автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение работоспособности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, посредством их ионно-вакуумной модификации

На правах рукописи

КРУГЛОВ Андрей Игоревич

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИНСТРУМЕНТОВ

ИЗ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ПРЕРЫВИСТОГО РЕЗАНИЯ, ПОСРЕДСТВОМ ИХ ИОННО-ВАКУУМНОЙ МОДИФИКАЦИИ

Специальность 05.03.01. - " Технологии и оборудование механической и

физико-технической обработки"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004 г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском институте машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ).

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор,

академик Российской инженерной академии Ю.М.Зубарев

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Алексеев Георгий Александрович кандидат технических наук, доцент Медко Владимир Семенович

Ведущая организация -

ОАО НИТИ Энергомаш (С.Петербург)

Защита состоится «¿3» *Ъ<2-и-Ао^У) 2004 г. в часов на заседании

диссертационного совета К 212.222.01. в аудитории 232 Главного корпуса Санкт-Петербургского института машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ). Отзывы на автореферат и диссертацию, заверенные печатями, просьба присылать по адресу: 195197, Санкт-Петербург, Полюстровский пр., д. 14, ПИМаш.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Улучшение эксплутационных характеристик инструментов, таких как износо-, тепло-, коррозионная стойкость, твердость, микрорельеф поверхности и другие, являются одним из основных направлений повышения ресурса и надежности их работы. Важные эксплутационные показатели работоспособности инструментов - долговечность и безотказность в работе, ремонтопригодность - в значительной степени определяются качеством поверхностных слоев. Именно в этих слоях зарождаются и развиваются процессы термической и механической усталости, пластической деформации, истирания и коррозии, приводящие к снижению производительности обработки и качества выпускаемой продукции. Формирование высококачественных поверхностных слоев - одно из наиболее эффективных средств повышения работоспособности инструментов.

Наряду с традиционными способами повышения эксплутационных свойств -термическая и химико-термическая обработка, упрочнение поверхности путем пластического деформирования, механическая обработка со снятием поверхностных слоев, легирование - в настоящее время появились новые перспективные так называемые физико-технические, или электрофизические способы обработки. Эти способы, как правило, связаны с использованием различных нетрадиционных источников энергии (лазерная, плазменная, ультразвуковая, магнитная, электронная, ионная обработки), обладают высокой производительностью, хорошей воспроизводимостью результатов, способны гораздо сильнее влиять на свойства поверхностных слоев, чем традиционно применяемая поверхностная обработка. К таким способам относится обработка изделий в вакууме с использованием энергии пучков ускоренных ионов и атомов.

Эти способы в большей или меньшей степени изменяют свойства изделий, т.е. модифицируют их. Поэтому все они получили общее название - ионно-вакуумная модификация.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

Режущие инструменты из металлокерамических твердых сплавов обладают более высокими эксплуатационными свойствами по сравнению с инструментами из инструментальных сталей. Однако им присущи и некоторые недостатки, такие, как высокая стоимость, невысокие прочностные характеристики при работе на изгиб и растяжение, хрупкий характер разрушения при воздействии циклических силовых и тепловых нагрузок. Последнее обстоятельство особенно сильно проявляется при использовании металлокерамических твердых сплавов в качестве инструментальных материалов для режущих элементов инструментов, работающих в условиях прерывистого резания, в частности, фрез, которые и стали объектом исследований, представленных в данной работе.

В связи с вышеизложенным, улучшение эксплутационных характеристик поверхностных слоев инструментов из металлокерамических твердых сплавов посредством их ионно-вакуумный модификации является решением актуальной научной задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Цель работы.

Повышение работоспособности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, на основе направленного улучшения свойств их поверхностных слоев посредством ионно-вакуумной модификации.

Научная новизна работы заключается в:

предложенном механизме повышения физико-механических и эксплутационных свойств инструментов из металлокерамических твердых сплавов посредством ионно-вакуумной модификации их рабочих поверхностей;

- методике управления качеством поверхностных слоев металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, посредством их ионно-вакуумной обработки;

- доказательстве возможности использования принципа суперпозиции при формировании функциональных барьерных подслоев на рабочих поверхностях инструментов.

Практическая ценность работы заключается в:

- структуре и составе модифицированного поверхностного слоя инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, приводящего к повышению их работоспособности;

- установленных областях рационального применения способов ионно-вакуумной модификации поверхности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, и оценке возможности их последовательного и параллельного осуществления;

- технологических рекомендациях по проектированию типовых, экологически чистых, процессов финишной ионно-вакуумной модификации металлокерамических инструментов.

На защиту выносятся:

- механизм ослабления действия основных отрицательных факторов и процессов, приводящих к потере работоспособности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания;

- методика управления качеством поверхностных слоев твердосплавных инструментов, работающих в условиях прерывистого резания, посредством анализа направления эволюции конфигурационной модели вещества под действием модифицирующих элементов;

- структура и состав модифицированного поверхностного слоя рабочих поверхностей инструментов из металлокерамики, эксплуатирующихся в условиях прерывистого резания, приводящего к повышению их работоспособности;

- типовая технологическая операция ионно-вакуумной модификации твердосплавных инструментов, работающих в условиях прерывистого резания;

результаты исследований изменения физико-механических и эксплутационных свойств металлокерамических инструментов, работающих в условиях прерывистого резания, в результате их ионно-вакуумной модификации.

Практическая реализация работы

Методики по оценке структуры и состава модифицированного поверхностного слоя пластин твердого сплава для инструмента, работающего в условиях прерывистого резания, прошли испытания в ОАО НИТИ Энергомаш и рекомендованы к внедрению в энергомашиностроение.

Технологические рекомендации по нанесению покрытий на режущий инструмент, оснащенного пластинами твердого сплава, приняты к внедрению в концерне «Силовые машины».

Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении лекций по дисциплинам «Технология машиностроения» (специальная часть) и «Технология инструментального производства» в ПИМаш.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на Международных и Республиканских конференциях в городах Уфа, Рыбинск, Волгоград, Харьков, С.-Петербург, на научно технических семинарах в СПбГСЗТУ и кафедр «Технология машиностроения» и «Резание, станки и инструменты» ПИМаш в 2002-2004 гг.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на ^т^сграницах, содержит рисунков, таблиц, состоит из введения, 4 глав и списка литературы, включающего 126 наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель, научная новизна и практическая ценность полученных результатов исследований, дана общая характеристика работы.

Первая глава диссертации содержит анализ состояния вопроса повышения работоспособности металлокерамических твердосплавных инструментов посредством управления свойствами их поверхностных слоев. Решению указанной проблемы посвящено большое число работ отечественных и зарубежных ученых: Ю.М. Барона, Л.Н.Бердникова, В.Ф. Безъязычного,

A.П.Бабичева, В.Л. Вейца, А.С.Верещаки, Д.В. Василькова, Д.Г.Евсеева, Н.Н. Зорева, В.Ц.Зориктуева, Ю.МЗубарева, М.Т.Коротких, С.Л. Мурашкина,

B.Н.Подураева, В.Б.Протасьева, ИА.Сенчило, С.С.Силина, В.К. Старкова, В.П. Табакова, Н.В. Талантова, Г.Опитца и др. Анализ результатов работ этих и других ученых позволили выявить механизм физико-химических процессов, происходящих как при эксплуатации инструментов, так и при упрочняющей обработке рабочих поверхностей последних, приводящей к повышению их работоспособности.

