автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.07, диссертация на тему:Научные основы технологии изготовления алмазных инструментом методами газотермического напыления

доктора технических наук
Гринев, Вадим Федорович
город
Киев
год
1998
специальность ВАК РФ
05.03.07
Автореферат по обработке конструкционных материалов в машиностроении на тему «Научные основы технологии изготовления алмазных инструментом методами газотермического напыления»

Автореферат диссертации по теме "Научные основы технологии изготовления алмазных инструментом методами газотермического напыления"



^ НАЦЮНАЛЬНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УНИВЕРСИТЕТ УКРА1НИ

Ч*

^ "КШВСЬКИЙ ПОЛ1ТЕХН1ЧНИЙ 1НСТИТУТ"

На правах рукопнсу УДК 621.793

ГРИНЬОВ ВАДИМ ФЕДОРОВИЧ

НАУК0В1 ОСНОВИ ТЕХНОЛОГИ ВИГОТОВЛЕННЯ АЛМАЗНИХ 1НСТРУМЕНТ1В МЕТОДАМИ ГАЗОТЕРМ 1ЧНОГО НАПИЛЕННЯ

Спещальшсть: 05.03.07 -процеси ф1зико-техтчно1 об.робки

АВТОРЕФЕРАТ Дисертацп на здобуття вченого ступени доктора техжчних наук

Кшв -1998

Дисертац|ею е рукопис

Робота виконана в УкраТнсьмй академп друкарства, мЛьв)3

MiHicTepcTBo освгги УкраТни

Офщмн! опонекги: - доктор техычних наук.професор

Карюк Генадт Гаврилович

Академ ¡я ¡нженерних наук Укражи,

кер1вник вщдту машинобудування i прогресивни;

технолопй;

- доктор техн'нних наук, про<$>есор Головко Леон'|Д Федорович Нацюнапьний техн'иний ун1верситет УкраТни "КиТвський пол'ггехн'нний ¡нститут",

професор кафедри;

- доктор техн'мних наук, ст. н.с. Колом'гець BiKTop Васильйович

¡нститут надтвердих Marepianis HAH УкраТни,

завщуючий вщдтом

Провщна установа-'

¡нститут проблем матер1алоэнавства HAH УкраТни, вцвдт керме^в

Захист вщбудеться 16 листопада 1998р. о 14.30 годин'| засданн! спец'агмзованоТ вченоТ ради Д.26.002.15 НТУУ "КиТвсы полгтехшчний ¡нститут", 252056, м. КиТв-56, пр. Переноги,37; тел. 241-76-55.

3 дисертацюю можна ознайомитись у 6i5nioTeu,i Нацюнальн< техннного ун1верситету УкраТни "КиТвський П0лгтехн1чний ¡нститут".

Автореферат розюланий 15 жовтня 1998 р.

Вчений секретар спец1ал]зовано1 вченоТ ради

- 1 -

ЗАГАЛЬНД ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн1сть теми. Друга половина ХХ-го стор1ччя характерна появою 1 1нтенсивним розвитком ф!зико--техн1чних метод!в обробки мзтер1ал1в. Ц1 метода найб1лыл ефективно використовуються в атомн!Я: енергетиц1, в"' aBiaull 1 космонавтиц!, в х1м1чному 1 загальному мапшнобудуванн!. Вагомий внесок у вир!шення наукових проблем розробки 1 впровйдаення ф1зико-техн!чних метод1в обробки у промислов1сть зроблено пров!дними науковими оргая1зац1ями ИМ та IHM HAH Укра!ни, 1нститутом електрозварювання 1м. Патона, Нац1ональним техн1чним ун!верситетом "ЮЛ", Харк1вським ф1зикотехн1чним 1нститутом та багатьма науковими колективами УкраТни, Pocil та Беларус!.

За останн! два десятир1ччя ф1зико-техн!чн1 метода обробки знайшли свое м1сце 1 в 1нструментальному виробництв1. В спец1альн1й та патентнШ л1тератур! з'явилося багато пов1домлень про використання метод1в газотерм1чного напилення (ГТН) для одержання алмазних 1нструмент1в 1з синтетичних алмаз1в. Багато--кристальн1 алмазн1 1нструменти використовуються в машинобудуванн1 на операц1ях шлХфування важкооброблюваних 1 багатьох традиц1йних матер!ал1в, при обробц1 складнопроф1льних поверхонь 1 1ншх операц1ях обробки рХзанням. Промислов1сть високорозвинутих кра1н -Шмеччини, США та ЯпонП в!др!зняеться найвищим р!внем використання алмазних 1нструмент1в.

Ефективн1сть застосуваяня синтетичних алмазних зерен в р1жучих 1нструментах пов'язана з 1хн1м над1йним утриманням у зв'язц1. В цьому сенс1 металевим зв'язкам надано перевагу. Ц1 зв'язки, окр1м високих експлуатац1йних характеристик, дозволяють формувати алмазоносн! шари на 1нструментах складноI 1 точно1 форми. Однак, 1снуюч1 метода виготовлення 1нструмент1в - метода порошково1 металургП та електрох!м!чного осадження через технолог1чн! обмезкеняя не можуть забезпечити випуск багатьох вид!в Хнструмента для ефективно! обробки абразивних, пол!мерних 1 деяких 1нших вид1в ваккооброблкваних матер1ал1в.'

Широкв впровадкэння у виробництво алмазних 1нструмент1в метод1в ГТК пов'язане з багатьма проблемами, як1 потребутоть теоретичного обгрунтування 1 практичного розв'язання. Основними з цих проблем е:утримання алмазних зерен на поверхв1 1нструмента при формуванн! напилюваних алмазоносних шар!в; гарантоване эакр1пленвя непиленого алмазоносного шару на корпус1 1нструмента I його

- г -

нев1дшарування п!д "час експлуатацП; усунення або ззкаення терм!чно! д11 високотемпературного потоку напилюваних частинок зв'язки на алмазн! зерна. Потребують свого розв'язання ряд тезшолог1чних'проблем при створенн1 проектко-конструкторсько-тех-нолог!чно1 бази. Початковими досл!даеннями доведена можлив!сть виготовлення методами ГТН принцшгово новкх вид1в алмазних 1нструмент!в,' наприклад, 1нструмент1в для обробки • абразивних матер1ал!в, здатних "працювати в решм1 необх!дного 1 достатнього самозаточуваяня,' або 1нструмент1в 1з заданою програмою розташування алмазних зерен в алмазоносному шар! 1' з регульованою висотою виступання !хн!х вершин над р!внем зв'язки.

Враховуючи можливост1 метод!в ГТН ! те, що "Укрз1на, як потужний виробзик алмазного 1нструменту, починае вих'одити 1з своею продукцию на св1товий ринок, вир!тення доставлених проблем мае важливе народногосподарське значения.

Мета робот и - розробка теоретичних основ 1 лрактич-них рекомендацШ по створенню методологП для проектування 1 виго-товлення алмазних 1нструменг!в методами газотерм1чного нападения.

Основы! задач!, як1 вир1шуються для досягнення

мети:

1. Встановлення на грунт! теоретичного анал1зу природа ударних взаёмод!й"м1н алмазними зернами 1 частниками напилювано! зв'язки ф!з"икоматематичних залежносгей, як1 дозволяють прогнозувати утримання 1 закрШлення алмазних зерен в напилюваному алмазоносному шар! Инструмента.

2. Розробка теоретичних передумов 1 метод1в управл!ння температурними процесами при формуванн1 нашшзваного алмазоносного шару !нструмента.

3. Розробка основ теорП ! практики по управл!нню м1цн!стю закр!ш!ення алмазних зерен в матрвдях напилено1 зв'язки 1 м1цн1стю ф1ксад11 напиленого алмазоносного шару на корпус! п1д час експлуатацП Шструментз. "

4. Розробка'на грунт1 експериментальних досл!дкень виробничих рекомендацШ по вибору склаД1в напилюваних металевих зв'язок.

5. Всеб'чнГ ■ ''"лабораторн! 1 виробнич1 " випробування 1нструмент!в, виготовлёних ГТН, з метою перев1рки одержанкх теоретичних. р1шень.

6. Розробка на грунт! узагальнення проведених теоретичних 1 експериментальних досл1дкекь тшових конструкцШ ! технолог!чних процес!в виготовлення алмазних !нструмент!в методами ГТН.

Т. Впровадаення результат'в досл1джень у виробництво 1 накопичення даних про ефективн1сть розроОлених 1нструмент1в з метою орган1зац11 д!льниць по 1х виробшщтву.

Наукова новизна. Комплексний науково-виробничий п!дх!д до вир!шення поставлених задач теш, яка розроблялась, дозволив одеркати 'авторов1 нов! науков1 результата:

1. Вперше розроблен1 наукоз! основи сехкояорП виготовп:ення алмазних 1н.стру:,:ент1з методами газотер'Лчного нгпиленнн; на грунт! положень теорИ ударного 1мпульсу одеркан! теоретичн! залежност1 для прогнозування 1 розрахунк1в температурного 1нтервала, в якому динам1чна в'язк1сть матер!алу зв'язки в!д1грав активну роль по утриманню алмазних зерен в алмазоносному шар1, який формуеться при сум!сному напиленн! зерен 1 частинок зв'язки, а також для розрахунку м!цност1 попереднього закр1плення алмазних зерен при розд1льному нанесенн! зерен 1 частинок зв'язки на корпус 1нструмента.

Вперше виявлено 1 досл1джено механ1зм формування матриц! напилювано! зв'язки на поверхн! алмазного зерна; встановлено пошарове формування матриц1 по вс!й поверхн! зерна, при якому товщина шару зв'язки, який закр1шпоеться п!сля кожного проходу на зерн1, залежить головним чином в1д продуктивное?1 процесу напилення.

3. Для умов пошарового формування матриць зв'язки на алмазних зернах запропонован1 теоретична та експериментальна модел1 для визначення максимальных температур на поверхнях зерен, а такок експериментальна модель для розрахунку середн!х температур в оболонках зв'язки, товщина яких формуеться в залекност1 в1д числа проход1в ! продуктивност! напилення; одеркан! формули дозволяють прогнозувати температурн! град1енти на поверхнях алмазних .зерен ! коректувати параметри напилення з метою уникнення перегр1ву алмаз!в.

4. Запропонована 1 обгрунтована теоретична концепЩя формування в матрицях напилювано! зв'язки залишкових усадкових терм!чних напрузкень, як! сприяють над!йному утриманню алмазних зерен в процес1 ексгтлуатацП 1нструмента; одержана математична модель для розрахунку величини залишкових .нэпружень на границ! зерно-матриця в залезкност! в1д ф1зичних властивостей матер!ала зв'язки 1 параметр1в режиму II напилення.

