автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка и исследование режущего инструмента из сталей с гетерогенной макроструктурой

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 621.9.02:621.785.5

ХЫНТОВА НИКА МАНОЛОВА

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ СТАЛЕЙ С ГЕТЕРОГЕННОЙ МАКРОСТРУКТУРОЙ

Специальность 05.02.01 - материаловедение в машиностроении

Автореферат диссертации на соискание ученой стонони кандидата технических паук

Ленинград 1991

Работа выполнена во Владимирском политехническом институте.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Г.П.Иванов,

Официальные оппоненты: доктор технических наукг профессор И.С.Лулаков; кандидат технических наук, доцент Н.Б.Кириллов.

Ведущая организация - Днепропетровский научно-исследовательски: технологический институт, г. Днепропетровск.

Защита состоится 24 сентября 1991 г. в 16 ч на заседании специализированного совета К 063.38.18 в Ленинградском государственном техническом университете по адресу: 195251 Ленинград, Политехническая, д. 29, ЛАК, аудитория кафедры Ми'ГОМД.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке

ЛГТ/.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просьба отправлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаре специализированного совета.

Автореферат разослан " 12. " августа 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат технических наук

Ю.И.Егоров

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ СГАЛЕЛ С ГЕТЕРОГЕННОЙ МАКРОСТРУКТУРОЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Повышение производительности труда в машиностроении в значительной степени зависит от стойкости режущего инструмента,поскольку она тесно связана с затратой электроэнергии, а также времени и труда на переточку и с расходом самого инструмента.

По этой причине проблеме повышения стойкости инструмента всегда уделялось большое внимание, особенно - повышению износостойкости, хотя, как показывают наши исследования, в ряде случаев большая часть инструментов выходит из строя вследствие поломок.

Для повышения стойкости особенно важна высокая твердость инструментального материала, но при этом необходимо и сохранение некоторого запаса пластичности.В противном случае может происходить хрупкое-разрушение как лезвия, так и всего инструмента.

Необходимое сочетание указанных,во многом противоречивых, требований традиционно достигается созданием максимально однородной структуры за счет измельчения структурных составляющих,всемерного ужесточения требований к карбидной ликвации, исключения всякого рода дефектов и т.п.

В последнее время в целях повышения стойкости инструментов широко применяются твердые сплавы в производстве деревообрабатывающих инструментов.Однако наряду с дороговизной и дефицитностью их использование сопряжено с трудностью качественной и производительной переточки .

Лучшие современные инструментальные материалы обладают высоким комплексом свойств, но даже и с использованием новейшей упрочняющей технологии возможности их дальнейшего совершенствования почти исчерпаны.Поэтому возникла идея исследовать возможность применения в качество инструментального материала недорогих и нвлефиштных ста-

лей, обладающих, в отличив от традиционных материалов, резко гетерогенной макроструктурой. Последнее обеспечивает сочетание таких качеств, как высокие твердость, предел прочности и пластичность, а в некоторых случаях открывает возможность самозатачивания в процессе эксплуатации.

Цель работы

Исследование возможности создания высокоэффективного инструментального материала с гетерогенной макроструктурой, испытание его свойств и разработка способов увеличения стойкости режущих инструментов на его основе.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

- разработка способа создания гетерогенной макроструктуры с регулярным узором для низкоуглеродистых сталей (сталь 20);

- установление влияния параметров узора на механические свойства макрогетерогепых стачей;

- разработка упрочняющей технологии для дереворежущих пил из стали 20 ;

" - разработка упрочняющей технологии для слесарных ножовок из стали У12 и Х6ВФ.

Научная новизна

1. Разработаны теоретические основы создания материала с гетерогенной макроструктурой и показана возможность получения ранее недостижимого сочетания таких механических свойств, как высокие твердость, предел прочности и пластичность.

2. Доказана возможность прогнозирования механических свойств сталей с гетерогенной макроструктурой и установлена их зависимость от регулярнссти расположения структурных составляющих. Определены оптимальные параметры макроструктуры.