Работоспособность режущих инструментов в большой степени определяется состоянием поверхностных слоев их рабочих поверхностей. При изготовлении твердосплавных пластин - спекании порошков при больших температурах и давлениях, а также при заточке и переточках (если они производятся) их режущих лезвий образуется дефектный поверхностный слой. Микротрещины, поры, включения, адсорбированные из окружающей среды газы, как правило, понижают стойкость инструментов. В процессе эксплуатации в поверхностных слоях режущего лезвия протекают различные физико-химические процессы, в основном связанные с диффузией атомов и вакансий. При этом нередко образуются естественные разупрочненные граничные слои в зоне контакта инструмента с материалом заготовки. В результате диффузии изменяется химический состав инструментального материала (ИМ) по глубине поверхностного слоя, происходят различные структурные превращения, такие, как изменение размеров карбидных зерен, образование магистральных микротрещин, ослабление связи между зернами карбидов, окисление самих карбидов и др. Все эти процессы интенсифицируют износ инструментов, который в основном носит абразивно-химический и адгезионный характеры.

Достаточно часто наблюдается глубинное вырывание отдельных участков инструментального материала.

Изучение и анализ физико-химических процессов, происходящих во время эксплуатации инструментов под действием силовых и тепловых нагрузок в зоне резания, приводящих к потере работоспособности металлокерамики, позволили сделать попытку управления этими процессами посредством ионно-вакуумной модификации (ИВМ) рабочих поверхностей инструментов до начала их эксплуатации. В качестве способов ИВМ рассматривались ионно-вакуумное распыление материала посредством его ионно-лучевого и ионно-плазменного травлений, ионно-вакуумная имплантация, конденсация покрытий в условиях ионной бомбардировки и с использованием магнетронной распылительной системы, термо-ионное напыление покрытий. В результате применения ионно-вакуумного распыления можно добиться частичного удаления дефектного поверхностного слоя. Ионно-вакуумная имплантация позволяет внедрить в поверхностный слой специальным образом выбранные химические элементы, которые могут образовывать как в процессе имплантации, так и во время эксплуатации инструментов заранее прогнозируемые химические соединения. Последние, в свою очередь, должны блокировать диффузию «вредных» элементов и улучшить некоторые эксплутационные свойства рабочих поверхностей инструментов, такие, как износо-коррозионно - и теплостойкость, теплопрочность и др. Улучшение этих характеристик напрямую связано с повышением работоспособности инструментов. Использование различных способов напыления и конденсации покрытий позволяет формировать функциональные подслои в поверхностных слоях ИМ, которые возможно также использовать как барьерные. Кроме того, эти подслои могут обладать определенным набором физико-механических свойств - повышенными теплопроводностью, прочностью, пластичностью, ударной вязкостью и др., определяющими стойкость режущих инструментов.

Следует отметить, что наличие высокоэнергетической ионной составляющей в общем потоке частиц, взаимодействующих при ИВМ с материалами

поверхностных слоев рабочих поверхностей инструментов, позволяет уйти от резких границ между модифицированными подслоями, обеспечивая достаточно плавные изменения по свойствам от ИМ к покрытию.

Однако до настоящего времени отсутствует общепризнанный комплексный подход к исследованию закономерностей построения технологических процессов ИВМ инструментов, в частности, работающих в условиях прерывистого резания. Без учета данных, в полной мере объясняющих механизмы явлений, возникающих как при эксплуатации режущих инструментов, так и при реализации различных способов ионно-вакуумной обработки, невозможно научно обоснованно спроектировать технологические процессы ионно-вакуумной модификации, в том числе и нанесения покрытий. Все это снижает эффективность использования метода ИВМ.

В результате проведенного анализа была сформулирована приведенная ранее цель диссертационной работы. Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать методологию и методы ослабления действия основных отрицательных факторов и процессов, приводящих к снижению работоспособности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания;

2. Разработать методики управления качеством поверхностных слоев рабочих поверхностей твердосплавных инструментов посредством их ионно-вакуумной модификации;

3. Определить структуры и составы модифицированного поверхностного слоя твердосплавных инструментов, эксплуатирующихся в условиях прерывистого резания, приводящих к повышению их работоспособности;

4. Разработать типовой технологический процесс операции ионно-вакуумной модификации твердосплавных инструментов, работающих в условиях прерывистого резания, и предложить способы ионно-вакуумных воздействий для реализации переходов данной операции;

5. Исследовать влияния ионно-вакуумной модификации на физико-механические и эксплутационные свойства инструментов из твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания.

6. Разработать технологические рекомендации для реализации процесса ионно-вакуумной модификации твердосплавных инструментов, работающих в условиях прерывистого резания.

Вторая глава работы посвящена разработке структуры и состава модифицированного поверхностного слоя.

Анализ физико-химических процессов, происходящих в поверхностных слоях твердосплавных металлокерамических режущих инструментов при их эксплуатации, позволил установить следующее. Во-первых, под действием силовых и тепловых факторов происходит диффузия углерода из ИМ в граничную область, где в контакте с обрабатываемым материалом образуются карбиды, ослабляющие приграничные подповерхностные слои. В этих условиях также возникают дефекты в виде пор, что приводит к адгезионно-усталостному разрушению ИМ. Эти процессы наиболее характерны для режущих инструментов прерывистого резания, таких, как фрезы. Кроме того, углерод разрушает окисную пленку на поверхности твердого сплава, предохраняющую карбиды от дальнейшего окисления. Разрушение окисной пленки, обладающей низким коэффициентом трения, также активизирует адгезионно-диффузионные процессы в контактной зоне.

Во-вторых, при эксплуатации инструмента происходит диффузия кислорода из окружающей среды по межкристаллитным границам. Диффузия Ог внутрь твердого сплава вызывает его окисление, в результате чего ослабляются связи между зернами карбидов и происходит окисление самих карбидов. Все это интенсифицирует износ инструмента. Кроме того, при обработке стали наблюдается диффузия железа из обрабатываемого материала в твердый сплав по кобальтовой связке. Глубина проникновения Бе достигает 2...3 мкм. В результате диффузии происходит ослабление сил, удерживающих карбиды

TiC и ТаС в связке, что приводит также к интенсификации износа. Железо вступает в соединение с компонентами твердого сплава и с кислородом, образуя при этом интерметаллиды, окислы и карбиды типа Со Без, Со Иез О4, Без ^^зС, Все это приводит к разупрочнению приповерхностного слоя ИМ. Иногда наблюдается диффузия Со из ИМ в стружку.

В основе прогнозирования соединений, образующихся при ИВМ и , соответственно, определяющих свойства модифицированных поверхностных слоев, лежит методология, основанная на анализе направления эволюции (самоорганизации) конфигурационной модели вещества основы (ИМ) при взаимодействий его с возмущающими факторами - ионами модифицирующих элементов. Указанная методология основана на следующей концепции. При взаимодействии двух или более атомов (ионов) валентные электроны их внешних оболочек образуют так называемые «стабильные электронные конфигурации». Например, для d - элементов - это конфигурации <1°, (I5, <110, Г -элементов - 1®, и т.д. Перераспределяя процентное содержание (так

называемые «статистические веса», или СВАСКи) стабильных конфигураций посредством введения в материал основы модифицирующего элемента с большим содержанием требуемой стабильной конфигурации, мы можем тем самым направленно изменять физико-механические свойства материала. В частности, введение в матрицу элемента, обладающего большим СВАСКом d5 -конфигурации, упрочняет кобальт-связку твердого сплава. Введение элемента с большим СВАСКом d10 повышает пластичность сплава без снижения прочности.

Для подавления вышеперечисленных «вредных» диффузионных процессов, снижающих работоспособность твердых сплавов, было предложено следующее. Используя низкоэнергетическую ионную имплантацию, ввести в поверхностные слои ИМ хром, который внесет в сплав достаточно высокую долю СВАСК что обеспечит сильную межатомную связь и обусловит повышение прочностных характеристик твердого сплава. Кроме того, имплантация хрома приведет к образованию в поверхностном слое переходной зоны между ИМ и покрытием с меньшими значениями градиентов изменения основных физико-механических

свойств по ширине этой зоны, чем при наличии явно выраженной границы между ИМ и покрытием.

