а). Характер обобщенной функции повреждаемости определяется на основании экспериментальных данных полученных при исследовании реального процесса резания .

5. Предлагаемая обобщенная функция повреждаемости учитывает процессы разрыхления материала в виде микропор и микротрещин, и может быть ис пользована при расчетах периода стойкости Т минералокерамического инструмента .

6. Промышленная апробация результатов на АО «Точприбор «и ОГУП «Ив-машприбор «показали, что стойкость минералокерамического инструмента с покрытием в 2 раза выше, чем стойкость минералокерамического инструмента без покрытия.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.Н. Эффективность применения режущего инструмента с износостойким покрытием // Обработка материалов резанием М.: МДНТП, 1977. — с. 53 -62 .
  2. М.С. Роль углерода и кислорода в износе режущего инструмента . В кн.: Физические процессы при резании металлов. — Волгоград, 1984 .
  3. К. Д. Микропроцессы разрушения // Разрушение. М.: Мир, 1973. т. 1 с. 265 375 .
  4. Ю.М. Исследование закономерностей износа твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями с целью повышения его работоспособности .: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тбилиси, 1984. — 17 с.
  5. С.А., Верещака A.C., Кушнер B.C. Резание материалов : Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: Учебник для техн. вузов М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. — 448 с.
  6. A.C. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями . М.: Машиностроение, 1993., 335 с.
  7. A.C. Анализ основных аспектов проблемы создания высокопроизводительных инструментов с покрытиями . В кн.: Перспективы развития резания конструкционных материалов. — М.: 1980., с. 160 — 164 .
  8. A.C. К вопросу о роли покрытий в процессе износа режущего инструмента . В кн.: Современные проблемы резания инструментами из сверхтвердых материалов. Харьков, 1981., с. 31−33 .
  9. A.C., Табаков В. П., Жогин A.C. Износ твердосплавных инструментов с покрытием . Вестник машиностроения, 1981., № 4, с. 45 49 .
  10. В.И. Физическая природа разрушения металлов . М.: Металлургия, 1984., 280 с.
  11. Ф.А. Закон ползучести и длительной прочности металлов . М.: Металлургия, 1986., 304 с.
  12. В.Р. Влияние СОЖ на износ и стойкость инструмента при непрерывном резании конструкционных сталей . В кн.: Вопросы обработки металлов резанием. — Иваново, 1975., с. 31 — 37 .
  13. М.Б. Исследование трения и смазки при резании металлов . В кн.: Трение и смазка при резании металлов. — Чебоксары, 1972., 138 с.
  14. Д.Д. Скол, пластичность и вязкость кристаллов // Атомный механизм разрушения. М.: Металлургиздат., 1963., с. 220 253 .
  15. Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов . М.: Высшая школа, 1985., 304 с.
  16. Д.М. Причины образования экстремума стойкостной зависимости твердосплавного инструмента . Вестник машиностроения, 1976., № 6, с. 45 — 47.
  17. В.П., Беровский Г. В., Музыкант Я. Б., Ипполитов Г. М. Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение . Справочник М.: Машиностроение, 1987., 320 с.
  18. В.А. Субатомный механизм износа режущего инструмента . Ростов -на — Дону. Изд. Ростовского — на — Дону университета, 1973., 165 с.
  19. H.H., Фетисова З. М. Обработка резанием тугоплавких сплавов . М.: Машиностроение, 1966., 224 с.
  20. Ю.Г. Разрушение и изнашивание инструмента, оснащенного режущей керамикой // Трение и износ. 1991., т. 12, № 2, с. 287 — 295 .
  21. П.А. Сравнительное исследование режущих свойств основных марок неперетачиваемых твердосплавных пластин с износостойкими покрытиями . -В кн.: Перспективы развития резания конструкционных материалов. М., 1980., с. 301 -308 .
  22. C.B. Исследование режущих свойств и разработка путей дальнейшего развития инструмента с износостойкими покрытиями . Дис. канд. техн. наук — М., 1979., 239 с.
  23. E.B. Стойкость инструментов из композитов и минералокерамики при чистовой обработке закаленного чугуна // Станки и инструмент, 1985., № 9, с. 21−22.
  24. .И., Натансон М. Э., Бершадский Л. И. Механо химические процессы при граничном трении . — М.: Наука, 1972., 170 с.
