автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение работоспособности режущего инструмента путем комбинированной упрочняющей обработки

На правах рукописи

ВЛАСОВ СТАНИСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПУТЕМ КОМБИНИРОВАННОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ

Специальность 05.03.01 Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск 2000

Работа выполнена на кафедре "Металлорежущие станки и инструменты" Ульяновского государственного технического университета (УлГТУ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

В.П. ТАБАКОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

М.С. НЕРУБАЙ кандидат технических наук A.B. КУЗНЕЦОВ

Ведущее предприятие - ОАО "УАЗ"

Защита диссертации состоится "26" двхас>р% 2000 г. в 15_.00 на заседании диссертационного совета К 064.21.02 в первом корпусе Ульяновского государственного технического университета по адресу: г. Ульяновск, ул. Энгельса, 3 (почтовый адрес: 432700, ГСП, г. Ульяновск, Северный Венец, 32).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УлГТУ.

Автореферат разослан " 2000г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, профессор

В.Ф. Гурьянихин

<т,53в.016ь0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из наиболее эффективных способов улуч-иения эксплуатационных свойств режущего инструмента (РИ) является нане-:ение на его рабочие поверхности твердых износостойких покрытий.

Для дальнейшего повышения работоспособности РИ с покрытиями применяют методы комбинированной упрочняющей обработки, сочетающие процессы ионно-плазменного нанесения покрытия и поверхностной упрочняющей обработки (механическое воздействие, ионное азотирование, ионная имплантация, лазерная обработка и др.). Комбинированной упрочняющей обработке с применением лазерного излучения посвящено небольшое число работ. До настоящего времени не выявлен механизм влияния комбинированной упрочняющей обработки в частности с использованием импульсного лазерного излучения на структурные параметры, механические свойства покрытий и изнашивание РИ, отсутствуют научно обоснованные рекомендации по технологическим параметрам комбинированной упрочняющей обработки с использованием лазерного излучения. В связи с этим работа, направленная на повышение работоспособности РИ путем комбинированной упрочняющей обработки, является актуальной.

Автор защищает:

1. Результаты теоретико-экспериментальных исследований взаимодействия импульсного лазерного излучения с инструментальным материалом и композицией "покрытие - инструментальная основа", в частности математическую модель теплового состояния двухслойной композиции, методику определения коэффициента перекрытия зон термического влияния (ЗТВ), результаты анализа теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа".

2. Результаты экспериментальных исследований влияния комбинированной упрочняющей обработки на структурные параметры, механические свойства покрытий и работоспособность РИ.

3. Технологические режимы комбинированной упрочняющей обработки с использованием импульсного лазерного излучения.

4. Результаты экспериментальных исследований контактных и тепловых процессов и кинетики изнашивания упрочненного РИ.

5. Результаты экспериментальных исследований работоспособности РИ, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку, при обработке резанием заготовок из различных материалов и результаты опытно-промышленных испытаний.

Цель работы. Повышение работоспособности РИ путем комбинированной упрочняющей обработки.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа" при воздействии на нее импульсного лазерного излучения.

2. Предложена методика определения коэффициента перекрытия ЗТВ, придерживаясь которой можно достичь максимальных размеров зоны закалки при лазерной обработке материалов.

3. Выявлен механизм влияния комбинированной упрочняющей обработки с использованием импульсного лазерного излучения на изнашивание РИ.

4. Выявлены взаимосвязи интенсивности изнашивания РИ после комбинированной упрочняющей обработки с физико-механическими свойствами и структурными параметрами композиции "покрытие - инструментальная основа".

Практическая ценность и реализация работы.

1. Разработаны технологические режимы комбинированной упрочняющей обработки с использованием импульсного лазерного излучения.

2. Разработаны рекомендации по толщинам покрытий различного типа для РИ, подвергаемого комбинированной упрочняющей обработке.

3. Опытно-промышленными испытаниями, выполненными в производственных условиях ОАО "Димитровградхиммаш" (г. Димитровград), подтверждена высокая эффективность РИ, подвергнутого комбинированной упрочняющей обработке. Разработанные технологические рекомендации по комбинированной упрочняющей обработке РИ переданы для использования ОАО "Димитровградхиммаш"; результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры "Металлорежущие станки и инструменты" УлГТУ.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на международном научно-техническом семинаре "Высокие технологии в машиностроении" (Харьков, 1999 г.); международных научно-технических конференциях (НТК) "Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий" (Волгоград, 1999 г.), "Молодежь -науке будущего" (Набережные Челны, 1999 г.), "Инженерно-техническое обеспечение АПК и машинно-технологические станции в условиях реформирования" (Орел, 2000 г.), "Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов" (Ульяновск, 2000 г.); всероссийских НТК "Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов" (Рыбинск, 1999 г.), "Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств" (Оренбург, 1999 г.), "Организационные, философские и технические проблемы современных машиностроительных производств" (Рузаевка, 2000 г.), "Теплофизика технологических процессов" (Рыбинск, 2000 г.), "Методы и средства измерений" (Нижний Новгород, 1999 г.). Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах машиностроительного факультета УлГТУ в 1999, 2000 гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликована 21 печатная работа.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов по работе, списка использованных источ-

пиков (191 наименование) и приложений (12 страниц). Работа изложена на 287 страницах, включает 80 рисунков и 24 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее практическая значимость, сформулирована цель работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен анализ состояния проблемы повышения работоспособности РИ. Показано, что в настоящее время для упрочнения РИ преимущественное распространение получили методы нанесения износостойких покрытий, обеспечивающие возможность варьирования их составом, конструкцией, свойствами и параметрами. Основными причинами недостаточной в ряде случаев эффективности покрытий являются склонность режущей части РИ к упругопластическим прогибам, недостаточно прочная адгезионная связь покрытия с инструментальным материалом, дефекты покрытия, напряжения на границе раздела "покрытие - инструментальная основа".

Приведен анализ направлений совершенствования РИ с износостойкими покрытиями, среди которых наиболее эффективны: нанесение многослойно-композиционных покрытий, совершенствование составов и технологии нанесения покрытий, комбинированная упрочняющая обработка РИ. Основной целью последней, в зависимости от материала режущей части РИ, является повышение сопротивляемости инструментальной основы упругопластическим деформациям, прочности сцепления покрытия с основой и трансформация свойств материала покрытия. Комбинированная упрочняющая обработка РИ может осуществляться по двум вариантам: предварительная поверхностная упрочняющая обработка контактных площадок РИ с последующим нанесением износостойкого покрытия и нанесение покрытия с последующей поверхностной упрочняющей обработкой. Более изучен первый вариант комбинированной упрочняющей обработки РИ, когда в качестве предварительной упрочняющей обработки контактных площадок РИ используются ионное азотирование и ионная имплантация. Комбинированная обработка с применением лазерного излучения изучена гораздо менее.

На основании анализа научно-технической информации сформулированы цель и задачи исследований настоящей работы. Для достижения указанной выше цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать математическую модель теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа" при воздействии на нее лазерного излучения;

• исследовать температурное состояние композиции "покрытие - инструментальная основа" с целью выбора схемы и рациональных параметров комбинированной упрочняющей обработки;

• разработать технологические режимы комбинированной упрочняющей обработки;

• исследовать взаимосвязь изнашивания РИ после комбинированной обработю с физико-механическими свойствами и структурными параметрами компози ции "покрытие - инструментальная основа";

• исследовать контактные и тепловые процессы, кинетику изнашивания и ра ботоспособность РИ, прошедшего комбинированную упрочняющую обработ ку.