Далее рекомендуется формировать покрытие из подслоев алюминия и титана. Подслой А1 уменьшает температурные градиенты в режущем лезвии за счет хорошего отвода тепла от режущей кромки клина. Кроме того, алюминий, взаимодействуя с кислородом, улавливает его и препятствует диффузии в ИМ. Титан взаимодействует с О2 И N2. Он защищает Со и Сг при диффузии кислорода и азота из окружающей среды. Причем указанное действие титана усиливает для двух- и трехкарбидных твердых сплавов. На поверхности покрытия прогнозируется образование пленок окислов и нитридов, что должно привести к уменьшению коэффициента трения и адгезии между материалами инструмента и заготовки.

Алгоритм и поэтапные результаты выбора химических элементов для ИВМ металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, представлены в блочном виде на рис. 1.

Таким образом, формируя модифицированный слой Сг-А1-(И+К) на поверхности твердого сплава, мы решаем задачу двухсторонней блокировки контактного поверхностного слоя ИМ от «вредных» диффузий, одновременно выращивая минералокерамику на рабочих поверхностях инструментов, отводим тепло от режущей кромки, повышаем адгезию между покрытием и основой и уменьшаем трение между инструментальным и обрабатываемым материалом.

Для получения предложенных структуры и состава модифицированного поверхностного слоя было разработано содержанные технологической операции ИВМ и выбраны способы ионно-вакуумной обработки для реализации переходов указанной операции.

В качестве первого перехода предложено использовать ионно-вакуумные распыление дефектного поверхностного слоя. Назначение перехода - не только очистить поверхности от загрязнений и активировать их к последующему нанесению слоев покрытий, но и произвести максимально возможное удаление поверхностного слоя с дефектами (в основном в виде микротрещин), которые

Рис.1 Блок-схема алгоритма и поэтапные результаты выбора химических

элементов для ионно-вакуумной модификации металлокерамических твердых

сплавов, работающих в условиях прерывистого резания.

13

могут стать зародышами разрушения при эксплуатации инструмента с циклическими силовыми и тепловыми нагрузками. Для этого предложено использовать способ ионно-плазменного травления по триодной схеме, как наиболее управляемый и позволяющий получить достаточно большие плотности ионного тока (до нескольких тА/см2). При этом величина съема инструментального материала достигала нескольких микрометров.

Следующим переходом в операции ионно-вакуумной модификации рабочих поверхностей инструментов является низкоэнергетическая имплантация хрома. Назначение этого перехода - создание переходной зоны между многослойными покрытием и инструментальной основой с относительно небольшими градиентами напряжений, а также частичное залечивание дефектов в поверхностном слое. Энергия имплантируемых ионов находилась в пределах 20...40 КэВ, доза облучения - 1015.... 1016 ИОн/см3. Следующим переходом в операции ионно-вакуумной модификации стало нанесение теплоотводящего слоя из алюминия с помощью магнетронной распылительной системы. Назначение этого перехода - формирование слоя, способного разгрузить режущие лезвия клина в тепловом отношении путем изменения градиента распределения температур с учетом циклического теплового воздействия в условиях прерывистого резания.

И, наконец, последним переходом является формирование внешнего износостойкого слоя покрытия из титана в атмосфере азота также с использованием магнетронной распылительной системы.

В работе предложены схемы устройств для реализации процессов ионно-плазменного распыления по триодной схеме, низкоэнергетической ионной имплантации с дополнительной ионизацией нейтрального потока частиц, а также нанесения покрытий с использованием магнетронных распылительных систем.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований влияния ионно-вакуумной модификации на качество поверхностных слоев и работоспособность инструментов из металлокерамических твердых сплавов.

Для подтверждения правильности получения разработанного выше структурного и химического состава модифицированного поверхностного слоя был использован метод анализа с применением электронной Оже-спектроскопии. Толщина слоев покрытия измерялась с помощью образцов -свидетелей. Исследования подтвердили наличие в модифицированных слоях твердых сплавов, сформированных с помощью ионно-вакуумной обработки, переходного, теплоотводящего и износостойкого барьерных подслоев. Толщина подслоя с имплантированным хромом оказалась равной 1 мкм, толщина подслоев алюминия и нитрида титана составила приблизительно 2 мкм каждого. Было зафиксировано уменьшение количества и глубины залегания микротрещин в поверхностном слое ИМ после ионно-вакуумного распыления дефектного слоя. Кроме того, анализ характера расположения изотерм по сечению режущего клина пластин показал снижение градиентов изменения температур в результате ИВМ поверхностного слоя алюминием.

Исследования микропрофиля поверхностей показали, что в исходном состоянии профиль рабочих поверхностей режущих пластин не удовлетворяет требованиям стационарности. Анализ микропрофиля тех же поверхностей после ИВМ позволил сделать вывод об их принадлежности к стационарным в узком смысле.

В табл. 1 и 2 приведен набор измеренных параметров шероховатости поверхности, необходимых для описания профиля.

Таблица 1

Средние параметры микропрофиля и микрогеометрии поверхности пластин Т15К6

Ла Иг Яшах Б Бш

Исх. 1,50 7,83 10,92 21,98 47,22

та 0,88 5,76 7,91 17,62 32,76

ИВМ 0,80 3,76 4,91 24,52 60,71

Таблица 2

Средние параметры микропрофиля и микрогеометрии поверхности пластин ВК8

Ra Rz Rmax S Sm

Исх. 1,02 6,27 11,97 20,60 94,63

TiN 0,71 4,48 7,93 18,38 43,31

ИВМ 0,35 2,04 3,16 17,23 37,50

Где Rmax - наибольшая высота неровностей профиля, мкм; Sm - средний шаг неровностей по вершинам S, мкм; Ra - среднее арифметическое отклонение профиля, мкм; Rz - среднее арифметическое отклонение экстремумов ординат -пяти максимумов и пяти минимумов, мин.

Анализируя данные таблиц, можно сделать вывод о том, что ионно-вакуумная модификация, выполненная по предложенным в диссертации рекомендациям, улучшает параметры шероховатости, в том числе и по сравнению с поверхностями покрытия из TiN, нанесенными методом КИБ.

Измерение микротвердости поверхностных слоев твердых сплавов до и после ИВМ подтвердило высказанные ранее теоретические положения о влиянии имплантации различных химических элементов на прочность и твердость модифицированных слоев. Так, имплантация хрома в твердые сплавы ВК8 и Т15К6 повысила их микротвердость в 5,0...5,2 раза, имплантация титана - в 4,4...4,8 раз. Микротвердость поверхностных слоев, подвергнутых модификации по указанной в предыдущей главе технологии, оказалась выше микротвердости поверхности твердых сплавов с покрытием TiN в среднем на 18...22 %.

Исследование микроструктуры поверхностных слоев подтвердило высказанное в работе предположение о залечивающем действии ИВМ на микродефекты поверхности в виде микротрещин. Кроме того, формируемые

слои покрытия являются также барьером для выхода дефектов на поверхность инструментов при их эксплуатации.

Одним из основных показателей, определяющих работоспособность функциональных покрытий, является величина силы адгезионной связи последних с основой. Использованная в работе методика оценки адгезионной прочности покрытия, относится к косвенным сравнительным показателям разрушающего экспресс - метода и основана на измерении тепла, выделяемого при деформации покрытия и основы алмазным коническим идентером, при помощи микрокалориметра. Чем больше работа деформации, тем лучше адгезия покрытия к основе. При этом возрастает количество выделяемого тепла.