  25. И.Г. Современные проблемы электронной спектроскопии . М.: Атом-издат., 1978., 248 с.
  26. В.Н., Можин H.A., Семенов В. В. Исследование химической активности СОЖ при резании металлов . В кн.: Вопросы теории действия СОТС в процессах обработки металлов резанием. Горький, 1975, т. 3, с. 117 — 131 .
  27. В.Н. Повышение эффективности СОЖ . М.: машиностроение, 1975., 86 с.
  28. A.M., Орлов А. Н. Кинетика термофлуктуационного роста магистральной трещины в поликристаллической фольге пластичного материала // ФММ, 1982., т. 54, № 3, с. 553 559 .
  29. Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента . М.: Машиностроение, 1982., 320 с.
  30. Лоу Д. Р. Обзор особенностей микроструктуры при разрушении сколом // Атомный механизм разрушения. М.: Металлургиздат., 1963., с. 84 108 .
  31. И.Г. Влияние газовой среды на износ металлов . Киев, Техника, 1986., 181 с.
  32. А.Н., Владимиров В. И. Микромеханизмы распространения трещин // Усталость и вязкость разрушения металлов. М.: Наука, 1974., с. 141 147 .
  33. В.А. Теоретические основы микромеханики разрушения // Чтения памяти А. Ф. Иоффе: Л.: Наука, 1984., с. 22 28 .
  34. В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов . М.: Высшая школа, 1974.
  35. Практическая растровая электронная микроскопия / Пер. с англ. / Под ред. Гол-дстайна Дж. и Яковица X. М.: Мир, 1978., 656 с.
  36. Развитие науки о резании металлов / Под ред. Зорева H.H., Грановского Г. И., Ларина М. Н. и др. / М.: Машиностроение, 1967., 416 с.
  37. В.Р., Лексовский A.M., Сакиев С. И. Кинетика взаимодействия микро -и макротрещин // ФММ, 1975., т. 40, № 4, с. 812 816 .
  38. В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов . М.: Металлургия, 1986., 224 с.
  39. В.В., Латышев В. Н., Брагин C.B. Размерный износ резцов при точении молибдена . В кн.: Вопросы обработки металлов резанием. — Иваново, 1973., с. 48−50 .
  40. Э.А. Исследование термодиффузионных свойств технологических процессов с целью повышения стойкости режущнго инструмента : Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1971., 20 с.
  41. Э.А., Прибыш А. И., Авдеенко А. П. Разработка и опыт применения защитных технологических сред . В кн.: Вопросы теории действия СОТС в процессах обработки металлов резанием ., т. 1, Горький, 1975., с. 203 — 219 .
  42. В.А. Надежность режущего инструмента : Учеб. пособ. М.: Мосстанкин, 1990., 92 с.
  43. З.С. Влияние среды на характер износа и стойкость быстрорежущего инструмента . Труды грузинского политехнического института, 1967., № 1, с. 185 197 .
  44. В. П. Езерский В.И., Полянсков Ю. В. Повышение работоспособности режущего инструмента путем направленного изменения состава износостойкого покрытия // Вестник машиностроения. 1989., № 12, с. 43 — 46 .
  45. Е.М. Резание металлов . Пер. с англ. Г. И. Айзенштока. М.: Машиностроение, 1980.
  46. Я.Б. Механические свойства металлов . М.: Машиностроение, 1974., 471 с.
  47. Д. Двойникование и зарождение трещин в металлах с объемноцентриро-ванной кубической решеткой // Разрушение твердых тел. М.: Металлургия, 1967., с. 222 255 .
  48. И. Ползучесть металлических материалов . М.: Мир, 1987., 302 с.
  49. Rici Ray Ashby M.F. Intergranubar frachture elevated temperature // Acta met., 1975. Vol. 23, № 6, P. 653 666 .
  50. Eine der weifbesten frassorten: TTM 5: Проспект / Фирма «Krupp Widia », ФРГ.
  51. Kolaska H., Dreyer K. Immer feiner Verbesserte Hartmetallsorten als Schnenmarkt, 1988. Vol. 94, № 42, P. 44 — 46, 48, 50 .
  52. Kolaska H., Dreyer K. Entwicklungsstand keramischen schneidstoffe. Werkzeuge fur die spanende fertigung, sept., 1989., P. 4 13 .