5. Розроблен! 1 запропонован1 метод 1 математична модель, як1 дозволяють визначати 1 прогнозувати оптимальну к!льк!сть шар!в

зв'язки, яких потр!бно нанести' на' алмазн! зерна при умов1 утворення в матрицах еисоких Ее лижи залишкових напружень.

б. Досл1даен1 механ1зми виникнення' тамчасових терм'чних напружень, в алмазоносных шарах, що напилгаться 1 в1дчувають короблення в зон1 напилення,як! мокуть призвести до в!дшарування; одержан! теоретичн! заленност1 для розрахунку величин нормальных 1 дотичних тимчасовкх напружень, сформулъован! умови нев1дшарування алмазоносного шару, що напилюеться, в1д корпусу 1нструмента.

Т. Запропонован1 ориг!нальн1 конструкторсько-технолог1чн! р1шення по виготовленню алмазних 1нструмент!в методами ГТН, що дозволило одержати нов! види ефективних 1нструмент1в.

Практичну ц1нн1сть складають:

1. Тшов1 технолог1чн! процеси виготовлення методами ГТН р1зних вид!в алмазного 1нструменгу; технолог!чн! 1нструкц11 по регламентуванню режим1в 1 умов формоутворення напилюваних алмазоносних шар1в.

2. КснструкцП 1нструмент1в, одерзканих газотерм!чним напиленням, для обробки абразивних, полшерних 1 волокнистих матер!ал1в, а також метода 1 режима ефективного р!зання розробленими 1нструментами.

3. Комплекс 1нженерних розрахунк1в тешературних реким1в газотерм1чного напилення, який дозволяв при проектуванн1 техпроцес1в виготовлення 1нструмент1в уникнути перегр1ву алмазних зерен 1 в1дшарування напклюваного алмазоносного шару.

4-. Розроблен! спосЮ 1 пристр1й для п1дготовки робочих поверхонь корпус1в 1нетрумент!в п!д напилення, завдяки яким при збереженн1 точност! форми робочо! поверхн1 в процес1 п!дготовки гарантуеться" нев1дшарування алмазоносного шару як при його формуванн1, так 1 при подальш!й експлуатац1I.

5. Створен! метод 1 пристр!й для експериментального визначення температур в алмазоносному шар!, що напилюеться.

6. Методики ! пристроГ для визначення ф!зичнкх I технолог!чних властивостей напилюваних зв'язок.

7. РекомендацП по вибору вм!сту напилюваних зв'язок.

Р е а л I з а ц I я результат!в. Шдсумком проведение досл!дкень' стали конструкцП 1нструмент1в 1 техпроцеси 1х виготовлення методами ГТН з науково обгрунтованими рекимами зам1сть експериментально-!нту!тивних досл1дних технолоПй. Це "сприяло орган!зац11 розробки 1 виготовленню 1нструмент1в, як1 в!дпов!дають умовам промислово! обробки матер!ал1в'''Г" здатн!

конкурувати з деякими видами !снуючих 1нструменг1в. Пр1ор1тет запропоноваяих науково-техн1чних р1шень п1дтвердаено 7-а авторсышми св1доцтвами. Нов1 вида ' 1 конструкцИ алмазних 1нструмент1в, виготовлешх ГТН, пройшли промислову апробац!» на ряд1 п1дприемств УкраТни та Рос 11 : автокрановий завод (м. Дрого-бич), республ!канське авторемонтне п1дприемство (м. Буськ), Автозил (м. Москва), Запор1зький абразивний комб1нат, Лен!нград-ський абразивний завод "Ильич", Московський абразивний завод. ТехнолоПчний цроцес виготовлення алмазних 1нструмент1в методом' ГТН впровадкено в науково-виробничому об'еднанн1 ВНИИАлмаз (м. Москва), завод асбестотехн1чних вироб1в (м. Б1ла Церква).

Апробац1я роботи. OcHOBHi положения та результата роботи допов1дались 1 обговорювались на м!жнародних конферен-ц1ях 1 симпоз1умах - Укра1на-Харк!в-1993, Польща-Варшава- 1994, Укра1на-Льв1в-1995, 1996, 1997 на союзних - Ки1в-1985, Среван--1986, Лен1нград-198б, Ки1в-1987, на республ!канських 1 зональних - Ки!в-198б, КиГв-1989, Ки1в-1994, на щор1чних конференЩях УкраГнського пол1граф1чного 1нститута (ЛьвХв 1981...1997).

У повному об'ем! дисертац1я допов1далась 1 була схвалена на сум1сному зас!данн1 проф!люючих кафедр механ1чного факультета Укра1нського пол!граф!чного 1нститута, Льв1в-1995; на кафедр1 1нструментального вироСнвдтва НТУУ "ЮН", Ки1в-1996; на науковому сем1нар1 1нстутуту надтвердих матер!ал1в КАНУ-1997; на кафедр! лазерно! технологи та матер1алознавства НТТУ "КШ"-1997.

Публ!кац11. По тем! дисертацИ опубл1ковано одну монограф1н> ! 47 роб1т, в тому числ1 7 авторсышх св1доцтв.

Структура 1 об'ем роботи. Робота скла-даеться 1з встулу, в1сьмох глав 1 зак1нчення, викладена на 300 стор!нках машинописного тексту, додатково вм1щуе 98 рисунк1в, 33 таблиц!, 254 назв л!тературних дкерел 1 додатк1в на 52 стор1нках.

Автор захищае положення 1 результата, як! отри-ман1 ним особисто.

1. Положения теор!! термодшам1чно1 взаемодИ частинок зв'язки 1 алмазних зерен в процес! формування алмазоносного шару 1нструмента методом газотерм1чного нашлення зв'язки.

2. Результата теоретичних ! експериментальних досл!джень механ!зм!в формування тишасових ! залишкових терм!чних напрухень в напиливаному алмазоносному шар! ! в матрицах зв'язки.

3. Результата теоретичних 1 експериментальних досл1отень впливу температурного град!ента металогазового потоку налилюваних

- б -

частинок зв'язки на механ!чну м1цн!сть алмазних зерен.

■ ТеорЛю '1 Днженерн! метода розрахунку величин тимчасових терм!чних напружень в напшюваному; алмазоносному, шар! при умов! його нев1дшарування 1 величин залишкових напрукень з матрицях зв'язки при умов! одерзсавня максимально! м1цност! закрЛплення алмазних зерен.

5. Результата комплексних 1 експериментальних досл1джэнь по всьому технолог1чному циклу виготовлення алмазних !нструмент!в методами ГТН.

6. Розробки по проектуванню типових технолог!чних процесЛв виготовлення р!зних вид!в алмазних !нструмент!в методами ГТН.

7. Розробки по проектуванню конструкц1й алмазних 1нструмент!в для високопродуктивно! правки ! механ1чно! обробки абразивних круг!в, для обробки пружн1х пол1мерних 1 волокнистих матер1ал1в.

Методолог1я 1 методи досл1джень.

Загальною методолог!чною основою роботи був комплексний анал1тичний п!дх!д, який передбачав досл!дкення ф!зичних взаемод1й в систем1 алмазне зерно-частинки напилювано! зв'язки на вс1х етапах формування алмазоносного шару !нструмента. Теоретичн! досл1дження проводились на грунт1 наукових основ теорП ударного !мпульса, теплоф!зики високотемпературнкх процес!в, теорП пружност1 матер!ал!в, теплсф1зики процесЛв р!зання, ф1зичного ! математичного моделювання. Експериментальн! досл!даення ! випробування проводились в лабораторних 1 заводських умовах 1з застосуванням сучасного устаткування 1 прилад!в, з використанням метод!в планування експеримент1в ! !х обробки за допомогою метод1в математдоно! статистики. Моделзовання ф!зичних процес!в, як! в1дбуваються в напилюваних алмазоносних шарах, максимально набликувалось до реальних умов.

ЗЫ1СТ РОБОТИ

Виконано анал!з експлуатац!йшх ! технолог1чних умов, яких пред'являють до алмазних !нструмент!в на металевих зв'язках. Розглянуто 1 проанал!зовано вимоги до зернового складу 1 до зв'язок алмазних 1нструмент!в. Детально проанал1зовано ф!зичн! умови закр!плення алмазних зерен при виготовленн! !нструмент!в методами порошково1 металургП та електрох!м1чного осадкення. Проведено пор!вняльний анал!з основных технолог1чних схем в1домих метод1в ! !снуючих схем. одерхання !нструмент!в методами газотерм!чного напилення. Розглянут! особливост! технолог!чного

устаткування для газотерм1чного нашленяя зв'язок алмазних 1нс?ру?,!ент1в. Проанал1зовано ф!зичн! характеристики лроцес1в плазмового, детонац1йного 1 електрометал1зац!йного напилення, розглянут! Тхн! переваги 1 недол1ки. Сформульован1 задач! досл!джень ! поставлена мета створення науково! бази для широко1 розробки 1 проектування технолог!чних процес1в виготовлення алмазних 1нструмент1в методами ГТН.

Теоретичн! досл1дження вшшву ударно! д!! напилюваних частинок зв'язки на утримання алмазних зерен в алмазоносному шар! 1нструмента п1д час його формування виконан! у друПй глав1. Поблизу напилювано! поверхн! частинки зв'язки мають велик! швидкост! польоту: для плазмового 1 електрометал1зац!йного напилення - 100...300 м/с, для детонац1йного = 1000 м/с. В момент зустр!ч! металогазового потоку частинок зв'язки з поверхнею майбутнього 1нструмента виникае значна енерПя сп1вудару, внасл!док чого спостер!гаеться розс1ювання алмазних зерен, як1 не встигли закр!штися, в оточуюче середовшце. Вир1шення проблемы формування напилених алмазоносних шар1в залежить в1д того, яка частина алмазних зерен при тих чи 1нших умовах може.закр!питися на робоч1й поверхн1 1нструмента. При цьому сл1д розглянути дв1 схеми виготовлення !нструмента: схему 1з сум!сним напиленням зерен 1 зв'язки на корпус 1нструмента 1 схему з розд1льним нанес.енням алмазних зерен 1 частинок зв'язки. Перша схема може бути представлена як багатофакторний об'ект досл!даення, де 1мов1рн1сть зчеплення деяко1 к!лькост! алмазних зерен з напилюваною поверхнею залежить в1д маси зерен 1 частинок зв'язки 1 швидкостей !х польоту, в!д зм!ни температурного град!ента нагр1ву 1 охолодження частинок зв'язки, ! в!д багатьох 1ншх фактор!в. За основну робочу г1потезу при визначенн! м1цност1 зчеплення алмазного зерна з напилюваною поверхнею був взятий до уваги взаемозв'язок таких вир1шальних чнншк1в, як величина динам1чно! в'язкост! частинок зв'язки 1 матер1алу захисних оболонок алмазних зерен з величиною ударного !мпульса зерна в момент його сп!вудару з поверхнею корпуса 1нструмента. Анал!з ф!зичних умов дае Шдстави рахувати сп1вудар поодинбкого зерна з поверхнею в напрямку центрально! ос1 нашшованого потоку, як лобовий центральний частково пружний сп1вудар, напрямок 1мпульсу якого е перпендикулярним в!дносно напилювано! поверхн!. Для реальних ф1зичних процес!в це найб!льш розповсюджений випадок, ан1к просто пружний удар. При цьому з достатньо великою 1мов1рн!стю можна рахувати, що1 б!льша частина

енергП сп!вудару вктрачаеться на подолання сил внутр1шнього тертя

в р1даих оболонках зерен 1 частинок зв'яэки, як1 вистигли 1

допошгли зчепитися ' боковим поверхням зерна з нашоюваною

поверхнею корпуса Хнструмента. На п1дстав1 закону збереження

1мпульсу можна записати

тт+ш7=(т+т)у, (1)

а э к к э к

де т - маса алмазного зеша, а V - його швидк1сть; т - ыаса

3 э к

корпуса Хнструмента, а у - його швидк!сть; V - швидк!сть т!л п!сля сп!вудару.