§

30

25

20

15

10

I

3

2

1[\у 1 Нг\ \ \ I ,

№! V V V/ Г м

1\ ! к \ 1 \\ 1 1

2 4 6 8 10 Врамя деформации I х 102 с

12

Рис.2. Зависимость мощностей теплового потока от времени деформации образцов из твердого сплава Т15К6

Анализ результатов исследования показывает (рис.2), что мощность тепловых потоков при деформации поверхностных слоев образцов после ИВМ (кривая 3) больше, чем при деформации образцов с покрытием ТС^ нанесенным методом КИБ (кривая 2), и образцов без покрытия с имплантацией хромом(кривая 1). Это говорит о том, что сила адгезионной связи покрытия, нанесенного по технологии

ИВМ, с основой больше, чем у покрытия, нанесенного по традиционной технологии КИБ.

Все вышеперечисленное, по нашему мнению, должно привести к повышению работоспособности инструментов. Результаты экспериментов подтвердили эти положения. Стойкостные испытания торцевых фрез, оснащенных пластинами твердых сплавов ВК8 и Т15К6, при обработке различных конструкционных сталей и титановых сплавов, показали повышение работоспособности инструментов, прошедших ИВМ по разработанным технологическим рекомендациям, в среднем в 1,5...4,0 раза. Причем стойкость фрез, режущие пластины которых были подвергнуты ИВМ, оказалась выше стойкости фрез с покрытием пластин "ПК по методу КИБ, при обработке: Стали 45- в 1,3 раза, Стали 12X13 - в 1,1...1,3 раза, Стали 10Х18Н9Т - в 1,8 ...2,0 раза, титанового сплава ВТ5 - в 1,5...3,1 раза, в зависимости от марки твердого сплава.

В четвертой главе изложены технологические рекомендации по разработке структуры операции ионно-вакуумной модификации основных групп металлокерамических твердых сплавов. Предлагаемые рекомендации имеют в своей основе некоторые базовые положения:

1. На основе анализа физико-химических процессов, происходящих при эксплуатации инструментов и приводящих к потере ими работоспособности, выявляются те эксплутационные и связанные с ними физико-химико-механические свойства поверхностных слоев сплавов, улучшение которых должно привести к повышению работоспособности инструментов.

2. Структура и состав модифицированного поверхностного слоя инструмента должны определяться на основе оценки направления эволюции конфигурационный модели инструментального материала - твердого сплава -под действием возмущающих факторов - модифицирующих элементов.

3. Энергию силового взаимодействия системы, «инструмент - заготовка», а также энергию тепловых процессов, происходящих при резании, необходимо

рассматривать как один из факторов, формирующих требуемые качества инструментов во время их работы.

Для проектирования содержания операции ИВМ рекомендованы стадии ее разработки. Основными переходами технологической операции ИВМ должны быть: распыление дефектного поверхностного слоя; формирование переходного подслоя между мнструментальным материалом и покрытием; формирование функциональных барьерных подслоев покрытия.

В главе дана сравнительная оценка различных способов ионно-вакуумной обработки с точки зрения их использования для реализации разработанной структуры операции ИВМ. Определены рациональные технологические режимы ионно-вакуумной обработки металлокерамических твердых сплавов по переходам. Даны рекомендации по выбору оборудования для реализации разработанной технологической операции ИВМ инструментов из металлокерамических твердых сплавов.

Основные выводы.

1. Предложен метод ослабления действия основных вредных факторов и процессов, приводящих к потере работоспособности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, заключающийся в формировании модифицированного поверхностного слоя, состоящего из функциональных барьерных подслоев, на рабочих поверхностях инструментов.

2. Предложена методика управления качеством поверхностных слоев режущих твердосплавных инструментов посредством оценки направления эволюции конфигурационной модели вещества (инструментально материала) под действием возмущающих факторов - модифицирующих элементов.

3. Разработаны структура и состав модифицированного поверхностного слоя рабочих поверхностей режущих пластин из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, приводящие к повышению их работоспособности, представленные как композиция функциональных барьерных подслоев Сг-А1-(И+К).

4. Разработана структура типовой технологической операции ионно-вакуумной модификации поверхностных слоев режущих пластин из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, включающей следующие переходы:

а) ионно-вакуумное распыление дефектного поверхностного слоя с целью снижения вероятности разрушения твердосплавных пластин в процессе эксплуатации и подготовки поверхностей пластин к нанесению покрытия;

б) ионно-вакуумное микролегирование поверхностного слоя хромом, приводящее к созданию переходного подслоя между основой и покрытием;

в) нанесение теплоотводящего подслоя алюминия;

г) нанесение износостойкого подслоя титана в атмосфере азота.

5. Для реализации типовой технологической операции ИВМ предложено использовать следующие способы ионно-вакуумной обработки:

а) ионно-плазменное травление - для распыления дефектного поверхностного слоя;

б) низкоэнергетическую ионную имплантацию - для формирования переходного подслоя;

в) нанесение покрытия при помощи магнетронной распылительной системы -для формирования теплоотводящего и износостойкого подслоя;

6. Экспериментальными исследованиями подтверждена правильность предложенных в работе научных положений и технологических рекомендаций по формирования с помощью ионно-вакуумной обработки рациональной структуры поверхностных слоев твердосплавных инструментов, обеспечивающей направленное изменение их химического состава, повышение микротвердости, улучшение параметров микропрофиля поверхности, удаление поверхностных дефектов и отвод тепла от режущей кромки.

7. Установлено и подтверждено, что стойкость торцевых фрез с режущими пластинами из металлокерамических твердых сплавов ВК8 и Т15К6, прошедших ИВМ по разработанным в диссертации рекомендациям, возросла в среднем в 1,5...4,0 раза при обработке различных конструкционных материалов.

8. Предложены технологические рекомендации по разработке структуры операции ионно-вакуумной модификации металлокерамических твердых сплавов и рекомендации по выбору оборудования для реализации разработанных операций ИВМ.

ПУБЛИКАЦИИ

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Круглов А.И. Повышение износостойкости металлорежущего инструмента. - Современное машиностроение: сборник трудов молодых ученых. Вып. 4. - СПб: Изд. С - Петербургского института машиностроения, 2002г. - С. 50-52.

2. Круглов А.И. Влияния методов упрочнения режущего инструмента на его стойкость. Проблемы современного энергомашиностроения: Тезисы докладов всероссийской молодежной научно-технической конференции. 26-27 ноября 2002г. УФА: УГАТУ, 2002г. - С. 64.

3. Круглов А.И., Сенчило И.А., Зубарев Ю.М. Технология прогнозирования изменений физико-химических свойств ионно-модифицированных слоев в процессе эксплуатации изделий. Проблемы машиноведения и машиностроения: Меж вуз. Сб. Вып. 27 - СПб: СЗТУ 2002г. - С. 25-29.

4. Круглов А.И., Барченко В.Т., Сенчило ИА. Размерная ионно-вакуумная обработка рабочих поверхностей инструментов системы. - Сб. науч. трудов. -СПб: изд. "Инструмент и технология." 2002г. - С. 214 - 217.

5. Круглов А.И., Сенчило И.А., Фомичев А.М. Разработка структуры и состава модифицированного слоя рабочих поверхностей металлокерамических твердосплавных режущих инструментов. "Международный Форум технологов машиностроителей, посвященный 90 летию профессора Маталина А.А." Сб. науч. трудов. - СПб: изд. "Инструмент и технология." 2004г. - С. 100 -103.

6. Зубарев Ю.М., Круглов А.И, Сенчило И. А. Прогнозирование возможности существования образующихся в поверхностных слоях материалов бинарных соединений и их свойств. Материалы XII международного научно-

технического семинара. 12-17сентября 2002г. Харьков - НТУ "ХПИ" 2002г. - С. 73-75.

