LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

засвідчують, що з підвищенням навантаження інтенсивність зношування збільшується, а із збільшенням швидкості для обох випадків інтенсивність зношування падає.


Рис. 3. Діаграми інтенсивності зношування Ізн сталі з комплексним покриттям залежно від питомого навантаження Р і швидкості різання V:

а) сталь У8; б) сталь Р6М5


Комплексне на базі системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr-Li бінарне покриття на сталіУ8 до 2,5 раз і на сталі Р6М5 до 1,5 раз за своєю зносостійкістю перевищує аналогічне покриття на цих же сталях, нанесене електродом системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr. Запропоновано раціональні значення режимних параметрів - найменше значення інтенсивності зношування простежується при V =9 м/с і Р=10Н. Підвищення зносостійкості досліджуваних сталей з розробленим комплексним покриттям зумовлено збільшенням в 2...3 рази ерозії аноду і приросту катоду в порівнянні з вольфрамовмісним електродним матеріалом при ЕІЛ, а також перебудовою мікроструктури поверхневого шару і покращенням комплексу його фізико-механічних властивостей після ЕІЛ вторинною лазерною обробкою – рівномірному розподілу легуючих елементів по всій поверхні, підвищенню мікротвердості, зниженню шорсткості зміцненої поверхні.

Проведена оцінка зносостійкості розробленого покриття в умовах роботи верстатного обладнання, а саме при точінні деревини дуба прохідним різцем на токарно-гвинтоворізному верстаті 1К62 при різних швидкостях і глибинах різання, а також різних подачах. Час різання, як і початковий діаметр деревини, у всіх випадках випробувань були однаковими і складали відповідно 600 с і 150 мм. Визначено основні закономірності зміни величини сили різання, а також інтенсивності зношування різця із сталі Р6М5 та з комплексним покриттям на основі системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr-Li від швидкості різання, глибини різання і подачі (рис 4). Підтверджено вищу зносостійкість (1,5...2,5 рази) і зменшення сили різання (на 10...15%) комплексного покриття на основі системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr-Li в порівнянні з аналогічним покриттям системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr на досліджуваних сталях.




Завершальним етапом досліджень була перевірка зносостійкості розробленого покриття в умовах меблевого виробництва. Так, застосування комплексної (ЕІЛ+ОКГ) технології зміцнення прохідних і фасонних різців з інструментальної сталі У8 , що використовується для точіння ніжок стільців та столів у ВАТ Меблевий комбінат "Стрий" Львівської області, дало можливість підвищити їх зносостійкість в в 2....3 рази в порівнянні з серійною термічною обробкою (гартування) і збільшити продуктивність процесу точіння на 30...40%.


ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено узагальнення закономірностей протікання трибологічних процесів при контактній взаємодії поверхнево зміцнених інструментальних сталей з деревиною, а також нове вирішення науково-технічної задачі, яке полягає у створенні безвольфрамового евтектичного електродного матеріалу і комплексної (ЕІЛ+ОКГ) технології нанесення з нього бінарного покриття з високими триботехнічними характеристиками для підвищення зносостійкості дереворізального інструменту.

1. Встановлено основні триботехнічні характеристики – силу (коефіцієнт) тертя, зносостійкість (інтенсивність зношування), ріжучу здатність – процесу контактної взаємодії інструментальних сталей У8 і Р6М5 з покриттями після іонно-плазмового напилення, електроіскрового легування, лазерної обробки та комплексного ЕІЛ з наступним лазерним опроміненням в парі з різними породами деревини (дуб, бук, сосна), в т.ч. вздовж і поперек волокон, з врахуванням впливу вологості, а також закономірності їх зміни в залежності від виду нанесених покрить і режимів різання (параметрів тертя) – швидкості і навантаження .

2. Показано, що ефективних значень трибопоказників при контактній взаємодії інструментальних сталей з різними породами деревини можна досягнути для комплексного бінарного покриття, отриманого ЕІЛ евтектичним електродом системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr з наступною лазерною обробкою (зменшення в 4...6 разів інтенсивності зношування сталі У8 і до 5...7 разів сталі Р6М5 в порівнянні з цими сталями без покриття; підвищення продуктивності процесу різання майже в 2 рази), що дало підставу для подальшого розвитку досліджень з використанням електродних матеріалів такого класу для підвищення зносостійкості дереворізального інструменту.

3. Вперше для електроіскрового легування інструментальних сталей У8 і Р6М5 запропоновано новий безвольфрамовий евтектичний сплав на основі заліза системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr-Li. Обгрунтовано вибір складу і концентрації компонентів сплаву, встановлено їх граничні значення. Проведено оптимізацію складу евтектичного сплаву щодо зносостійкості при наступному співвідношенні компонентів : 0,6...1% С; 1,6...5% Mn; 0,9...3,45% В; 1,25...4,2% Si; 6,5...13% Cr; 0,3...1,15% Li; 73,20...88,85% Fe (причому співвідношення В:Li становить 3:1). Введення літію дозволило зменшити негативний вплив шкідливих домішок (сірки, фосфору, кисню і ін.), які суттєво знижують рівень службових характеристик покриттів внаслідок їх крихкості у відомих інших сплавах на базі системи Fe-Mn-C-B. Новий безвольфрамовий евтектичний сплав на основі заліза характеризується в'язко-пластичним зламом з розгалуженою структурою поверхні, високою рівномірністю розподілу хімічних елементів, наявністю таких фаз: a- Fe , Fe3(B,C), Fe2B, Fe3(Si,B). На склад сплаву отримано деклараційний патент України на винахід за №39481А від 15.06.2001р .

4. Розроблено технологію виготовлення нового економнолегованого евтектичного електродного матеріалу з домішками літію, визначено оптимальні режими синтезу (Т=1260 ... 1280С, t = 10 хв.). Запропоновано комплексну технологію нанесення з цього електродного матеріалу бінарного покриття шляхом ЕІЛ (за режимом - ємність конденсаторів С = 470 мкФ, амплітуда імпульсів напруги U = 42 В, робочий струм Ір=5 А, енергія одиничного розряду W = 0,37 Дж) і наступного лазерного опромінення (за режимом - діаметр плями dn=1,284 мм, площа плями Sn" 1мм2, частота 4 Гц, границя перекриття КП=0,5, щільність енергії ЕF=1,5 Дж/мм2).

5. Структура комплексного бінарного покриття нанесеного ЕІЛ+ОКГ з використанням евтектичного електродного матеріалу системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr-Li має вигляд білого шару дрібнозернистої структури (формується з рідкої фази) товщиною 50...60 мкм, твердістю до 1,5 раза більшою від нанесеного за допомогою електроду системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr і в 5,5 раза вищою твердості основи. В структурі сталі з комплексним покриттям чітко простежується три зони: основа металу, зона ЕІП, зона комплексного покриття після ЕІЛ+ОКГ різної твердості (2340, 7150 і 12800 МПа відповідно).

6. На основі розроблених регресійних рівнянь встановлено основні закономірності зміни інтенсивності зношування дереворізального інструменту із сталі У8 і Р6М5 з розробленим