3. Разработана,методика определения рациональной толщины упрочненного слоя, рассчитаны напряжения, возникающие в режущем зубе и исследовано распределение напряжений в цементованных слоях.

Практическая ценность

Предложены способы упрочнения инструментов на основе создания гетерогенной макроструктуры, позволяющие значительно увеличить их стойкость (имеется положительное решение). Стойкость макрогетероген-кых дереворежущих пил, подвергнутых узорчатой цементации с последующей закалкой и низким отпуском, увеличивается в 2,5 - 3 раза по сравнению с гомогенными, стойкость слесарных ножовок из стали У12' 2

посла узорчатой закалки - в 2,6 раза, а долговечность ножовок из стали Х6ВФ после локального отпуска - в 2 - 2,5 раза. В результате изменения механических свойств материалов, обладающих регулярной гетерогенной макроструктурой, приведенный модуль упругости снижается на 15 - 20 %, что уменьшает рабочие-напряжения к повышает долговечность на порядок. Неоднородность макроструктуры одновременно увеличивает в 3 - 4 раза внутреннее трение, что уменьшает напряжения, вызывающие усталость металла. Возрастают также угол загиба в 3 - 3,5 раза и статическая вязкость разрушения в 2,5 раза.

В условиях Владимирского тракторного завода ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения локальной упрочняющей технологии составит 13 тыс. руб. для ножовок из стали Х6В5 и свыше 2 тыс. руб. для ножовок из стали У12. Внедрение технологии-локального упрочнения в производство ножей кугтеров, работающих в условиях химического износа, позволило повысить их стойкость в 5 - 6 раз и получить на одном предприятии годоеой экономический эффект <? тыс. руб.

Основные результаты диссертации. выносимые на защиту:

1. Теоретические разработки создания материала с гетерогенной макроструктурой, обеспечивавшие одновременное достижение высоких твердости, предела прочности и пластичности, а также эффекта само-, затачивания. •

2. Выводы о влиянии регулярности макроструктуры на механические свойства, возможности прогнозирования и получения требуемых свойств в зависимости от параметров макроструктуры.

3. Графики распределения напряжений в цементованных слоях и решение задачи о выборе рациональной толщины упрочненного слоя в зависимости от условий работы инструмента.

4. Технологические решения создания макрогетерогенных пил по дереву и по металлу, обладающих повышенной стойкостью.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на всесоюзной конференции "Комплексные методы исследований археологических источников" (Москва, 1989) , республиканской научной конферен-' ции "Прочность и пластичность материалов и новые процессы их получения" С Минск, 1990 ) .межреспубликанской научной конференции "Конст-_рукционная прочность, долговечность, упрочнение материалов и деталей машин" С Волгоград,1990) , областных семинарах "Улучшение качества отливок, повышение производительности труда, экономика литейного производства на предприятиях Владимирской области", "Экологически

3

чистые технологические процессы и утилизация в литейном производство", "Способы повышения надежности конструкционных материалов" (Владимир, 1989, 1990, 1991) .

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 13' Р а б о т, в том ч и с -ле 4 статьи и 9 тезисов докладов и получены два положительных решения.

Объем работы

Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 13 таблиц, 8 приложений, состоит из введения, чотырех глав, заключения, выводов и списка литературы из 143 наименований .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, выбор объектов исследования, сформулирована цель работы, изложены основные положения, выносимые на защиту, охарактеризованы новизна и практическая значимость результатов.

Б первой главе дан критический анализ имеющейся в литературе информации о видах износа режущих инструментов и современных способов повышения их стойкости.Выявлено, что нет единого мнения о ведущих видах износа и механизмах разрушения и изнашивания как дереворежущего, так и металлорежущего инструмента. Большинство исследователей связывают потерю работоспособности с износом режущей части, не уделля должного внимания разрушениям и поломкам инструментов. Анализ рассматриваемых работ привел к выводу, что существенное повышение стойкости возможно получить при одновременном повышении твердости, предела прочности к пластичности, а это практически недостижимо у гомогенных материалов обычными способами термической и химико-термической обработки.

