автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое обеспечение качества деталей в процессах разделительной штамповки путем нанесения на инструмент вакуумно-плазменных покрытий

На правах рукописи

Шевн Александр Анатольевич

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ

В ПРОЦЕССАХ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ ШТАМПОВКИ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ НА ИНСТРУМЕНТ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫХ

ПОКРЫТИЙ

Специальность 05.02.08 Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» (ВТО) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет

«СТАНКИН».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Григорьев Сергей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шварцбург Леонид Эфраимович

кандидат технических наук, профессор Ильичев Лев Леонидович

Ведущее предприятие: ОАО «ВНИИинструмент»

Защита диссертации состоится /» декабря 2005 г. в_на заседании

диссертационного совета К212.142.01 в Государственном образовательном учреждении Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» по адресу: 127055, г. Москва, Вадковский пер., ЗА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ МГТУ «СТАНКИН».

Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направить по указанному адресу.

Автореферат разослан « /(?» ноября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета И.М. Тарарин

ИЪ 7323

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа выполнялась в рамках совместной научно-исследовательской работы ГОУ МГТУ «СТАНКИН» и Фраунгоферского института станков и техники пластического деформирования г. Хемниц (Германия) и финансировалась Министерством образования РФ в рамках реализации программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники на 2003-2004 годы».

Актуальность работы

В настоящее время важнейшей областью машиностроения, обеспечивающей высокую производительность при сравнительно низкой себестоимости обработки, является листоштамповочное производство, в котором от 70 до 90% деталей изготавливается с применением разделительных операций - вырубки, пробивки и отрезки. Ключевую роль в эффективности процессов разделительной штамповки играют вопросы, касающиеся износостойкости инструмента и, в первую очередь, его поверхностного слоя. В процессе эксплуатации рабочие поверхности разделительных штампов подвергаются ударному нагружению и действию высоких контактных давлений. Это вызывает разнообразные причины их отказов - адгезионное и абразивное изнашивание, выкрашивание рабочих поверхностей и даже отпуск поверхностного слоя инструмента, что резко сокращает период нормальной эксплуатации разделительных штампов.

Производственный опыт показывает, что интенсивный износ рабочих поверхностей разделительных штампов существенно снижает показатели качества штампуемых деталей, увеличивает сопротивление разделению до 20%, а общую работу разделения до 40 % по сравнению с эксплуатацией инструмента с острозаточенными режущими кромками.

Поэтому в настоящее время поиск и исследование новых технологических решений, направленных на повышение работоспособности разделительных штампов при различном характере их нагружения и улучшение качества штампуемых деталей, является чрезвычайно актуальным.

Цель работы

Повышение износостойкости рабочих элементов разделительных штампов и показателей качества выпускаемой продукции за счет разработки технологических принципов низкотемпературного нанесения многослойных вакуумно-плазменных покрытий на полутеплостойкие штамповые » „,.и1а

Научная новизна работы

• разработана систематизация причин отказа и путей повышения работоспособности рабочих элементов разделительных штампов и качества выпускаемой продукции за счет нанесения различных по конструкции и составу вакуумно-плазменных покрытий;

• установлены функциональные зависимости между условиями нанесения вакуумно-плазменных покрытий и интенсивностью изнашивания рабочих элементов разделительных штампов при обработке различных материалов.

Практическая ценность

• разработаны технологические принципы низкотемпературного нанесения на пггамповые стали в режиме ассистирования пучком ускоренных молекул аргона многослойных вакуумно-плазменных покрытий с повышенными эксплуатационными свойствами;

• разработаны технологические рекомендации по выбору состава, конструкции и назначению режимов нанесения вакуумно-плазменных покрытий, обеспечивающих минимальную интенсивность изнашивания рабочих элементов разделительных штампов и требуемое качество выпускаемой продукции.

Общая методика исследований

Задачи, поставленные в работе, решались методами аналитических, численных и экспериментальных исследований. В работе использованы научные основы технологии машиностроения, теории пластического деформирования и механики разрушения материалов, а также современные методики и оборудование для исследования свойств поверхностных слоев материалов и тонких покрытий.

Апробация работы

Результаты работы были доложены на заседаниях кафедры Высокоэффективные технологии обработки ГОУ МГТУ «СТАНКИН», на Международных научно-технических конференциях «Производство. Технология. Экология - 2002» в г. Москве, «Взаимодействие ионов с поверхностью - 2003» в г. Звенигороде, «Современные технологические системы в машиностроении - 2005» в г. Барнауле, а также были удостоены золотой медали V Московского международного салона инноваций и инвестиций 2005 года.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

41

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка использованной литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются основные положения, выносимые на защиту, описывается научная и практическая ценность результатов работы, приводятся сведения об апробации и реализации основных положений диссертации.

В первой главе на основе обзора научно-технической информации, а также анализа результатов экспериментальных исследований, проведенных автором работы, изучаются особенности работы разделительных штампов и разрушения их рабочих поверхностей, разрабатывается система показателей качества штампуемых деталей и анализируются существующие методы повышения работоспособности инструмента, используемого в процессах разделительной штамповки.

Вопросы, касающиеся исследования причин потери работоспособности разделительных штампов и разработке методов ее повышения, подробно отражены в работах Романовского В.П., Михаленко Ф.П., Вишневского Н.С., Константинова В.Ф., Моисеева В.Ф., Фукс-Рабиновича Г.С. и др.

В зависимости от технологических условий процесса разделительной штамповки и действующих нагрузок, могут наблюдаться различные механизмы разрушения и причины отказов пуансона и матрицы - адгезионное и абразивное изнашивание, выкрашивание рабочих поверхностей, отпуск тонкого поверхностного слоя и интенсивное налипание на рабочие поверхности инструмента деформируемого материала. На практике может наблюдаться различное сочетание указанных механизмов изнашивания разделительных штампов.

Исследования закономерностей износа рабочих элементов разделительных штампов имеют два важных прикладных аспекта: первый - оценка сопротивляемости их изнашиванию в процессе эксплуатации; второй - оценка влияния износа на качество штампуемых деталей.

Отсутствие до настоящего время системы показателей качества деталей, получаемых вырубкой-пробивкой, затрудняло их оценку и выработку единых требований к ним. Особенно это необходимо на чистовых операциях разделительной штамповки, получивших широкое распространение при изготовлении деталей в точном приборостроении, электротехнической промышленности, а в последнее время и автомобилестроении

В настоящей работе предлагается рассматривать качество деталей как комплексное понятие, включающее следующие показатели:

• линейные размеры детали;

• геометрическую точность профиля разделения детали;

• состояние поверхности сдвига (наличие налипов и кратеров);

• отсутствие заусенцев на торцевых поверхностях детали.

