автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эффективности лезвийной обработки жаропрочных сплавов путем применения СОТС с металлическими присадками

РГ6 од

\ ц ИЮ!1 1333

РЫБИНСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЧЕРНИКОВ Петр Петрович

УДК 621.96.01:621.892.8

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ СОТС С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ПРИСАДКАМИ

Специальность 05.03.01. — Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рыбинск 1993

Работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете.

Научный руководитель — член-корреспондент Академии

технологических наук России, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор СИЛИН С. С.

Официальные оппоненты: чл.-корр. Академии технологических наук России, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор ЛАТЫШЕВ В. Н. Кандидат технических наук, доцент ЛОБАНОВ А. В.

Ведущее предприятие — Уральский филиал НИИД.

Защита состоится « 50 » ашжА_1993 года в

часов на заседании специализированного совета К 064.42.01 в Рыбинском авиационном технологическом институте по адресу: 152934, Ярославская обл., г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53, ауд..<?ЗУ ...

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Рыбинского авиационного технологического института.

Просим Вас принять участие в обсуждении работы и направить свои отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, на имя ученого секретаря Совета по адресу: 152934, Ярославская обл., г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53, ученому секретарю специализированного совета К 064.42.01, канд. техн. наук, доценту Конюхову Б. М.

Автореферат разослан « » ЛЛХкЦ

Л993 г.

Ученый секретарь специализированного совета канд. техн, наук, доцент

Б. М. Конюхсг.

ОЕДОЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ'

Актуальность. Металлообрабатывающее производство всегда остается приоритетной отраслью народного хозяйства. Большую доли операций в этом производстве составляет обработка материалов резанием. Все больше в конструкциях используются специальные металли и сплавы, композиционные материалы, весьма трудно подвергающиеся обработке режушим инструментом. При атом токарная обработка занимает доминирующее положение в обшем объеме технолопгаеских процессов, связанных с резанием. Инструмент при резания'жаропрочных материалов подвергается интенсивному изнашиванию. Путь резания, проходимый резцом, должен гарантировать безостановочную обработку определенной поверхности для того, чтобц обеспечить заданнио размеры, точность, требуемое качество обработки и необходимые эксплуатационные свойства деталей.

В связи с этим роль смаэочно-охлаадаюших технологических средств (СОТС) в такого рода процессах трудно переоценить. Бел применения СОТС часто недосгяисимши являются требуекые качестпо и производительность обработки, а иногда эти операции являются вообще невыполнимыми. Поэтому решение проблемы разработки э'йектигимх СОТС и техники их применения является аитуалышм.

Несмотря на достаточно большое количество работ, проводимых в этой .области,как отечественнmi так и зарубежными учеными, ряд проблем до сих пор окончательно не решены, поскольку:

- недостаточно полно изучен механизм действия СОТС;

- в имеющемся ассортименте СОТС нет достаточно эффективной среды для обработки жаропрочных сплавов;

- отсутствуют экспресс-методики прогнозирования эффективности СОТС, которые бы учитывали их состав, свойства и температурнз-силоше характеристики процесса реэаияя металлов.

Отсюда штекаот необходимость углубленных исследований механизма действия СОТС, влияния внешних условий (использование спе-циалыгых СОТС) на трение и интенсивность ийноса инструмента, на характеристики качества поверхностного слоя обработанной детали.

Цель работы. ЦоЕьжемие эффективности лезвийной обработки жаропрочных сплавов путем применения СОТС с металлическими присадками .

Аля достижения поставленной цели предусматривалось решение следуетшх задач:

L. Определить рзткосшзь энергетического критерия (критерий

/

подобия А) с ^изико-ыеханйческиыи характеристиками металлических присадок к СОТС с целью прогнозирования эффективности присадок;

2. Теоретически исследовать механизм действия твердых 00'1'С при контактировании инструментального и обрабатываемого материалов;

3. Экспериментально проверить влияние твердых присадок к СОТС на интенсивность изнашивания рекушего инструмента и параметры качества поверхностного слоя;

4. Разработать методики и приборы для экспериментальной лабораторной оценхи эффективности новых СОТС;

5. Разработать рекомевдации по применению твердых присадок к-СОТС и внедрение результатов разработок на производстве.