Во второй главе разработаны теоретические основы создания мак-роге герогенного инструмента.

Так как большинство упрочняющих обработок сталей приводит к увеличению твердости и предела прочности, но к снижению пластичности материала, то возможности гомогенных материалов почти исчерпаны. Создание материала с гетерогенной макроструктурой, состоящей из регулярно расположенных твердых и мягких участков, позволяет совместить оти противоречивые требования.Возможность придания материалу од1к временно высокой твердости и пластичности заложена й самой сущА

ности макрогегерогенной сгруктурн.-В условиях растяжеикя хрупкое разрушение происходить не может, так как мягкие п пластичные участки (ИКС 25— 27) воспринимают пластическую деформацию.В то же время хрупкие и твердые участки (ГШС 61 - 63), находящиеся ,в условиях всестороннего сжатия вязкой среды, выступают в качестве прочного каркаса и, оказывая сопротивление действующ™ нагрузкам, приводят к увеличению предела прочности.Оптимальное сочетание механических свойств достигается правильным выбором формы и размеров упрочненных и неупрочненных участков, а такте толщины упрочненного слоя.Еыведена следующая зависимость напряжений от размеров регулярной макроструктуры:

б = 2,23*1 СЕ

Н( 4+р) '

где ¡1 - толщина слоя, мм; С - содержание углерода в цементованном слое, % ; Е - модуль упругости, МПа; Н -толщина детали, мм; соотношенве размеров мягких и твердых участков.

Меняя толщину и содержание углерода в цементованном слое, а также соотношение размеров упрочненных и неупрочненных участков, можно получить оптимальное распределение суммарных напряжений по толщине инструмента, что приведет к повышению предела прочности.

В гетерогенном материале, состоящем из различных чередующихся ({аз, эффективный модуль упругости сильно зависит от микро- и макроструктуры материала, так как участки, обогащенные углеродом, вызывают локальные искажения кристаллической решетки металла, что уменьшает силы атомного взаимодействия на границе.Ориентация макроструктуры уменьшает модуль упругости, если макрогетерогенный материал имеет вид многослойного "пакета", собранного из зигзагообразны?, полос. Под действием растАгивающих нагрузок они работают по на рас-тятенке, а на изгиб, обеспечивая значительные упругие перемещения п тем самым - пониженную жесткость. Выведена формула для коэффициента гибкости, позволяющая выбирать форму и размеры узора:

2бгс1аК1

т =

аг{п

где , т - коэффициент гибкости, показывающий, во сколько раз при данном нагружении зигзагообразный стержень дает большую деформацию"," чем прямолинейный; £ -коэффициент интенсивности сзязи между волок-

нами; п - количество волокон;^, О. ; £ - параметры узора.

Снижение эффективного модуля упругости уменьшает амплитуду нормальных циклических напряжет;;; (по нашим мсчетам до 20 %") , что должно благоприятно отразиться к на замедлении усталостного затупления.

Методом конечных элементов тюведен расчет возникающих в процессе работы напряжении, который показал, что в режущем зубе сущест-вуэт область со значительными растягиваюлимп напряжениями ( - 385 ?.Т1а) , способными вызвать появление усталостных трешин, особенно при наличии мскроконцситраторсв напряжения.Снижения чувствительности к концентрациям напряжений можно добиться созданием регу-ллрно расположенных пластичных участков, выступающих в роли разгружавших надрезов.Зародившиеся в хрулких участках грешины будут вязнуть в мягких прослойках в ;иззультате сш'женпя напряжений у их вершин вследствие микроп.часгической деформации, что, bo3voy.ho, приведет к существенному увеличению усталостной прочности материала.