Как показали эксперименты, проведенные в настоящей работе, протекание различных механизмов изнашивания рабочих поверхностей разделительных штампов ведет к ухудшению того или иного показателя качества штампуемых деталей. Например, налипание деформируемого материала на инструмент в процессе штамповки ведет к образованию на поверхности разделения штампуемой детали кратеров, а интенсивное адгезионное изнашивание - способствует образованию заусенцев на торцевых поверхностях детали.

На рис. 1 представлена взаимосвязь между различными вариантами отказов разделительных штампов и показателями качества штампуемых деталей.

Варианты отказов рабочих элементов разделительных штампов

® ® ® © ©

Адгезионное изнашивание рабочих поверхностей в результате схватывания микровыступов инструмента и заготовки

Абразивное изнашивание рабочих поверхностей в результате царапания о твердые включения материала заготовки

Налипание (нарост) деформируемого материала заготовки на

рабочие поверхности инструмента

Выкрашивание рабочих поверхностей в результате накопления и развития сетки усталостных трещин

Отпуск тонкого поверхностного слоя инструмента в результате превышения допустимого

уровня термических напряжений

Показатели качества штампуемых деталей

®©®@© ©®®@©

Изменение размеров детали

Изменение геометрии профиля разделения детали

©®®

Образование налипов и кратеров на поверхности детали

® ®

Образование заусенцев на детали

Рис, 1. Взаимосвязь между различными вариантами отказов рабочих элементов разделительных штампов и показателями качества штампуемых деталей

Применяемые в настоящее время методы повышения работоспособности рабочих поверхностей разделительных штампов, можно разделить на четыре группы:

1) Применение более износостойких инструментальных материалов: порошковых инструментальных и твердых сплавов, а также новых марок высоколегированных инструментальных сталей, например, с интерме-таллидным упрочнением.

2) Совершенствование конструкторско-геометрических параметров инструмента, например, применением пуансонов с рифленой рабочей поверхностью, увеличением высоты рабочих поясков и уменьшением профиля рабочих окон матрицы.

3) Применение методов модификации поверхности рабочих элементов разделительных штампов, например, пластического деформирования, электроэрозионного и лазерного легирования, нанесения покрытий и др.

4) Введение в зону разделения штампуемого металла дополнительных источников энергии для повышения его пластичности.

Практика показывает, что использование для изготовления штампового инструмента более износостойких инструментальных материалов лимитируется их высокой стоимостью и дефицитностью. Усовершенствование конструкторско-геометрических параметров связано с необходимостью внесения серьезных изменений в отработанную технологическую цепочку изготовления инструмента. Введение в зону разделения различных источников энергии влечет за собой усложнение технологического процесса штамповки и эффективно лишь для ограниченного круга деформируемых материалов.

Наиболее эффективным и активно развивающимся во всем мире является направление, связанное с разработкой методов модификации рабочих поверхностей инструментов, изготовленных из традиционных материалов. Данный подход основан на том, что при самых разнообразных условиях эксплуатации инструмента наиболее нагруженным во всех случаях оказывается его поверхностный слой и, в первую очередь, именно его свойства определяют работоспособность инструмента в процессе штамповки или механической обработки.

Проведенный обзор отечественных и зарубежных работ в этой области показал, что из всех известных методов модификации наиболее перспективным для повышения работоспособности металлообрабатывающего инструмента является нанесение износостойких покрытий. На протяжении последнего десятилетия на-

блюдался интенсивный характер развития технологий нанесения покрытий в результате чего, в России и за рубежом было создано достаточно большое количество их разновидностей, которые с высокой производительностью позволяют наносить на рабочие поверхности металлообрабатывающего инструмента покрытия практически любого состава, структуры и свойств.

Если в механообрабатывающем производстве к настоящему времени различные технологии нанесения покрытий нашли повсеместное практическое применение, то в штамповочном производстве они имеют очень ограниченное применение. Это связано со сложными динамическими нагрузками, которым подвергаются рабочие поверхности штампов в процессе эксплуатации, с использованием для изготовления штампов не теплостойких и полутеплостойких инструментальных сталей, а также с рядом других факторов.

На основе анализа научно-технической информации, посвященной особенностям эксплуатации разделительных штампов и методам повышения их работоспособности, была сформулирована цель исследований, для достижения которой впоследствии был решен описанный ниже комплекс задач.

Во второй главе систематизируются причины отказов рабочих элементов разделительных штампов и снижения качества выпускаемой продукции в зависимости от условий штамповки и рассматриваются пути повышения работоспособности инструмента в условиях действия различных нагрузок за счет выбора рациональных параметров его поверхностного слоя.

Как показывает производственный опыт, на интенсивность изнашивания разделительных штампов и ухудшение рассмотренных выше показателей качества выпускаемой продукции влияют четыре группы факторов, связанные:

• со штампуемым изделием (физико-механические свойства штампуемого материала, толщина и сложность контура штампуемой детали);

• с инструментом (физико-механические свойства инструментального материла, качество поверхности, конструкторско-геометрические параметры);

• со пггамповой оснасткой (величина зазора, толщина плит);

• с прессовым оборудованием (жесткость станины, точность направления и скорость ползуна).

Влияние факторов, связанных с несовершенством конструкции штампов, погрешностями, допущенными при их изготовлении и сборке, неоптимальными физико-механическими характеристиками и шероховатостью поверхности инструмента, нерациональными режимами эксплуатации штампов и др., может быть

значительно уменьшено или полностью исключено за счет повышения культуры производства на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации штампов. В отличие от рассмотренных влияние факторов, связанных со штампуемым изделием, не может быть устранено. Поэтому, в первую очередь, именно они должны учитываться при разработке методов повышения работоспособности инструмента и качества штампуемых деталей.

В данной работе систематизация причин отказа и путей повышения работоспособности рабочих элементов разделительных штампов, строилась на основе различных параметров штампуемых деталей, которые были сгруппированы (рис. 2): по сложности контура разделения (простой и сложный); по толщине (< 4 мм и > 4 мм); по виду деформируемого материала (низкоуглеродистые стали, цветные металлы и сплавы, коррозионно-стойкие стали и высокоуглеродистые стали).

Как показали проведенные эксперименты, при увеличении толщины детали интенсивность изнашивания рабочих элементов разделительных штампов увеличивается, что связано с увеличением усилия разделения и сил трения между инструментом и заготовкой. Сложная конфигурация вырубаемых деталей также увеличивает интенсивность изнашивания, так как выступы и углубления контура с малыми радиусами закругления и тонкие перемычки являются сильными концентраторами напряжений.