Научная новизна

1. Обнаружено полоаительное влияние порошковых металлических присадок к СОТС на, фрикционные и адгезионные характеристики контакта, силы и температуры резания, степень пластических деформаций металла, износ и стойкость инструментов и качественные характеристики обработанной поверхности.

2. Установлено, что СОТС с металлическими присадками проникает менду конгактирушими материалами, разгрукает их контакт (сникая нормальшо напряжения), причем степень разгрузки контакта и с.гЪректнвшеть влияния ь, даллическлх присадок на интенсивность износа инструмента определяется их составом, плотностью контакта и физико-механическими свойствами присадок, в частности, опершей когезионного взаимодействия.

3. Теоретически л'экспериментально доказано наличие взаимосвязи относительного линейного износа с энергетическим критерием тер-ысмехашческах явлений и энергией когезионного взаимодействия, металлических присадок к СОТС, Установленная методами теории подобия обобщенная математическая модель этой взаимосвязи позволяет прогнозировать еф£ективность присадки без проведения сзгойкостшх экспериментов на стадии проектирования технологических операций.

Практическая ценность

I. Разработан, исследован и применен в производстве новый состав СОГС с металлическими присадками, позволяющий повысить стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.

Z. Разработаны и практически реализованы методики оперативной

оценки эффективноси-и СОТС без проведения износостойких испытаний; по силе прения, тангенциальной прочности адгезионной связи, от-

ношению максимальных касательных напряжений и горячей микротвердости инструментального материала, по установленной математической зависимости относительного линейного износа инструмента от' энергетического критерия и энергии когезионного взаимодействия металлических присадок.

3. Для повышения надежности экспериментальных исследований эффективности СОТС созданы специальные образцы (авторское свидетельство !," 1379681).

4. Разработан способ определения'проникающей-способности СОТС с металлическими присадками.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на УШ научно-методической конференции, Уфа, 1У70; на зональной научно-технической конференции "Проблема технологии, проектирования и диагностики в автоматизированных производствах меш построения", Ярославль, 1986; на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Опит применения новых смазочно-охлавдаших технологических сред при обработке металлов резанием", Нижний Новгород, 1987; па зонально!! научно-технической конференции "Вопросы управляемости технологическими процессами лезвийной обработки в машиностроительном производстве", Уфа, 1988;. на зональной научно-технической конференции "Оптимальная температура резания - основа "современной теории и практики.механообработки", Уфа, 1969; на-1У Всесоюзной научно-технической конференции "Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий", Запорожье, 1989; на научно-практической конференции 'Мути повышения эффективности использования оборудования с ЧПУ", Оренбург, 1989; на зональной научно-технической конференции "Совершенствование процессов резания и средств автоматизации для повышения производительности гибких станочных систем", Курган, 1990; на Х1У зональной научно-технической конференции инструментальшиков Западного Урала, Пермь, 1991; на зональной научно-технической конференции "Физическая оптимизация, управление и контроль процессов обработки резанием", Уфа, 1991; на УШ научно-технической конференции« "Теплофизика технологических процессов", Рыбинск, 199*:.

Публикации. Но теме диссертации опубликовано 7 робот, в том числе 2 авторских свидетельства СССР на изобретения.

Реализздия работы. Результаты роботы ин?цреш ¡¡а нзучно-прэ~ измдетвенном объединении "¡<;о?ор", на опытном з;;воо,е "Эталон" и Уфикскои з^поде черге-да«х приборов с сузыьрпл* гс-до №•«■« экономическим эффектом 45,0 тис.рубле" (ло КУГ~У 1990 гсда).

/ Структура и объеи работы. Диссертация состоит иэ введения, четырех глав, списка литературы 171 наименования, приложения и содержания _______ с границ машинописного текста, 21 таблицы, 63

рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЩИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован актуальность темы в связи с имеющимися ■ на'производстве проблемами при обработке жаропрочных сплавов, дана аннотация работы.