Повышенным сопротивлением усталостному разрушению, особенно пщ; возникновении резонансных колебаний в процессе эксплуатации, обладают материалы с высоки:/ внутренним трением. Большая способность гасить колебания обычно обусловлена сильной структурной неоднородностью.Гетерогенные стали обладают большим внутренним трением, так как их структура закономерно меняется о? форргта до мартонсита с карбидами, что способствует „чиженип амплитуды колебаний в области возникновения резонанса и затрудняет зарождение трешин.Увеличение гетерогенности структуры и неоднородности пластической деформации усиливает и эффект упругого последействия.

Приведено общее уравнение суммарного износа и аналитически определены отдельные его составляющие в зависимости от условий и режимов обработки и свойств инструментального матепиала. Показано, что существенное значение для уменьшения износа дереворежущего инструмента имеет увеличение твердости и предела выносливости и снижение приведенного модуля упругости материала, а для уменьшения износа металлорежущего инструмента - увеличение его твердости и прочности и уменьшение склонности к адгезии и окислению. Насыщение поверхности резания карбидами способствует уменьшению износа и обеспечению необходимых свойств, но увеличивает хрупкость режущей части и приводит к поломкам. Кроме того, прочный, но хрупкий материал обладает большей чувствительностью к концентраторам напряжений, остаточным напряжениям ( особенно распивающим) и чистоте повеихности, 6

что отрицательно сказывается на пределе выносливости.

Одно из важнейших достоинств макрогетарогенного инструмента состоит в том, что он позволяет осуществить процесс самозатачивания режущей кромки. Переменное содержание углерода по толщине и на поверхности зуба приводит к тому, что в процессе резания интенсивнее изнашиваются более мягкие структуры (феррит или низкоуглеродистый мартенсит) и медленнее - твердые (карбиды и высокоуглеродистый мартенсит) . Поддержание угла и радиуса заострения режущей кромки в процессе резания обеспечивается одинаковой интенсивностью суммарного износа по толщине зуба.

В третьей главе приведены экспериментальные исследования свойств сталей с гетерогенной макроструктурой.Кх получение возможно различными способами, например цементацией через защитную маску с :.-> последующей нормализацией, закалкой и низким отпуском. Большая часть зкспериментгшьных образцов изготовлена из стали 20 с твердостью в состоянии поставки HB 125 - 180, пределом прочности на разрыв = = 400 - CCCi '.'lía, пластичностью 0 = 20 % и модулем упругости £ а = 2,1 »10^ 'Л1а. После термической обработки твердость незащищенных участков достигала HRC 62 - 63, а защищенных - HR3 25-30 .

Приведенный ч-одуль упругости в статических условиях определял-' ei ьа разработанной нами установке.Результаты испытаний показали, ч.'о максимальным снижением модуля упругости (- 19 %) обладают мак-рогегврогоннне образцы с зигзагообразным узором.

Сравнительные усталостные испытания проводились по стандартной методике lía установке для технологической пробы на загиб-перегиб к на установке УКИ-ЮА. Показано, что в условиях малоцикловой усталости число циклов до разрушения увеличивается на два порядка для образцов с ромбическим и зигзагообразным узором. Закономерное переплетение вязких и пластичных участков является лучшим тормозом на пути продвижения усталостных трещин, зародившихся в упрочненных участках. В условиях многоцикловой усталости долговечность стали с гетерогенной макроструктурой увеличивается на порядок по сравнению с гомогенными материалами, так как хрупкий цементованный слой более-чувствителен к дефектам поверхности, нежели поверхностный слой,. . состоящий из чередующихся твердых и мягких участков.■

Исследованы и характеристики внутреннего трения - упругое последействие Д í и коэффициент затухания колебаний ßK . Упругое последействие макрогегерогенных образцов увеличилось в 3 - 4 раза, достигал максимального значения для пластин о зигзагообразным узо-

7

ром ( Д£ = 1,3•10"*' %) . Коэффициент затухания /Ък определен импульсным методом на установке.состоящей из двухлучевого универсального осциллографа С1-69 и дефектоскопа УД2-12. Максимальным коэффициентом затухания рк =0,56 обладают макрогетерогенные образцы о ромбическим узором, который в 4,3 раза больше, чем коэффициент затухания гомогенно упрочненных образцов из той же стали.