. . П1сля частково црукнього сп1вудару теоретичн1 швидкост!

алмазного зерна V 1 корпуса 1нструмента у' будуть меншими, н!ж

э к

п1сля абсолютно пружнього спХвудара, а 1хня р1зниця визначатиметься виразом

у' - у' = (v - v ) К, (2)

к к к э

де К -коефШент в1дновлення, який враховуе м!ру прукност! т!л 1 визначаегься експериментальною внсотою в1дскоку т!ла (зерна) при його сп1вудар! з т!лом б!льшо1 маси; виходячи з умов, що тк >> матимемо V =0.

к

Для розрахунку 1мпульса сили Р удара алмазного зерна можна скористатися законш збереження енергП сп!вудару, згХдно якого 1мпульс сиж дор!внюе зм!н1 к1лькост! руху (зм!н1 1мпульса зерна в момент його в1дскоку)

! и = и ьуг, (3)

„ I э О

де Р - вектор сили удару зерна; - пром!кок часу, в якому в1дбуваеться удар; а? - зм1нэ вектора швидкост1 руху зерна п1сля удару, при цьому = |т К|.

а э

3 допомогою математичних перетворень знайдена формула для розрахунку сили удару алмазного зерна, по напилюван!й поверхн! т V (1-К)

« -• <4>

Сила, яка протидХе в1дскоку зерна I утримуе його на нашлюван1й поверхн! може бути знайдена як сила в'язк!сного тертя, створена частинками р1дкого металу, як1 всгигли оточити зерно в момент його удару на напилюван1й поверхн1. Ця сила виникае завдяки дотичним напруженням внутр1шнього в'язк!сного тертя, що визначаються формулою Ньютона-Петрова

¿7

т = (5)_#

де т - дотичне вадруження, яке д1е в наирямку вектора швидкост1 у^

-уздовж боково! поверхн! зерна в межах шару р!дких частинок

зв'язки, як! з'еднують алмазне зерно з напилюваною поверхнею; р -

коеф!ц2ент динам1чно! в'язкост! р!дкого матер!алу частинок 17 ......

зв'язки; - град!ент швидкост! або зм1яа величини швидкост! руху поверхн! зерна в межах тонкого шару р!дко! зв'язки величиною <1у в момент удару 1 1мов1рного в!дскоку зерна.

Сумарна сила тертя Рт на поверхн! зерна в мЬмент його в1дскоку протид1ятше ударн1й сил1 Р(э 1 визначатиметься дс-бутком величин дотичних напружень г 1 площ! Б боково! поверхн1 зерна, покритого частниками р!дко1 зв'язки

(iv '

ртр = (б)

Алмазн! зерна утримуються в момент удару на напилюван1й

поверхн! корпуса !нструмента, якщо виконуватиметься умова

ш V (1-К)й

? * Р1э. зв1дки ¡1 * эв . (7)

о

Шдставивши у В1граз (7) значення геометричних 1 к!нематичних

параметр!в напилюваних алмазних зерен 1 частинок зв'язки, одержимо т V (1-К)<!

И = -(8)

лй 3

э

де, окр1м означених вице параметр!в, йзв - середня величина поперечника частинок напилювано1 зв'язки; й - середня величина поперечника алмазного зерна.

Вираз (8) показуе, цо на величину ц при сум1сному напиленн! зерен 1 зв'язки в значн1й м1р! впливають сп1вв!дношення розм1р!в алмазних зерен I частинок зв'язки. При цьому 1з зб1льшенням розм!р!в алмазних зерен величина сили в'язкост!, яка потр!бна для Гхнього утримання, зменшуеться в куб1чн!й залежност!, що робить немокливим процес закр!плення зерен на напилюван!й поверхн1, коли й » д. . На практиц!, якщо й > 3с1 вже спосте- р1гаеться

э эа . э эв

значне розс!ювання.' алмазних зерен.

В1домо, що динам1чна в'язк1сть р!дини !, отже, величина дотичних напружень в шар! р1дких частинок зв'язки, як! оточують зерно, знижуеться !з п!двищенням температуря зг!дно закону

р » Ает, (9)

де е - основа натурального логарифму; А 1 В - еш!ричн! константи;

Т - температура р!дкого металу.

Прир!виюючи драв! частини вираЗ!в, (8) 1 (9) ! п1сля

математичних перетворень, одержимо

т» , в Ige ПО)

1 - IgA + lgй - 31gd ' (1U)

де А, В - констайта при уиов1 стабХльност! параметр1в процесу напилення.

" Залежност! (9) та (10) показують, що тешература р!дких частинок зв'язкив момент Тхнього попадания на поверхшо зерен! напшповану поверхню не повинна перевшцувати тешературу плавления матерГалу зв'язки б1льш як на 320...350К. Анал1з виразу (10) також показуе, що при-<1 » й знаменник дробу ггоямуе до 0 або може

з эа

стати в1д'емним. Ф!зично це означав, що при сум!сному напиленн! крупнозернистих алмазних зерен необх!дно п1двищувати крупн1сть частинок зв'язки, що потребуе п1двищення температури Тхнього нагр!ву.

Для одержання крушозернисткх алмазних 1нструмент!в доцЛльно використовувати схему розд1льного нанесення зерен ! частинок зв'язки. При цьому, враховуючи пор1вняно велику площу бокових поверхонь зерен, особливо для зернистостей вище 500/400, при Лхньому зарощуванн1 необх1дно застосовувати б1льш продуктивний метод електрометал1зац!йного напилення. Схемою розд1льного нанесення зерен 1 зв'язки передбачено операц!ю попереднього закр!ш1ення алмазних зерен на робоч1й поверхн1 !нструмента з допомогою' закр!шюючо1 речовини, наприклад клею. На рис. 1 показано схему сил 1 момент1в, що д1ють на попередньо закр!плене зерно з боку потока напилюваних частинок в процес1 формування напилюваного алмазоносного шару. Суыарному моменту М ударних сил

УД

частинок напилювано! зв'язки протид!е момент М сил зчеплення речовини, яка закр1плюе основу алмазного зерна на робоч1й поверхн1 1нструменту.

# ■ а

Рис. 1 Схема д1! сил 1 момент1в на алмазне зерно в процес1 його напилення частинками зв'язки: а) положения зерна п1д час зриву з клейового в1дбитку; б) розрахункова схема сил, як! д1ють на зерно.

Р1внянкя момент1в сил, як1 визначають умови утримання 1 закр1плення зерна в алмазоносному шар!, який формуеться напиленням мають вид

_ Ь Ь

иуд = Ш |.<«, | <щ*-§- соза, \ (11)

0 0 ь

Ы = 1 Г Ь сИэ -|-Ь, (12)

зч эч 4 J о . ...

_ о

де т - усереднена питома маса частинок зв'язки, яка припадас на одиницю гогощ! поперечного с!чення зерна нормального до вектора ударно! сили Р яка створюеться кХнетичною енерг1ею металогазового потоку частинок; а - усереднене значения прискорення маси т поблизу напшшвано1 поверхн!; £ - прискорення сиж ваги; Ь - поперечник 1 й - висота алмазного зерна, форма якого приймаеться у вигляд1 ел1псу обертання при динамЛчних досл1дкеннях; а - кут пром!ж напрямком вектора р1внод!ючо1 ударних сил частинок зв'язки 1 його проекЩею на дотичну до точки закр1плення зерна на поверхн! 1нструмента; Г - м1цн1сть зчеплення алмазного зерна з поверхнею корпуса 1нструмента.

Для закр1плеш1я зерна в напилюваному шар! несх5х1дно, щоби виконувалась умова

М а М . (13)

эч уд

П!сля постановки (11). 1 (12) у (13) 1 математичннх перетворень одержимо залежн!сть для прогнозування 1 розрахунку величина м1вдост1 зчеплення алмазного зерна з поверхнею 1нструмента в заленност1 в1д параметр1в процесу напилення

I а Аяй^В^'Ч У*2!'1, (14)

34 н к ч к

де А - коеф1ц!ент, який враховуе д!йсну площу зчеплення алмазного зерна з напилюваною поверхнею; q - продуктивн1сть джерела напилювання; й - д1аметр плями нагр!ву, який визначае щ!льн!сть потоку частинок (залекять в1д конструкцИ розпшюючого пристрою): В - ширина д!афрагми, кр!зь яку наяилюеться перший закр!шшючий шар зв'язки; Б - д!аметр корпусу !нструмента; тч - швидк1сть польоту частинок зв'язки; - л1н1йна швидк1сть руху нашшовано1 поверхн! корпуса 1нструмента в1дносно джерела напилення; Ъ -дистанц!я напилення.

Форлула (14) зв'язуе геометричн! 1 к1нематичн1 параметра алмазних зерен 1 корпуса !нструмента з технолог!чними параметрами режима напилення. частинок зв'язки з урзхувзнкя™ гзрантоБазо!

м!цност1 закр1плення алмазник зерен в напилюваному алмазоносному

Температурн1 уыози формування нашшэваних матриць 1 алмазоносних шар1в вштавають на зластивост! останн!х 1 вйзначаються режимом напилення. Температурними досл1дженнями встановлено, що при сум1сному напиленн1 алмазних зерен 1 частинок зв'язки час перебування зерен в зон! д11 високих температур даерела напилення обумовлюеться часом обов'язкового прогр1ву 1 розплавлення частинок зв'язки. НадмХрно висок! тешератури, .порядка 5000...10000 К, небезпечн1 для др!бних алмаз!в раптовим термоударом в зон! утворення плазми. Вивченню температурних процес1в при формуванн! .плазмовкх покркть присвячено велику к1льк!сть роб1т. Найб1льш ц!кавим е р!вняння Н.Н.Рикал1на 1 М.Х.Шоршова, яке в залекност! в!д теплово! потужност! плазмотрона 1 в1дносно1 швидаост! його перем!щення, дае можлив!сть визначити глибину розповсюдаення ..тепмотя в "герм!чно тонких" листових конструкц1ях. Визначенню тешератури частинок матер!алу в момент -1хнього попадания, на нагашавану поверхню присвячено багато досл1джень. Ц1нн!сть 1снуючих теоретичних залежностей полягае в .тому, що вони ретельно враховують ус1 теплоф1зичн! параметри системи. Недол1к !х в тому, що ц1 залежност1 одержан1 для строго конкретних термодинам1чних умов напилення 1 не враховують зм1ну технолоПчних параметр!в системи, а ц! обставини суттево впливають на значения теш10ф!зичних констант, яких використано.