Наиболее сложное влияние на работоспособность рабочих элементов разделительных штампов оказывают физико-механические свойства материала заготовки, которые вызывают самые разнообразные причины потери работоспособности инструмента - адгезионное и абразивное изнашивание, налипание материала заготовки, выкрашивание рабочих кромок й"даже отпуск тонкого поверхностного слоя инструмента.

Как видно из представленной систематизации, несмотря на разнообразие причин потери работоспособности инструмента, ее повышение во всех случаях может быть достигнуто за счет улучшения того или иного свойства поверхности и поверхностного слоя: снижения коэффициента трения, повышения твердости, теплостойкости и сопротивления хрупкому разрушению. Отмеченные изменения свойств поверхности и поверхностного слоя разделительных штампов в полной мере могут быть достигнуты нанесением различных по конструкции и составу покрытий.

Рис. 2. Систематизация причин отказа и путей повышения работоспособности разделительных штампов

Третья глава посвящена вопросам разработки технологии нанесения и конструирования вакуумно-плазменных покрытий, а также выбору их состава для повышения работоспособности рабочих элементов разделительных штампов.

В целом задача нанесения износостойких покрытий на инструмент может быть разделена на два основных этапа, которые в значительной степени взаимосвязаны. Во-первых, необходимо разработать экономически оправданную технологию получения покрытий, которая обеспечила бы их максимальную износостойкость и надежность в работе. Во-вторых, необходимо выбрать или разработать состав покрытия, который в комплексе с основным инструментальным мате-( риалом должен создавать совместимую и практически полезную систему при кон-

кретных условиях его эксплуатации.

В настоящее время в нашей стране для нанесения покрытий на различные инструментальные материалы используются технологии физического осаждения покрытий в вакууме (Physical Vapour Deposition) - электронно-лучевое испарение, вакуумно-плазменное испарение и магнепгронное распыление. В основе этих способов лежит испарение вещества в вакуумное пространство камеры с подачей реакционных газов (N2, О2, и др.). Их различие состоит в принципах физического испарения вещества, степени ионизации плазменного потока и конструктивных особенностях установок. При этом наиболее отработанным в промышленности является вакуумно-плазменное испарение, характеризующееся обеспечением хорошей прочности адгезионной связи покрытия с инструментальной подложкой, возможностью полного управления процессом нанесения и формирования композиционных покрытий с требуемым комплексом свойств.

Подавляющее большинство отечественных исследований, посвященных разработке и исследованию технологий вакуумно-плазменного нанесения покрытий, выполнены для инструментов из твердых сплавов и быстрорежущих сталей. С 1 целью обеспечения необходимой очистки и активации поверхности, процесс нане-

сения покрытий на указанные типы инструментальных материалов предусматри-t вает обязательный ионный нагрев инструмента до температур 500°С и выше при

подаче на инструмент высокого отрицательного потенциала.

Поскольку рабочие элементы разделительных штампов в зависимости от серийности и других условий организации производства изготавливаются из не теплостойких (220-250 °С) сталей типа У10А, ХВГ и полутеплостойких (490-510 °С) инструментальных сталей Х12М и Х12Ф4М, применение к ним традиционных технологических приемов вакуумно-плазменного нанесения покрытий малоэффективно. Как показывает практика, даже незначительное превышение температу-

ры нанесения покрытий относительно уровня допустимого теплостойкостью инструментального материала, неизбежно ведет к отпуску рабочих кромок и потери работоспособности инструмента. В тоже время недостаточная очистка и активация поверхности зачастую приводит к отслоению покрытий уже в первые минуты работы инструмента, что является следствием низкой прочности адгезионной связи покрытия с поверхностями инструмента.

Для решения описанной проблемы в процессе нанесения покрытий на штамповые стали было предложено использовать устройство, генерирующее пучок ускоренных нейтральных молекул различных газов (например, аргона), обеспечивающих требуемый нагрев и очистку поверхности за счет своей кинетической энергии. В этом случае необходимость подачи высокого отрицательного потенциала на инструмент отпадает, а температура нагрева поверхности при очистке не превышает 180 °С. Ассистирование пучком ускоренных молекул непосредственно на стадии конденсации, способствует формированию покрытий более плотной структуры. Указанная структура имеет заметные преимущества перед традиционно формируемой столбчатой структурой, особенно в условиях действия нагрузок, характерных для операций разделительной штамповки. На рис. 3 представлена схема предлагаемой технологии нанесения покрытий.

■- Входные факторы -1

потенциал подложки

сила тока дугового разряда

материал катода

давление газа а камере

расстояние до катода

состав рабочего газа

время нанесения покрытия

I стадия • Подогрев и очистка поверхности _пучком ускоренных часшц_

-J t-

II стадия - Генерация плазмы и формирование ионного потока

-Ч, >-

III стадия - Ускорение и доставка ионного потока к поверхности

N стадия - Конденсация покрытия в режиме ассистирования пучком ускоренных частиц

■ Выходные параметры

прочность адгезионной связи

остаточные напря-

толщина покрытия

микротвердость

шероховатость

химическая стойкость

прочие свойства

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ И КАЧЕСТВО ДЕТАЛЕЙ

Рис. 3 Структурно-функциональная схема нанесения вакуумно-плазменных покрытий на рабочие элементы разделительных штампов

Выбор конструкции и состава износостойких покрытий для рабочих элементов разделительных штампов является сложной и неоднозначной задачей. При разработке покрытий нельзя руководствоваться только их эксплуатационными показателями. Чрезвычайно важным вопросом является экономический аспект -стоимость нанесения покрытия, которая определяется стоимостью элементов, входящих в состав покрытия, количеством наносимых слоев, энергетическими характеристиками процесса и др.

Анализ результатов проведенных экспериментальных исследований и разработанной на их основе систематизации причин отказов и путей повышения работоспособности инструмента показывает, что в зависимости от условий процесса разделительной штамповки износостойкие покрытия, наносимые на рабочие поверхности инструмента, должны выполнять следующие функции:

• высокотвердого поверхностного слоя, препятствующего абразивному изнашиванию рабочих поверхностей инструмента в процессе штамповки;

• промежуточной среды, обладающей низким сродством с деформируемым материалом и препятствующей интенсивному схватыванию в условиях адгезионного изнашивания;

• антифрикционной твердой смазки, минимизирующей налипание деформируемого материала на инструмент в процессе штамповки;

• барьерного слоя, препятствующего отпуску поверхностного слоя инструмента в результате воздействия повышенных термических нагрузок;

• барьерного слоя, способного тормозить или останавливать распространение сетки усталостных трещин, приводящей к макровыкрашиванию рабочих кромок.