7. Зубарев Ю.М., Круглое А.И. Повышение работоспособности режущего инструмента. Проблемы определения технологических условий обработки по заданным показателям качества изделий. Материалы Российской научно -технической конференции 9-10 сентября 2003г.: РГАТА 2003г. - С. 147-148.

8. Зубарев Ю.М., Шевченко МБ., Круглое А.И. Опыт повышения эффективности использования режущего инструмента в энергомашиностроении. Современное машиностроение: Сб. науч. трудов, Вып. 5. СПб: Изд. С -Петербургского института машиностроения. 2003г.-С. 122-126.

9. Сенчило И.А., Барченко В.Т., Круглов А.И. Разработка структуры технологической операции ИВМ поверхностных слоев инструментальных материалов. Изд. «Инструмент и технологии» - С. 155-157.

10. Сенчило И.А., Круглов А.И, Корпусов П.А. Повышение эффективности использования инструментов для прерывистого резания, посредствам нанесения многослойных покрытий на их рабочие поверхности. "Современные технологические процессы в машиностроении, качество, точность, эффективность обработки материалов." Сб. науч. трудов - СПб.: изд. "Инструмент и технология." 2004г. - С. 70-73.

11. Сенчило И.А., Зубарев Ю.М., Бабошкин А.Ф., Круглов А.И., Ревин И.Н. Технология обработки с использованием потоков высокоэнергетических частиц : Учебное пособие - СПб. Изд-во ПИМаш, 2004 г., 116 с.

Отпечатано в ООО "АРКУШ", Санкт-Петербург, ул. Рубинштейна, д.2/45 ИНН 7825442972 / КПП 78501001 Подписано в печать 17.11.2004 заказ №1711 от 17.11.2004, тир. 100 экз.

24654

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПОВЫШЕНИЯ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ ПОСРЕДСТВОМ УПРАВЛЕНИЯ СВОЙСТВАМИ ИХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Влияние химического, структурного, фазового состава металлокерамических твердых сплавов и их дефектной структуры на физико-механические свойства и эксплутационные характеристики инструментов.

1.2. Основные причины потери работоспособности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания.

1.3. Способы ионно-вакуумной обработки, реализующие процесс ИВМ, их влияние на основные физико-химико-механические и эксплутационные свойства материалов изделий.

1.3.1. Ионно-вакуумное распыление поверхности.

1.3.2. Нанесение ионно-вакуумного покрытия способом терморезистивного напыления.

1.3.3. Нанесение покрытия методом вакуумного конденсационного напыления с использованием магнетронной распылительной системы.

1.3.4. Нанесение покрытия способом конденсации в вакууме в условиях ионной бомбардировки.

ГЛАВА 2.СТРУКТУР А И СОСТАВ МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ.

2.1 Разработка структуры модифицированного поверхностного слоя как набора функциональных барьерных подслоев.

2.2. Выбор модифицирующих элементов для направленного формирования свойств функциональных барьерных подслоев модифицированного поверхностного слоя.

2.3. Выбор состава и прогнозирование свойств модифицированного поверхностного слоя рабочих поверхностей металлокерамических твердых сплавов.

2.4. Рекомендации по выбору модифицирующих элементов для

ИВМ металлокерамических твердых сплавов.

2.4.Содержание технологической операции ИВМ и оборудование для ее реализации.

ГЛАВА З.ЭКСПЕРЕМНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИОННО-ВАКУУМНОЙ МОДИФИКАЦИИ НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ИНСТРУМЕНТОВ ИЗ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ТВЕРДЫХ

СПЛАВОВ.

3.1. Влияние ионно-вакуумной модификации на дефектную структуру и состав поверхностного слоя пластин из t металлокерамических твердых сплавов.

3.2. Влияние ионно-вакуумной модификации на физико-механические свойства режущих пластин из металлокерамических твердых сплавов.

3.3. Исследование воздействия ионно-вакуумной модификации на эксплутационные свойства металлокерамических твердосплавных инструментов, работающих в условиях прерывистого резания.

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКЕ СОДЕРЖАНИЯ ОПЕРАЦИИ ИОННО-ВАКУУМНОЙ МОДИФИКАЦИИ ИНСТРУМЕНТОВ ИЗ

МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ.

4.1. Стадии проектирования технологического процесса ИВМ инструментов и содержания операции ИВМ по технологическим переходам.

4.2. Выбор способов ионно-вакуумной обработки для реализации технологических переходов операции ИВМ.

4.3 Выбор оборудования для реализации способов ионновакуумной обработки поверхности инструментов.

Актуальность темы

Улучшение эксплутационных характеристик инструментов, таких как износо-, тепло-, коррозионная стойкость, твердость, микрорельеф поверхности и другие, являются одним из основных направлений повышения ресурса и надежности их работы. Важные эксплутационные показатели работоспособности инструментов — долговечность и безотказность в работе, ремонтопригодность - в значительной степени определяются качеством поверхностных слоев. Именно в этих слоях зарождаются и развиваются процессы термической и механической усталости, пластической деформации, истирания и коррозии, приводящие к снижению производительности обработки и качества выпускаемой продукции. Формирование высококачественных поверхностных слоев — одно из наиболее эффективных средств повышения работоспособности инструментов.

Наряду с традиционными способами повышения эксплутационных свойств - термическая и химико-термическая обработка, упрочнение поверхности путем пластического деформирования, механическая обработка со снятием поверхностных слоев, легирование - в настоящее время появились новые перспективные так называемые физико-технические, или электрофизические способы обработки. Эти способы, как правило, связаны с использованием различных нетрадиционных источников энергии (лазерная, плазменная, ультразвуковая, магнитная, электронная, ионная обработки), обладают высокой производительностью, хорошей воспроизводимостью результатов, способны гораздо сильнее влиять на свойства поверхностных слоев, чем традиционно применяемая поверхностная обработка. К таким способам относится обработка изделий в вакууме с использованием энергии пучков ускоренных ионов и атомов.

Эти способы в большей или меньшей степени изменяют свойства изделий, т.е. модифицируют их. Поэтому все они получили общее название - ионно-вакуумная модификация.

Режущие инструменты из металлокерамических твердых сплавов обладают более высокими эксплутационными свойствами по сравнению с инструментами из инструментальных сталей. Однако им присущи и некоторые недостатки, такие, как высокая стоимость, невысокие прочностные характеристики при работе на изгиб и растяжение, хрупкий характер разрушения при воздействии циклических силовых и тепловых нагрузок. Последнее обстоятельство особенно сильно проявляется при использовании металлокерамических твердых сплавов в качестве инструментальных материалов для режущих элементов инструментов, работающих в условиях прерывистого резания, в частности, фрез, которые и стали объектом исследований, представленных в данной работе.

В связи с вышеизложенным, улучшение эксплутационных характеристик поверхностных слоев инструментов из металлокерамических твердых сплавов посредством их ионно-вакуумный модификации является решением актуальной научной задачи, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Цель работы

Повышение работоспособности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, на основе направленного улучшения свойств их поверхностных слоев посредством ионно-вакуумной модификации.

Научная новизна работы заключается в: предложенном механизме повышения физико-механических и эксплутационных свойств инструментов из металлокерамических твердых сплавов посредством ионно-вакуумной модификации их рабочих поверхностей; методике управления качеством поверхностных слоев металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, посредством их ионно-вакуумной обработки;

- доказательстве возможности использования принципа суперпозиции при формировании функциональных барьерных подслоев на рабочих поверхностях инструментов.