В первой глаче на основе анализа состояния вопроса рассмотрены разяичшо способы повкяешя эффективности лезвийной обработки и ряд ограничений иакоченшх на них. Отмечено, что исключить эти ограниченна возможно, если при резании использовать сыазочно-охлаждаюаие технологические средства (СОТС). СОТС является одним иэ наиболее . ва;;нкх паремепилх факторов состояния систеьш резания. За счет .изменения состава и состояния СОТС можно сффекгивно осуществлять глубокие и многосторонние изменения параметров функционирования системы резания» так кзк СОТС является органическим элементом комплекса средств, обеспечиваема эффективную ¡эксплуатации металлооб-рабьтаьав::дзго оборудования и освоение новых прогрессивных» методов и •технологических процессов обработки металлов.

Прспсведоа анализ работ отечественных и оарубекнух ученых, пссвядекных вопросам использования смазочио-охлаадаздих технологических средств при обработке жаропрочных II титановых сплавов, механизму действия и.фошвсовдзАспособности среды, способов лабораторной оценки эффективности СОТС. Отмечено, что существует различное, зачастую противоположное представление о иеханиеые действия внеш-иоА среди на контактные процессы, характеристики процесса резания и на иапос инструмента. Существующее многообразно СОТС по обеспечивает значительного увеличения режшов обработки и стойкости инструмент особенно при обработке жаропрочных сплаБОВ, так как имеют довольно низкие термомехакичсские свойства. Недостаточно широко исподьзувтся многофункциональны© СОТС, так как отсутствует справочная литература на них, ош! значительно дороже известных сред и »шеют в свосн составе химически активные компоненты, требующие особо осторокного с ними обращения. Исследования еффективнссти многофункциональных СОГС проводились Е основном на конструкционных материалах, не выявлено их влияние на обработку каропрочных материалов. Недостаточно аффективно мепзльйуются металлургические факторы действия ХЮГС. Наблюдаются противоречивые высказывания о влиянии адгезионного взаиксдеЯсхькд на процесс рееаиня металлов и влилмш

СОТС на адгезию. Сушествупцие способы определения эффективности сред не достаточно универсальны, не создана модель и способ, поз-поллмше максимально приблизиться к реальному процессу резания.

Исходя из этого; возникла необходимость проведения научно-исследовательских работ по изучению действия металлических присадок к СОТС на контактные процессы и износ твердосплавного инструмента при обработке жаропрочных сплавов и качество обработанной поверхности, а тшс ze научно обосновать возможность определения эффективной присадки.

Во второй главе дано обоснование принципов теоретико-экспериментального поиска путей повышения эффективности СОТС. Отмечено, что создание автоматизирований« комплексов и переход к безлюдной технологии, сокрапениэ сроков внедрения вновь созданных трудно обрабатываемых и инструментальных материалов, а в целом освоения новых изделий ipe6yer научно-обоснованных методов прогнозирования эффективной СОТС с целью повышения стойкости рскупих инструментов иа стадии проектирования технологического процесса. Поэтому необходимо объединить теоретические и. экспериментальные исследовали и на зтой основе разработать нетрудоемкие методики, поэволяотие получить обобщенные зависимости для прогнозирования стойкости инструмента, при использований различных сред, уяо на стадии проектирования технологического процесса.

•Используя установленную проф. Сйлиным G.C. экспериментально-теоретическую взаимосвязь меаду стойкостнымн характеристиками ря-пупих инструментов и энергетическим критерием А СЬм/Ьоло "(A/A0) J и проведя анализ физико-механических характеристик металлических присадок , и т.д.) было установлено, что долкна суще-

ствовать взаимосвязь показателя степени "fl характеризующего обрабатываемость определенной группы металлоп, с энергией когези-онного взаимодействия кДп = f (К)].

Теоретически определена при наличии СОЮ взаимосвязь фрикционного контактного взаимодействия с выходными параметрами прсцогсг резания.