Естественно, что ни одно из известных покрытий не способно удовлетворить всем перечисленным требованиям. Поэтому на основе анализа свойств существующих перспективных тонкопленочных покрытий, опыта их применения, а также изучения механизма их изнашивания, были предложены четыре различных варианта износостойких покрытий, обеспечивающих повышение работоспособности рабочих элементов разделительных штампов и качества штампуемых деталей при различном характере действующих нагрузок и механизмов изнашивания:

1) Покрытие П/(П,2г)Н - для повышения работоспособности инструмента в условиях одновременного протекания адгезионного и абразивного изнашивания. Наружный слой на основе нитрида (Т1,7г)Ы повышает микротвердость рабочих поверхностей инструмента (до 28 ГПа) и обладает повышенной стойкостью к мо-

лекулярному схватыванию с большинством обрабатываемых материалов. Введение подслоя из титана обеспечивает повышение прочности адгезионной связи наружного слоя к инструментальному материалу за счет снижения разницы их физико-механических и тегагофизических свойств, приводящих к образованию в покрытии больших остаточных напряжений.

2) Покрытие Сг/СгИ - для повышения работоспособности инструмента в условиях адгезионного изнашивания и интенсивного налипания материала заготовки на рабочие поверхности инструмента. Наружный слой на основе нитрида СЖ одновременно с повышением антифрикционных свойств (снижением коэффициента трения до 2 раз), увеличивает микротвердость рабочих поверхностей инструмента до 14 ГПа.

3) Покрытие ЛЫ/ПСЫ/(П, Сг)И - для повышения работоспособности инструмента в условиях хрупкого разрушения (выкрашивания) рабочих кромок и абразивного изнашивания. Данное покрытие эффективно тормозит развитие трещин, т.к. состоит из чередующихся трех слоев переменной твердости, существенно повышает трещиностойкость и вязкость разрушения композиции «покрытие-инструмент». Наружный слой покрытия, состоящий из нитрида (Т1,Сг)И, повышает микротвердость рабочих поверхностей инструмента до 24 ГПа.

4) Покрытие ТУ(П,А1)И - для повышения работоспособности инструмента в условиях частого перегрева рабочих кромок и/или интенсивного абразивного изнашивания. Отличительной особенностью нитрида (Т1,А1)К помимо его повышенной микротвердости (до 37 ГПа) является высокая термостойкость и образование при нагреве на его поверхности плотного аморфного слоя АЬОз, служащего своеобразным тепловым барьером, защищающим поверхностные слои инструмента от воздействия термических нагрузок, часто имеющих место при штамповке коррозионно-стойких сталей и других трудно деформируемых материалов.

Четвертая глава посвящена вопросам установления режимов нанесения предложенных четырех вариантов покрытий, обеспечивающих минимальную интенсивность изнашивания инструмента в процессах разделительной штамповки.

Представленная на рис. 3 структурно-функциональная схема нанесения покрытий наглядно демонстрирует, что работоспособность разделительных штампов и качество деталей находится в прямой зависимости от выходных параметров процесса - микротвердости и толщины покрытия, прочности адгезионной связи и др., на которые влияют входные контролируемые факторы (режимы нанесения). Проведенные эксперименты показали, что факторами, оказывающими решающее влияние на работоспособность инструмента, являются - давление газа в камере Р,

время нанесения покрытия Т, потенциал подложки U и сила тока дугового разряда I.

Давление газа оказывает сильнейшее влияние на микротвердость, параметры решетки и фазовый состав формируемого покрытия, время нанесения - на толщину формируемых покрытий, потенциал подложки определяет температуру, при которой происходит процесс конденсации, сила тока влияет на температуру процесса и оказывает сильное влияние на наличие микрокапель в покрытии.

Решение задачи оптимизации режимов нанесения различных по составу покрытий, состояло из следующих этапов - выбор вида математической модели, планирование эксперимента, проведение экспериментов и определение износа инструмента при различных режимах нанесения покрытий, обработка опытных данных, определение оптимальных режимов нанесения покрытий.

Как показали проведенные эксперименты, износ инструмента, как функция входных факторов процесса нанесения покрытия имеет локальный экстремум. Поэтому для построения математических зависимостей, устанавливающих связь между износом разделительных штампов и режимами процесса, были использованы экспоненциально-степенные математические модели.

При проведении экспериментов моделировались различные механизмы изнашивания, характерные для реальных условий эксплуатации разделительных штампов. Для этого были изготовлены четыре группы различных по форме и размерам образцов пуансонов и матриц из стали X165CrMoV12 по стандарту DIN 17350 (российский аналог сталь Х12М), на которые в соответствии с разработанными технологическими принципами были нанесены вакуумно-плазменные покрытия различного состава. Впоследствии указанные образцы испытывались на следующих разделительных операциях:

• с покрытием Ti/(Ti,Zr)N - при пробивке отверстий в листовом материале из низкоуглеродистой стали 08Ю толщиной 4 мм в условиях одновременного протекания адгезионного и абразивного изнашивания;

• с покрытием Cr/CrN - при вырубке наружного контура детали типа «рычаг» в листовом материале из алюминиевого сплава АМГ-6 толщиной 4 мм в условиях адгезионного изнашивания и интенсивного налипания материала заготовки на рабочие поверхности инструмента;

• с покрытием TiN/TiCN/(Ti,Cr)N - при вырубке наружного контура детали типа «звездочка» в листовом материале из высокоуглеродистой стали У8 толщиной 4 мм в условиях интенсивного выкрашивания и абразивного изнашивания рабочих поверхностей инструмента;

• с покрытием "П/СП,А1)Н - при пробивке отверстий в листовом материале из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9Т толщиной 4 мм в условиях частого перегрева и, как следствие, отпуска рабочих кромок.

Эксперименты проводились в следующей последовательности: штамповка 10 тысяч деталей, отбор деталей для последующей оценки их качественных характеристик, снятие профилограмм с режущего контура пуансона, продолжение эксплуатации штампов. Такую последовательность проведения экспериментов соблюдали после штамповки каждых 10 тысяч деталей до момента вырубки-пробивки 50 тысяч деталей в процессе эксплуатации штампа.

В результате анализа и компьютерной обработки экспериментальных данных, были построены функциональные зависимости между условиями нанесения вакуумно-плазменных покрытий и суммарным износом пуансона при штамповке различных материалов.