Во второй главе представлены результаты теоретико-эксперименталь ных исследований взаимодействия импульсного лазерного излучения с инст рументальным материалом и композицией "покрытие - инструментальная ос нова".

На основе анализа априорной информации выбрана схема поверхностно] обработки импульсным лазерным излучением (плоскостная обработка с пере крытием ЗТВ и со смещением каждого следующего ряда ЗТВ на величину, рав ную половине шага обработки). С учетом специфики геометрии режущих пла стин, использованных в исследованиях, на основе анализа расположения ЗТ1 вблизи режущих кромок, при условии упрочнения наиболее нагруженных уча стков площадки контакта стружки с передней поверхностью РИ, был выбрш диаметр пятна лазерного излучения (с/п = 1 мм).

Важной технологической характеристикой лазерной обработки являете: коэффициент перекрытия 31'В. Противоречивость данных о выборе значени: этого коэффициента обусловила необходимость теоретической его оценки, та] как экспериментальная оценка трудоемка и связана с существенными погреш ностями. Структура упрочненного слоя после обработки импульсным лазер ным излучением в общем случае неоднородна и состоит из зон закалки и от пуска. Коэффициент перекрытия ЗТВ был определен из условия минимума це левой функции, представленной в виде отношения объемов зон лазерной за калки и отпуска:

Яки)~У,ЛК/у ~>тах> О

/ 'от

где Кздк - объем зоны закалки;

Г0т _ объем зоны отпуска.

В диссертации зоны закалки и отпуска представлены шаровыми сегмен тами, а их объемы найдены интегрированием. В зависимости от геометрнче ских размеров З'ГВ целевая функция может иметь максимум или монотоит возрастать. Задаваясь набором исходных данных и находя максимум целево] функции, можно определить шаг лазерной обработки и коэффициент перекры тия ЗТВ, позволяющие получить наиболее равномерный упрочненный поверх ностный слой.

Большинство известных математических моделей температурного поля возникающего под действием лазерного излучения, разработаны для одно слойного тела и их нельзя использовать для расчета температурных полей двухслойной композиции. Известные математические модели нагрева двух слойпой композиции лазерным излучением не обеспечивают достаточной точ ности вследствие упрощения начальных и граничных условий и нуждаются

уточнении. В этой связи возникает задача разработки математической модели теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа" при воздействии на нее импульсного лазерного излучения.

Постановка задачи при разработке математической модели была следующей: на ограниченное тело в момент времени г = 0 действует источник тепла, распределенный по закону Бугера, причем тело имеет конвективный теплообмен с окружающей средой по закону Ньютона. В результате решения системы уравнений, включающей дифференциальные уравнения теплопроводности в покрытии и инструментальной основе, начальные и граничные условия, для случая обработки единичным лазерным импульсом получено выражение для определения температур в композиции "покрытие - инструментальная основа":

Г(*,г,0 = 2Х„ ■ ехр(-/?„ „(2)

где Ат,п - коэффициент, зависящий от теплофизических характеристик покрытия и основы, закона распределения энергии по сечению лазерного луча, длительности лазерного импульса, формы тела, толщины покрытия; 1!т п - коэффициент, зависящий от формы и размеров тела и учитывающий конвективный теплообмен с окружающей средой; Д,„ - корни характеристического уравнения; х, г - переменные.

Для случая обработки композиции "покрытие - инструментальная основа" произвольным числом М импульсов получено выражение:

Т(х,г, 0= £

м

2) • ехр(-д,г, „ • 0 • £ А, т „ ■ ехр

(3)

где V- частота следования импульсов.

С помощью разработанной математической модели (2) проведен анализ температурного поля в композиции "покрытие - инструментальная основа". Установлено, что изменение коэффициента теплопроводности материала покрытия оказывает существенное влияние на распределение температур в рассматриваемой композиции. Уменьшение отношения коэффициентов теплопроводности материалов покрытия и основы (¿) ведет к росту температуры на поверхности композиции и уменьшению температур в объеме тела, что связано с аккумулированием теплоты, поступающей от источника лазерного нагрева, вследствие низкого коэффициента теплопроводности материала покрытия. Увеличение % приводит к обратному эффекту: более теплопроводный верхний слой композиции обеспечивает более высокую скорость стока теплоты в объем тела, что влечет за собой снижение температуры на поверхности и рост температур в объеме тела. Температура на поверхности композиции увеличивается также с увеличением толщины покрытия при ^ < 1 и с уменьшением толщины покрытия при х > 1 ■ Снижение коэффициента теплопроводности материала покрытия приводит к уменьшению размеров зоны закалки вследствие снижения интенсивности стока теплоты в объем тела. Эта же причина обусловливает и снижение размеров зоны закалки с увеличением толщины покрытия при х < 1 •

Установлено, что большее влияние на глубину упрочненного слоя оказывают теплофизические характеристики покрытия, чем изменение его толщины. Экспериментальная проверка разработанной математической модели при обработке лазерным излучением образцов из стали Р6М5 с покрытием и без покрытия показала ее адекватность экспериментальным данным. На основе теоретического анализа теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа" при действии лазерного импульса были определены технологические режимы комбинированной упрочняющей обработки с использованием лазерного излучения для РИ из быстрорежущих сталей и твердых сплавов.

В третьей главе представлена общая методика проведения экспериментальных исследований. Приведены сведения об использованном оборудовании, инструментальных и обрабатываемых материалах. Использовали шестигранные перетачиваемые пластины из быстрорежущей стали Р6М5К5 (ГОСТ 19265-73) и многогранные неперетачиваемые твердосплавные пластины из сплава МК8 (ТУ 48-19-308) фирмы "МКТС". Обрабатывали заготовки из конструкционной легированной стали ЗОХГСА (ГОСТ 4543-71), нержавеющей стали аустенитного класса 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632-72) и титанового сплава ВТ22 (ГОСТ 19807-91).

Износостойкие ионно-плазменные покрытия TiN, (Ti,Zr)N и (Ti,Zr)CN наносили на установке "Булаг-6", лазерную обработку покрытий и инструментальной матрицы проводили на импульсной лазерной установке "Квант-15".

Микротвердость пластин с покрытием измеряли с использованием пирамид Виккерса и Кнуппа на приборе ПМТ-3. Прочность сцепления покрытия с инструментальным материалом оценивали методами индентирования, теплового воздействия импульсного лазерного излучения и скрайбирования.

Структурные исследования образцов с покрытиями проводили методами рентгеновской дифрактометрии на дифрактометре "ДРОН-3" с использованием Сика (Л = 0,15406 нм) излучения в режиме пошаговой съемки.

Работоспособность РИ оценивали по относительному износу и периоду стойкости. Твердосплавные пластины испытывали при резании без применения СОЖ, быстрорежущие - с подачей поливом 5 %-ной эмульсии "Укринол-1М" с расходом (6-8) дм3/мин. Тепловое состояние РИ исследовали путем нанесения легкоплавких пленок на грани режущего клина. Планирование эксперимента и построение регрессионных моделей проводили с применением симплекс -суммируемого ротатабельного плана второго порядка с размещением опытов в вершинах и центре шестиугольника с компьютерной статистической обработкой данных.

В четвертой главе содержатся результаты исследований влияния комбинированной упрочняющей обработки на параметры структуры, физико-механические свойства покрытий и интенсивность износа РИ, позволившие экспериментально определить технологические параметры комбинированно!" упрочняющей обработки для РИ из быстрорежущей стали и твердого сплава.