Исследовано влияние параметров узора на пластичность и предел прочности при растяжении. Б качестве параметров приняты: а - ширина упрочненных уасткос; Ь , 5 - ширина неупвочненных участков зигзагообразного и ромбического узора; - угол узора. Гспыгания проводили на разрывной машине Р-5 по стандартной методике.Диаграмма растяжения построены при испытании пластин стандартных размеров на машине фирмы 0L5£KГ,- Для аналитического определения влия-

ния параметров узора на механические свойства проведен регрессионный анализ методом наименьших квчдртгов. Расчеты проводились на персональной профессиональной ОМ "Искра" 1С30.11. Построены графики, зависимостей предела прочности и пластичности макрогегерогенных образцов от параметров узора. Установлено, что увеличение угла'об при неизменных <2 , Ь или 5 приводит к увеличению предала прочности при растяжении &(р • При этом пластичность достигает максимума при значении еС = 45 - 55° для ромбического узора и 50 - 60( для зигзагообразного узора.

Увеличение ширины О. упрочненных участков образцов с зигзагообразным узором приводит к увеличению предела прочности и снижению пластичности. Немного слог.нее зависимость при ромбическом узор« Для большинства случаев до О. - . 2,5 мм прочность сначала увелич! вается, а затем незначительно уменьшается ( рис. 1) . Увеличение ши-.рины упрочненных участков приводит к уменьшению пластичности (Г С рис. 2' .

Увеличение ширины неупрочненных участков 5 для ромбического узора приводит к снижению предела прочности при растяжении, и увеличению пластичности. Максимальный предел прочности достигается прз 5=,1,2 - 1,7 мм, а минимальные значения пластичности - при в = =1,5-2 мм. Для зигзагообразного узора увеличение { тоже приводи: к снижению предела прочности и увеличению пластичности. Максимальное значение предела прочности достигается при Ь = 1. - 1,5 мм.

В качестве обобщенного критерия по выбору оптимального сочетания параметров принято выражение:

предполагающее, что оптимальным сочетанием параметров узора является то, которое обеспечивает одновременное увеличение и предела прочности при разрыве, и пластичности.

Рис.1.Влияние параметров роу- Рис.2.Влияние параметров ромбического узора на йэедел бкческого узора на пластич- • прочности при растяжении ность

Для'зигзагообразного узора оптимальным сочетанием является:«С= -СО0, а = 1 мм, I = 2 мм, й = 3 га и П = 116. Для ребяческого узора: Л = 75°, а = 1,5 мм, 5 = 3 км и п = 129.

Проведены испытания для епппделения предела прочности при изгибе. Построены диаграммы изгиба, что позволило рассчитать вязкость разрушения. В качестве характеристики пластичности при изгчбе определен угол загиба р0 .при котором наступает рпзрушзиие образцов.

Установлено, что цементируя участки, работающие на сжатие , и оставляя нецементованними те области, где возникают растягивающие напряжения, можно получить увеличение работоспособности макрогетеро-генного материала в 2,5 - 3 раза. При этом угол загиба увеличивается от 20° для гомогенных образцов до 80° для гетерогенных, что благоприятно сказывается на возможности разводки зубьев дереворежущих пил при сохранении их высокой твердости. '

В четвертой главе разработана технология упрочнения и исследована стойкость макрогетерогенных режущих инструментов. Были испытаны 2 серии пил: пилы для резания древесины- и полотна слесарных ножовок по металлу.

Пилы для резангл древесины были изготовлены из 12 секторов с разним узором зубьев на каждом секторе. Это позполячг поставить все зубья в одинаковые условия решания. Мпкротвеодость мягких участков со структурой (Террит%достигает Ни ЯСС - 215, а микрогиерлость

твердых участков со .структурой ■ мартенсита с мелкими, карбидами -Н^ 900 - 924 . Микроструктуру исследовали на микроскопе Н'Е0РИ0Т-& и растровом электронном микроскопе РЭМ-100У. Толщину цементованного слоя замеряли на микроскопе МИМ-6, а микротвердость - на приборе ПМТ-3 при нагрузке Ю0 г.