1. Суммарный износ пуансона с покрытием Т^ЛГь&Ш:

3,74ехр(8,5б/) Лг + 0,26Тп + 0,011[/п + 0,016/п +

N2 ' (7У,2/-)ЛГ ' (П,гг)Ы '1 (Г1,2г)Ы

,2,56 т\,8 г/1.82 ,1,8

■Г''

' п

2. Суммарный износ пуансона с покрытием Сг/СгИ:

5,\ехр(4,15РАг + 0,\9ТСг +0,012 ЦСг +0,0251Сг +

+ 7,4 Р„2 + 0,05ТСгМ + 0,011ЦСг„ + 0,0221СгЫ)

3. Суммарный износ пуансона с покрытием TiN/TiCN/ГГi.Cr')N:

7,32ехр(5,ЬРЛг2 +0,09ТШ +0,0121/ш +0,0151ш +

+ 5,5РС2Я2^2+0,07ГГ,СЖ+ 0,014^г<сл,+0,0187г/сл, +

■Р.

,2,47 г2,8 г г 2,1 ,1,62 С2Я2+ЛГ2 ' Т'СН ' Я™ '

1 Т!Г

I,

+ 5,7Р„2 +0,065Т(П,Сг)Ы +ти(Т1,Сг)М + 0,03/(77,ож)

р2,28 г2,27 ,,1,7 ,2,4

' ГЫ2 ' (ТйСг)Ы 'и (П,Сг)Ы '1 (Т1,Сг)Ы

I,

4. Суммарный износ пуансона с покрытием ТУГГцАРЫ:

__ 6,95ехр(1,0РАг + 0,237>; + 0,013ип +0,02 \1п +

£Пуансона ~ „1,75 т1,84 ,,2,08 ,1,89

ГАг 77 иП '

+ 4,9 РЫг +0,055Т{тил1)Ы +0,0Шт,Л1)Ы +0,03/(Г

р2,2 /г-2,75 г г 1,9 ,1,8

' ' (П,Л/)ЛГ '(П,А1)Ы '1 {Т1,А1)Ы

После дифференцирования функций ^г,Пуаисона = /{Р,Т,и,1) в частных

производных и приравнивания первых производных к нулю, были получены режимы нанесения вакуумно-плазменных покрытий различного состава (табл. 1), обеспечивающие минимальную интенсивность изнашивания рабочих поверхностей инструмента при различных условиях процесса разделительной штамповки.

Таблица 1. Режимы нанесения различных вариантов покрытий, обеспечивающие минимальную интенсивность изнашивания разделительных штампов

Состав покрытия Оптимальный режим нанесения

Р, Па Т, мин и, В 1,А

(Гиг)Ы Т| И 0,25 8 160 90

Х12М (т>,ггж 0,4 45 130 100

СгН Сг Сг 0,25 10 170 80

Х12М СгЫ 0,35 40 170 80

Х12М (Т1,Сг)Ы ТЮЫ Т|Ы ТО 0,4 20 160 90

■ПО! 0,45 40 150 90

(ПСг^ 0,4 35 170 80

(Т),А1)Ы Т! П 0,25 8 160 90

Х12М (Т1,А1)Н 0,45 50 190 60

В пятой главе представлены результаты исследования влияния разработанных составов вакуумно-плазменных покрытий на интенсивность и характер изнашивания разделительных штампов и показатели качества при деформировании заготовок из различных материалов - низкоуглеродистой стали, алюминиевого сплава, коррозионно-стойкой стали и высокоуглеродистой стали.

Проведенные эксперименты показали, что нанесение покрытий предложенных составов при оптимальных режимах вносит заметный вклад в снижение интенсивности изнашивания разделительных штампов и улучшение показателей качества выпускаемой продукции.

При эксплуатации разделительных штампов можно выделить три характерные стадии изнашивания:

I - зону приработки;

II - зону замеленного (нормального) изнашивания;

III - зону ускоренного (катастрофического) изнашивания.

Как показали проведенные исследования, нанесение покрытий более чем 2,5 раза увеличивает протяженность зоны замедленного изнашивания, не изменяя при этом, расположение очагов износа на инструменте. Это справедливо для всех рассматриваемых групп обрабатываемых материалов. В подтверждение сказанному на рис. 4 и 5 представлены фрагменты экспериментальных исследований зависимости износа пуансона с различными покрытиями от числа отштампованных деталей из сталей У8 и 08Ю.

fn Ю-' ии2

120

100

80

20

60

40

0 10 20 30 40 50 Ы, тыс. шт.

Рис. 4. Зависимость торцевого/т и бокового износа пуансона при вырубке наружного контура детали типа «звездочка» в материале толщиной 4 мм из стали У8 от числа отштампованных деталей.

О 10 20 30 40 50 ы, тыс. шт.

Рис. 5. Зависимость торцевого /„ и бокового /в износа пуансона при пробивке отверстий в материале толщиной 4 мм из стали 08Ю от числа отштампованных деталей.

На рис. 6 представлены фрагменты экспериментальных исследований зависимости высоты заусенца от числа отштампованных деталей. Результаты приведены для стали 08Ю и алюминиевого сплава АМГ-6, отличающихся наиболее интенсивным заусенцеобразованием из всех исследуемых в работе материалов. Нетрудно заметить, что характер кривых, описывающих изменение высоты заусенца аналогичен характеру кривых, описывающих износ пуансона. Здесь также просматриваются три стадии - приработки, замеленного роста заусенца и ускоренного роста заусенца.

Н^ ики

120

80 40

— без покрытия сталь 08Ю

— с покрытием

Т|/(П,2г)М

--о— — без покрытия

— • — с покрытием

•П/СгИ

сплав AMT■в

——* сталь 08 Ю

- /

O^z. "___ — • _ а__—• сплав АМГ-в

Г-' • | " | 1

0 10 20 30 40 50 N. тыс. шт.

Рис. б. Зависимость высоты заусенца при вырубке-пробивке различных материалов от числа отштампованных деталей

Из представленных данных видно, что нанесение покрытий предложенных составов на момент вырубки-пробивки 50 тысяч деталей снижает высоту заусенца в 2 раза при деформировании низкоуглеродистой стали и в 3 раза при деформировании алюминиевого сплава.

Аналогичные результаты были получены при исследовании влияния ва-куумно-плазменных покрытий на изменение размеров штампуемых деталей. Рис. 7 демонстрирует изменение размера отверстия, пробиваемого в стали 12Х18Н9Т, в зависимости от числа отштампованных деталей. Видно, что на момент пробивки 20 тысяч отверстий, нанесение предложенного покрытия позволяет в 2 раза уменьшить отклонение размера отверстия.

ДО, мм

Рис. 7. Зависимость изменения размера отверстия, пробиваемого в материале толщиной 4 мм из стали 12Х18Н9Т, от числа отштампованных деталей.

Таким образом, комплекс проведенных научно-исследовательских работ показал, что нанесение в соответствии с разработанными технологическими принципами вакуумно-плазменных покрытий предложенных составов является эффективным способом улучшения качества штампуемых деталей и повышения работоспособности разделительных штаммов в условиях действия широкого спектра эксплуатационных нагрузок.