Исследовали два варианта комбинированной упрочняющей обработки: предварительная лазерная обработка основы с последующим нанесением по-

крытия (для РИ из быстрорежущей стали); нанесение покрытия и последующая лазерная обработка композиции "покрытие - основа" (для РИ из быстрорежущей стали и твердого сплава). Установлено, что комбинированная упрочняющая обработка существенно влияет на параметры структуры покрытий. Применение первого варианта комбинированной упрочняющей обработки для РИ из быстрорежущей стали практически не изменяет период кристаллической решетки, снижает показатель текстурированности и напряжения в композиции "покрытие - инструментальная основа" и увеличивает полуширину рентгеновской линии. Комбинированная упрочняющая обработка по второму варианту в большей степени влияет на параметры структуры покрытия, так как в этом случае структурным изменениям подвергается не только основа, но и само покрытие. Так, например, снижение напряжений в композиции "покрытие - инструментальная основа" и увеличение полуширины рентгеновской линии после первого варианта составило соответственно 30 % и б %, после второго - 50 % и 10 %. Аналогичные данные получены и для РИ из твердого сплава.

Изменение структурных параметров приводит к изменению физико-механических свойств покрытий. Применение комбинированной упрочняющей обработки ведет к увеличению микротвердости покрытия (рис. 1 ,а) и к уменьшению коэффициента его отслоения (рис. 1 ,б), что свидетельствует о повышении прочности адгезионной связи покрытия с инструментальной основой. При этом степень влияния определяется вариантом комбинированной упрочняющей обработки, материалом инструментальной основы и типом покрытия. Увеличение микротвердости объясняется ростом полуширины рентгеновской линии; снижение коэффициента отслоения связано с уменьшением напряжений на границе раздела покрытия и основы и образованием мелкодисперсной структуры материала покрытия. Второй вариант комбинированной упрочняющей обработки оказывает более существенное влияние на свойства покрытия: микротвердость инструментальной композиции после обработки по первому варианту увеличивается на

20 %, по второму - на 30 %. Аналогичные данные получены и для РИ из твердого сплава, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку.

С целью определения рациональных режимов комбинированной упрочняющей обработки, а также выявления взаимосвязи структурных параметров и свойств композиции с ее износостойкостью проведены исследования влияния плотности мощности лазерного излучения, толщины и состава покрытий и варианта комбинированной обработки на интенсивность изнашивания контактных площадок РИ.

Зафиксировано снижение интенсивности износа РИ после комбинированной упрочняющей обработки (рис. 2), что обусловлено снижением коэффициента отслоения (см. рис. 1,6) и ростом микротвердости покрытия (см. рис. 1 ,а). Выявлено, что степень снижения интенсивности износа РИ также определяется вариантом комбинированной обработки, инструментальным и обрабатываемым материалами и типом покрытия.

55 ГПа 48

Нй

41

1

34 27 20

24

5-— "7 4 \

Ч 5

\ 3 ^

\

/

32

Г

40кВтсм 48

а)

К,

1,8 1,6 1,4 1,2 1

0,8

4 4 у/-

3

/ ^

21

32

б)

40 кВт-см "48 -

Рис. 1. Влияние плотности мощности лазерного излучения ц на микротвердость покрытия #ц (а) и коэффиециент отслоения К0 (б): 1 - ЛО+ИН, 2 -ИЬН ЛО, 3 - ЛО+(Т1,2г)Ы, 4 - (Т1,/л-)К;+ЛО, 5 - ЛО+СП^СК 6 -(ТиУ,г)СЫ+ЛО; ЛО - лазерная обработка; основа - Р6М5К5; Ип = 5 мкм

Рис. 2. Зависимости интенсивности изнашивания РИ из быстрорежущей стали Р6М5К5 от плотности мощности лазерного излучения q и толщины покрытия /гп при точении заготовок стали 30ХГСА: У= 55 м/мин, 5 = 0,3 мм/об, I = 0,75 мм; покрытие - "ПЫ

При обработке заготовок из стали 30ХГСА интенсивность износа РИ, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку, снижается в 1,5 - 2 раза, из стали 12Х18Н10Т - в 1,3 - 1,5 раза по сравнению с РИ с покрытием, что объясняется различными условиями обработки резанием заготовок из таких материалов. При этом второй вариант комбинированной упрочняющей обработки обеспечивает большее снижение интенсивности износа РИ, что, как было показано выше, связано с непосредственным его влиянием на механиче-

ские свойства покрытия. Аналогичные данные получены и для РИ из быстрорежущей стали и твердого сплава с другими составами покрытий.

Экспериментальные исследования интенсивности износа РИ привели к тем же технологическим параметрам комбинированной упрочняющей обработки, что и теоретический анализ. Установлено, что повышение сопротивления режущего клина РИ упругопластическим деформациям и прочности сцепления покрытия с инструментальной основой в результате комбинированной упрочняющей обработки позволяет увеличить рекомендуемые толщины покрытий по сравнению с традиционной технологией.

Пятая глава посвящена исследованиям контактных и тепловых процессов й изнашивания РИ. Характеристики контактных процессов исследовали по методике Н.В. Талантова. Установлено, что при резании РИ, подвергнутым комбинированной упрочняющей обработке, наблюдается снижение длины контакта стружки с передней поверхностью, коэффициента укорочения стружки, коэффициента трения и сил, действующих на передней поверхности РИ (табл.). Более интенсивное снижение длины полного контакта стружки с передней поверхностью по сравнению со снижением силы резания несколько увеличивает средние удельные нагрузки на режущий клин. Выявлено, что второй вариант комбинированной обработки оказывает более существенное влияние на характеристики контактных процессов. Так, например, снижение длины контакта и коэффициента укорочения стружки для первого варианта комбинированной обработки при точении заготовок из стали ЗОХГСА составило соответственно 10 % и 12 %, для второго - 18 % и 22 %. Наблюдаемое изменение характеристик контактных процессов объясняется трансформацией физико-механических свойств материала покрытия после комбинированной упрочняющей обработки, в частности, повышением микротвердости.

Влияние комбинированной упрочняющей обработки на контактные

Инструментальный Су, мм А град М N, 11 F, Н 9л, МПа qF, МПа

материал

P6M5K5+ÜN 0,44 32,5 0,288 420 243 688 399

P6M5K5+TiN+JIO 0,38 37,8 0,267 386 220 732 418

MK8+TiN 0,8 29,3 0,622 635 395 551 343

МК8-кга+ЛО 0,69 31,6 0,602 632 365 637 368

Примечание. У= 55 м/мин; S= 0,3 мм/об; t = 1 мм (Р6М5К5); V= 170 м/мин; S - 0,3 мм/об; t = 1 мм (МК8). Су - длина полного контакта стружки с передней поверхностью; ß - угол сдвига; р - коэффициент трения; N,F- нормальная и касательная составляющие силы резания; q,\-, с[р — средние удельные нормальные и касательные нагрузки

Снижение длины контакта стружки с передней поверхностью Су, характерное для РИ, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку, приводит к росту как нормальных crN, так и касательных rF контактных напряжений на передней поверхности по сравнению с РИ с покрытием. При этом степень увеличения зависит от варианта комбинированной обработки, инструмен-

тального и обрабатываемого материалов и типа покрытия (рис. 3). Отмечено некоторое увеличение силовой нагруженности режущего клина РИ после комбинированной упрочняющей обработки как по первому, так и по второму варианту, по сравнению с РИ с покрытием КИБ.