Практическая ценность работы заключается в:

- структуре и составе модифицированного поверхностного слоя инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, приводящего к повышению их работоспособности;

- установленных областях рационального применения способов ионно-вакуумной модификации поверхности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, и оценке возможности их последовательного и параллельного осуществления;

- технологических рекомендациях по проектированию типовых, экологически чистых, процессов финишной ионно-вакуумной модификации металлокерамических инструментов.

Реализация работы

Методики по оценке структуры и состава модифицированного поверхностного слоя пластин твердого сплава для инструмента, работающего в условиях прерывистого резания, прошли испытания в ОАО НИТИ Энергомаш и рекомендованы к внедрению в энергомашиностроение.

Технологические рекомендации по нанесению покрытий на режущий инструмент, оснащенного пластинами твердого сплава, приняты к внедрению в концерне «Силовые машины».

Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении лекций по дисциплинам «Технология машиностроения» (специальная часть) и «Технология инструментального производства» в ПИМаш.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на Международных и Республиканских конференциях в городах Уфа, Рыбинск, Волгоград, Харьков, С.-Петербург, на научно-технических семинарах в СПбГСЗТУ и кафедр «Технология машиностроения» и «Резание, станки и инструменты» ПИМаш в 2002-2004 гг.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе одно учебное пособие.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 135 страницах, содержит 37 рисунков, 8 таблиц, состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, включающего 126 наименований и приложения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

Приведенные комплекс исследований позволил сделать следующие выводы по работе:

1. Предложен метод ослабления действия основных вредных факторов и процессов, приводящих к потере работоспособности инструментов из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, заключающийся в формировании модифицированного поверхностного слоя, состоящего из функциональных барьерных подслоев, на рабочих поверхностях инструментов.

2. Предложена методика управления качеством поверхностных слоев режущих твердосплавных инструментов посредством оценки направления эволюции конфигурационной модели вещества (инструментально материала) под действием возмущающих факторов — модифицирующих элементов.

3. Разработаны структура и состав модифицированного поверхностного слоя рабочих поверхностей режущих пластин из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, приводящие к повышению их работоспособности, представленные как композиция функциональных барьерных подслоев Cr-Al-(Ti+N).

4. Разработана структура типовой технологической операции ионно-вакуумной модификации поверхностных слоев режущих пластин из металлокерамических твердых сплавов, работающих в условиях прерывистого резания, включающей следующие переходы: а) ионно-вакуумное распыление дефектного поверхностного слоя с целью снижения вероятности разрушения твердосплавных пластин в процессе эксплуатации и подготовки поверхностей пластин к нанесению покрытия; б) ионно-вакуумное микролегирование поверхностного слоя хромом, приводящее к созданию переходного подслоя между основой и покрытием; в) нанесение теплоотводящего подслоя алюминия; г) нанесение износостойкого подслоя титана в атмосфере азота.

5. Для реализации типовой технологической операции ИВМ предложено использовать следующие способы ионно-вакуумной обработки: а) ионно-плазменное травление — для распыления дефектного поверхностного слоя; б) низкоэнергетическую ионную имплантацию - для формирования переходного подслоя; в) нанесение покрытия при помощи магнетронной распылительной системы — для формирования теплоотводящего и износостойкого подслоя;

6. Экспериментальными исследованиями подтверждена правильность предложенных в работе научных положений и технологических рекомендаций по формирования с помощью ионно-вакуумной обработки рациональной структуры поверхностных слоев твердосплавных инструментов, обеспечивающей направленное изменение их химического состава, повышение микротвердости, улучшение параметров микропрофиля поверхности, удаление поверхностных дефектов и отвод тепла от режущей кромки.

7. Установлено и подтверждено, что стойкость торцевых фрез с режущими пластинами из металлокерамических твердых сплавов ВК8 и Т15К6, прошедших ИВМ по разработанным в диссертации рекомендациям, возросла в среднем в 1,5.4,0 раза при обработке различных конструкционных материалов.

8. Созданы технологические рекомендации по разработке содержания операции ионно-вакуумной модификации основных групп металлокерамических твердых сплавов, по выбору способов ИВО и оборудования для реализации разработанных операций ИВМ.

1. Креймер Г.С. Прочность твердых сплавов. — М.: Металлургия, 1971. — 248 с.

2. Подпоркин В.Г., Бердников Л.Н. Фрезерование труднообрабатываемых материалов. — Л.: Машиностроение, 1983. — 136 с.

3. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: Машгиз, 1958. -335 с.

4. Сенчило И.А., Зубарев Ю.М., Бабошкин А.Ф., Круглов А.И., Ревин И.Н. Технология обработки с использованием потоков высокоэнергетических частиц. СПб., ПИМаш, 2004 г. - 114 с.

5. Хирвовен Дж.К., ред. Ионная имплантация. — М.: Металлургия, 1985. -392с.

6. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками/ Под ред. Дж.М.Поута и др. М.: Машиностроение, 1987.-424с.

7. Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. — М.: Высшая школа, 1984.

8. Рассел X., Руге И. Ионная имплантация. — М.: Наука, 1983.

9. Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высшая школа, 1988. — 255с.

10. Симонов В.В., Корнилов Л.А. и др. Оборудование ионной имплантации. — М.: Радио и связь, 1988. 184с.

11. Денбновецкий С.В., Барченко В.Т., Шмырева Л.Н. Физические основы генерации плазмы в ионно-плазменных устройствах технологического назначения. Киев: УМК ВО, 1989. - 152с.

12. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка материалов. — М.: Радио и связь, 1986. 232с.

13. Морган, Келли, Дэвнс. Техника получения интенсивных ионных пучков с постоянным током// Приборы для научных исследований, №4, 1967, с.3-16.

14. Корлев Е.Н. Ионный источник с холодным катодом для промышленных ионно-лучевых установок// Электронная промышленность, 1982, вып.4(110). С.46-47.

15. Таран В.М., Орлов В.И. Оборудование для плазменной обработки материалов изделий электронной техники. Серия 7, выпуск 16(1317). М.: ЦНИИ «Электроника», 1987.

16. Данилин B.C., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и ичистки материалов. М.: Энергоатомиздат, 1987.

17. Белевский В.П., Кузьмичев А.И. Методы термоинного осаждения для нанесения металлических покрытий. — Киев: Знание, 1984.

18. Антонов В.А. Технология производства электровакуумных полупроводниковых приборов. М: Высшая школа, 1979. - 368с.

19. Майссел JL, Гленг Г., ред. Технология тонких пленок. T.I. М.: Советское радио, 1977. — 664с.

20. Ройх И.Л., Колтунова JI.H., Федосов С.Н. Нанесение защитных покрытий в вакууме. — М.: Машиностроение, 1976. — 368с.

21. Ройх И.Л., Колтунова JI.H., Лебединский О.В. Защитные покрытия, получаемые методом ионного осаждения в вакууме (обзор). Защита металлов, т.ХШ, 6, ноябрь - декабрь 1977. с.649-661.

22. Корчагин Б.В., Орлов В.И. Нанесение металлов и их соединений методом магнетронного и диодного распыления. Серия 7, выпуск 15 (1222). -М.: ЦНИИ «Электроника», 1986.

23. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы. М.: Радио и связь, 1982.

24. Лабунов В.А., Данилович Н.И. и др. Современные магнетронные распылительные системы// Зарубежная электронная техника, 1982, №10. с.З-61.

25. Аппаратура плазменного напыления: Обзор. Сер. С-6-3. Технолония металлообрабатывающего производства. М.: НИИМАШ, 1984. - 53с.

26. Верещака А.С. Повышение работоспособности режущих инструментов нанесением износостойких покрытий. Автореф. Дисс. Д.т.н. — М.: 1986.-46с.

27. Табаков В.П. Повышение эффективности режущего инструмента путем направленного изменения параметров структуры и свойств материала износостойкого покрытия. Автореф. Дисс. Д.т.н. — Ульяновск, 1992.

