LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Технологічні засади підвищення зносостійкості дереворізального інструменту комплексною електроіскровою і лазерною обробкою

покриттями після обробки ОКГ, а також ЕІЛ, на деяких деревинних матеріалах спостерігається зворотня залежність - Fтр1>Fтр6 . Аналіз профілограм показує, що у випадку тертя індентора після обробки ОКГ з мікротвердістю 6200....6250 МПа ямка набуває клиноподібної форми з рівними краями, тобто при терті переважає процес різання, який із збільшенням часу випробувань не викликає зростання сили тертя. Поверхня залишається достатньо гладкою, глибина ямки становить 0,044...0,046 мм.

При роботі індентора з покриттям отриманим ЕІЛ мікротвердістю 5100...6500 МПа сила тертя зростає, що пояснюється підвищеною шорсткістю поверхні індентора і це наглядно простежується на профілограмі ямки (глибина ямки 0,028...0,032 мм).

У випадку випробувань комплексного бінарного покриття (ЕІЛ + ОКГ) мікротвердістю 9100 ... 10300 МПа спостерігається наступна залежність сил тертя - Fтр1і Fтр6 , тобто простежується практично її зменшення , що характеризує процес як ріжучий. Форма і поверхня ямки клиноподібна, гладка , глибиною 0,060...0,064 мм, а це сприяє зменшенню зусиль різання і зменшенню силових витрат в зоні контакту.

Таким чином, бінарне комплексне покриття нанесене на інструментальні сталі володіє кращими триботехнічними характеристиками в порівнянні з іншими покриттями.

В реальних умовах часто обробці піддається деревина, належно не висушена. У зв'язку з цим певний інтерес представляли дослідження впливу вологи в деревині на процеси контактної взаємодії пар "сталевий індентор – волога деревина". У цьому випадку застосовували плоскі зразки з деревини з вмістом вологи 38%. Контакт сталевого індентора з вологою деревиною у всіх випадках досліджень призводить до зменшення в 2,5 рази сили тертя в порівнянні з сухою деревиною. Очевидно, це пояснюється наявністю в зоні контакту вологи, яка виконує змащувальну дію на матеріал. Як і у випадку при терті індентора по сухій, так і при терті по вологій деревині найкращими трибовластивостями володіє комплексне бінарне покриття (ЕІЛ+ОКГ).

З метою підтвердження отриманих на трибометрі результатів і для оцінки поведінки покрить в більш жорсткіших режимах роботи проведені дослідження стійкості покрить при фрикційному контакті в парі з сталлю 65Г. Оцінку трибовластивостей матеріалів здійснювали на машині тертя МТ-68 при обертовому русі зразка із сталі Р6М5 з покриттям по сталі 65Г за схемою "палець-диск" з V=5 м/с і Р=1 МПа. В процесі експерименту фіксували силу тертя і лінійне зношування. Показано, що нанесення покриття в декілька разів підвищує стійкість проти спрацювання досліджуваних інструментальних сталей. Підвищеним комплексом триботехнічних властивостей володіють комплексні бінарні покриття. Нанесення цих покрить на сталі У8 і Р6М5 не змінює рівень силових втрат. Коефіцієнт тертя в обох випадках рівний 0,3. Інтенсивності зношування сталей теж співрозмірні. Деяка різниця (для сталі У8+ЕІЛ, m=0,45, а для сталі Р6М5+ЕІЛ, m=0,4) в значеннях коефіцієнтів тертя для сталей У8 і Р6М5 має місце після ЕІЛ. Пояснюється це тим, що після ЕІЛ не вся поверхня металу покрита легуючими елементами евтектичного електроду, а лише її 70...80%. У випадку комплексного (ЕІЛ + ОКГ) зміцнення лазерна обробка сприяє рівномірному розподілу легуючих елементів по всій контактній поверхні зразка, про що свідчить вужчий діапазон розходження показників мікротвердості (в межах 200...300 МПа), тоді як для покриття після ЕІЛ цей діапазон зростає (400...500 МПа). Найвища зносостійкість комплексного покриття досягається завдяки його структурі і комплексу фізико-механічних властивостей сформованого зміцненого шару металу, в т.ч. і його високій твердості.

Моделювання умов тертя зразків із дуба з вмістом вологості 15% (діаметром 100 мм і шириною 25 мм) різцями із інструментальних сталей У8 і Р6М5, зміцнених електроіскровим легуванням електродом системи Fe–Mn – C – B – Si - Cr з подальшою лазерною обробкою, здійснювали на машині тертя МТ-68 (досліди проводили при поєднанні обертового і зворотньо - поступальних рухів) і визначали інтенсивність зношування (Ізн мг/км) при V=3; 6; 9 м/с і Р = 10; 20; 30 Н. Тривалість точіння становила 300 секунд.

Найменша інтенсивність зношування різального інструменту з покриттям після ЕІЛ + ОКГ має місце при точінні деревини за допомогою сталі Р6М5 при швидкості 9 м/с і навантаженні 10 Н (зменшення в 4...6 раз інтенсивності зношування сталі У8 і до 5...7 разів сталі Р6М5 в порівнянні з сталями без покриття; підвищення продуктивності процесу різання в 2 рази). Більше того, проведене контрольне зважування контртіла із сосни до – і після обробки різанням при V = 9м/с і Р = 10 Н протягом 10 секунд показало, що у випадку застосування в якості різця сталі Р6М5 знімання деревини склало 0,00202 кг, у випадку застосування цієї ж сталі з комплексним ЕІЛ+ОКГ покриттям втрати ваги дерев'яного контртіла становлять 0,00551 кг, тобто майже в 2 рази більше. Таким чином, нанесення комплексного бінарного покриття на сталь Р6М5 забезпечує не тільки підвищену зносостійкість дереворізального інструменту, але і підвищує продуктивність процесу різання деревини.

Четвертий розділ дослідження присвячений розробці технологічних засад нанесення нових зносостійких комплексних (ЕІЛ+ОКГ) покрить з використанням евтектичних електродних сплавів. Базовою системою для евтектичного сплаву була обрана система Fe – Mn – C – B. Оскільки для отримання такого сплаву основними компонентами є СЧ - 20, В203, Fе Мnта інші, тому в складі евтектичного електроду завждимістяться шкідливі домішки : сірка, фосфор, кисень і ін. Ці шкідливі домішки різко знижують комплекс фізико-механічних властивостей, тому що вони розміщуються по границях зерен, а це робить матеріал крихким, менш пластичним. Отже, підвищити комплекс фізико-механічних властивостей електродного матеріалу, а з ним і службові властивості ріжучого інструменту можна шляхом введення в його склад сплаву нового елементу, який би мав велике споріднення до фосфору, сірки, кисню та інших компонентів і забезпечив би очищення границь зерен від цих шкідливих домішок.

Аналіз літературних даних показує, що одним з найбільш ефективних еле-ментів в такій ролі може виступати літій. Введення в сплав літію підвищує меха-нічні властивості і корозійну стійкість, зокрема підвищується межа текучості і міцності, твердості, покращується обробка різанням. Літій у сталях та сплавах, маючи високу спорідненість до кисню, сірки та фосфору, застосовується для дегазації, а також для зв'язування сірки і фосфору. Введення літію підсилює загальну десульфурацію сплаву, ущільнює структуру поблизу зерен, очищує від фосфору та оксидних виділень, що у сукупності підвищує зносостійкість.

Таким чином, зроблено припущення, що відомий і використаний нами в попередніх дослідженнях (розділ ІІІ) евтектичний матеріал системи Fе-Мn-С-В-Si-Cr для підвищення трибопоказників інструментальних сталей, при