Основные выводы по работе:

1. Результаты экспериментальных исследований позволили установить взаимосвязь между различными вариантами отказов рабочих элементов разделительных штампов и показателями качества штампуемых деталей. Для оценки качества деталей было предложено использовать комплексный показатель, включающий линейные размеры детали, геометрическую точность профиля разделения, состояние поверхности сдвига (наличие налипов и кратеров) и отсутствие заусенцев на торцевых поверхностях детали.

2. Проведенные экспериментальные исследования особенностей работы разделительных штампов и разрушения их рабочих поверхностей, позволили систематизировать причины отказа и пути повышения работоспособности рабочих элементов разделительных штампов и качества выпускаемой продукции за счет нанесения различных по конструкции и составу вакуумно-плазменных покрытий.

3. Исследования, проведенные в области инженерии поверхностей с применением концентрированных потоков энергии, позволили разработать и научно обосновать технологические принципы низкотемпературного нанесения многослойных вакуумно-плазменных покрытий с повышенными эксплуатационными свойствами на различные типы штамповых сталей в режиме ассистирования пучком ускоренных молекул аргона.

4. На основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований были предложены четыре варианта вакуумно-плазменных покрытий -■П/СП^М, Сг/СгЫ, ™/теН/СП,Сг)Ы и Т1/(Т1,А1)Ы, обеспечивающих повышенную работоспособность инструмента в условиях действия различных нагрузок, характерных для операций разделительной штамповки.

5. Экспериментально установлено, что факторами процесса нанесения покрытий, оказывающими наибольшее влияние на работоспособность рабочих элементов разделительных штампов, являются - давление газа в камере, время нанесения покрытия, потенциал подложки и сила тока дугового разряда. На основе экспериментального изучения влияния этих факторов на интенсивность изнашивания разделительных штампов при деформировании различных материалов, были построены математические модели, устанавливающие связь между интенсивностью изнашивания инструмента и условиями процесса нанесения покрытия

6. На основе обработки результатов эксплуатационных испытаний установлено, что нанесение при оптимальных режимах вакуумно-плазменных покрытий предложенных составов снижает интенсивность изнашивания разделительных штампов более чем в 2,5 раза, в результате чего высота заусенца, форми-

руемого на торцевой поверхности детали, уменьшается до 3 раз, а отклонение размеров деталей в 2 раза.

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Григорьев С.Н., Черкасов П.М., Шеин A.A. Разработка технологии нанесения износостойких покрытий на инструмент для холодного деформирования металлов // Производство. Технология. Экология: Сборник трудов международной конференции. Т.1. Москва: МГТУ «СТАНКИН», 2002. - с. 182-184.

2. Григорьев С.Н., Шеин A.A., Баженов Г.А. Разработка технологии нанесения вакуумно-плазменных покрытий на инструмент для холодного деформирования металлов // Взаимодействие ионов с поверхностью ВИП-2003: Материалы XVI международной конференции. Т.2. М.: МАИ, 2003. - с. 347 -349.

3. Григорьев С.Н., Шеин A.A. Виды износостойких покрытий и методы их нанесения на штампы для холодного деформирования И Научно-технический и производственный журнал «Кузнечно-штамповое производство. Обработка материалов давлением». - №12,2004. - с. 30 - 34.

4. Григорьев С.Н., Шеин A.A. Влияние вакуумно-плазменных покрытий на эксплуатационные характеристики инструмента для холодной листовой вытяжки // Научно-технический и производственный журнал «Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением». - № 1,2005. - с. 37 - 41.

5. Шеин A.A. Обеспечение качества деталей в процессах разделительной штамповки путем нанесения на инструмент вакуумно-плазменных покрытий // Современные технологические системы в машиностроении СТСМ-2005: Сборник трудов международной конференции. Барнаул: АлтГТУ, 2005. - с. 98-100.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Шеин Александр Анатольевич

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ В ПРОЦЕССАХ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ ШТАМПОВКИ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ НА ИНСТРУМЕНТ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ

Лицензия на издательскую деятельность ЛР №01741 от 11.05.2000 Подписано в печать 17.11.2005. Формат 60x90'/ie Уч.изд. л. 1,25. Тираж 50 экз. Заказ № 202

Отпечатано в Издательском Центре МГТУ «СТАНКИН» 103055, Москва, Вадковский пер., д.3а

»22 167

РНБ Русский фонд

2006-4 17196

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ И КАЧЕСТВА ДЕТАЛЕЙ.

1.1. Основные сведения о процессах разделительной штамповки.

1.2. Анализ характера нагрузок, воспринимаемых рабочими поверхностями инструмента в процессах разделительной штамповки.

1.3. Исследование основных механизмов изнашивания разделительных штампов в процессе эксплуатации.

1.4. Влияние механизмов изнашивания инструмента на показатели качества штампуемых деталей.

1.5. Анализ методов повышения износостойкости разделительных штампов.

1.5.1. Методы повышения износостойкости разделительных штампов за счет совершенствования конструкторскогеометрических параметров инструмента.

1.5.2. Применение износостойких инструментальных сталей и твердых сплавов.29

1.5.3. Методы поверхностной модификации рабочих поверхностей.

1.6. Постановка цели и задач исследований.

2. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ПРИЧИН ОТКАЗА И ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ.

2.1. Основные группы факторов, влияющих на работоспособность разделительных штампов.

2.2. Причины потери работоспособности разделительных штампов и снижения показателей качества деталей при обработке различных материалов.

2.3. Повышение работоспособности разделительных штампов за счет выбора рациональных параметров поверхностного слоя.

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО НАНЕСЕНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ.

3.1. Особенности промышленных методов нанесения износостойких покрытий на инструментальные материалы.

3.2. Разработка технологии и оборудования для нанесения вакуумно-плазменных покрытий на рабочие поверхности ф инструмента из не теплостойких и иолутеплостойких штамповых ^q сталей.

3.3. Анализ свойств перспективных вакуумно-плазменных покрытий и механизма их разрушения. Ю

3.3.1. Систематизация требований, предъявляемых к вакуумно-плазменным покрытиям для штампового инструмента.

3.3.2. Определение микротвердости покрытий.

3.3.3. Определение прочности адгезионной связи покрытий с инструментальной матрицей.

3.3.4. Определение интенсивности изнашивания покрытий. 1 ю щ 3.3.5. Определение коэффициента трения покрытий с обрабатываемым материалом.

3.4. Разработка составов вакуумно-плазменных покрытий для повышения работоспособности разделительных штампов в условиях действия различных нагрузок и механизмов изнашивания.

4. ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ НАНЕСЕНИЯ НА РАБОЧИЕ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ РАЗЛИЧНЫХ ПО СОСТАВУ ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ.

4.1. Методика проведения оптимизации.

4.2. Оценки износа рабочих поверхностей разделительных штаммпов после нанесения вакуумно-плазменных покрытий.

4.3. Построение функциональных зависимостей между условиями нанесения вакуумно-плазменных покрытий и интенсивностью изнашивания разделительных штампов при обработке различных материалов.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЛУТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ С ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННЫМИ ПОКРЫТИЯМИ.

5.1. Влияние вакуумно-плазменных покрытий на интенсивность изнашивания разделительных штампов.

5.2. Влияние вакуумно-плазменных покрытий на показатели качества штампуемых деталей.

В настоящее время важнейшей областью машиностроения, обеспечивающей высокую производительность при сравнительно низкой себестоимости обработки, является листоштамповочпое производство, в котором от 70 до 90% деталей изготавливается с применением разделительных операций - вырубки, пробивки и отрезки. Ключевую роль в эффективности процессов разделительной штамповки играют вопросы, касающиеся износостойкости инструмента и, в первую очередь, его поверхностного слоя. В процессе эксплуатации рабочие поверхности разделительных штампов подвергаются ударному нагружению и действию высоких контактных давлений. Это вызывает разнообразные причины их отказов - адгезионное и абразивное изнашивание, выкрашивание рабочих поверхностей и даже отпуск поверхностного слоя инструмента, что резко сокращает период нормальной эксплуатации разделительных штампов.

Производственный опыт показывает, что интенсивный износ рабочих поверхностей разделительных штампов существенно снижает показатели качества штампуемых деталей, увеличивает сопротивление разделению до 20%, а общую работу разделения до 40 % по сравнению с эксплуатацией инструмента с острозаточенными режущими кромками.

Поэтому в настоящее время поиск и исследование новых технологических решений, направленных на повышение работоспособности разделительных штампов при различном характере их нагружения и улучшение качества штампуемых деталей, является чрезвычайно актуальным.

Одним из наиболее распространенных промышленных способов снижения интенсивности изнашивания металлообрабатывающих инструментов является нанесение на их рабочие поверхности твердых износостойких покрытий. Применение покрытий дает возможность объединять свойства двух и более материалов и получать композиты, обладающие характеристиками, которые не могут быть получены при использовании только одного инструментального материала. К сожалению, на данный момент времени в листоштамповочном производстве различные технологии нанесения покрытий нашли достаточно ограниченное применение. В первую очередь это связано со сложными динамическими нагрузками, которым подвергаются рабочие поверхности инструментов в процессе штамповки, что делает неэффективным применение традиционных для других областей металлообработки покрытий типа TiN, TiCN и других. Поэтому получение достоверных и научно обоснованных данных о новых конструкциях и составах покрытий, обеспечивающих повышенную износостойкость разделительных штампов при различном характере эксплуатационных нагрузок, является сегодня чрезвычайно актуальным.

В связи с вышеизложенным, целью настоящей работы являлось повышение износостойкости рабочих элементов разделительных штампов и показателей качества выпускаемой продукции за счет разработки технологических принципов низкотемпературного нанесения многослойных в а ку у \ шо-плазме и ных покрытий на полутеплостойкие штамповые стали.

Диссертационная работа выполнялась в рамках совместной научно-исследовательской работы ГОУ МГТУ «СТАНКИН» и Фраунгоферского института станков и техники пластического деформирования г. Хемниц (Германия) и финансировалась Министерством образования РФ в рамках реализации программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники на 2003-2004 годы».

Научной новизной работы являются:

• разработанная систематизация причин отказа и путей повышения работоспособности рабочих элементов разделительных штампов и качества выпускаемой продукции за счет нанесения различных по конструкции и составу вакуумно-плазменных покрытий;

• установленные функциональные зависимости между условиями нанесения вакуумно-плазменных покрытий и интенсивностью изнашивания раоочих элементов разделительных штампов при обработке различных материалов.

Практическая ценность работы заключается в:

• разработанных технологических принципах низкотемпературного нанесения на штамповые стали в режиме ассистирования пучком ускоренных молекул аргона многослойных вакуумно-плазменных покрытий с повышенными эксплуатационными свойствами;

• разработанных технологических рекомендациях по выбору состава, конструкции и назначению режимов нанесения вакуумно-плазменных покрытий, обеспечивающих минимальную интенсивность изнашивания рабочих элементов разделительных штампов и требуемое качество выпускаемой продукции.

Результаты работы были доложены на заседаниях кафедры Высокоэффективные технологии обработки ГОУ МГТУ «СТАНКИН», на Международных научно-технических конференциях «Производство. Технология. Экология - 2002» в г. Москве, «Взаимодействие ионов с поверхностью - 2003» в г. Звенигороде, «Современные технологические системы в машиностроении - 2005» в г. Барнауле, а также были удостоены золотой медали V Московского международного салона инноваций и инвестиций 2005 года.

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Автор выражает благодарность научному руководителю работы д.т.н., профессору С.Н. Григорьеву, а также всем преподавателям кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» и сотрудникам Центра физико-технологических исследований ГОУ МГТУ «СТАНКИН» за помощь, оказанную при выполнении работы.

6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Результаты экспериментальных исследований позволили установить взаимосвязь между различными вариантами отказов рабочих элементов разделительных штампов и показателями качества штампуемых деталей. Для оценки качества деталей было предложено использовать комплексный показатель, включающий линейные размеры детали, геометрическую точность профиля разделения, состояние поверхности сдвига (наличие налипов и кратеров) и отсутствие заусенцев на торцевых поверхностях детали.

2. Проведенные экспериментальные исследования особенностей работы разделительных штампов и разрушения их рабочих поверхностей, позволили систематизировать причины отказа и пути повышения работоспособности рабочих элементов разделительных штампов и качества выпускаемой продукции за счет нанесения различных по конструкции и составу вакуумно-плазменных покрытий.

3. Исследования, проведенные в области инженерии поверхностей с применением концентрированных потоков энергии, позволили разработать и научно обосновать технологические принципы низкотемпературного нанесения многослойных вакуумно-плазменных покрытий с повышенными эксплуатационными свойствами на различные типы штамновых сталей в режиме ассистирования пучком ускоренных молекул аргона.

4. На основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований были предложены четыре варианта вакуумно-плазменных покрытий - Ti/(Ti,Zr)N, Cr/CrN, TiN/TiCN/(Ti,Cr)N и Ti/(Ti,Al)N, обеспечивающих повышенную работоспособность инструмента в условиях действия различных нагрузок, характерных для операций разделительной штамповки.