Досл1дженнями умов шароутворення матриць зв'язки на крупних алмазних зернах при розд!льному напилены! встановлено, що формування суц!льних оболонок зв'язки довколо зерен уявляе собою багатостад!йний процес. Але, для зернистостей менше 500/400 при достатн1й продуктивност1 процесу напилення (q а 2г/с) суц!льн1 ..оболонки матриць утворюються вже на першому проход1 1 кожна наступна оболонка нашаровуеться на попередню. Анал!з механ1зму утворення матриц! ! умов передач! тепла кр1зь роз!гр!ту оболонку до в1дносно холодно!-поверхн! алмазного зерна дозволив теоретичним шляхом о^нити величини температур на поверхнях алмазних зерен в процесс формування нащлюваного алмазоносного шару. Модель нагр1ву поодинокого алмазного, -зерна в зон!, д!! теплового металогазового потоку частинок зв'язки 1 крив! рс-зповсюдження температур показан! .нв-рис. 2.

- Хктегральний температурний пот!к . Ш: частинок зв'язки 1 роз!гр!того газу-розпилювача приносить. на поверхню алмазного зерна

тепло примусово! конвекШI

13

3

температурою

Т 1 тепло

кок

Щ вили тепла, а

розплавлеянх частинок зв'язки з температурою Т такой' тепло випром1нювання даерела напилення в момент знаходаення зерна в зон! плями нагр1ву шляхом теплопередач! швидко поступають в оболонку зв'язки, яка сформувалась . довкола зерна» Шсля проходження зони напилення температура матриц1 Тк швидко зншкуеться за рахунок передач1 тепла алмазному зерну, 1 невелика частина тепла матриц! розс1юеться в оточуюче середовище.

Рис. 2. Схема розпод!лення

ня матриц! зв'язки на по-верхн! алмазного зерна.

Алмазне зерно, яке мало початкову температуру То (температуру

повергн! корпуса 1нструмента), швидко набувае температури Тз, яка

за короткий пром1жок часу зростае до контактно! температури Т .

^Ф Л?

Температурний град1ент ^г5- матриц1 знижуеться, а град!ент

алмазного зерна зростае. Ц! два температурних процеси протилежн1

за знаком 1 мокуть описуватися зг!дно методу акад. А.1.Вейн!ка

системою парабол!чиих р!внянь

Т = - (Т

Т )

на

а

п

/ Ь> н " п. / а) 3 + Т

+ Г

(15)

Т = (Т - Т ) * (X / а) 3 + Т , ' (16)

э ИЭ О а О

де Хи - глибина фронту теплопередач! в матриц! в момент утворення

суц!льного пару гарячо1 зв'язки товщиною Ь; Хэ - глибина фронту

теплопередач1 в зерн!; а - глибина прогр1ву зерна в початковий

момент; в!дношення X /Ъ та Х^/а являють зм1нн!, як! характеризують

в1дносну теплопередачу в матриц! ! в зерн!; п^ ! пэ - в1дпов1дн!

показники степеня при зм!нних.

Розв'язок р!внянь (15), (16) в1дносно температури Т^^

(температури на поверхнях алмазних зерен при нанесенн1 1-го шару

зв'язки) дозволяе одертати формулу виду

ФЦ)Т + Т

т«з = —1 Пц) ' • (П)

Це типовий вид формула, який одеркують при досл!джеянях температур напилюваних частинок, котр1 формуються в газотерм'чне покриття. В1дм1на формули (17) в!д 1снуючих полягае в тому, що зам!сть складно! функцН !нтегралу !мов!рност! Ф(а), який враховуе ус! теплоф1зичн1 константи напилюваного матер!8лу 1 материалу основи, взята функц!я тешюпров1дност! Ф(\). Таке спрощення не призводить до значного викривлення системи, яка досл!джуеться, тому що величина коеф1ц!ент1в теплоемност! 1 тешгапров!днос?1 алмазного зерна близьк! в1дпов!дннм коеф1ц1ентач напилюваних частинок металевих зв'язок. Одержана формула мохе бути приведено» за методом проф. е.МЛванова до одного квадратного р1вняння, додатн1 значения кореня якого дають розрахункову величину температури Т . Так для процесу метал!зац1йного напилення сталевих зв'язок при достатньо висок!й продуктивност! (ч = 2 г/с) розрахунков! величини Тмэ виявилися близькими температурам плавления напилюваного матер1алу. Однак, при цих розрахунках необх!дно знати температуру металогазового потоку ^кон< яка визначаеться теплоф1зичними характеристиками частинок зв'язки 1 складу газа-розпилювача, а головне - тепловою потужн!стю джерела 1 режимом напилення.

Експериментальне визначення температур на нашшовая1й поверхн! може дати б1льш точн! результата, але 1снуюч1 для цього метода використовують гром1здк! 1 ненад1йн1 у швидкоминаючих процесах калориметри 1 зачохлен! термопари. Додатково потр1бне складання р!внянь теплового балансу'. Можлива точн1сть цих метод1в обмежуеться визначенням середн!х значень температур на деяк1й шющ1 напилювано! поверхн1 1 не дозволяе визначити температуру в т1й чи 1нш1й точц! плями нагр1ву в залежност1 в1д параметр!в напилення. Для експериментального визначення температури на поверхнях алмазних зерен в робот! використано ориг1нальний метод. Ф1зичним макетом, сп1вм!рним об'ему алмазного зерна, який м!г би реагувати на раптовий термоудар в зон! плями нагр1ву, було взято незахшцений спай чутливо! термопари. Головка гарячого спаю мала поперечник 0,5 мм, що в1дпов!дало об'ему алмазного зерна зернист!стю 500/400. Головка спая встановлювалась безпосередньо на напилюван1й поверхн! 1нструмента. Вим!рюючий комплекс м1стив осцилограф, оснащений гальванометрами, !нерц!йн1сть яких суттево не впливала на точн!сть вим!рювань. Час зростання температурного максимума, заф1ксованого гальванометром в зон! напилення на перших проходах, коли спай не був покритий частниками зв'язки, при

величинах температур 1330...1800 К складав 0,5...0,8 с. Температурн1 крив1, рис. 3, як1 були заф1ксован1, мали чотири характера д1лянки: I - дХлянка початково! температури Тн, яку мав спай термопари до входу в зону напилення; II - д1лянка раптового зростання температури нашлювано! поверхнХ до максимального значения в центр! плями нагрХву; III - д1лянка пад!ння

температури Тиах до температури Т - середньо! температури формування алмазоносного шару; IV - д!лянка вистигання напиленого шару. ВХдхилення промеяя гальванометра в 1зтервал1 температур Тв -Т та Т - Т визначаеться величиною е.р.е., яка наводиться в

max max 9

ланцюгу термопарт, 1 безпосередньо залекить в1д к1лькост1 тепла, яку одеркуе гарячий спай термопари за одиницм часу. Тому Тщах 1 Т^ е функц!ями теплових параметр!в системи.

При напиленн! сталевих зв'язок на перших проходах з короткими тепловими режимами отриманХ величина Т = 2000...2500 К. Так!

температури небезпечн1 для структура алмаза. М1цн1сть алмазних зерен р1зних зернистостей п1сля 1х регенерат I з напилених алмазоносних шарХв перев1рялась на в!дпов1дн1сть техумовам. Встановлено, що короткочасна д1я високих температур Тюах = 1000...1500 К не впливае на м1цн1сть зерен в межах зернистостей 250/200-800/630. Однак, швидк!сть зростання температрного град1ента в межах 1500...2000 К/с для др1бних зернистостей нижче 160/125 призводить до втрати 20-5055 початково1 м1цност1.

ДослХдаеннями температурних умов встановлено тДсний кореляц1йний зв'язок пом!ж величинами залишкових терм1чних напрукень в напилених оболонках зв'язки (матриц1) 1 м1цн1стю утримання алмазних зерен в процес! екештуатац!I Хнструмента. В 1нтервал1 температур Т -Г , рис. 3, п1сля проходження зони нашлення в матрицях виникають усадков1 залишковХ напруження 0эи-Цей вид напрукень збер1гаеться 1 при експлуатапП Хнструмента, майже до повного зносу алмазного шару, якщо його нагрХв не перевищував 420...470 К.

На грунт1 полокень теор1! пружност1 одержана залекнХсть для розрахунку величини оэн в матрицях напилено! зв'язки

Рис. 3. Характерна форма температурних кривих при вим1рюванн1 температур в напилюваних алмазоносних шарах на перших

двох проходах нанесения зв'язки.

ж

0-зн

Е СЕДТ 2

Тг2 + Г2

г 2 - г2 2

+ р.

де Е, а - в!дпов!дво модуль прунност1 1 коеф1ц1ент л1н1йного розширення матер1ала зв'язки; дТ = Т - Тк - температурила 1нтервал формування матриц1; ¡1 - коеф1ц!ент Пуасоыа матер1ала зв'язки; г -половина поперечника алмазного зерна; гз - середн!й рад1ус оболонки матриц!, яка сформувалася довкола зерна.

Залежност! величини с в1д вар!ювання величинами параметра напилення ! розм!р1в зерен приведен! на граф!ках, рис. 4, рис. 5.

Наприклад, при зарощуванн1. зерен зернист!стю 800/630 нашшованою зв'язкою !з стал1 10 на режимах: q = 2,2 г/с; р = 0,3 МПа; Ь = 200 мм; V = 0,03 м/с достатньо нанести 5-6 шар!в, щоби отримати величину 120 МПа (12 кГс/мгм?. Необгрунтована

к1льк!сть напилюваних шар!в призводить до зайвих витрат матер1алу 1 енергП, а головне - зникуе на 20-30% величину <;эи. Розрахунки зг1дно формула (18) показують, що !з зб!льшенням розм!ру поперечника зерна г величина знижуеться, рис. 5а, але,

враховуючи зб!льшення площ! Б боково! поверхн! зерна, сумарне зусилля його утримання в матриц! зростае, рис. 56. 1з зб1льшенням швидкост1 V - перем!щення нашшовано! поверхн1 в!дносно джерела ! зб!льшення листании напилення Ь знижуються теплов1 характеристики металогазового потоку зв'язки ! пропорц1йно знижуеться величина залишкових терм!чних напрукень 5 рис. 4а, 46. Вплив тиску р

газа-розпилювача на в менш пом1тний, н1ж величин V та Ь, рис.Дв. бзкЖ 16Ш

МО

120'

100

60

/

&

та ца4 ч*к во яо 250 ь** с,1 ол сим^доа Рис.4,Вплив параметр!в процесу напилення'зв'язки !з стал! 10 на величину сг . На рис.4а показано розр!з вз1рця для експериментальнб^о визначення величини о?н : 1 - сталева голка; 1=0,5 мм; 2 - шар напиленоI стал!; 3 - Й§р напиленого алюм!н1я. Пунктиром показан! анал!тичн! залежност!.