Охлагздагщее действие СОТС проявляется в снижении температурн контакта и, кяк следстшо этого, в некотором повьгленни предела прочности инструментального материала 6и , нормальны?: нгнря»сниЛ но контакте инструментального и обрабатываемого материалов р,. и уменьшении отношения касательных и нормальных контактных напряжении . Если псрвыП гТ.актор способствует снижению интенсивности изнашивания рекушего инструмента, то второй и третий гкш-лают ее за счет увеличения максимальных касательных тпгя<;ений Ттах .

~ б т

Смазичнии зфдикт СОТС так ко лриьодиу к снижению тышературы контикта, коэффициента трения, увеличению нормальны* напряжений

; все это повидает Ттаъ И увеличивает интенсивность изнашивания рекушего инструмента. Сочетание всех перечисленных факторов воздействия сред мокет вызвать различный эффект при резании: снижение интенсивности изнашивания ревущего инструмента, а иногда и его увеличение.

Анализ показал, что наибольшая эффективность СОТС ыодет быть обеспечена назначением режима обработки, формирующего минимальцув напряженность гтеерхносгнюс слоев инструментального материала.

Теоретически исследовано влияние внешних условий на физике-механические свойства контакта инструментального и обрабатываемого материалов.

Смазочный еф$еит СОТС при трении монет проявиться двояко:

- в полном отделении контакгаруших пар друг от друга}

- в снизенаи нормальных удельных нагрузок в ооне контакта.

В силу высоких температур и давлений при резании полная реализация первого варианта на возмокнз» действие се второго - вполне вероятно.

Поведение СОТС в зоне контакта исследовали в специально организованном вкспериценте, через влияние состава СОТС и величины мцкронгровностей на шсоту подъема образца (рис.1).

Высота подъема -образца интенсивно растет с уменьшением уровня шероховатости, ^стаяовлояо, чго исходная динамическая вязкостьуЦ-.х оказывает значительное влияние на величину подъема образца /|£» (рис.2), с ростом резко возрастает , особенно при иа-

дой шероховатости исследуемой поверхности, Нидкости с малой динамической вяакостьп (вода, 5-^-ный водный раствор "Укрцнол-1") не обеспечили достаточной подъемной силы н изменение положения исследуемого образца ш произошло,

Таша обрьзои, ыоено иташолсаить, что При наличии шероховатости на контактных поверхностях, за счет образования полостей, вызванных периодическими срывами нароста, за счет нарушения плотности конаак-га вследстшш колебаний инструмента и заготовки имеется еоз-мокность проникновения СОТС в зону контакта задней поверхности инструмент г, заготовки. Попав е зоц/ дискретного контакта задней ■ поверхности инструмента с заготовкой среда, благодаря своей несжимаемости, увеличивает площадь контакта (рие.З) и разгружает зоны фактического контакта, сникья поильные депряевния рг

Ь ц.иии

20 15 ТО

б

0 0,1 0,2 0,3 Кг.глм

Гяо.Г Влияние состава СОТС п полтпяш неровностей К ^ на шсоту подь5гз образца Ьв (о-гасло "Индустриальное + Ш керосина; п -масло турбпнноо; й -масло гззелгаюпоэ)

20 1. 15 10 б

5 ГО 15 20 Рис.2 Бзаетгосвязь внсотн подъема образца |тп с вязкостью С0ТС/ИИ (о-"Укринол-Г ; а -mc.no "Индустриальное" + 30% н-еро-сша; А -масло турбинное; 0-масло вазелиновое; 1-Йг4 0,01№те;2-0,02+0,03; 3-0,Сб*0,07;4~0,18;5-0,28 мтш)

Рис.З. К механизму дейстгад СОТС

(Рн-ведпш1на нормального давления, 5 -плоцадь контакта без СОТС, 5 » 5,+5а+ ... + & З'-плаздь контакта о СОТС*

п Р»

Рсотс " "^Г > ( 2 )

отсюда р., > рг _ «

Вшш,»е смазывавшего и охлаждающего эффекта СОТС на фнанко-неканическое состояние обработанного поверхностного-слоя так на неоднозначно.