Проведены стойкостные испытания дереворежущих гетерогенных пил в условиях, близких к производственным, а также сравнительный анализ последних с гомогенными пилами, обработанными по стандартной технологии.Ь качестве критерия затупления принят радиус закругления р .На основании экспериментальных данных построены графики за висимостей радиуса закругления уэ от пути резания,приходящегося на один зуб,и вида узора. Лучшей стойкостью обладают зубья с зигзагообразным узором и с параметрами: а - 1,5 мм, Ь = 1 мм и «¡¿= 60°. Стойкость макрогетерогешшх пил увеличивается по сравнению с гомогенными в среднем в 2,5 - 3 раза в результате существенного увеличения твердости зуба. Благодаря закономерному измеибнию химического и структурного состава и свойств материала по сечению режущего зуба частично достигнут эффект самозатачивания.

Создание упрочняющей обработки полотен слесарных ножовок требовало. проведения анализа причин их выхода из строя.Из статистики отказов видно, что 65 % ножовочных полотен выходят из строя по причине поломок и 22 % - в результате только износа. Исследование напряженного состояние полотна методом тензомегрироьания к световым методом показало, что в процессе работы возникают небольшие напряжения С = 250 - 270 Ша) . , которые в условиях знакопеременных нагрузок, (многократные перекосы в процессе розания ) могут вызвать малоцикловую усталость. Кроме того, впадзна зуба полотна являйся концентратором напряжения с коэффициентом концентрации ^ --- 2,5. Таким образом, циклические напряжения во впадине достигает значения Сик = 500 - 620 МПа, что может превысить предел выносливости материала полотна. Если материал хрупкий, это вызовет зарождение трещин во впадинах с последующей поломкой полотна или выкрашиванием зуба. Поэтому предложена технология упрочнения, позволяющая придать материалу полотна одновременно высокие твердость, предел прочности и пластичность.

Были обработаны полотна из стали У12 и Х6ВФ. Полотна подвергались локальной упрочняющей термической обработке, создающей гетерогенную макроструктуру. Полотна из стали У12 подвергались .локальной узорчатой закалке о температурой 770 - 780 °С в воде и низкому от-10

пуску. Структура твердых участков состояла из мартенсита и карбидов, а мягких участков - из сорбито-троостита с карбидами. Микротвердость упрочненных участков достигала Hjj 911 - 975, а микротвердость не-упрочнешшх - Uj4 324 - 350. Полотна из стали Х6ВФ подвергались после закалки локальному узорчатому отпуску при 550 - 600 °С в течение 30 с через защитную теплоизоляционную маску. Структура неотпущенных участков состояла из мартенсита с карбидами, а структура отпущенных участков - из троосто-мартенсита с карбидами, Н^ 1015 - 732.

Испытания долговечности ножовочных полотен проведены на установке для технологической пробы на загиб-перегиб. Анализ экспериментальных данных привел к выводу, что отработавшие полотна чаще ломаются при меньшем угле загиба, чем новые, по-видимому,из-за накоплз-ния повреждений в процессе работы. Угол загиба полотен с гетерогенной макроструктурой увеличивается на 20 - 22°, а долговечность - в 2-2,5 раза по сравнению с гомогенными.

Проведены и испытания на стойкость ножовочных полотен по стандартной методике. Было создано приспособление для закрепления полотна на ножовочном станке и создания усилия на разрезаемом материале СО Н. Определялось изменение радиуса затупления р режущей кромки в зависимости от количества обрабатываемого материала.Анализ экспериментальных данных показал, что стойкость ножовочных полотен из ; •. стали Х6ВФ после локального отпуска существенно не меняется. Стойкость полотен из стали У12 после узорчатой закалки увеличивается в 2,6 раза по сравнению с полотнами, обработанными по стандартной технологии. '

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения локальной упрочняющей технологии составляет 13 тыс. руб. для- ножовочных полотен из стали Х6ВФ и 2 тыс. руб. для ножовочных полотен из стали У12, и 2 тыс. руб. для ножей, работающих в условиях химического износа.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Радикальное решение проблемы сочетания высокой твердости с необходимым запасом пластичности требует иного подхода, например, создания материалов с регулярной гетерогенной макроструктурой.

