LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якісних характеристик деталей та РІ завдяки адаптивному управлінню технологічними параметрами плазмово-іонної та комбінованої обробки

деталі у процесі нанесення покриття. Така система була створена автором з застосуванням кварцових датчиків вимірювання товщини та температури. Проведено тарування та впровадження такої системи.

На основі системного підходу до вибору технологічних параметрів і фізико-механічних характеристик деталей перед плазмово-іонною і комбінованою обробкою, розроблено системну карту для плазмово-іонної обробки, яку наведено на рис. 2.


Рис. 2. Системна карта залежностей характеристик від технологічних

і геометричних параметрів для плазмово-іонної обробки

Така системна карта, як і залежності якісних характеристик, перед обробкою дає змогу вибрати раціональні режими обробки якісних характеристик покриттів і поверхневого шару при комбінованій обробці.

У п'ятому розділі наведено результати застосування розроблених фізико-технологічних основ адаптивного управління для підвищення якісних характеристик деталей і різального інструменту. Проведено дослідження бар'єрного покриття з нітридів цирконію та гафнію та винайдено мінімальну долю гафнію у ньому, коли реалізуються високі якісні характеристики та мінімальна ціна. Так, на рис. 3 наведено залежності мікротвердості від тиску реакційного газу (а) та робочої температури ( б ) при різних долях нітриду гафнію. Так, при співвідношенні 80% ZrN + 20% HfN та при більших долях нітриду гафнію реалізується максимальна мікротвердість при тиску реакційного газу 310-3 мм рт.ст. (рис. 3, а), при діапазоні робочих температур 500...1500 К реалізується максимальна мікротвердість від 36 (Т = 500 К) до 20 ГПа (Т = 1500 К) (рис. 3, б).


а б

Рис. 3. Залежності мікротвердості Нμ від тиску реакційного газу P(N2) (а)

та від робочої температури покриття (б): (1 – 90% ZrN + 10% HfN;

2 – 85% ZrN + 15% HfN; 3 – 80% ZrN + 20% HfN; 4 – 75% ZrN + 25% HfN;

5 – 70% ZrN + 30% HfN).


Також досліджувався вплив струму розряду та товщини покриття на мікротвердість. Насичення величини мікротвердості досягнуто при товщині 14 мкм. Досліджено вплив на мікротвердість температури нанесення покриття та потенціалу на підкладинці, а також залежність продуктивності від температури нанесення та потенціалу підкладинки, що дозволяє винайти найбільш ефективні режими нанесення покриттів з точки зору якісних характеристик швидкості нанесення покриття та режимів його використання.

Було проведено дослідження зносостійкості твердого сплаву ВК-6 з покриттям і зміцненим шаром при ковзанні по сталі 38ХС. Так, використання покриттів Mo2N, TiN+Mo2N або комбінованого зміцнення цих покриттів легуванням з іонами молібдену довело, що можна завдяки покриттям підвищити зносостійкість у 1,3 – 1,5 раза порівняно з TiN і комбінованому зміцненню ПІО+ІЛО в 4,0 – 5,2 раза порівняно з TiN. Доведено, що покриття товщиною 5...6 мкм мають найбільшу зносостійкість і мікротвердість 23...27 ГПа (Mo2N+M+).

Наведено коефіцієнти впливу різних типів покриттів і комбінованого зміцнення (ПІО+ІЛО) на зносостійкість, які дозволяють вибирати тип додаткової вибробки для досягнення найвагоміших результатів.

Досліджено вплив на мікротвердість швидкорізальної сталі Р6М5 після нанесення покриттів, комбінованого зміцнення залежно від технологічних і геометричних параметрів обробки. Так, наприклад, залежність мікротвердості швидкорізальної сталі Р6М5 з покриттям Al2O3 (a) і Al2O3 + Al+ (б) від відстані до випарювача наведено на рис. 4

а б

Рис. 4. Залежності мікротвердості від відстані до випарювача

для Р6М5+Al2O3 (a) і Р6М5+Al2O3 + Al+ (б)


Видно, що на такі залежності суттєво впливає тиск реакційного газу, при тиску 0,266 Па вона має мінімум, хоч абсолютна величина велика, а при тиску 0,935 Па має максимум, при відстанях від випарювача 150 мм для додаткової іонної імплантації іонів алюмінію (сприяє підвищенню мікротвердості до 19 ГПа з 13 ГПа).

Також висвітлено наукові основи створення алгоритмів управління плазмово-іонною обробкою та надано практичні рекомендації, які включають винахід типа покриття та обмеження на системи управління по технологічних параметрах нанесення покриттів, техвимоги до деталі виходячи з режимів роботи та робочого середовища, матеріалу деталі та його характеристик, а також методики вибору покриттів залежно від умов їх роботи та діючих температурних напружень. Все це дозволяє вибирати температуру обробки, потрібні якісні характеристики, технологічні та геометричні параметри, які забезпечують товщину покриття.


ВИСНОВКИ


Відповідно до поставленої мети і задач в дисертації отримано такі результати.

1. Розроблено теоретичну сумісну модель теплофізичних і термомеханічних процесів при механічній обробці різальним інструментом з одно- та багатошаровими покриттями, яка дозволяє отримати поле температур і температурних напружень на передній і задній поверхнях РІ з урахуванням витрат енергії на деформування (вперше).

2. Доведено можливість прогнозування стійкості РІ з застосуванням результатів розрахунків і гіпотез Крагельського про характер зносу РІ, отримано задовільне погодження результатів розрахунків та експериментів.

3. Розширено можливості вибору одношарових і багатошарових покриттів на основі дослідження характеру напруженого стану у зоні переходу від покриття, хімічної сполуки (перший шар) до шару з чистого металу (прошарку) для динамічної і стаціонарної дії температурних напружень, одержано також шари з чистих металів, для яких можлива ефективна робота у стаціонарному, динамічному або у обох режимах, надано алгоритм вибору послідовності шарів і прошарків покриттів з хімічних сполук і чистого металу.

4. На основі аналізу фізичних процесів при ПІО, параметрів їх контролю, можливих зворотних зв'язків одержано технологічні та фізичні параметри і засоби їх адаптивного управління, на основі яких створено реальну систему адаптивного автоматичного управління ПІО з вимірюванням товщини покриття та температури деталі у реальному масштабі часу.

5. Викладено запропоновані шляхи вибору технологічних параметрів і ФМХ деталей перед нанесенням покриття та комбінованою обробкою (з ПІО).

6. Досліджено застосування бар'єрного покриття з нітридів гафнію і цирконію з різним співвідношенням компонентів: нітрид цирконію 90%, 85%, 80%, 75%, решта – нітрид гафнію.

7. Доведено, що зносостійкість твердого сплаву ВК6 з різними видами покриттів і зміцнень