х/Су -> х/Су -з*

а) б)

Рис. 3. Распределение контактных напряжений на передней поверхности РИ при точении заготовок из стали ЗОХГСА: а - Р6М5К5, б - МК8; 1 - РИ с покрытием TiN КИБ, 2 - РИ после комбинированной обработки по второму варианту

Изменение контактных характеристик процесса резания оказывает влияние на тепловое состояние РИ. Применение комбинированной упрочняющей обработки приводит к снижению мощности и интенсивности источнике теплоты деформации, и некоторому росту мощности и интенсивности источника теплоты, возникающего в результате трения на передней поверхности Снижение длины контакта стружки с передней поверхностью РИ способствует некоторому увеличению интенсивности итогового теплового потока через переднюю поверхность, а уменьшение количества теплоты, полученной резцом, -снижению интенсивности итогового теплового потока через заднюю поверх ность. Такое изменение показателей теплового состояния приводит к сниже нию средних температур как на передней, так и на задней поверхностях режу щего клина и в зоне резания.

Для проверки результатов исследований теплового состояния РИ, про шедшего комбинированную упрочняющую обработку, были определены тем пературы на поверхностях режущего клина методом нанесения легкоплавки: пленок. Экспериментально подтверждено снижение количества теплоты, по ступающей в РИ, прошедший комбинированную упрочняющую обработку.

Исследованиями кинетики износа РИ установлено, что комбинированна обработка не меняет характера, но существенно снижает интенсивность износ и величину опускания вершины режущего клина упрочненного РИ по сравне

нию с РИ с покрытием, что свидетельствует о повышении сопротивляемости режущего клина РИ упругопластической деформации. При этом большее влияние на снижение указанных характеристик оказывает второй вариант комбинированной обработки.

Исследованиями механизма изнашивания РИ подтвержден хрупкий характер разрушения покрытий в процессе резания. Установлено, что комбинированная обработка существенно сдерживает процессы трещинообразования в покрытии, нанесенном на РИ как из быстрорежущей стали, так и из твердого сплава, и сдвигает начало образования трещин в сторону больших силовых и тепловых нагрузок. Снижение трещинообразования в покрытии после первого варианта комбинированной упрочняющей обработки объясняется повышением сопротивляемости дгатрицы упругопластическим прогибам. Второй вариант комбинированной упрочняющей обработки дополнительно приводит к образованию мелкозернистой структуры покрытия, вследствие чего существенно повышается устойчивость покрытий к процессам трещинообразования.

В шестой главе представлены результаты стойкостных испытаний РИ с покрытиями ТОЧ, (И^г)Ы и (Т1,2г)СЫ после комбинированной упрочняющей обработки, опытно-промышленных испытаний и технико-экономических расчетов. Стойкостные испытания проводили при точении заготовок из сталей и сплавов различных групп обрабатываемости в широком диапазоне скоростей резания и подач.

Установлено увеличение периода стойкости РИ после комбинированной упрочняющей обработки в 1,5-3 раза по сравнению с РИ с покрытием, причем это увеличение зависит от варианта комбинированной обработки, инструментального и обрабатываемого материалов, типа покрытия и режимов резания (рис. 4). Наибольшую работоспособность имеют РИ после второго варианта комбинированной обработки, включающего лазерную обработку РИ с нанесенным покрытием.

При резании заготовок из стали ЗОХГСА коэффициент повышения стойкости имеет наибольшее значение, при резании заготовок из стали 12Х18Н10Т - несколько меньшее, а при точении заготовок нз сплава ВТ22 - наименьшее, что объясняется различными условиями резания. Так, коэффициент повышения стойкости в зависимости от инструментального материала, режимов резания, типа покрытия составил при обработке заготовок из стали ЗОХГСА - 1,8-3, из. стали 12Х18Н10Т - 1,4-1,8, из сплава ВТ22 - 1,3-1,5 (коэффициент повышения стойкости определяли как отношение периода стойкости РИ, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку, к периоду стойкости РИ с покрытием).

Анализ полученных математических моделей периода стойкости РИ позволил выявить снижение влияния как скорости, так и подачи на период стойкости РИ из быстрорежущей стали и твердого сплава после комбинированной упрочняющей обработки. Причем указанные зависимости прослеживаются для всех исследованных типов покрытий.

Стойкостными испытаниями установлено, что РИ после комбинированной упрочняющей обработки целесообразно использовать на повышенных скоростях резания при чистовой и получистовой обработке заготовок из легированных и коррозионно-стойких сталей и сплавов на титановой основе. При работе на высоких скоростях резания преимущество имеют РИ с покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов, а при работе на средних и малых скоростях - РИ с покрытиями на основе сложных нитридов.

100 А мин 30 20 т 10

5

1

V -^ V->

а) б)

Рис. 4. Влияние скорости резания на период стойкости РИ из быстрорежущей стали Р6М5К5 (а) и твердого сплава МК8 (б) при точении стали 30ХГСА с покрытием TiN после комбинированной обработки: S = 0,3 мм/об; t = 0,75 мм; 1 - TiN, 2 - ЛО + TiN, 3 - TiN + ЛО

Технико-экономические расчеты показали, что комбинированная упрочняющая обработка РИ позволяет снизить себестоимость операций механической обработки на 20 % по сравнению с РИ с покрытием КИБ во всем исследованном диапазоне режимов резания.

Высокая работоспособность РИ после комбинированной упрочняющей обработки подтверждена опытно-промышленными испытаниями, проведенными в условиях ОАО "Димитровградхиммаш" (г. Димитровград). Установлено, что применение комбинированной упрочняющей обработки позволяет увеличить период стойкости в 1,5-2 раза при точении заготовок на различных операциях по сравнению с РИ с покрытием. Разработанные технологические регламенты комбинированной упрочняющей обработки РИ переданы для использования в ОАО "Димитровградхиммаш". Результаты исследований в виде лабораторных практикумов и программного обеспечения к ним внедрены в учебный процесс кафедры "Металлорежущие станки и инструменты" УлГТУ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана математическая модель теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа" при воздействии на нес лазерного из-

100 ^ мин

30 20 Т Ю 5

1

\

\ \ \

¡0 55 60 м/мин 70

160 170 180 м/мин 200

лучения, проведена ее экспериментальная проверка и подтверждена ее адекватность экспериментальным данным. Установлено влияние состава, толщины, теплофизических свойств покрытия и параметров лазерного излучения на тепловое состояние композиции "покрытие - инструментальная основа".

2. На основе анализа теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа" при действии лазерного импульса разработаны технологические режимы комбинированной упрочняющей обработки РИ из быстрорежущей стали и твердого сплава.

3. Предложен способ аналитической оценки коэффициента перекрытия ЗТВ, позволяющий исключить достаточно трудоемкую процедуру его экспериментального определения.

4. Установлено влияние комбинированной упрочняющей обработки на параметры структуры, физико-механические свойства покрытия и интенсивность изнашивания РИ. Показано, что применение комбинированной упрочняющей обработки приводит к снижению остаточных напряжений, повышению микротвердости покрытий и прочности адгезионной связи покрытия с инструментальной основой. При этом наибольшее влияние на указанные параметры оказывает второй вариант комбинированной упрочняющей обработки, включающий нанесение покрытия КИБ с последующей лазерной обработкой.

5. Экспериментально определены технологические параметры комбинированной упрочняющей обработки по критерию минимальной интенсивности изнашивания РИ, которые хорошо согласуются с результатами теоретического анализа. Даны рекомендации по толщинам покрытий в составе износостойкого комплекса для различных вариантов комбинированной упрочняющей обработки.