2. Установлена теоретическая зависимость предела прочности и приведенного модуля упругости от размеров регулярной макроструктуры.

3. Показана возможность осуществления эффекта самозатачивания

И

инструмента, обладающего неоднородной, закономерно менявшейся структурой по толщине режущей кромки.

4. Разработана расчетно-экспериментальная методика определения рациональной толщины упрочненного слоя и показана существенная роль усталости вследствие возникновения знакопеременных напряжений в зубе. ' .

5. Построены диаграммы влияния параметров макроструктуры на предел прочности при растяжении и пластичность и определены их оптимальные значения, обеспечивающие лучшее сочетание механических свойств. Для ромбического узора: еС = 75°, а = 1,5 мм, $ - 3 мм для зигзагообразного узора: Л = 60°, OL - 1 мм, t - 2 ш,

6. Определено, что гетерогенность макроструктуры приводит к снижению эффективного модуля упругости на 13 - 20 % и,как следствие , к снижению рабочих напряжений и увеличению долговечности материала.

7. Установлено,что предел прочности при изгибе¿снижается на

6 - 10 а пластичность увеличивается в 3 - 3,5 раза. Эго приводаГ~ к увеличению вязкостр разрушения в 2,5 раза и угла загиба до разрушения на 50 - 60°.

8. Показано, что в розультате создания регулярной макроструктуры внутреннее трение увеличивается в 3 - 4 раза, способствуя тек самым глушению вибраций и повышению выносливости материала.

9. Разработаны режимы локальной химико-термической к локальной термической обработки для двух типов инструмента:

а) дереворежущий инструмент из стали 20: цементация чэроз защитную маску в течение 1,5 ч при температуре 920 - 930 °С, нормализация при 920 °С, закалка с 770 - 780 °С в воду, низки£ отпуск 2 ч,

б) слесарные ножовки по металлу:.

- из стали У12: закалка через теплоизоляционную маску, с 780 °С в воду, низкотемпературный отпуск;

- из стали Х6ВФ: закалка по стандартной технологии, локальный узорчатый отпуск газопламенным нагревом в течение 30 с прп тем, пературе 500 - 550 °С.

10. В процессе испытаний, близких к производственны!.!, установлено, что стойкость дереворежущих пил с гетерогенной макроструктурой увеличилась в 2,5 - 3 раза по сравнению с гомогенным^ стальными пилами. Стойкость полотен слесарных ножовок, упрочнешшх по новой технологии, оказалась в 2,6 раза выше, чем у обычных гомогенных полотен. Стойкость макрогетерогенны;: ножей куттеоов Для мясной 1 промышленности повысилась н 5 - b раз.

И. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения новой упрочняющей технологии ножовочных полотен на одном предприятии оос-гавляет 13 тыс. руб. От внедрения локальной упрочняющей технологии южей для мясной промышленности получен годовой экономический эффект г тыс. руб.

Основное содержаниё диссертации опубликовано в работах:

1. И в а н о в Г.П., X ы н т о в а Е.М. Об оптимальной толщи-ie цементованного слоя при'работе в условиях контактных напряжений/^ Зладим. политехи, ин-т. - М.,1989. - 3 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 117.-

яп 89.

2. И в а н о в Г.П., X ы н т о в а Е.М. Влияние гетерогеннос-?и материала на приведенный модуль упругости // Улучшение качества )тливок, повышение производительности труда, экономика литейного фоизводства на предприятиях Владимирской области: Тез. докл. науч. ;еминара / Изд-во НТОмашпром. _ Владимир, 1989. - 0. 16 - 17.