5. Экспериментально установлено, что факторами процесса нанесения покрытий, оказывающими наибольшее влияние на работоспособность рабочих элементов разделительных штампов, являются - давление газа в камере, время нанесения покрытия, потенциал подложки и сила тока дугового разряда. На основе экспериментального изучения влияния этих факторов на интенсивность изнашивания разделительных штампов при деформировании различных материалов, были построены математические модели, устанавливающие связь между интенсивностью изнашивания инструмента и условиями процесса нанесения покрытия.

6. На основе обработки результатов эксплуатационных испытаний установлено, что нанесение при оптимальных режимах вакуумно-плазменных покрытий предложенных составов снижает интенсивность изнашивания разделительных штампов более чем в 2,5 раза, в результате чего высота заусенца, формируемого на торцевой поверхности детали, уменьшается до 3 раз, а отклонение размеров деталей в 2 раза.

1. Абденов А.Ж, Денисов В.И., Чубин В.М. Введение в оценивание и планирование экспериментов для стохастических динамических систем: Учеб. пособие по специальности "Прикладная математика". Новосибирск, 1993. -43

2. Аксёнов И.И., Андреев А.А. Вакуумно-дуговые ионно-плазменные технологии покрытий в ХФТИ. // Вакуум, чистые металлы, сверхпроводники, 1998, вып. 2 (3), 3 (4), с. 3 10.

3. Андреев А.А., Кунченко В.В., Саблев Л.П., Шулаев В.М. Дуплексная обработка инструментальных сталей в вакууме. // Сб. докл. 2-го Междунар. симп. ОТТОМ-2, ч. 2, г. Харьков, 2001, с. 48 -56.

4. Андреев А.А., Шулаев В.М., Григорьев С.Н. Технологические особенности получения композиционных наноструктур ных покрытий вакуумно-плазменными методами // Технология машиностроения. № 7, 2005. - С. 47 - 52.

5. Андреев А.А., Саблев Л.П., Шулаев В.М., Григорьев С.Н. Вакуумно-дуговые устройства и покрытия. Монография. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005.-236 с.

6. Андреев А.А., Гаврилов А.Г., Падалко В.Г. Прогрессивные технологические процессы в инструментальном производстве. М.: Машиностроение, 1981.-214 с.

7. Арзамасов Б.Н., Братухин А.Г., Елисеев Ю.С., Панайоти Г.А. Ионная химико-термическая обработка сплавов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999, 400 с.

8. Боровский Г.В., Григорьев С.Н., Маслов А.Р. Справочник инструментальщика. Справочник / Под общ. ред. А.Р. Маслова.- М:. Машиностроение, 2005. 462 е.: ил.

9. Вакуумные технологии и оборудование: Сборник докладов 5-й Международной конференции / Под редакцией В. И. Лапшина, В. М. Шулаева. — Харьков: НИЦ ХФТИ, ИПЦ «Контраст», 2002.

10. Вайсман И.М., Смирнов М.А., Черновол Н.А., Ганаго О.А. Высокотемпературная термомеханическая обработка пробивных пуансонов. //Автомобильная промышленность. 1981, № 3, с. 29-30.

11. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993, 336 с.

12. Вишневский И.О., Константинов В.Ф. Повышение стойкости разделительных штампов. М.: Машиностроение, 1984. — 120 с.

13. Власов В.И. Стохастическая динамическая модель резания / Сборник докладов научно-методической конференции «Проблемы интеграции и науки». М.: СТАНКИН, 1990 г., 37 с.

14. Гаврилов Ю.В. Математическое моделирование процессов резания и режущего инструмента: Конспект лекций. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1998. -78с.

15. Геллер Ю.А. Инструментальные сплавы. М.: Металлургия, 1983, 527 с.

16. Григорьев С.Н. Прогрессивное оборудование и технологии для вакуумно-плазменной поверхностной обработки и опыт их промышленного внедрения // Упрочняющие технологии и покрытия. № 9, 2005. - С. 28-32.

17. Григорьев С.Н. Современное вакуумно-плазменное оборудование и технологии для комбинированного упрочнения инструмента и деталей машин // «НТО: инструмент, технология, оборудование». -№4(94), 2005.-С. 5-11

18. Григорьев С.Н. Применение вакуумных ионно-плазменных технологий для повышения качества изделий машиностроения. Тезисы докладов 7 Международной конференции "Пленки и покрытия 2005", Санкт-Петербург, С. 34-35.

19. Григорьев С.Н., Воронин Н.А., Технологии в а ку у м н о -11 л аз м е н н о й обработки инструмента и деталей машин. Учебник. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», Янус-К, 2005. - 508 с.

20. Григорьев С.Н., Ильичев JT.JT., Рудаков В.И. Ионно-гшазменное упрочнение инструментальных сталей. Учебное пособие. -Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005.-415 с.

21. Григорьев С.Н., Метель А.С., Исайков А.Н, Мельник Ю.А. Осаждение упрочняющих покрытий с помощью универсальных источников ускоренных частиц // Упрочняющие технологии и покрытия. № 9, 2005. - С. 36-40.

22. Досбаева Г.К. Разработка многослойных ионно-вакуумных покрытий из нитрида титана для формообразующего инструмента. -Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., М., 1989.

23. Задгенидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. М.: Наука, 1976. - 360 с.

24. Зимина Е.Г., Зимин М.С., Помигалова Т.Е. Основы математического моделирования и оптимизации процессов резания металлов и инструментов: Учеб. пособие. -Тюмень, 2002. -111 с.

25. Карачун Л. Повышение стойкости рабочих деталей разделительных штампов покрытием нитридом титана диссертация на соискание к.т.н., М., 1993

26. Карпенко В.М., Гринь Л. Г., Гринько И.Н, Повышение стойкости вырубных штампов. // Кузнечно-штамповочное производство, 1987, № 6.: с.33-34.

27. Ковка и штамповка: Справочник: В 4т. Т4 Листовая штамповка / Под ред. А.Д. Матвеева; Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1985-1987. 544 с.

28. Клебанов Ю.Д., Григорьев С.Н. "Концентрированные потоки энергии в процессах обработки материалов". Учебник. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», Янус-К, 2005. - 224 с.

29. Л ахти н Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. -М.: Металлургия, 1984,360 с.

30. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием / Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И., Шпилев A.M., Бурков А.А. -Владивосток: Дальнаука, 2000. -195 е.:

31. Метель А.С., Григорьев С.Н. Тлеющий разряд с электростатическим удержанием электронов для генерации плазмы и пучков ускоренных частиц. Монография. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», Янус-К, 2005. -296 с.36.39,4043,44