6. Установлено влияние комбинированной упрочняющей обработки на параметры контактных процессов и напряженное состояние режущего клина РИ. Для РИ, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку, характерно снижение длины контакта стружки с передней поверхностью РИ, коэффициента укорочения стружки и составляющих силы резания. При этом изменение указанных параметров определяется вариантом комбинированной упрочняющей обработки, типом покрытия, инструментальным и обрабатываемым материалами. Анализ теплового состояния РИ объяснил снижение средних температур на передней и задней поверхностях режущего клина и в зоне резания при использовании РИ, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку. Экспериментально подтверждено снижение количества теплоты, поступающей в режущий клин РИ, подвергнутого комбинированной упрочняющей обработке.

7. Выявлено, что комбинированная упрочняющая обработка способствует снижению интенсивности изнашивания контактных площадок режущего клина и уменьшению опускания его вершины. Показано, что применение комбинированной упрочняющей обработки способствует снижению интенсивности процессов трещинообразования и сдвигает начало появления трещин в сторону большего времени работы РИ по сравнению с РИ с покрытием КИБ. При

этом степень влияния комбинированной упрочняющей обработки на указанные процессы определяется ее вариантом, типом покрытия и инструментальным и обрабатываемым материалами.

8. Показано, что применение комбинированной упрочняющей обработки позволяет повысить работоспособность РИ из твердого сплава и быстрорежущей стали в 1,5-3 раза по сравнению с РИ с покрытием, в зависимости от варианта комбинированной упрочняющей обработки, инструментального и обрабатываемого материалов, типа покрытия и режимов резания.

9. Установлено, что РИ после комбинированной упрочняющей обработки целесообразно использовать при чистовой и получистовой обработке на повышенных скоростях резания заготовок из легированных и коррозионно-стойких сталей и сплавов на титановой основе. При работе на высоких скоростях резания преимущество имеют РИ с покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов; при работе на средних, и малых скоростях резания целесообразна комбинированная обработка РИ с покрытиями на основе сложных нитридов.

10. Технико-экономическими расчетами показано, что применение комбинированной упрочняющей обработки РИ позволяет повысить производительность обработки и снизить на 20 % себестоимость операций механической обработки заготовок по сравнению с обработкой РИ с покрытием КИБ.

11. Опытно-промышленными испытаниями подтверждено повышение работоспособности РИ из быстрорежущей стали и твердого сплава, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку, при точении, сверлении, нарезании резьбы и фрезеровании.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Власов С.Н., Табаков В.П., Тамаров А.П. Исследование возможности направленного изменения параметров структуры и свойств износостойкого покрытия путем воздействия на него лазерного излучения // Современные технологии в машиностроении: Материалы научно-практич. конф. Пенза: ПТУ, 1999. С. 145 - 146.

2. Исследование влияния комбинированной упрочняющей обработки на работоспособность инструмента из быстрорежущей стали / Власов С.Н., Табаков В.П., Тамаров А.П. и др. // Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов: Тез. докл. всероссийской научно-технич. конф. Часть 1. Рыбинск: РГАТА, 1999. С, 38 -39.

3. Власов С.Н., Табаков В.П. Лазерная упрочняющая обработка быстрорежущего инструмента с покрытиями // Вестник УлГТУ. Ульяновск: УлГТУ 1999. №3. С. 37-39.

4. Тамаров А.П., Власов С.Н., Рандин A.B. Повышение эффективное^ режущего инструмента путем применения комбинированной упрочняющей об

работки // Тез. докл. XXXIII научно-технич. конф. УлГТУ. Часть 1. Ульяновск: УлГТУ, 1999. С. 39-40.

5. Студенцов В.М., Шмельков А.Н., Власов С.Н. Тенденции развития и анализ методов упрочнения металлорежущего инструмента // Вестник ДИТУД. Димитровград: ДИТУД, 1999. №2. С. 54 - 58.

6. Власов С.Н., Табаков В.П. Теоретическое исследование лазерной обработки с целью определения значения коэффициента перекрытия зон термического влияния // Вестник ДИТУД. Димитровград: ДИТУД, 2000. №3. С. 34 -37.

7. Власов С.Н. Разработка технологии комбинированной упрочняющей обработки // Вестник ДИТУД. Димитровград: ДИТУД, 2000. №3. С. 37 - 40.

8. Табаков В.П., Власов С.Н., Рандин A.B. Новые технологические процессы упрочнения контактных площадок быстрорежущего инструмента для повышения его работоспособности // Высокие технологии в машиностроении: современные тенденции развития: Материалы IX междунар. научно-технич. семинара. Харьков: ХГПУ, 1999. С. 72 - 73.

9. Табаков В.П., Власов С.Н. Лазерная обработка ионно-плазменных покрытий // Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств: Тез. докл. четвертой Российской научно-технич. конф. Оренбург: ОГУ, 1999. С. 162- 164.

10. Табаков В.П., Власов С.Н., Рандин A.B. Комбинированная упрочняющая обработка инструмента из быстрорежущей стали // Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий: Тез. докл. междунар. научно-технич. конф. Волгоград: ВГТУ, 1999. С. 130- 132.

11. Табаков В.П., Власов С.Н. К определению структуры температурного поля в процессе лазерной обработки // Организационные, философские и технические проблемы современных машиностроительных производств: Материалы всероссийской научно-практич. конф. Часть 1. Рузаевка: РИМ, 2000. С. 123 - 124.

12. Табаков В.П., Власов С.Н., Смоляков С.Л. Моделирование температурного поля в двухслойной композиции при лазерной обработке // Теплофизика технологических процессов: Тез. докл. X всероссийской научно-технич. конф. Часть 2. Рыбинск: РГАТА, 2000. С. 40-41.

13. Табаков В.П., Власов C.IL, Рандин A.B. Способы контроля адгезии покрытий // Методы и средства измерений: Тез. докл. всероссийской научно-технич. конф. Нижний Новгород: ВВО АТН РФ, 1999. С. 23.

14. Табаков В.П., Власов С.Н., Циркин A.B. Разработка прибора для аку-стико-эмиссионного контроля повреждаемости покрытий под нагрузкой // Методы и средства измерений: Тез. докл. всероссийской научно-технич. конф. Нижний Новгород: ВВО АТН РФ, 1999. С. 23.

15. Власов С.Н. Упрочнение режущего инструмента путем применения комбинированной упрочняющей обработки // Молодежь - науке будущего:

Тез. докл. международной научной конф. Набережные Челны: КамПИ, 2000. С. 101 - 102.

16. Власов С.Н., Рандин A.B. Повышение работоспособности режущегс инструмента путем повышения прочности сцепления покрытия с инструментальной основой // Тез. докл. XXXIV научно-технич. конф. УлГТУ. Часть 1. Ульяновск: УлГТУ, 2000. С. 46 - 47.

17. Табаков В.П., Власов С.Н. Исследование комбинированной упрочняющей обработки режущего инструмента с целью повышения его работоспособности // Инженерно-техническое обеспечение АПК и машинно-технологические станции в условиях реформирования: Тез. докл. междунар. научно-практич. конф. Орел: ОрелГАУ, 2000. С. 89 - 90.

18. Власов С.Н., Табаков В.П. Комбинированная упрочняющая обработка рабочих поверхностей режущего инструмента // Вестник ДИТУД. Димитров-град: ДИТУД, 2000. №4. С. 23 - 26.

19. Табаков В.П., Власов С.Н. Разработка математической модели теплового воздействия импульсного лазерного излучения на двухслойную композицию // Математическое моделирование физических, экономических, социальных систем и процессов: Труды третьей научной междунар. конф. Ульяновск: УлГУ, 2000. С. 78.

20. Власов С.Н. Влияние комбинированной упрочняющей обработки на кинетику изнашивания инструмента из быстрорежущей стали // Вестник ДИТУД. Димитровград: ДИТУД, 2000. №5. С.32 - 35.