2

Рис. 5. а - вплив величин« поперечника зерна 2г на величину напруаень а ; б - вплив величин 2гэ? <т на величину с * Б - эи утримання зернаэ§ матриц1 нашшовано1 зв'язки.

ав ав гсм аз цв

Досл1даення по'утриманню алмазних зерен в матрицях напиленоI

зв'язки дозволили зробити висновки про те, що для формування

алмазоносного шару 1нструмента з високими експлуатац1йними

характеристиками процес напилення необх1дно проводит з п1двшценою

продуктивн1стю 1 при в!дносно висок1й тешгов1й потужност1 джерела

напилення. При цьому в нашлюваному шар1 зв'язки в зон1 плями

нагр1ву виникають тимчасов1 локальн1 терм1чн1 напруження, величина

яких може перевищувати величину м1цност1 зчеплення нашлаваного

шару з корпусом 1нструмента. Через р1зкий м!сцевий перегр1в часто

спостер1гаеться в1дшарування напиленого шару. Ыехан1зм д11

тимчасових терм1чних напрукень в контакт.! поверхонь напиленого

шару 1 корпуса 1нструмента з урахуванням д1ючих сил 1 момент1в

схематично представлено на рис. 6.

Рис. б. Схема утворення локальних в1дшарувань напилюваного алмазоносного шару при виникненн! в ньому в зон1 напилення тимчасових терм1чних напружены а - при налиленн1 алмазоносного шару у виглядГ охоплюючо1 цил1ндрично1 оболонки; б - при напиленн1 алмазоносного шару у вигляд! плоского к!льця.

На п1дстав1 закона Гука 1 положень безмоментноГ теорП напружень в гонких оболонках одержано вираз для визначення зб!льшення контактного тиску рк на нашшовану оболонку з боку корпуса.

t

dp = Е а fdt, (19)

к К к D I

к

де Е - модуль пружност1 матер1ала корпуса, а ^ - коеф1ц1ен? його л!н1йного розширення; D 1 В - в!дпов1дао д!аметр 1 ширша корпуса Хнструмента; t - тешература нагр1ву корпуса за час цикла напилення зв'язки; t - початкова температура корпуса.

П1сля зак!нчення цикла напилення в приконтактних поверхнях напиленого шару зв'язки i корпуса 1нструмента йдуть два протилежних за знаком терм!чних процеса: напилена оболонка зв'язки р1зко охолоджуеться 1 стискаеться, а в!дносно холодний перед початком циклу напилення корпус нагр1ваеться 1 розширюеться. При цьому спостер1гаються локальн1 розриви напилено! оболонки зв'язки, рис. ба. Розрахунки, виконан1 за формулою (19) для сталевого корпусу д1аметром D = 100 мм 1 шириною В = 30 мм показують, що нав1ть в невеликому температурному 1нтервал1 At = 50 К в контакт1 поверхонь корпус-внутр1шня поверхня напиленого шару зв'язки виникае тиск р = 4*108 Н/м2. При даних значениях р величина

к 1 к

колових напружень в напилюваному алмазоносному шар1 товщиною 5 = 0,1 мм може складати 2*1011 Н/м2, а 1з зб1льшенням товщини 5 = 0,5 мм це напруження знижуеться до величини 4*1010 Н/м3. 3 цих розрахунк1в видно, що при малих значениях 5 величина с може перевищувати модуль пружност! напилюваного матер1алу. МожливГ розриви напилювано1 оболонки найб1льш 1мов1рн1 в м1сцях неретельно! п1дготовки корпусу 1нструмента п1д напилення. Шд час локального нагр1ву 1 р1зкого розширення напилювано1 оболонки в зон1 плями нагр1ву в точках згину напилюваного шару утворюються дотичн1 напруження т, рис. ба - знизу, велична яких може визначатися формулою

dr = 1,5 Е a sins ! dt, (20)

эв э а

де Еэа - модуль пружност1, а а - коеф1ц1ент л!н1йного розширення матер1алу зв'язки; £ *= 3...15" - кут зсуву або кут пром!ж ..поверхнею напилювано! оболонки, яка в1дшарувалася 1 тв1рною •-корпуса; t^ - початкова температура, a t^ - температура нагр1ву корпуса. Розрахунки за формулою (20) покззують,, ¡до в lHTSp3a.nl

температур 1;к - ^ = 50 К, величина тимчасового терм!чного логичного напрукення в приповерхневому напиленому шар! моне складати т » 3,6 МПа, що в два-три рази перевищуе м1цн1сть зчеплення (?эч напиленого шару з повергнем корпусу. На п!дстав1 проведении дослХдаень сформульована умова невХдшарування алмазоносного шару в процес1 його напилення 1 можливого перегр!ву

5 > Г. (21)

зч

Мояливе коробления 1 в1даарування плоского напиленого алмазоносного шару, рис. 66, в1дбуватиметься п1д д1ею сили стискання Р , яка виникае на зова1пш1й поверхн1 1 сили розтягування Р , яка д!е по внутр1шн1й поверхн1. При цьому виникае тимчасовий згинаючий момент Мэг, який д1е рад1ально 1 головним чином з боку зовн1шнього д!аметра Бо корпуса 1нструмента. 3 урахуванням д1Т розглянутого механ1зму нормальна сила Р , яка приймае участь у в1дшаруванн1 напиленого к!льця, визначаеться формулою

В - В

Р = 1 Ьёв = Е а Мб 0' 1с5°, (22)

н р эв за с.

де, окр1м в1домжх параметра, р - кут пром!ж частиною напиленого шару, що в1дшаровуеться 1 к1льцевою поверхнею корпуса з боку його зовн1шнього д1аметра. 3 урахуванням д!ючих момент1в сил мозсна розраховувати нормальн1 нап^уження в напилюваному шар! за формулою

сн = 4=- (23)

Розрахунки показують, що в температурному 1нтервал1 41;=50 К, в якому в1дбуваеться мокливе коробления напиленого шару, в цьому шар! виникають напруження величиною <?н « 0,7 МПа, що в багатьох випадках перевищуе м1цн!сть зчеплення напиленого шару зв'язки з поверхнею корпусу 1нструмента. Проведен1 досл1дження дають п1дставу сформулгавати умову нев!дшарування к1льцевого напиленого шару в1д поверхн1 корпусу 1нструмента

а > 5 . (24)

3 4 н

Таким чином, залекност1 (21) 1 (24) св1дчать про те, що спос1б п1дготовки поверхн1 1 величина м1кронер1вностей, як1 утворюються при цьому, мають великий вшшв на м1цн!сть зчеплення напилюваного алмазоносного шару з корпусом 1нструмента.

Матер!алознавськ! досл!дження дозволили встановити вплив властивостей напилених зв'язок на працездатнЮть алмазних 1нструмент1в. Експериментальна база цих досл1джень м1стить ориг1нальн1 пристро! ! методики одержання 1 п!дготовки вз!рц1в для м!кроструктурних досл!джень, а такок для проведения стандартних

випробувань на м1цн1сть, тверд1сть, м!кротверд1сть, абразивну зносост!йк1сть' 1 адгез1йну здатн1сть напилюваних зв'язок. Встановлено, ¿цо структура 1 властивост! зв'язок алмазних 1кструмент1в, як1 одержуються методами газотерм!чного напилення, визначаються "вйх!дним складом напилюваних* матер1ал!в, складом газа-розшлэвача I параметрами режима напилення. Зб1льшення тиску газ'а-розпилювача р 1 продуктивное? I напилення д, а також зм1на 1ншх параметров викликае п1двищення твердост! 1 м1кротвердост1 напилених зв'язок.Застосування для напилення нейтрального азоту знинуе 6 структурах напилених зв'язок, в пор1внянн! з напилюванням 1х повХтрям, вм1ст окисл1в на 40...60%, що незнзчно - на 3...5% знижуе тверд1сть, 1 на 20...40% п1двищуе м1цн1сть. При цьому також спостер1гаеться п1двишення адгез1йно1 здатност1 частинок напилювано! зв'язки по в!дношенню до поверхн1 пол1кристал1в синтетичних алмаз1в, а це в свою чергу, п!двщуе ефект алмазоутримання в 1,5...2 рази. Модельн1 1 натурнГ досл1дження показали, що частинки напилювано! зв'язки, як1 мають висок1 к1нетичну енерг1ю 1 ентальп1ю, завдяки високих дисперсност1 1 пластичности в момент попадания на поверхв1 алмазних 1 абразивних зерен легко зчеплюються з м1крошорсткостями зерен 1 глибоко проникають в 1хн1 м1кропори та м1кротр1щини 1, 1мов1рно, утворюють адгез1йн1 зв'язки, рис. 7.

Рис. 7. Приклади мокливостей формування адгез1йних зв'язк!в пром!ж поверхнями абразивних зерен 1 зерен пол1кристал1в синтетичних алмаз1в 1 частниками напилених зв'язок: а - розр!з зерна карб!ду кремн1ю чорного 55С 50КЧ ОСТ 144-78, встановленого на грунт! нашленого алкм1н!ю 1 напиленими почергово шарами стал1 (темнай кол!р) 1 шарами алзом1н1ю (св1тлий кол1р); б - розр1з зерен карб!ду кремн1ю зеленого 64С 25КЗ, напилених м1дщо (св!тлий кол1о) 1 сталлю (темний кол1р); в - вид позерхонь пол1кристал1в АРЁ1 1600/1250 ГОСТ 9206-80, напилених за один прох1д частниками сталевоГ зв'язки.

1мов1рн1сть .утворення адгезХйних зв'язк1в пром!ж атомами пол!кристал1в синтетичних ■ алмаз!в 1 атомами часткнок напилювано!