'Так как упругие.напряжения от силового фактора распространяются в поверхностна; слое заготовки со скорость» звука, то к уо-иенту появления теплового потока в исследуемой точке поверхностный слой в пай уло сформируется. Вероятнос>гь переформирования поверхностного слоя иод действием теплового потока для яаропрочных сплавов весьма невелика. Это позволяет предположить, что действие охлаждающего еффзнта СОТС в формировании поверхностного слоя детали кз может бить онаикыш.

Действие сглазочных свойств СОГС в формировании обработанного поверхностного слоя детали проявляется, кок в случае с из наган ванн -ей инструмента, через уменьшение нормальных напряжений ре и сютенак 'Смак

В третьей главе, в первой ее части, обоснован выбор обрабатываемых и инструментальных материалов. В качестве основных исследуемых материалов были взяты по одному представителю из каждой группы керопрочных сплавов - ато литейный жаропрочный сплав на никелевой основе КС6УВИ н жаропрочный-сплав на титановой основе ВТ22.

При разработка и проверке шгаенернык иегодик использовался царо-прочный сплав на никелевой основе ХН60ВТ.

Для исследований вибраны представители четырех основных груш, инструментальных материалов:

- вольфрамовых твердых сплавов (BKÖ, BKIO-Oli, BKIO-XOM, Biüö-X'lti, BPK-I5);

- титано-вольфрамових твердых сплавов (TI5K6);

- титано-тантало-вольфрамових твердых сплавов ШШ6);

- бистрорегусшх инструментальных материалов (Р9К5, PI8), различных как по химическое составу, так и по фиашсо-механичешти и эксплуатационным свойства:,).

Б качество металлических присадок к C0IG использовались ььье си порошков (ПХ15НВ, Си , БШ&, ГШРВ, Cr, Ai,Sn ,ti\ , Pb, Co) на водной основе (для сярэдеяагаш эффективности пиенио присадки), различных по составу и фнэнао-ыеханичесшш характеристикам. При отработке методик использовались по одному представителя от капдин группы наиболее часто прмленяених СОГС - твердых, на ссиовз ГОШ, -масляных и зг^льсий. Конценграцта (4 %) и величину зерна ( аъ4= 0,005 ш) присадки выбирали по рекомендации Института физической химии АН РФ. Доставка СОТС в зону обработки осунесгвлялась с по-йозыо специального устройства.

В этой, же главе изложены методики проведения сгойнсстних и температур!«,ix экспериментов! адгезионных исследований.

Исследовано влияние состава СОТС на фрикционные характерней! ни квазиствционарного и скользящего контактов, D результате выполненных исследовании установлено, что величина силы трения не;,юно -еонно изменяется с ростом температура, имея свой эксгрецум для каждой из контактирующих пар,

Применение сиазочно-охлаздагашх технологических средст-з значительно снижает силу трения, иаксиыуы которой для всех контакти-рутапх лор оказался при той ке температуре, что и без охлаждения.

Исследование влияния СОТС с металлическим!! присадками на стойкость реяушх инструментов состояло из нескольких этапов. Целью первого osanoi било определенна рациональной парки инструг.ен галького материала для обработки КСбУВЦ. Такиуц шютруюнтаяьиши иагериалгли оказались БКЮ-ОМ.и В1Ш. Так как инструмент из РК8 наиболее широко используется на всех предприятиях при иехшюобработ-ке, то со всех далькзйшх исследованиях сн бил ваят аа основной.

В связи е тем, что взвеси нзхалятееккх порошков получали на основе вода, необходимо было определить ее эффективность как cpejtm. Б результате проведенных ¡экспериментов оказалось, что гффектив-

пасть воды, как среды, мала в сравнении с резанием без СОТС.

Результаты стойкостных исследований при точении жаропрочного í плава ЖС6УВЛ инструментальным материалом ВШ при использовании различных присадок к СОТС позволили расставить испытуемые в качества присадок металлические порошки по их эффективности в следующем порядке: Cr , Cu , ПХ15Н8, А.€,Sr», Pb , 1ШРВ, ВКНА, Со,Ni (рис.4). При этом с точки зрения стойкостных характеристик и экономических соображений наиболее эффективной присадкой оказался порошок меди.