21. Власов С.Н., Табаков В.П. Исследование контактных процессов при резании инструментом из быстрорежущей стали после комбинированной упрочняющей обработки // Вестник ДИТУД. Димитровград: ДИТУД, 2000. №5. С. 35 -38.

Введение.

1. Анализ состояния вопроса повышения работоспособности металлорежущего инструмента.

1.1. Методы повышения работоспособности режущего инструмента путем поверхностного упрочнения контактных площадок.

1.1.1. Методы упрочнения режущего инструмента путем трансформации структуры и свойств поверхностного слоя.

1.1.2. Методы нанесения покрытий на режущий инструмент.

1.2. Направления совершенствования инструмента с покрытием.

1.3. Цель и задачи исследований.

2. Теоретико-экспериментальные исследования взаимодействия лазерного излучения с композицией "покрытие - инструментальная основа".

2.1. Анализ математических моделей формирования температурных полей при лазерной обработке материалов.

2.2. Выбор параметров лазерной обработки.

2.2.1. Выбор схемы лазерной обработки.

2.2.2. Определение коэффициента перекрытия.

2.3. Разработка математической модели лазерной обработки композиции "покрытие - инструментальная основа".

2.4. Исследование влияния состава износостойкого покрытия на тепловое состояние композиции "покрытие - основа".

2.5. Выводы.

3. Методика проведения исследований.

3.1. Инструментальные и обрабатываемые материалы.

3.2. Оборудование для нанесения покрытий и лазерной обработки.

3.3. Методика исследования параметров структуры и свойств покрытий и композиции "покрытие - инструментальный материал".

3.4. Методика исследования характеристик процесса резания, кинетики износа и работоспособности инструмента с покрытием.

3.4.1. Исследование характеристик контактных процессов и теплового состояния режущего клина при резании инструментом с покрытием.

3.4.2. Исследование работоспособности режущего инструмента.

3.5. Статистический анализ экспериментальных данных.

4. Разработка технологии комбинированной упрочняющей обработки и исследование свойств композиции "покрытие -инструментальная основа".

4.1. Влияние комбинированной упрочняющей обработки на параметры структуры и свойства износостойкого покрытия.

4.2. Влияние комбинированной упрочняющей обработки на износостойкость композиции "покрытие - инструментальная основа".

4.3. Выводы.,.

5. Исследование контактных, тепловых процессов и кинетики износа режущего инструмента с покрытием.

5.1. Исследование контактных характеристик при резании инструментом после комбинированной упрочняющей обработки.

5.2. Исследование теплового состояния режущей части инструмента с покрытием.

5.3. Исследование кинетики изнашивания режущего инструмента с покрытием.

5.4. Выводы.

6. Исследование работоспособности режущего инструмента с покрытием.

6.1. Области эффективного применения режущего инструмента после комбинированной упрочняющей обработки.

6.2. Опытно-промышленные испытания режущего инструмента.

6.3. Технико-экономическое обоснование применения режущего инструмента после комбинированной упрочняющей обработки.

6.4. Выводы.

Интенсификация и автоматизация процессов металлообработки, снижение ее себестоимости, повышение точности и качества обрабатываемых деталей требует создания новых инструментальных материалов, способных обеспечить длительную и надежную эксплуатацию инструмента при обработке заготовок с различными физико-механическими свойствами.

Совершенствование конструкций металлообрабатывающего инструмента определяется прогрессом в традиционных направлениях: применение новых инструментальных материалов и износостойких покрытий в плане повышения их износостойкости, твердости и других характеристик, создание инструментов для высокоскоростной обработки, развитие инструментальных систем для автоматизированных производств.

Наибольшее влияние на работоспособность режущего инструмента, а, следовательно, на эффективность обработки резанием оказывают свойства инструментального материала. Положительное изменение физико-механических и теплофизических свойств инструментального материала позволяет повысить сопротивляемость контактных площадок инструмента микро- и макроразрушению за счет роста горячей твердости, стойкости против высокотемпературных коррозии и окисления, прочности, а также снижения склонности контактных площадок инструмента к адгезии и диффузионному взаимодействию с обрабатываемым материалом, уменьшения термомеханической напряженности процесса резания и режущей части инструмента. Результатом является снижение интенсивности изнашивания инструмента и рост его стойкости, повышение производительности процесса обработки, улучшение качественных и точностных характеристик обработанных деталей. Некоторые из важнейших свойств инструментального материала являются взаимоисключающими. Например, рост твердости и теплостойкости неизменно приводит к снижению прочностных характеристик (предела прочности при изгибе, усталости) и ударной вязкости. Поэтому сочетать такие свойства в объеме монолитного тела, составляющего режущую часть инструмента, практически невозможно. С этой точки зрения целесообразным и перспективным оказывается изменение свойств поверхностных слоев инструментального материала. Одним из наиболее эффективных способов повышения эксплуатационных свойств режущего инструмента является нанесение на его рабочие поверхности твердых износостойких покрытий. Покрытия оказывают значительное влияние на характеристики контактных процессов в зоне резания и стружкообразования. Процесс резания инструментом с покрытием характеризуется более низким средним коэффициентом трения между обрабатываемым и инструментальным материалом, меньшей силой стружкообразования, большим углом сдвига, меньшей длиной контакта стружки с передней поверхностью. Таким образом, процесс стружкообразования инструментом с покрытиями идет энергетически более выгодно, чем инструментом без покрытия.

Инструмент с покрытиями находят все более широкое применение в промышленности развитых стран мира. Методы нанесения покрытий обладают универсальностью, экономичностью, достаточной производительностью, кроме того, многие методы имеют возможность управления условиями формирования и свойствами покрытий, а также свойствами композиции "покрытие - инструментальный материал". По данным российских и зарубежных публикаций наиболее широкое применение для инструмента получили, прежде всего, покрытия состава НИ, ТЮ, ПСЫ, А1203, (Т1,А1)Ы, а также многослойные покрытия.

Кристаллохимические, физико-механические и теплофизические свойства покрытий на рабочих поверхностях режущего инструмента могут значительно отличаться от соответствующих показателей инструментального материала. Поэтому покрытие заметно улучшает свойства последнего с точки зрения повышения его сопротивляемости микро- и макроразрушению; покрытие может способствовать уменьшению контактных нагрузок, снижению мощности тепловых источников и благоприятному перераспределению тепловых потоков, тем самым, уменьшая термомеханическую напряженность режущей части инструмента. Однако, в ряде случаев, эффективность применения инструмента с покрытием снижается вследствие термопластических деформаций режущего клина инструмента, недостаточной адгезии к основе и невысокой прочности самого покрытия.

Дальнейшее развитие теоретико-экспериментальных исследований, направленных на изучение механизмов изменения структурных и физико-механических свойств материала покрытия при воздействии дополнительной обработки, взаимодействия покрытия и обрабатываемого материала, изнашивания инструмента с покрытием позволит разработать новые способы повышения свойств композиции "покрытие - инструментальный материал", что должно привести к повышению работоспособности инструмента с покрытием.

Работа выполнена на кафедре "Металлорежущие станки и инструменты" Ульяновского государственного технического университета в рамках госбюджетных НИР УлГТУ, научно-технической программы "Наукоемкие технологии" (постановление Миннауки от 18.12.91 №6) и гранта Российского фонда фундаментальных исследований "Исследование напряженного и деформационного состояния поверхностного слоя инструмента после его обработки потоками высоких энергий" (1998-1999 гг.).

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретико-экспериментальных исследований взаимодействия импульсного лазерного излучения с инструментальным материалом и композицией "покрытие - инструментальная основа", в частности, математическая модель теплового состояния двухслойной композиции, методика определения коэффициента перекрытия зон термического влияния, результаты анализа теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа".