зв'язки при короткочасних реакц!ях в момент кристал1зац1I частинок, як1. зчепилися з поверхнею пол1кристала, . можна проанал1зувати виразом, одержаним з допомогою в1домого к!нетичного р1вняння Арен!уса

Ч = "Г Ч ~Г=ТГ ] ехР [ Тег ]• <25>

де 1; - 1мов1рна тривал1сть прот1кання процесу реакц11 взаемодП, на протяз1 яко! прореагують про1мж собою N атом1в поверхн1 алмазного зерна 1 атом1в частинок зв'язки; Но - загальна к1льк1сть атом1в на поверхн! зерна; 1) - частота власних коливань атом1в напилюваного матер1ала, яка залекить в1д температури 1 сили удару напилювано1 частинки в момент II попадания на поверхню алмазного зерна; Ео - потешЦйна енерг1я активацИ атом1в алмазного зерна; К - стала Больцмана; Т - температура прот1кання реакцИ взаемодП. Шдвищення температури напшшваних частинок зв'язки в момент 1х попадания на алмазн1 зерна, як мокна бачити з виразу (25), сприяе зникенню часу реакц11 1, отож, п1дегаценню 1мов1рност1 виникнення адгез1йних зв'язк1в. Результата температурних досл1джень, викладених ран!ш, п1дтЕердкують таку моклив1сть. Однак, як показали експериментальн1 досл1даення, наявн1сть адгез1йних зв'язк1в м!ж напилюваною зв'язкою 1 алмазним зерном мае дискретний характер 1 можлива лише в межах окремих точок пол1кристала. Експериментальн1 визначення величин питомо1 м1цност1 адгез1йних сил пром1ж поверхнею неподр1бненого пол1кристала синтетичного алмаза 1 контактною поверхнею напиленого шару зв'язки показали невисок1 значения - 0,03...0,08 Н/ммг. Незначн1сть величин адгез!йних сил в пор!внянн1 з терм1чними усадковими силами не сл1д розглядати 1зольовано в1д останн!х. Саме сполучення сил адгезП в умовах сильного прилягання оболонки напилено! матриц! до поверхн! зерен 1з силами усадкового характеру 1 створюе сум1сний ефект утримання алмазного зерна в матриц1 п1д час експлуатацП алмазного 1нструмента. Шдвищення тешератури формоутворення "матриць напилювано1 зв'язки сприяе зб1льшенню них двох род!в корисних для алмазоутримання сил.

Теоретичн1 положения по вивченшо умов формоутворення 1 властивостей напилюваного алмазоносного шару перевТрялись на 1нструментах, виготовлених з р!зшши температурными режимами 1 1з зв'язками р1зного вм1сту. Досл1дн1 одношаровГ Инструмента виготовлялись у вигляд1 правлячих ролик1в АЛП70х20 з пол1кристал1в синтетичних алмаз!в АРВ1 1000/800. Роликами оброблялись абразивн!

круги 23А25С2К4 ПП2СЮх20х32* 35 м/с на коротких поперечних 1 поздовжн1х подачах. Питома витрата алмаз1в виявилася дуже високою для' зв'язок, . напилених лише з-. чистих метал!в або 1хн1х псевдосплав1в з ыаповуглецевою сталлю. Наприклад, для зв'язки м!дь-сталь 10 цей показвик складав 0,66 мг/г, що в три рази переввдувало витрату алмаз1в для зв'язки, напилено! сталлю 1Х18Н9Т. -Склад ц!е! зв'язки вм1щував зносост1йкий хром та адгез1йно активн1 н!кель 1 титан. 3 ц1е! зв'язки було виготовлено дв! парт11 1нструмент1в для випробування на ст1йк1сть. Одна парт!я напиливалась пов1трям, друга азотом. Ролики працювали до повного зносу на режимах Э =0,025 мм/подв.х!д 1 Б = 1,4... 1,6 м/хв.

поп поэд

В проце'с! випробувань вим!рювалась величина рад1ального зносу 1нструмент1в. На рис. 8 представлен! два вида кривих зносу цих

Рис. 8. Крив1 залежност! рад!ального зносу одношарових прав-лячих ролик1в, виготовлених з алмаз1в АРВ1 1000/800 зарощених на-пиленою сталлю 1Х18Н9Т: 1- напилення пов!трям; 2- напилення азотом

Напилення зв'язки азотом, як було зазначено виде, п1двшцуе адгез1йн1 здатност1 нашшованих частинок матер1алу 1 його м1цн1сть, тому спостер1гаеться така р1зниця в динам1ц1 зносу 1нструмент1в. Наявн1сть двох перЮд1в в1дносно стаб1льного зносу на крив1й 1 пояснюеться зм!ною к1лькост1 алмазних зерен (у зв'язку з 1х виривом), як1 приймали участь в р1занн1.

Досл1дн1 ролики на зв'язц!, напилен1й азотом, проходили пор1вняльн1 випробування з правлячими роликами, виготовленими методом порошково! металургП на твердосплавн1й зв'язц1 з монокристал1в синтетичних алмзз1в АС32 400X315, на операц1ях нап1вчистово1 правки шл1фуБальних круг1в 24А25СМ1К7 Ш300х40х127, 35 м/с. Концентрац1я алмаз1в в алмазоносному шар1 для обидвох вид1в 1нструмент1в складала однакову величину - 150%. При однакових умовах випробувань зное алмазоносного шару виявився

однаковим - 15...30 мм2/кг.3ниження в досл1дних Шструментах концентрац11 алмаз1в до 100% викликало Шдвищення витрати алмаз1в до 20...35 мм3/кг 1 пог1ршення р1зально1 здатност1 правлених шл!фкруг1в на 7...10%. Враховухни б1льш низьку варт1сть пол1кристал1в синтетичних алмаз1в в пор1внянн! з монокристалами, а такой технолог1чн1 переваги метода виготовлення, 1 на п1дстав1 даних випробувань можна рекомендувати 1нструменти, виготовлен! методом газотери1чного напилення з пол!кристал1в крупних зернистостей - 1000/800 1 вице, - на операц1ях правки 1 механ1чно1 обробки абразивних круг!в середньо1 твердост1.

Для проектування 1нструмент1в, ян! црацюють у важких умовах ударних навантакень 1 абразивного зносу, рекомендован! напилюван1 зв'язки з легованих сталей, як1 вм1щують р1зн1 сп1вв1дношення хрома, нХкеля, титана та 1ншх компонент^ (а.с. №1187370, а.с. №1602722). В залежност1 в1д процентного складу компонент!в напилювано! зв'язки можуть мати з одного боку висок1 адгез1йн! властивост1, 1 Гх треба наносит на алмазн1 зерна на перших проходах, а з Хншого боку - ц! зв'язки можуть мати високий вм1ст карб!д1в титану 1 хрому, 1 1х сл1д напилювати п1сля нанесения адгезХйно активнкх зв'язок.

Рис. 9. Схема типового техпроцеса виготовлення алмазних 1н-струмент1в методами газотерм1чного напилення: а - п1дготовка поверх^ корпуса 1нструмента п!д напилення; б - напилення п!дшару зв^язки; в - нанесения клейових' в1дбитк1в; г - нанесения алмазних зерен на клейов1 в1дбитки; д - попередне 1 остаточне зарощування алмазних зеоен; е - розкривання р!жучих вершин алмазних зерен; 1 -електров1братор; 2 - пакет твердосплавних голок; 3 - корпус 1нст-румента; 4 - д1афрагма; 5 - друкуючий елемент; 6 - трафаретна форма; 7 - обкладка конденсатора; 8 - д1афрагма для попереднього за-крЗллення зерен; 9 - д1афрагма для остаточного напилення зв'язки; 10 - абразивний круг.

Розроблений типовий технолог1чний процес одержаяня алмазних ШструменПв методами газотерЛчного напилення, рис. 9., базуеться

, .. ............-24-

на ориг1вальних методах п1дготовки поверхн1 корпуса 1нструмента п1д нашлення, попередне закр1плеЕня алмазних зерен на нашигован1й поверхн! (а.с. №1602722) I формування алмазоносного шару. Для деякнх процес!в правки 1 механ!чно! обробки абразивних круПв розроблен1 технологи виготовлення одношарових 1 багатошарових 1нструмвнт1в 1з зерен синтетичних подр!бнених' 1 неподр1бнених пол!кристал1в. Розроблена технологХя виготовлення алмазних в1др1зних круг!в ориг1нальних конструкц1й (а.с. №1828300, заявка W5013794 1 р!шення про видачу патента в1д 14.07.92). Розроблено . 1н£.трумент 1з заданою висотою виступання вершин алмазних зерен над рХвнем зв'язки (а.с. №1814865) для вз'ерошування пружньопластичних i волокнистих матер1ал1в перед склеюванням. Технолог1я одеркання такого Инструменту м1стить ориг1нальне р1шення (а.с. №1834167) спороба формування напилюваного шару.

Виробнича оцХнка працездатност! 1 ефективност! розроблених 1нструмент1в, а також технолоПй 1х виготовлення проводилась на Шдприемствах машинобуд1вно! промисловост! 1 на заводах абразивних вироб1в.

Р1зно1 форми бруски, фрези, шл!фувальн1 головки, ролики 1 круги пройшли виробнич! випробування на операЩях правки 1 механ1чно1 обробки .абразивних вироб!в в умовах АвтоЗМа, Запор1зького абразивного комб1нату; ЛенХнградського НВО "Ильич", Московського 1 Волжського абразивних зазод1в. Питома витрата зерен синтетичних алмаз1в в цих 1нструментах складала в середньому 0,004 кар/см3, працездатн1сть знаходилась в межах 12000-3300 см3/кар, що виявилось б1льш ефективним в пор1внянн1 1з деякимк стандартними 1нструментами.

Шдвицення р1зальних властивостей шл1фувальних крут1в, правлених розробленими 1нструментами, можна пояснити особливостями напилених зв'язок, як! завдяки 1хньо1 лускопод1бн1й будов1 забезпечують самозаточування робочого шару алмазного !нструмента I стале виступання вершин алмазних зерен над р1внем зв'язки. Ц1 обставиш створюють умови, при яких п1сля правки 1нструментом з крупних алмаз1в, контактна плота шл1фувального круга набувае вимокорозвинений м1кропроф1ль.

Техпроцес виготовлення алмазних 1снтрумент1в методом електро-метал1зац1йного напидення впровадкено на НВО ВНИИАлмаз (м.Москва), а техпроцес виготовлення алмазних в!др1зних круг1в - на завод1 асбестових техн!чшх вироб1в (м. Б1ла Церква).

Матер1али економ1чного анал1зу передумов 1 перспектив впровадаення розроблених конструкц1й 1нструмеит1в 1 технолог1й 1х виготовлення св1дчать про те, що заводи, як! випускають 1нструмент традиц1йними методами пороиковоГ металургП та електрох1м1чного осадаення, монуть розширити номенклатуру 1нструмент1в шляхом використання метод'в газотерм!чного напилення. При цьому може бути отримано пом1тшй економХчний ефект за рахунок зниження енерговитрат на виробництво одинитЦ продукт I. Машинобуд1вн1 п1дприемства при використанн1 правлячих 1 1нших 1нструмент1в, виготовлених напиленням, можуть одержати ефект на операц1ях чорнового та нап1вчистового шл1фування. Тут ефект утворюеться за рахунок зниження енерговитрат на правку 1 шл1фування, а такок за рахунок п1двищення продуктивност1 обробки. На заводах,' що випускають абразивний 1нструмент, в1дчутний ефект можна отримати на операц1ях механ1чно1 обробки нап!вфабрикат1в алмазними 1нструментами, виготовленими напиленням. При цьому виключаеться брак по роздавлюванню на операц1ях обробки торц1в тонкост1нних шл1фкруг1в 1 п1двищуеться продуктивн1сть обробки.