  53. Konig W., Gerschweiler K. Werkzeugverschleiss und Schneidstoffvergleich Inconel 718 mit Keramik und CBN drehen. Industrie Anzeigen. — 1987., № 13, P. 24 — 28 .
  54. Krainer H. Arch. Eisenhuttenw. Bd. 27. № 1 2 p. 533. 108. Momper F. 3., Frei-drichs K., Fripan M. Keramische schneidstoffe entwicklungsstand — tendenzen — anwendungen. Neue Werkstoffe. October, 1987., P. 4 — 15 .
  55. Hochgeschwindigkeits drehen bis 3000 m / min Schnittgeschwindigkeit. Tuffent-sammer K., Augustin D. «TZ Metallbearb. », 1985., 79, № 7 .
  56. Hochgeschwindigkeits Zerspanung beginnt jetzt mit SIN «Werkstatt und Betr. », 1985., 118, № 8, P. 503−504.
  57. Eigenschaften und Anwendung von Cermet Schneidplatten. Urano H., Kopiin D. «Werksttat und Betr. », 1985., 118, № 9, P. 631 — 637 .
  58. Apparatus and method for increasing wear life of ceramic tools. Runkle Franklin D., Tennenhouse Gerald J., Ford werke AG. Заявка 85 / 2 789, Муждунар. PCT. Заяв. 22.12.83.
  59. Ceramic cutting tools boost productivity. «Amer. Mach. », 1985., 129, № 10, P. 173 174 .
  60. The effects of oxygen on the wear of Si3N4 against cast iron and steel. Tennenhouse Gerald J., Runcle Franklin D. «Wear », 1986., 110, № 1, P. 75 78 .
  61. Wear behavior of silicon nitride tools as function of their specific properties. Werfheim R., Agranov D. «CIRP Ann. », 1986., 35, № 1, P. 63 66 .
  62. Frank and crater wear mechanisms of aluminabased cuffing fools rohen machining steel. Brandt G. «Wear », 1986., 112, № 1, P. 39 56 .
  63. Angebot so umfangreich wie nie zuvor. «Ind. Anz. », 1986., 108, № 81, P. 32 -34 .
  64. Sintered cermet for fool provided with high hardness. Иосимура Хиронори, Ито Наохиса, Мицубиси киндзону к. к., Япония .
  65. Тосиока Насааки, Кикай, но кэнкю, Sei Mach., 1986, 38, № 6, 675 — 681 .
  66. A.laffut de fout се gui sert a reduire les mefaux en copeaux. «Mach. Prod. », 1986., № 449, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25 .
  67. Leistungsstarke weise Schneidkeramic fur Gusbearbeitung. «Konstr. + giessen », 1986., 11, № 3,22.
  68. Steigerung der Zerspanleistung beim Stirnplanfrasen durch Einsatz von Nitridkeramik. Bucholz Th. «Ind. Anz. », 1986., 108, № 90, 46 — 47 .
  69. Drehen von Eisenguswerstoffen mit Siliciumnitrid Schneidkeramik — Verschleis-verhalten und Zerspankrufte. Konig Wilfried, Lauschel Jurgen. «Konstr. + gissen », 1986., 11 ,№ 3, 4 — 10 .
  70. Der Schneidstoff aus Silizium Nitrid. «Ind. — Anz. », 1986., 108, № 90, 52 .
  71. Moderne Maschinen erfordern moderne Schneidstoffe. Teil 3 Kolaska Hans. «Techn. J », 1986., № 7, 13 15 .
  72. Hohe Leistung Entwicklung spichtungen und AnwendungsSchwerpunkte von Schneidkeramiken. Abel Robert. «Techno — Tip », 1986., 16, Sonderaus: «Fabrik 2000 », 74 — 76 .
  73. Les oufils de coupe en ceramique. «Fonderie Fondeur aujourdhui », 1986., № 59, 39 .
  74. Insert insight sorting through the grade maze. Noaker Paula. «Tool, and Prod. », 1986., 52, № 9, 40−46.
  75. Keramische Werkstoffe: insbesondere Schneidstoffe fur die Zerspanung. Dreyer K., Kolaska J., Grewe H. «Reib, und Verschleiss metal und nichtmetal Werkst. «Aberursel », 1986., 323 353 .