Проведенные сравнительные стойкостные эксперименты всухую, с СОТС "Укринол-211" и СОТС H¿0 + 4 55 Cu показали, что последняя среда во всем диапазоне скоростей имеет более высокую стойкость инструмента, а на оптимальной скорости резания ( V 0 = 0,42 м/с) СОТС 1^0 + 4 % Си уменьшает линейный относительный износ в 2,7 раза ("Укринол-2М" в 1,3 раза) по сравнению с резанием без СОТС. При точении каропрочного сплава ВТ22 использование присадки в виде порошка меди так ке сникает величину fo ол в 1,5 - 2 раза.

Исследовано влияние металлических присадок к СОТС на тангенциально составлявшую силы резания Рг при точении иаропрочных сплавов ЖС6УВИ и ВТ2Е. Наибольшая эффективность получена от использования присадок из меди и хрома, позволдюашх уменьшить силы резания более чем в два раза для ЕС6УВИ и в пять раз для ВТ22.

Исследование механизма действия присадки порошка меди на характеристики адгезионного, контактного взаимодействия проводились по методике, разработанной в УГАТУ, на установке УОМИМ-L. При исследовании использовались специально разработанные образцы со строго определенными размерами накопителей, позволяющих обеспечить "гарантированное" присутствие СОТС (присадки к СрТС) в зона контакта образцов из инструментального ВК8 и обрабатываемого ЖС6УБЛ материалов. Лспользосание в качестве присадки к СОТС порошка меди способствует уменьшению нормальных напряжений рг во всем диапа-аоне температур от.1,1 до 1,3 раза, тангенциальная прочность адгезионной связи Тп уменьшается в 1,3 - 2,6 раза.

В связи с тем, что для большинства инструментальных материалов отсутствуют прочностные.характеристики с учетом температуры нагрева, для оценки интенсивности изнашивания режущих инструментов предложен параметр, выраююиий отношение максимальных касательных напряжений к горячей ыикротвердости инструментального ка-

териала Н

= , ( з )

использование ООТС с присадаой порошка меди уменьшает кг во всем диапазоне температур в 1,5 - 2,3 раза.

Применение в качестве присадки порошка меди улучшает качественные характеристики контакта. Гак наблюдается уменьшение коэффициента усадки стружки в 1,2 - 1,5 раза при обработке сплавов ЖСбУВИ и ВТ22. Попадая в эоцу контакта инструмент - деталь, среда уменьшает пластическуп деформаций, создает более благоприятные условия для стру^кообразования и сокращает расход мощности на обработку детали. Заполняя неровности контактных поверхностей инструмента и заготовки, металлические присадки к ООТС в условиях высоких температур и давлений "выравшваат" дефекты режущего клина, тем самым контакт становится более ровным, происходит изменение механизма трогая на втих поверхностях, а параметр шероховатости уменьшается в 1,1 - 1,3 раза для ЕСС6УВИ и до 1,5 раза для ВТ22. За счет охлаедатаего действия используемой среда происходит смещение минимумов характеристик упрочненного слоя в стороцу больших скоростей. Наличие ке грисадки медного порошка, который за счет большого. смазочного и адсорбционного воздействия Пластифицирует поверхностные слои, сникая их прочностные свойства, способствует уменьшении микротвердости, глубины и степени упрочцешя в среднем в 1,1-1,3 разе для НС6УВИ' и в 1,1 - 1,2 раза для ВТ22. -

Исследована цроникашая способность ООТС. При использовании СОТС с металлическими присадками проникновение среды в контактную зону возмокно вследствие вакуумного (насосного) действия, создаваемого периодическими срывами нароста и динамических явлений, сопровождающих процесс резания и проявляющихся в возникновении колебаний инструмента и заготовки.

Проведенный химический анализ корней струкек на высокоточном оборудовании фирмы Л:0ь подтвердил наличие в зоне контакта меди во всем диапазоне исследуемых скоростей (обрабатываемый ХН60БТ и инструментальный ВК8 материалы е своем составе медь не содержат).