2. Результаты экспериментальных исследований влияния комбинированной упрочняющей обработки на структурные параметры, механические свойства покрытий и работоспособность режущего инструмента.

3. Технологические режимы комбинированной упрочняющей обработки с использованием импульсного лазерного излучения.

4. Результаты экспериментальных исследований контактных и тепловых процессов и кинетики изнашивания инструмента, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку.

5. Результаты экспериментальных исследований работоспособности режущего инструмента после комбинированной упрочняющей обработки при обработке резанием заготовок из различных материалов и результаты опытно-промышленных испытаний.

Работа выполнена с использованием основных положений теории резания металлов, физики твердого тела, современных методов микрорентге-ноструктурного анализа, математических методов моделирования и статической обработки экспериментальных данных на ЭВМ. Теоретические положения работы подтверждены лабораторными исследованиями и производственными испытаниями.

Практическая ценность работы заключается в:

- разработанных технологических режимах комбинированной упрочняющей обработки с использованием импульсного лазерного излучения, обеспечивающих максимальную работоспособность инструментальной композиции;

- разработанных рекомендациях по толщинам покрытий различного типа для инструмента, подвергаемого комбинированной упрочняющей обработке; 9

- результатах опытно-промышленных испытаний, выполненных в производственных условиях ОАО "Димитровградхиммаш" (г. Димитров-град);

- результатах исследований, внедренных в учебный процесс кафедры "Металлорежущие станки и инструменты" УлГТУ в виде лабораторных работ;

- разработанных технологических рекомендациях по комбинированной упрочняющей обработке режущего инструмента.

Основные положения работы доложены на 14 международных, всероссийских, региональных конференциях, научно-технических семинарах. По теме диссертации опубликована 21 работа.

6.4. Выводы

1. Исследованиями установлено, что применение комбинированной упрочняющей обработки позволяет повысить работоспособность инструмента из твердого сплава и быстрорежущей стали в 1,5-3 раза по сравнению с инструментом с покрытием КИБ в зависимости от режимов резания, при этом коэффициент повышения стойкости определяется вариантом комбинированной упрочняющей обработки, инструментальным и обрабатываемым материалами, типом покрытия и режимами резания. Установлено, что наибольшую работоспособность имеют инструменты из твердого сплава и быстрорежущей стали после второго варианта комбинированной упрочняющей обработки. Наибольшее повышение периода стойкости режущего инструмента имеет место при резании заготовок из стали ЗОХГСА, несколько меньшее - при резании заготовок из стали 12Х18Н10Т, и наименьшее - при точении заготовок из сплава ВТ22, что объясняется различными условиями резания.

2. Установлено, что инструмент после комбинированной упрочняющей обработки целесообразно использовать на повышенных скоростях резания (по сравнению с инструментом с покрытием КИБ). При чистовой и получистовой обработке на высоких скоростях резания заготовок из конструкционных и коррозионно-стойких сталей, сплавов на титановой основе, преимущество имеют инструменты с покрытиями на основе сложных нитридов и кар-бонитридов; при работе на средних и малых скоростях резания целесообразно использовать инструменты после комбинированной обработки с покрытиями на основе сложных нитридов.

3. Опытно-промышленными испытаниями подтверждена высокая работоспособность инструмента после комбинированной упрочняющей обработки. Установлено повышение периода стойкости инструмента в среднем в 1,6 раза при точении заготовок из стали ШХ-15, в 1,7 раза при сверлении заготовок из стали 08Х22Н6Т, в 1,5 раза при фрезеровании заготовок из стали ШХ-15 и в 1,6 раза при нарезании резьбы в заготовках из стали 08Х22Н6Т по сравнению с инструментом с покрытием. Разработанные технологические рекомендации комбинированной упрочняющей обработки инструмента переданы для использования в ОАО "Димитровградхиммаш". Результаты исследований в виде двух лабораторных работ и программного обеспечения к ним внедрены в учебный процесс кафедры "Металлорежущие станки и инструменты" УлГТУ.

4. Технико-экономическими расчетами показано, что применение инструмента из твердого сплава и быстрорежущей стали после комбинированной упрочняющей обработки позволяет снизить стоимость механической обработки на 20% по сравнению с инструментом с покрытием КИБ во всем исследуемом диапазоне режимов резания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования показали высокую эффективность разработанной технологии комбинированной упрочняющей обработки с использованием лазерного излучения для повышения работоспособности инструмента из быстрорежущей стали и твердого сплава.

Изменяя режимы комбинированной упрочняющей обработки, можно влиять на структурные, физико-механические, адгезионные свойства покрытия и управлять интенсивностью изнашивания и работоспособностью инструмента за счет изменения контактных и тепловых нагрузок, снижения тепловой напряженности режущего клина.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Разработана математическая модель теплового состояния композиции "покрытие - инструментальная основа" при воздействии на нее лазерного излучения, проведена ее экспериментальная проверка и подтверждена ее адекватность экспериментальным данным. Установлено влияние состава, толщины, теплофизических свойств покрытия и параметров лазерного излучения на тепловое состояние композиции "покрытие - инструментальная основа".

2. На основе анализа теплового состояния композиции "покрытие -инструментальная основа" при действии лазерного импульса разработаны технологические режимы комбинированной упрочняющей обработки инструмента из быстрорежущей стали и твердого сплава.

3. Предложен способ теоретической оценки коэффициента перекрытия зон термического влияния, позволяющий исключить достаточно трудоемкую и связанную с существенными погрешностями процедуру его экспериментального определения.

4. Установлено влияние комбинированной упрочняющей обработки на параметры структуры, физико-механические свойства покрытия и интенсивность изнашивания инструмента. Показано, что применение комбинированной упрочняющей обработки приводит к снижению остаточных напряжений, повышению микротвердости покрытий и прочности адгезионной связи покрытия и инструментальной основой. При этом наибольшее влияние на указанные параметры оказывает второй вариант комбинированной упрочняющей обработки, включающий в себя нанесение покрытия КИБ с последующей лазерной обработкой.

5. Экспериментально определены технологические параметры комбинированной упрочняющей обработки по критерию минимальной интенсивности изнашивания инструмента, которые хорошо согласуются с результатами теоретического анализа. Даны рекомендации по толщинам покрытий в составе износостойкого комплекса для различных вариантов комбинированной упрочняющей обработки.

6. Установлено влияние комбинированной упрочняющей обработки на параметры контактных процессов и напряженное состояние режущего клина инструмента. Для инструмента, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку, характерно снижение длины контакта стружки с передней поверхностью инструмента, коэффициента укорочения стружки и составляющих силы резания. При этом изменение указанных параметров определяется вариантом комбинированной упрочняющей обработки, типом покрытия, инструментальным и обрабатываемым материалами. Анализ теплового состояния инструмента позволил отметить снижение температур, как на передней, так и на задней поверхностях режущего клина при резании инструментом после комбинированной упрочняющей обработки. Экспериментально подтверждено снижение количества теплоты, поступающей в режущий клин инструмента, подвергнутого комбинированной упрочняющей обработке.

7. Установлено, что комбинированная упрочняющая обработка способствует снижению интенсивности изнашивания контактных площадок режущего клина и уменьшению опускания его вершины. Показано, что применение комбинированной упрочняющей обработки способствует снижению интенсивности процессов трещинообразования и сдвигает начало появления трещин в сторону большего времени работы инструмента по сравнению с инструментом с покрытием КИБ. При этом степень влияния на указанные процессы определяется вариантом комбинированной упрочняющей обработки, типом покрытия и инструментальным и обрабатываемым материалами.