  76. Imoroved fool life with silicon nitride. Wertheim Rafi. «Austal. Mach, and Prod. Eng. », 1986., 39, № 8, 19, 23 .
  77. Erfahrungen beim Schruppdrehen von Inconel 718 mit Siliziumnitrid. Gerschwiler K. «Ind. Anz. », 197, 198, № 3 — 4, 36 — 37 .
  78. Wirtschaftlicher Einsatz von Siliziumnitrid beim Stirnplanfresen von Grausug durch optimale Schnittbedingungen. Buchholz Thomas. «Werkstattstechnik », 1987., 77, № 9, 483 487 .
  79. Drehen von Hartwerkstoffe mit Mischkeramik und Bornitrid — Werkzeugen. Momper Friedrich J., Friederich Kilian M. «Werkstatfstechnik », 1987., 77, № 9, 471 -474.
  80. Tornitura o rettifica per lacciaio temprato? «Mecc. Mod. «, 1987., 8, № 7 8, 34 -37 .
  81. Nicht mehr so sprode. Kolaska J., Dreyer K. «Maschinenmarkt », 1987., 93, № 40, 110−115.
  82. Wear mechanisms when machining grey cast iron with ceramic tools. Brandt G., Mikus M., Senesan Z., Hogmark S. «Surface Eng. », 1987., 3, № 3, 211 225 .
  83. Ceramic cutting tools a review. North Bernard. «Int. J. High Technol. Ceram. », 1987., 3, № 2, 113−127.
  84. Verschleisverhalten von Silizium nitrid — Schneidkeramik. Tonshoff H.K., Bartsch S. «TZ Metalbearb. », 1987., 81, № 9, 32 — 33, 36 — 38 .
  85. Frasen mit Schneidkeramik. Abel Robert. «Werkstattstechnik », 1987., 77, № 10, 553 -556.
  86. Effekte und Qualitatsgewinn beim Einsatz neuer Schneidwerkstoffe. Straup K.H. «Fertigungstechn und Betr. », 1987., 37, № 11, 668 .
  87. Edzett nemesitett acelok esztergalasa uj feijlesztesu keramialapkakkal. Szabo Zsols. «Gepgyartastechnologia », 1987., 27, № 10, 468 473 .
  88. Narufaki Norihio, Mado Yasuhiro. «CaUMHny Kocaicy KaucH, J. Jap. Soc. Precis. Eng. », 1987., 53, № 4, 589 594 .
  89. Notch wear and chemically induced wear in cutting with A1203 tools. Tonshoff H.K., Brinksmeier E., Bartstch S. «CIRP Ann », 1987., № 2, 537 — 541 .
  90. Bedeutungsvolle. Keramik als Schneidstoffur Zerspanung. Bartsch Sven. «Maschinenmarkt», 1988., № 4, 22 24, 27 — 29 .
  91. Bestimmung thermischer und mechanischer Kennwerte von A1203 Schneidkeramik. Bartsch S. «Fachber Metallbearb », 1987., 64, № 6, 531 — 536 .
  92. Drehen von Hartwerkstoffen in der Praxis Maschkeramiken und Bornitrid Schneidstoffe. Momper F. «Ind. Anz. », 1988., 110, № 14, 26 — 29 .
  93. Hohere Schnittgeschwindigkeiten mit Schneidkeramik. Gomoll Volker. «Maschine «1988., 12, № 1 2, 54, 56, 61 — 63 .
  94. PZS in the manufacturing process CSIRO. «Austral. Mach, and Eng. », 1987., 40, № 1, 15 — 16 .
  95. Harten als Stahl Verschleisfeste Keramiken als Spanungswerkstoff mit guter Temperatur bestandigkeit. Kolaska Johannes, Dreyer Klaus. «Maschinenmarkt », 1988., 94, № 7, 54 — 58 .
  96. Wear of aluminum oxide tools in steel culting. Toenshof H.K., Bartsch S. «And. Manuf. Process. », 1987., 2, № 3 4, 267 — 301 .
  97. Tool life and wear mechanisms for ceramic on steel. Hashemipour M. «Prod. Eng. », 1988., 67, 33 34 .
  98. Jamane Jasuo, Jan Biinghwa, Usuki Hitosi Norihiko. «CsftiviHiiy Korany KaficH. J. Jap. Soc. Precis. Eng. », 1987., 53, № 11, 1779 1784 .
Заполнить форму текущей работой