3. Иванов Т.П., X ы н т о в а Е.М., Уткин A.B. Расчет оптимальной глубины цементации в деталях, работающих при высоких зднтактных напряжениях // Улучшение качества отливок, повышение про-»зводигельности труда, экономика литейного производства на предприятиях Владимирской области: Тез. докл. науч. семинара / Изд-во ГГОмашпром. -"Владимир, 1S89. - СГТГ - ~22"Г

4. И в а н о в Г.П., X ы н т о в а Н.М., У т> к и н A.B. Соврвч /¡енныо аспекты применения древнего булата // Комплексные методы ис-;ледования археологических источников: Тез. докл. всесоюз. конф.

21 - 23 ноября 1989 г. - М., 1989. - С. 38 - 39.

5. И в а н о в Г.П., X н н т о в а Е.М. Способ упрочнения ¡галышх упругих элементов: Положительное решение от 18.04.90 по заявке & 4671172/02.

G. И в а н о в Г.П., X ы н т о в а Е.М., Гусев C.B. Стати-¡еская вязкость разрушения образцов, подвергнутых односторонней це-лентацки / Владим. политехи, ин-т. - lt.., 1990. - 3 с. - Деп. в ЗШШТИ, .'¿ 39 - Ш1 90.

7. И в а н о в Г.П., X ы н т о в а Е.М., Уткин A.B. Рас-1ет рациональной толщины цементованного слоя у деталей, работающих з условиях статических нагрузок / Владим. политехи, ин-т. - М., I9S0. - 4 с. - Деп. в ВИНИТИ,№ 38 - мш 90.

8. И в а н о в Г.П.,Х ы н т о в а Е.М., У- т к и н A.B. Влияние гетерогенности макроструктуры на внутреннее трение / Владим. юлкиРН!. ин-т. - М., 1990. - 4 с. - Деп. в ВИНИТИ, » 137 - мш 90.

13

. 9. X н н т о в а Е.М..Г у с е в C.B. Способ повышения стойкости резущего инструмента // Прочность и пластичность материалов и иоЕые процессы их получения: Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. 29 30 марта 1990 г. -'Минск, 1990. - 6. 45.

10. X-H--H/-.I о в а Е.М., Уткин A.B. Способ повышения демпфирующей способности стали // Прочность и пластичность материалов п новые процессы их получения; Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. 29 - 30 марта 1990 г. - Минск, 1990. - С. 75,

11. Исследование деформируемости цементованных слоев /

Г.П.Иванов,Е.М.Хштова,А.В.Уткин,С.В.Гусев // Конструкционная прочность, долговечность, упрочнение материалов и деталей машин: Тез. докл. межрес. науч. конф. - Волгоград, 1990. - С. 95.

12. И в а н о в Г.П., X ы н т о в а Е.М., Уткин A.B. Влияние гетерогенной макроструктуры на механические свойства сталей // Конструкционная прочность, долговечность, упрочнение материалов и деталей машин: Тез. докл. межресп. науч. конф. - Волгоград, 1990._ - G. 71..

13. X ы н т о в а Е.М., Ефремов A.B. Влияние гетерогенности поверхности на долговечность сталей // Экологически чистые технологические процессы и утилизация в литейном производстве: Тез. докл. науч. семинара / Изд-во ОТОмашпромГ' - Владимир, 1990. -

С. 27.

14. X ы н т о в а Е.М. Повышение стойкости режущих инструментов с гетерогенной макроструктурой // Способы повышения надежности конструкционных материалов': Тез. докл. науч. семинара / Изд-во НТО I машпром. - Владимир, 1991. - С. 18.. _ _ '__

15. Способ_ упрочнения стальных деталей : /Положительное решение ог2Д)7.91 по заявке J» 4845886/02 (07Й0ЭЗ) / Г. П~. Иванов, Е.М.Хынт ва,А.В.Уткин,А.В.Ефремов.