При исследовании взаимосвязи интенсивности износа инструмента с энергетическим критерием А и с знергией когезионного взаимодействия К при точении с использование!-! металлических присадок установлено, что показатель степени "И характеризующий обрабатываемость определенной • группы металлов,, связан с -физико-механическими характеристиками металлических присадок зависимостью

- ю -

п= 2){.к т-т&к (4)

Полученная зависимость позволяет прогнозировать эффективность металлических присадок к СОТО без проведения специальных экспериментов со средой, используя только справочные данные по энергии когезисннйго взаимодействия К и, тем сшм, решать проб-лемя, связанные с их быстрым испытанием и внедрением в производство.

В четвертой главе описаны разработанные на основе установленных закономерностей мегоды ускоренной оценки эффективное™ СОТС.

Разработана методика лабораторной оценки эффективности СОТС по фрикционным характеристикам квазистациопарного я скользящего контакта. При реализации данной методики используются специально разработанная установка У0!.!. 1.1-1 и образцы, способные осуществлять сценку эффективности среды по величине силы трепня мстду инструментальным и обрабатываема.! материала.1.-!'! в присутствия СОТС в тем-пературно-силог.мх условиях, максимально приближенных к процессу резания металлов.

Методика определения эффективности присадок к СОТС по характеристикам адгезионного контактного взаимодействия так «в осуществляется з теппературно-енловых условиях близких к процессу резашя. Она основана на сравнении величин тангещиалькых точностей адгезионных сглзей • "'£]< без применения сред и с использованием СОТС

сотс.

Разработана методика определения эффективной СОТС по величинам коэффициентов к-у без использования сред и к<> , огрека-

* сотс

юкях отношения максимальных касательных напряжений 1!ах и горячей мчкротвердестя инструментального материала И.

Методика определения эффективной СОТС на основе использования теории подобия, эаклэчакюяся в определен'»! и сравнении величин, линейных относительны::; из носов п' ол без 1грж.:."пемчя среды и с использованием СОТС,

Методика определения эффективной металлической присадки к СОТС на основе использования математической взаимосвязи относительного износа инструмента с энергетический критерием и с энергией когеои-онного Бзаимо'дейстЕНЯ, позеоляюшая по известным стойкостнш характеристикам (например, ¡1 ол, Т) одного из представителей определенной группы обрабатываемых материалов без применек:я СОТС прог~ позировать с псмсяыо ураваешл (4) оффоктнвнссрь ыегалличесних

присадок к СОТС по величине энергии когезионного взаимодействия, являющейся справочной величиной.

Все разработанные методики выполняются на оборудовании, позволяющем обеспечить температурно-силоеые условия, близкие к процессу резания и исключают проведение длительных сравнительных стойкостных экспериментов.

ощ.е вывода

1. Проведенный анализ состояния вопроса показал перспективность и актуальность применения металлических присадок к СОТС для повышения эффективности лезвийной обработки жаропрочных сплавов.

2. Теоретически определена, экспериментально подтверждена взаимосвязь интенсивности изнашивания инструмента с энергетическим критерием и с энергией когезионного взаимодействия металлических присадок к СОТС. Эта взаимосвязь позволяет прогнозировать на стадии проектирования технологического процесса эффективную присадку к СОТС для группы обрабатываемых материалов без проведения стойкостных экспериментов.

3. Установлено,»что СОТС, попадая в зону контакта инструментального и обрабатываемого материалов, благодаря свое# несжимаемости, разгружает зоны фактического контакта, причем степень разгрузки определяется составом СОТС и возможностью образования в процессе ргзания свободных.зон (капиляров) между контактйруюдими поверхностями. ■ ',*.'

4. СОТС, при резании, изменяет соотношение фрикционных характеристик контакта инструментального и обрабатываемого материалов. Наибольшая эффективность технологического средства мот.ет быть обеспечена назначением режима обработки, формирующего минимальную напрякенность поверхностных слоев инструментального материала.

5. Разработано и изготовлено "Устройство для определения силы трения" (а.с. $> I38Ó42S). На базе этого устройства создана установка, позволяющая исследовать параметры трения при скольжении и определять эффективность СОТС, создавая температурно-силовые условия, близкие к процессу резания.