28. Полянсков Ю.В., Табаков В.П. и др. Повышение работоспособности режущего инструмента с покрытием// Физика износостойкости поверхности металлов.-Л.: ФТИ, 1988. с.212-216.

29. Табаков В.П., Николаев Ю.Н. Повышение стойкости режущего инструмента тупеем изменения адгезионно-прочностных свойств износостойкого покрытия// Станки и инструмент, № 3, 1990. с.22-23.

30. Верещака А.С., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. — М.: Машиностроение, 1986. 192с.

31. Гаврилов А.Г., Курбатова Е.И., Синелыциков А.К. Исследование возможности дополнительного легирования поверхности инструментальных материалов методом КИБ// Эффективность использования с износостойким покрытием. — М., 1985. с.20-26.

32. Буняков Ю.М., Волосатое В.А. Опыт упрочнения режущих инструментов// Прогрессивная технология металлообработки. — JI.: Лениздат, 1985.-205с.

33. Касьянов С.В. Исследование режущих свойств и разработка путей дальнейшего развития инструментов с износостойкими покрытиями. Автореф. Дисс. К.т.н. — М., 1978

34. Брень В.Г., Кунченко В.В., Локошко В.В. и др. Износостойкие нитридосодержащие покрытия на основе сплавов молибдена, полученные методом КИБ// Защита металлов, №3, 1981. с.284-289.

35. Кальнер Б.Д., Ковригин Б.А., Ярембаш И.Е. Структура и свойства нитридных покрытий на инструментальных сталях// Металловедение и термическая обработка металлов, №9, 1980. с.56-58.

36. Иванов В.А. Научные основы обеспечения качества шлифования специальных покрытий в условиях гибкого компьютерно-управляемого производства. Автореф. Дисс. Д.т.н. — Спб, 1994.

37. Кабалдин Ю.Г. Повышение работоспособности и надежности рабочей части режущего инструмента в автоматизированном производстве. Автореф. Дисс. Д.т.н.-М., 1987.

38. Григорьев С.Н. Повышение производительности обработки резанием путем приведения инструмента с комплексной ионно-плазменной обработкой// В сб. «Чистовая обработка материалов резанием». М.: Знание, 1990. с.109-113.

39. Григорьев С.Н. Разработка принципов комплексной обработки режущего инструмента// В сб. «Современное электротермическое оборудование для поверхностного упрочнения деталей машин и инструментов». Саратов, 1990. с.31-32.

40. Кириллов А.К. Повышение работоспособности протяжного инструмента из быстрорежущей стали путем комплексной поверхностной обработки. Автореф. Дисс. К.т.н. -М., 1989.

41. Кадыржанов К.К. Создание физических основ ионных технологий повышения жаростойкости жаропрочных сплавов. Автореф. Дисс. д.ф. м.н. -Минск, 1993.

42. Кадыржанов К.К., Туркебаев Т.Э., Удовский A.JI. Физические основы ионных технологий создания стабильных многослойных металлических материалов. — Алма-Ата: «ПРИНТ», 1992. 196с.

43. Костржицкий А.И., Лебединский О.В. Многокомпонентные вакуумные покрытия. М.: Машиностроение, 1987. - 208с.

44. Бериш Р. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Т.2. М.: Мир, 1986.-484с.

45. Пранявичус Д., Дудонис Ю. Модификация свойств твердых тел ионными пучками. Вильнюс: Мокслас, 1980. — 191с.

46. Vossen, J.I. The preparation of substrates for film deposition using glow discharge techniques. J. Phys. E.: Sci. Inst., 1979, vol. 12. - p. 156-167/

47. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка материалов. — М.: Радио и связь, 1986. — 232с.

48. Предвадителев А.А., Опекунов В.Н. Эрозия поверхности материалов под действием ионной бомбардировки. — Физика и химия обработки материалов, 1977, №3. с.44-61.

49. Данилин Б.С., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. — М.: Энергоиздат, 1987. — 264с.

50. Данилин Б.С., Киреев В.Ю., Кузнецов В.И. и др. Вакуумно-плазменные процессы травления микроструктур// Электронная техника. Сер. Материалы, 1982, вып.4 (165), часть 2, с.3-8; 1983, вып.8 (181), с.3-9; 1983, вып.9 (182), с.3-16.

51. Adams, А.С. Plasma planarisation// Solid state Techn., 1981, vol. 24, №4. -p. 178-181.

52. Greene, J.E. Optical spectroscopy for diagnostics and process control during glow charge etching and sputter deposition// J. Vac. Sci. Techn., 1978, vol. 15, №5.-p. 1718-1728/

53. Kelly, R. On the problem of whether mass or chemical bonding is more important to bomdardment induce compositional changes in glloys and oxides// Surface Sci., 1980, vol.100, №1, p. 85-107/

54. Патент ЕРВ (ЕР) МКИ 4 С23С 16/30, 16/56, заявка № 021254. Твердый сплав, обогащенный в поверхностном слое танталом, иобием, ванадием или их комбинацией, и способы его получения.

55. Патент Японии С23С 16/30, 16/32, 16/36, 11/40 заявка № 61-54114. Заявитель Металоверх Планзер. Приоритет Австрии, 81.12.24, А5557/81. Материал с высокой износостойкостью и способ его получения.

56. Патент ГДР. С23С 28/00, 3/00. Экон. Пат. № 242.431. Износостойкое дисперсное покрытие.

57. Патент ЕПВ (ЕР) С23С 4/00, 6/00, 8/00, С25Д 3/00, Е21в 3/00, заявка « 0168931. Способ получения износостойкого изделия.

58. Патент Франции. С22С 29/00. С23С 7/00, заявка № 2317368. Износостойкое покрытие металлов, состоящее из порошка никеля смешанного с агрегатами порошка никеля и смеси с порошком карбида вольфрама.

59. Патент ФРГ. С23С, 17/00, 7/00, заявка № 2356617. Способ нанесения устойчивых к высоким температурам и износу покрытий на металлические изделия.

60. Патент Великобритании. С23С 18/12, С04в 35/68, заявка № 2.155.497. Способ получения покрытий, представляющий собой термический барьер.

61. Патент Великобритании С23С 8/10, заявка « 2.158.844. Способ нанесения покрытия, образующего термический барьер, на металлическую подложку, и получаемый материал.

62. Патент Японии. С23С 16/30, 16/32, 16/34, 16/40, В23Р 15/28, заявлено 58-42657, 83.03.15. Заявитель Мицубиси Киндзоку К.К. Сверхтвердый сплав с покрытием для режущих инструментов.

63. Патент Великобритании. МКИ4 С23С 14/16, 14/24, заявка № 2.170.821. Пленка из смеси нитрида и карбида, полученная ионной имплантацией.

64. Патент США, С23С 7/00, С23Д 5/00, патент № 4.535.033. Тепловые барьерные покрытия.

65. Патент Франции. МКИ4 С23С 14/24, заявка № 2.579997. Способ обработки поверхности изделия и изделие, полученное этим способом.

66. А.С. СССР № 1086827 МКИ С23С 14/34. Способ поверхностного легирования титана.

67. МКИ4 С23С 14/48, Н 01 21/203, 21/205, заявка № 0207646. Осаждение плотных пленок с помощью двух ионных пучков.

68. Патент Великобритании. МКИ 4 С23С 14/48, заявка № 2.164.359. Обработка поверхности металлов.

69. Патент Японии. МКИ 4 С23С 14/06, 14/48, заявка № 61-57904. Способ поверхностной обработки.

70. Патент Японии, С23С, 16/42, заявка № 60-33190. Способ формирования пленки кремния на поверхности металлов в высокой прочностью сцепления с основой.