Впровадаення метод!в газотерм1чного напилення на спец1ал1зованих п1дприемствах алмазного 1снтрументу стримуеться недосконал1стю 1снуючого устаткування 1 низ!ким коеф1ц1ентом використання матер1алу, що напилюеться. Конструктивн1 удосконалення розпшпоючих пристро1в, п!двшцення 1хн1х можливостей концентрувати металогазовий пот1к у вузький пучок, розширквати технолог1чн1 перспективи застосування метод1в ГТН в 1нструментальн1й промисловост!.

ОСНОВШ РЕЗУЛЬТАТ« I ВИСНОВКИ

Основними результатами виконашх дослХдкень е теоретичн1 узагальнення 1 практичн! рекомендац11 по вир1шенню крупноI науково-техн1чно! проблеми використання високоефективних технолог!й газотерм1чного напилення у виробництв1 алмазних 1нструмент1в. Теоретичний анал1з природи ф1зичних процес1в, як1 в1дбуватоться при взаемодП роз1гр1тих частинок нашлювано1 зв'язки з алмазними зернами прив1в до посл1довного вир1шення ряду науково-техн1чних задач по проектуванню техпроцес1в виготовлення алмазних 1нструмент1в 1 1хн1х конструкц1й. На п1дстав1 проведених досл1джень сформульован1 наступн1 висновки:

1. Досл1джен1 високошзидк1сн1 пронеси взаемодП нашшованих

частинок зв'язки з алмазними зернами 1 поверхнею корпуса 1нструмента при формуванн1 алмазоносних шар!в за двома принципово моаушвими технолог1чними схемами: схем! сум1сного напилення зерен 1 '.частинок зв'язки 1 схем1 розд1льного нанесекня зерен 1 зв'язки на корпус 1нструмента. На грунт1 теорН ударного 1мпульса одержан1 таорет1Г£н1.....заленност1, як! дозволяють спрогнозувати режими 1 ..умови, при ,яких.,втрати через ударне рсзс1ювання алмазних зерен с,тають м1н1мальн1 або виключаються зовсЛм. ,

.2. Розроблен!.теоретичн1 1 експериментальн1 метода розрахунку температур на поверхнях алмазних зерен п1д час !хнього знаходження в зон1 високотемпературного потока напилюваних частинок зв'язки. Теоретичний метод грунтуеться на р!вняннях теплопров,1дност1 кваз1-стац1онарного процеса передач! тепла в1д роз1гр1тих напилюваних частинок зв'язки, що закр!пилися на поверхн1 алмазного зерна, 1 1нтегрованого теплового потоку дкерела напилення. Експерименталь-ний метод враховуе вплив основних ф1зичних параметр1в процесу напилення 1 дозволяе ф1ксувати температуру безпосередньо на напилюван1й поверхн! на ус1х стад1ях форлування алмазоносного шару 1нструмента.

3. Експериментально встановлено, що короткочасна д1я на протяз1.. 0,5...0,8 с високих, в межах 1000...1500 К, температур початкових,проход1в напилення частинок зв'язки на алмазн1 зерна.не впливае. гна, м1цн1сть алмазних зерен зернист1стей 250/200 1 вище. Однак, швидк1сть зростання температурного град1енту в меках 1500...2000°К на першому проход1, коли зерна ще не мають захисних напилених оболонок, може призвести до зниження на 20-50% м1цност1 др1бних зерен синтетичних алмаз1в зернист1стю 160/125 1 нижче.

4. Анал1з термодинам!.чних умов формування довкола зерен матриць напилено1 зв'язки дозволив встановити, що при р1зкому 1х ахолодженн1 на границ1 алмазне зерно-матриця виникають залишков1 усадков1 терм1чн1 напруження. Встановлено т!сний кореляц!йний зв'язок пром1ж величиною залишкового напруження 1 м1цн!стю алмазоутримання, що безпосередньо вшшвае на працездатн1сть

• 1нструмент1в, виготовлених газотерм!чним напиленням. 3 позиц1й теорН пружност1 запропонован! анал1тична формула 1 метод для розрахунку в напилених матрицях зв'язки велкчини цих напружень, яка визначаеться головним чином прукними властивостями матер1алу зв'язки, величиною алмазного зерна 1 параметрами процесу напилення.

5. Теоретичним шляхом встановлено, що при розд!льному

яанесеин1 зерен 1 зв'язки на корпус Хнструмента важливим технолог 1чним параметром, який впливае на працездатн1сть 1нструмента, е к1льк1сть шар1в напилено1 зв'язки, з котрих сформовано алмазоносний шар Хнструмента. Для визначеняя оптимально! к1лькост! цикл1в напилення зв'язки (оптимально! к!лькост1 проход1в) одержана залежн1сть, яка враховуе величину алмазного зерна, пружн! властивост! напилювано1 зв'язки, температурний 1нтервал 1 продуктивнХсть процесу напилення.

6. Теоретично досл1джена природа тимчасових термХчних напружень розтягування 1 стискання, як1 виникають в напилюваному алмазоносному шар! в зон! плями нагрХву I призводять до його вХдшарування в!д поверхнХ корпусу 1нструмента. ВизначенХ умови вХдшарування 1 запропонованХ метода 1 формули для розрахунку нормальних 1 дотичних тимчасових терм1чних напружень, як1 виникають в напилюваних алмазоносних шарах 1нструмент1в.

7. Встановлено, що структура 1 властивост1 нашлюваних зв'язок визначаються складом вихХдного матер!алу 1 режимами його напилення. 1з збХльшенням температури плавления матерХалу, продуктивное!I його напилення 1 тиску газа-розпилювача зб1льшуеться тверд1сть 1 мХкротвердХсть напилено! зв'язки, особливо, якщо вона мае структури загартування. При напиленн! азотом в структурах зв'язок знижуеться на 40...60% вм1ст окисл1в, на 2...3% знижуеться тверд1сть, 1 на 20...40% п1двицуеться !хня мХцн1сть. Застосування азота зам1сть пов1тря також пХдвищуе адгез1йн1 властивостX зв'язок по в1дношенню до поверхн1 полХкристал1в синтетичних алмазХв, внасл1док чого показники працездатност1 напиленого алмазоносного шару 1нструмента п1двищуються майже у два рази.

8. Встановлено, що особливХстю алмазоносних шарХв розроблених 1нструмент1в е лускопод1бна будова структурних складових напилених зв'язок, що дозволяе матерХалу зв'язки зношуватися синхронно Хз затуплениям вершин алмазних зерен. ПХд час правки X механХчно! обробки абразивних крутХв вказана особливХсть забезпечуе стабХльне виступання р1жучих вершин алмазних зерен над рХвнем зв'язки, внаслХдок чого знижуеться енергоспоживання на 20-30% в порХвняннХ з обробкою 1нструмент'ат, виготовленими методами порошково! металургХ! 1 електрох1м1чного осадаування.

9. На пХдстав! проведение дослХджень запропонованХ оригХнальн1 метода проектування технологХчних процесХв та конструкцХй по виготовленню алмазних ХнструмеитХв газотермХчним

напиленням. При одержанн1 деяких вид1в алмазного Инструмента доведена конкурентноспроможн!сть сталевих нашлюваних зв'язок, як1 м!стять .зносост1йк1 1,адгез1йноактивн1 метали хром, н1кель 1 1нш1 в пор1внянн1 1з зв'язками, .як! одержують методами порошково! металургП i електро- х!м1чного осадження. Розроблен1 технолог!! дозволяють проектувати 1 виготовляти окрем1 види типових стандартных 1нструмент1в, а... також р!зн! вида спец1альних 1нструмент1в без застосування пресформ та 1ншо! складно1 осностки.

10. В1рог!дн1сть висунених концепц1й, висновк!в теоретичяих 1 експериментальних досл1даень, запропонованих метод 1в проектування, п1дтверджуеться результатами лабораторних ! виробничих випробувань. В актах випробувань 1 впровадаень встановлено, що алмазн1 1нструменти, як1 отримують методом газотерм!чного напилення з крупных зерен пол1кристал!в синтегичних алмаз 1в, мають достатнъо високу працездатн1сть 1 задов1льняють вимогам сучасних процес1в механ!чно1 обробки матер1ал1в.

11. Практична реал1зац!я результат1в досл!джень зд!йснена шляхом промислових випробувань 1 впровадаень р!зних вид1в 1нструмент1в 1 техпроцес1в 1х виготовлення на п1дприемствах автомоб1льно! 1 авторемонтно! промисловост!, на заводах, як1 виготовляють абразивн! 1нструменти, на п!дприемствах легко! промисловост!. Ефект, який одержано в1д впровадаення розробок, може бути диференц1йовано на ефект, який отримують при виготовленн1 1нструмента, - 1 на ефект, який отримують при експлуатацП 1нструмента.

OchobhI результата 1 положения дисертацП опубл!кован1 в наступних роботах:

1. Гриньов В.Ф. Основи технологи виготовлення алмазних 1нст-румент1в методами газотерм1чного напилення / Депонований рукопис монографП. Ки1в:: У1ф. Деп. в ДНТБ УкраТкк 27.03.96, ÍTT91 Ук9б, 229 с. // Анотовано Ж ДНТБ Укр.,.-1997. -№1. -С.210.

. 2. Гриньов В.Ф. Над!йн1сть газотерм1чних напилених покоить.// В1сник держун1верситету" "Льв1вська пол1техн1ка". Динам1ка, м!цн1сть та проектування машин i прилад1в. -1997. -№323. -С.21-24.

3. Гриньов В.Ф. Кругла пила, виготовлена газотерм1чним напиленням для розпшювання деревнострукковкх плит. // В!сник Укра!нського Державного л1сотехн1чного ун1верситету. -1998. -Випуск №8. -С.106-108.

4. Гриньов В.Ф. Алмазн1 1нструменти, виготовлен1 газотерм1чним напиленням. // В1сник Держун1верситету "Льв!вська naFilTexHlKa". 0птам1зац1я виробничих процес!в 1 техн!чний контроль у машшобудуванн!-1996.- '-№303. -С.168.

5. Гриньов В.Ф. Абразивний та алмазний 1нструмент для подготовки деревор!зального 1нструменту. // В1сник Укра1нського Державного л1сотехн1чного ун1верситету. -1998. -Вип. К8. -С.85-86.