6. Разработан "Споссб-изготовления образцов для исследования свойств поверхностных слоев материалов" (а.с. ¡f I379CbI). Использование данного образца позволяет проводить полное исследование физико-мехагаческик и качественных характеристик обработанного слоя.

7. Экспериментальные исследовения в диапазоне режимов «'/.сю-

ьой и получистоьой обработки подтвердили положительное влияние металлических присадок на стойкость инструментов ( И ол уменьшается в 2,7 рааа), силовые параметры (Fi уменьшается до 5 раз), температуру в зоне контакта (уменьшают на 100 - 120 °С), качестсенные характеристики обработанной поверхности и адгезионные характеристики контакта. ,

8. Разработан ряд лабораторных методик по оценке эффективности СОТС:

- методика оценки эффективности СОТС по фрикционным характеристикам квазистационарного и скользящего контактов;

- методика определения Ьффективности присадок к,СОТС по характеристикам адгезионного контактного взаимодействия;

- методика определения эффективности присадок к СОТС по отношению максимальных касательных'напряаенпй о" мах и горячей ни.чротпер-дости инструментального материала Ii;

- методика определения эффективности СОТС на основе использования взаимосвязи интенсивности износа инструмента, энергетического критерия и энергии когезионного взаимодействия металлически:: присадок.

9. Результаты исследований внедрены на научно-производственно« объединении "Мотор", i.ia опытном заводе "Эталон" и Уфимском заводе чертеишх приборов с суммарным годовым экономическим еффекгом

45,9 тыс.руб.

ПУБЛИКАЦИИ ПО IBiE ДИССЕРТАЦИИ

1. A.c. № I37968I AI, COI 1/28. Способ изготовления образцов для исследования свойств поверхностных слоев материалов /Б.У.Иарипов, П.П.Черников, В.А.Ахмеггалиев (СССР).-'? 4054237/25-28; Заявлено 14.04.86; Опубл. 07.03.88. Ем. Í3 9.

2. A.c. IJ 1266423 AI, В23 0 15/00, С 01 3/58. Устройство для определения силы трения при резании металлов. /Б.У.Иарипов, П.П. Черников, Л.13.Антонова (СССР). - !¡' 4125692/31-OB; Заявлено 30.09.06; Опубл. 07.01.68. Еюл. I? 13.

3. Постной В.В., Шарапов Б.У., Чгрниноп il.il. Адгеэиснер УО'.МА--I. Информационный листок 351-86. Бак. ЦНГЛ, 1906.

4. Дмитриев A.C., Черников П.П., Ахметгалиев В.А., Шарипов Б.У. Влияние СОТС на изнашивание реаушлх инструментов //Оптимизация процессов резания кпро- и оссбопрочных материалов: Кезвуз.

науч.сб. Ужимок, ави&ц. ин-т. - Уфа, 1586. - С.83-67.

- IB -

5. Карпова Л.Л., Постцов В.Б., Черников П.П., Шарипов Б.У, БайбуринР.В. Исследование контактного взаимодействия титановых сплавов // Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов: Ыеквуз. темат, науч. сб. Уфимск. авиац. ин-т. -Уфа, 1968. - С.64-68.

6. Карпова Jl./u, Чердаков П.П., Шарипов Б.У. Исследование влияния металлических ООТС на обрабатываемость резанием //Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов; Межвуэ, темат.науч.сб. Уфимск. авиац. ин-т. - Уфа, 1989. - С.71-76.

7. Черников II.П., Шарипов Б.У. Использование СОТС с металлическими присадками с целью повышения производительности лезвийной обработки //Оптимизация операций механической обработки; Ме*вуз. сб.науч.трудов. - Ярославль, 1990. - С.Ь4-59.

Автор П.ПЛерников

Подписано к печати „-.93 г.Объём I п.л. ЗаказЦ{5 .Тираж 100 экз.Филиал при УГАТУ УГТ-2 Министерства по печати и информации . Башкортостана.Уфа-центр, К.Маркса, 12.