71. Патент Японии. С23С 22/24, С04В 37/02, заявка № 60-33361. Получение изделия из композиционного металлокерамического материала путем нанесения на поверхность металла слоев керамики различного состава и плотности.

72. Патент США. № 6.677.955. Заявители: Хаммонд Д.П., Дэвид С.А., декабрь 1984 г. Process for forming unusually strong joints beetween metsba and ceramics by brazing at.

73. Патент США № 4.490.229. Заявители: Митрич, М.Д., Совей, Д.С., Бэнкс, Б. А. 25 декабря 1984. Deposition of diamond like carbon films.

74. Патент США. № 4.437.962. Заявитель: Бэнкс, Б.А., март 20, 1984. Diamond like flake composites.

75. Патент США. № 4.094.764. Заявители: Боуч, Б., и др. Июнь 13, 1978. Device for cathodic sputtering ata nigh deposition rate.

76. Патент США. № 4.108.751. Заявители: Кинг, Ю.Д., август 22, 1978. Ion Deam implantation — sputtering.

77. Патент США. № 3.988955. Заявители: Энгел, Н.Н., Андерсон, Е.Н., ноябрь 2, 1976. Coated steel product and process of producing the same.

78. Патент США. № 4.351.712. Заявители: Гуомо, Д.Д., Харпер, Д.М.Е., сентябрь 28, 1982.

79. Патент ЕПВ (ЕР), С23С 4/00, В05Д 1/08, заявка № 0.202.187. Штампы для обработки металлов с покрытиями из тугоплавкого металла.

80. Патент ФРГ. С23С 13/00, заявка № 3.304.813. Режущий инструмент с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов и способ изготовления такого инструмента.

81. Патент Японии, 3(51) МКИ С23С 11/08, 13/04, заявка № 59-37346. Элементы конструкции из стеллита с покрытием.

82. Патент Японии, МКИ 4 С23С 10/28, заявка № 60-17823. Антивибрационные материалы.

83. Копецкий Ч.В., ред. Ионно-лучевая модификация материалов. Аналитический обзор. М.: Международный центр научной и технической информации, 1987. 284 с.

84. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 184 с.

85. Huw. W., Herman Н., Clyton С. Ion Implantation Mettallurgy. Ed. C.M. Preec, Hirvonen J.K. N.J.: TMS - ASME, 1980.

86. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. — М.: Металлургия, 1990.

87. Гусева М.И. Ионная имплантация в неполупроводниковые материалы. В сб. Итоги науки и техники, сер.: Физические основы лазерной и пучковой технологии, т.5. М.: ГКНТ АН СССР, 1989.

88. Сенчило И.А. Теоритические и технологические основы направленного улучшения свойств поверхностных слоев изделий из инструментальных материалов посредством их ионно-вакуумной модификации. Автореф.дисс. д.т.н. СПб, 1995. 33 с.

89. Савицкий Е.М., Грибуля В.Б. Прогнозирование неорганических соединений с помощью ЭВМ. М., Наука, 1977. - 1936с.

90. Самсонов Г.В., Прядко И.Ф., Прядко Л.Ф. Конфигурационная модель вещества. Киев, Наукова Думка, 1971. - 233с.

91. Хауфман Л., Берштейн Т. Расчет диаграмм состояния с помощью ЭВМ. М.: Мир, 1972. 326с.

92. Никитков Н.В., Рабинович В.Б. и др. Скоростная алмазная обработка деталей из технической керамики. Библиотека шлифовальщика, выпуск 12. — Л.: Машиностроение, 1984. 136с.

93. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. М.: Мир, 1989. - 268с.

94. Зандерман A.M., ред.Методы анализа поверхностей. М.: Мир, 1979. -582с.

95. Расчеты и испытания на прочность. Экспериментальные методы определения напряженно-деформированного состояния элементов машин и конструкций. Методические рекомендации. — М.: ВНИИМАШ, 1983. 64с.

96. Фридман Я.В. Механические свойства. Механические испытания. Конструкционная прочность. -М.: Машиностроение, 1974, т.1, 368с.

97. ЮО.Новое в области испытания на Микротвердость/ Материалы 4-го совещания по микротвердости. — М.: Наука, 1974. — 271 с.

98. Беркович Е.С., Матвеевский P.M., Емельянов Н.М., Скворцов В.Н. Развитие методы испытаний материалов на Микротвердость// Вестник машиностроения, 1985, № I, с.23-25.

99. Приборы и комплексы контроля качества машин. Составители: Валетов В.А., Васильков Д.В., Вейц В.Л. и др. СПб: АО «НПЦ КОНТАНТ», 1995.- 18с.

100. Петров В.М. Новый автоматизированный комплекс измерения микротвердости и других физико-механических параметров поверхностного слоя деталей машин/ Межвуз. Сб. научн.тр. Динамика виброактивных систем. Иркутск, 1994.

101. Синельников В. А., Турин В. Д. Тепловые условия работы быстрорежущего инструмента с покрытием из нитрида титана// Станки и инструмент, № I, 1985. с. 14-16.

102. Юб.Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. — М.: Машиностроение, 1981. с.210-212.

103. Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. М.: Машиностроение, 1987. - 304с.

104. Маталин А.А. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин. М. - Л.: Машгиз, 1956. - 252с.

105. Маталин А.А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. Киев: Техника, 1971. - 141с.

106. НО.Комбалов B.C. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ. М.: Наука, 1974. - 11 Ос.111 .Ящерицын П.И. Технологическая наследственность в машиностроении. Минск: Наука и техника, 1977. - 254с.

107. Валетов В.А. Оптимизация микрогеометрии поверхностей деталей в приборостроении.-Л.: ЛИТМО, 1989.- 100с.

108. Валетов В. А. Возможные критерии оценки шероховатости обработанных поверхностей. Труды ЛКИ, 1976, вып. 108. с.135-140.

109. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин.-М.: Машиностроение, 1981.

110. Приборы и комплексы контроля качества машин. Составители: Валетов В.А., Васильков Д.В., Вейц В.Л. СПб: АО «НПЦ КОНТАКТ», 1995.- 18с.

111. Sayles R.S., Thomas T.R. Mapping a Small area of a Surface H.J. of Phys Eng.: Sc. Instruments, 1976, Vol.9, p. 855-861.

112. Sayles R.S., Thomas T.R. Stiffness of Machine Tool Voints. A Random Process Approach. J. Eng. Ind., Trans. ASME, Feb. 1977, p. 250-256.

113. Валетов В.А. О практической пригодности некоторых критериев для оценки шероховатости поверхности// Технология корпусостроения, судового машиностроения и сварки в судостроении. J1.: ЛКИ, 1978. - с.62-65.

114. Nayar P.R. Random Process Model of Rough Surfaces in Plastic Contact.// Wear, 1973, №26, p.305-333.

115. Whitehouse D. V. Beta Functions for Surface Typoloyie// Annals of the SIRP, 1978. Vol. 27/1, p.491-493.

116. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии/ Пер. с анг. А.В. Белого, Н.К. Мышкина. М.: Машиностроение, 1986. — 360с.

117. Шустер Л.Ш. Адгезионное взаимодействие режущего инструмента с обрабатываемым материалом. — М.: Машиностроение, 1988. 96с.123.3имон А.Д. Адгезия пленок и покрытий. — М.: Химия, 1977. 352с.

118. Кальвэ Э., Прат А. Микрокалориметрия. -М.: 1963. -477с.

119. Уголков В.Л. Микрокалориметрические исследования в жидко-твердых системах// Цемент, №8, 1982. с. 15-16.

120. Дифференциальных калометр. Коугия М.В., Уголков В.Л. А.С. СССР № 861983 от 02.01.80, опубл. 07.09.81.о