6. Гриньов В.Ф. Умови над1йност1 плоских йокрить, нанесених методами газотерм1чного напилення. // В1сник Дерун1верситету "Льв1вська пол1техн1ка". Динам1ка, м1цн1сть та проектування машин 1 прилад1в. -1997. -ÎÎ323. -С.25-27.

7. Гриньов В.Ф. Метод та математична модель для , визначення температуря при формуванн1 газотерм1чних покрить//М8шинознавство.' -Взеукра1нський щом1сячний науково-техн1чний 1 виробничий гурнал. -Льв1в,1998.-К4. -С.17-19.

8. Гриньов В.Ф. Анал1з умов в!дшарування покрить,- одержаних методами газотерм1чного напилення//МашшознавствЬ.-Воеукрашський щом1сячний науково-техз1чний 1 виробгачий яурнал.-Льв1в,1997.-И2.

9. Гриньов В.Ф., Мойсеев Р.Г. До проблеми використання алмазних в1др1зних круг!в, виготовлених методом метал1зац1йного напилення // -В1сник Деркун1верситету "Льв1вська пол1техн1ка". 0лткм1зац1я виробничих процес1в 1 техн1чний контроль у машинобудуванн!. -Льв1в, -1994. -1Î281. -С. 11-14.

10. Гринев В.Ф., Салко С.Н., Дарменко Н.Г. Алмазные инструменты, полученные метализзционным напылением для обработки резинотехнических изделий в полиграфической промышленности//Полиграфия.~

-Екеыесячный проивводственго-технический журнал.-Москва, 1581,KU,с22-23.

11. Гринев В.Ф., Шахбазов Я.А., Антонин М.С. Инструменты на стальных связках // Новые сверхтвердые материалы и прогрессивные технологии их использование.-Киев, ICM АН Украины.-1985.- С.51-53.

12. Виксман Е.С., Гринев В.Ф., Шахбазов Я.А. Алмазные инструменты на стальных связках // Машиностроитель. -Москва, 1984. -КЗ. -С.42-43.

13. Верхоярный А.У., Гринев В.Ф., Грона М.М. Новый алмазный инструмент для взъерошивания деталей обуви // Легкая промышленность. -Киев. -1992, №3.-С.47-49.

14. Виксман Е.С., Гринев В.Ф., Шахбазов Я.А., Антоник М.С. Инструменты для обработки и главки шлифовальных кругов // Станки и инструменты. -Москва, 1989. -С.37-39.

15. Grinlev? ïï. Obllczame wytrzywaloscl polaczen klejowych podlegajacych obciazenlom udarowym.// Technologla 1 automatyzacja raontaau. -Warszawa. -1994. S.26-28.

16. Grlnlew <7. Automatyzacja montaga tarez metalowych z zlarnaml sclernyml.// Technologla 1 automatyzacja montazu. -Warszawa. -1994. -K2. S.53-54.

17. Гриньов В.Ф. Температура на * алмазних зернах при газотерм1чному напиленн!. // Матер1али науково-техн1чно1 конференцИ УкраТнсько! " академП друкарства. -Льв1в, 1995. -Вип. 2. -С.39.

18. Гриньов В.Ф. Над1йн1сть утримьння газотерм1чних покрить при в1брац1йному метод1 п1дготовки поверхн! детал! п1д напилення. // Машинознавство. -ВсеукраГнський щом1сячний науково-техн1чний 1 виробничий журнал. -Льв1в, 1998.-А'Й.-0.20 - 22.

19. A.c. 1149525 СССР МНИ В24 С 49/00. Связка для алмазного

инструмента / Е.С. Виксман, В.Ф. Гринев, Я. А. Шахбазов. Заявлено 23.09.1984. Не публикуется.

20. A.c. 1187370 СССР МКИ В24 С/49. Связка для алмазного инструмента / Е.С. Виксман, В.Ф. Гринев, Я.А. Шахбазов. Заявлено 21»03.1985. Не публикуется.

21. A.c. 1602722 СССР МКИ В24 Д 5/00, 3/06. Абразивный-инструмент / В.Ф. Гринев, М.М. Грона, В.Д. Алексанян. Заявлено 20.12.88. Опубликовано 20.10.90,Ввл. $40. -4с.

22. A.c. -1828800 СССР МКИ В24 Д 5/10. Алмазный отрезной круг / В.Ф. Гринев, М.М. Грона, В.Д. Матвеев, И:0. Стыранкевич, Я.А. Шахбазов. Заявлено 13.12.90. Опубликовано 23.07.93, Бш. i?27. -2с.

23. A.c. 1814865 МКИ А43 Д 37/00. Инструмент для взъерошивания деталей.обуви / Я.А. Шахбазов, В.Ф. Гринев, М.М. Грона, В.Н. Деври, Ю.Л. . Полищук. Заявлено 16.04.90. Опубликовано 15.05.93, Вюл. №18. -2с.

24. Заявка » 4915841 от 14.12.90 МКИ В24 Д 5/10. Алмазный отрезной круг / В.Ф. Гринев, Я.А. Шахбазов, Б.Д. Матвеев. Позитивное решение не публикуется.

25. A.c. 1834167 МКИ В24 Д 18/00. Способ изготовления абразивного инструмента / Я.А. Шахбазов, В.Ф. Гринев, М.М. Грона. -1993. Не публикуется.

26. Гринев В.Ф., Грона М.М., Шахбазов Я.А. Алмазный инструмент.-Паспорт и материалы для выставки передового опыта народного хозяйства Украины. -Киев. -1990. -2с.

27. Виксман Е.С., Гринев В.Ф., Шахбазов Я.А., Антоник М.С.Изготовление алмазных инструментов методом электшметаллизационного напыления // Информ. листок К85-44.~Львов.:ЩТИ. -1985. -4с.

28. Виксман Е.С., Гринев В.Ф., Шахбазов Я.А., Антоник М.С. Подготовка поверхности под напыление иглообработкой // Икформ. листок №214-85.-Львов: ЦНТИ. -1985. -4с.

29. Гриньов В.Ф. Розрахунок м1цност! закр1плення абразивных зерен на корпус1 1нструмента при нанесенн! з'вязок газотерм1чним напиленням // Тези допов1дей науково-техн. конференцП. -Льв1в: УШ. -1994, ВИЛ.2. -С.51-52.

30. Гриньов В.Ф., Хук М.М., Шахбазов Я.А. Технолог1я виготовлення алмазних 1нструменг1в метализац1йним напиленням // Тези доп. 2-го м1кнародного сшпоз1уму укра1нських 1н»енер1в-механШв.-Льв1в. -1995. -С.118-119.

31. Шахбазов Я.О.,- Жук М.М., Гриньов В.Ф. Основи керування процесом шл1фування // Тези доп. 3-го м1жнародного симпоз1уму укра!нсышх Дн»енер1в-механ1к1в.-Льв1в. -1997. -С.125-126.

32. Гринев.'В.Ф., Жук М.М., Шахбазов Я.А. Алмазные правящие инструменты, изготовленные эдектрометаллизашонным напылением // Тез.докл. международного семинара "Высокие технологии в машиностроении" .-Харьков.-1993.-С.70-75.

33. Виксман Е.С., Гринев В.Ф., Шахбазов Я.А., Антоник М.С. Интенсификация. процессов правки инструментами из крупных зерен сверхтвердых материалов // Тез. докл. Всесоюзной конференции "Прогрессивные процессы шлифования, инструмент и его рациональная эксплуатация".-Ереван.-1986.-С.35-36.

АНОТАПГЯ

Гриньов В.Ф. Науков1 основи технологи виготовлення алмазних 1нструмент1в методами газотерм1чного напилення. -Рукопис.

Дисертац1я на здобуття наукового ступеня доктора техн1чних наук за спец!альн1стю 05.03.07 - процеси ф18ико-техн1чно! сбробки. - Нац1ональний техн1чний ун1верситет УкраТни "КП1И, Ки1в, 1998 р.

Дисертац1я м!стить теоретичн1 1 експериментальн1 досл1дження по розробЩ наукових метод1в керування процесами формування алмазоносних шар1в на етапах проектування та виготовлення алмазних 1нструмент1в методами газот8рм1чного напилення. Досл1джено д1ю високотемпературного металогазового потоку частинок зв'язки на систему алмазне зерно-матриця зв'язки. Сформульован! умови нев1дшарування напилюваного алмазоносного шару. Показан1 галуз1 ефективного застосування 1нструмент1в, виготовлених з хромон!келевих зв'язок, на операЩях правки та механ1чно1 обробки абразивних круг1в. Приведен1 рекомендацИ по проектуванню конструкц1й I типових технолог!й виготовлення працездатних 1нструмент1в методами газотерм1чного напилення.

Ключов! слова: газотерм1чне напилення, алмазоносний шар, зв'язка, температура, алмазний 1нструмент, механ1чна обробка.

АННОТАЦИЯ

Гринбв В.Ф. Научные основы технолога! изготовления алмазных инструментом методами газотермического напыления. -Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.03.07 - процессы фиэияо-технкчеекоП обработки.

Национальный технический университет Украины "КИМ", 199 8.

Диссертация содержит теоретические и экспериментальные исследования по разработке научных методов управления процессами формирования алмазоносных слоев на этапах проектирования и изготовления алмазных инструментов методами газотермического напыления. Исследованы явления воздействия высокотемпературного металогазового потока частиц связки на систему алмазное зерно-матрица связки. Сформулированы условия неотслаивания напыляемого алмазоносного слоя. Показаны области эффективного применения инструментов, изготовленных из хромоникелевых связок,

на операциях, правки и механической обработки абразивных кругов. Приведены рекомендации по проектированию конструкций и типовых технологий изготовления работоспособных инструментов.

Ключевые слова: газогермическое напыление, алмазоносный слой, связка, температура, алмазный инструмент, механическая обработка.

Grlnyov ,V.F. The scientific bases or technological production oi diamond .tools the methods of the gas-thermlcal spraying. -Manuscript.

The dissertation for a doctorate on speciality 05.03.07,- the physlcs-techniqe methods of treatment.

National Technical University of Ukraine "KPI".Kiylv, 199'8.

' '""The dissertation consist of theoretical and experimental researches to develop the sciences methods of control by precesses forming of diamonded layers on the stages of gas-thermal spraying of bonds metallics. It's been conduct analys and was explained the natural influence of hlgh-themperature metal-gas stream of the partials of bond. "It was formulated conditions of nondlstructions of spraying diamond contained layer. It was showed the fields of effective application of Instruments, that was producted on the chrom-nlcel bonds on the operations of a dressing and mechanical treatment of the abrasive wheels. It's leaded to the recomenda-tlons on projecting of structures and typical technologies by productions of hardworking instruments.

Key words: gas-thermical spraying, diamonded layers, bond, themperature, diamond tool, mechanical treatment.

ABSTRACT