8. Показано, что применение комбинированной упрочняющей обработки позволяет повысить работоспособность инструмента из твердого сплава и быстрорежущей стали в 1,5-3 раза по сравнению с инструментом с покрытием, причем это увеличение зависит от варианта комбинированной упрочняющей обработки, инструментального и обрабатываемого материалов, типа покрытия и режимов резания.

9. Установлено, что инструмент после комбинированной упрочняющей обработки целесообразно использовать при чистовой и получистовой обработке на повышенных скоростях резания заготовок из легированных и коррозионно-стойких сталей и сплавов на титановой основе. При работе на высоких скоростях резания преимущество имеют инструменты с покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов; при работе на средних и малых скоростях резания целесообразна комбинированная обработка инструмента с покрытиями на основе сложных нитридов.

10. Технико-экономическими расчетами показано, что применение комбинированной упрочняющей обработки режущего инструмента позволяет повысить производительность обработки и снизить на 20% стоимость операций механической обработки заготовок по сравнению с обработкой инструментом с покрытием КИБ.

2 вО

11. Опытно-промышленными испытаниями подтверждено повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали и твердого сплава, прошедшего комбинированную упрочняющую обработку, при точении, сверлении, нарезании резьбы и фрезеровании.

12. Разработанные технологические рекомендации по комбинированной упрочняющей обработке режущего инструмента переданы для использования ОАО "Димитровградхиммаш"; результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры "Металлорежущие станки и инструменты" УлГТУ.

1.Беккер М.С. Повышение работоспособности режущего инструмента на основе анализа механизма диффузионно-усталостного разрушения инструментального материала: Дис. д-ра техн. наук., 1989. — 212 с.

2. Направления развития конструкций и технологий металлообрабатывающего инструмента / Балков В.П. // ИТО: Инструм. технол. оборуд. — 1998, — №1, — С. 6- 12.

3. Верещака A.C. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. — М.: Машиностроение, 1993. — 336 с.

4. Верещака A.C. Повышение работоспособности режущих инструментов нанесением износостойких покрытий: Дис. д-ра техн. наук., 1986. — 601 с.

5. Полевой С.Н., Евдокимов В.Д. Упрочнение металлов. Справочник. — М.: Машиностроение, 1986. — 320 с.

6. О концепции выбора методов упрочнения / Коротков В.А. // Вестник машиностроения. — 1996. — № 1. — С. 21 22.

7. Технология упрочнения. Т.2 / Поляк М.С. — М.: Машиностроение, 1995. — 685 с.

8. Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. — М.: Машиностроение, 1987. — 304 с.

9. Арзамасов Б.Н. Технология и оборудование для экологически чистой ХТО // Вестник машиностроения. — 1996. — №5. — С. 26 28.

10. Комбинированные технологии вакуумной ХТО инструмента из стали Р6М5 / Тарасов А.Н. // СТИН. — 1996. — №4. — С. 31 34.

11. Разработка и внедрение технологии химико-термической обработки деталей и инструмента в условиях тлеющего разряда. Отчет о НИР / Московское высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана. Руководитель

12. Арзамасов Б.Н. № ГР. 80005837, Инв. № 0284. 0035457. — Москва, 1983. — 107 с.

13. Арзамасов В.Н. Химико-термическая обработка металлов в активизированных средах. — М.: Машиностроение, 1979. — 224 с.

14. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. — М.: Машиностроение, 1976, — 256 с.

15. Тарасов А.Н. Улучшение характеристик режущего инструмента из сталей Р6М5, Р6М5К5, Р8МЗК6С, Р9М4К8 при низкотемпературной газовой цементации // Станки и инструмент. — 1979. — №10. — С. 38 -44.

16. Табаков В.П. Повышение эффективности режущего инструмента путем направленного изменения параметров структуры и свойств материала износостойкого покрытия: Дис. д-ра техн. наук., 1992. — 641 с.

17. Верещака A.C., Табаков В.П. Физические основы процесса резания и изнашивания инструмента с износостойкими покрытиями. Ульяновск: Ул-ГТУ, 1988,— 144 с.

18. Верхотуров А.Д., Муха И.М. Техника электроискрового легирования металлических поверхностей. —Киев.: Техника, 1982. — 181 с.

19. Электроискровое легирование металлических поверхностей / Г.В. Самсонов, А.Д. Верхотуров и др. — Киев: Наукова Думка, 1975. — 218 с.

20. Верхотуров А.Д., Муха И.М. Электродные материалы для электроискрового легирования. — М.: Наука, 1988. — 224 с.

21. Верхотуров А.Д. Некоторые вопросы теории и практики метода ЭИЛ металлических поверхностей // Физика и химия обработки материалов. — 1993, —№3, —С. 60 65.

22. Барон Ю.М. и др. Повышение стойкости режущего инструмента методами магнитной и магнитоабразивной обработки. Экспресс-информация, серия "Металлорежущий и контрольно-измерительный инструмент". М.: НИИмаш, 1980, вып. 1.

23. Биронт B.C. Применение ультразвука при термообработке металлов. — М.: Металлургия, 1977. — 301 с.

24. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. — М.: Металлургия, 1990. — 216с.

25. Гусева М.И. Ионная имплантация в металлах // Поверхность. Физика, химия, механика. — 1982. — № 4. — С. 27 56.

26. Ионная имплантация / Под ред. Хирвонена Дж.К. — М.: Металлургия, 1985, —392 с.

27. Нанесение покрытий из металлических сплавов способом ионной имплантации в вакууме / Li Zheng, Li Hongyong, Liu Tianxiang // Jinshu rechuli Heat Treat. Metals. — 1995, :5. — N. 10 - 13. — Кит. См. РЖ Технология машиностроения. — 1996, реферат 2Б463.

28. Лазерное упрочнение инструментальных сталей / Великих B.C., Гонча-ренко В.П. и др. // Технология и организация производства. — 1976. — №11. — С. 45 -47.

29. Исследование процесса контурно-лучевого лазерного упрочнения материалов / Коваленко B.C. и др. // Электронная обработка материалов. — 1976, —№5, —С. 22 25.

30. Миркин Л.И., Пилипецкий Н.Ф. Упрочнение сталей при воздействии светового луча лазера // Металловедение и термическая обработки металлов.1966. — №4. — С. 70-72.

31. Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки / Под ред. Ю.М. Лахтина и Я.Д. Когана. — М.: Машиностроение, 1972 — 164 с.

32. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин / Рыков Э.В., Суслов А.Г., Федотов В.П. — М.: Машиностроение, 1979.176 с.

33. Лахтин Ю.М. Поверхностное упрочнение сталей и сплавов // Металловедение и термическая обработки материалов. — 1998. — №11. — С. 32 -35.

34. Гуреев Д.М., Ялдин Ю.А. О лазерной термической обработке инструментальных сталей // Металловедение и термическая обработки материалов.1998, —№9. С. 45 -49.

35. К расчету тепловых полей при сканировании источника энергии / Абрамов О.В., Гуськова А.П., Морящев С.Ф., Черепнев С.С. // Физика и химия обработки материалов. — 1987. — №2. — С. 64 68.

36. Лазерная обработка инструментальных сталей / Углов A.A., Медрес Б.С., Соловьев A.A. // Физика и химия обработки материалов. — 1987. — №3.1. С. 6 7.

37. О состоянии тонкой структуры карбидов в твердом сплаве ВК8 в зоне импульсной лазерной обработки / Гуреев Д.М., Лалетин А.П., Чулкин

38. В.H., Яресько С.Н. // Физика и химия обработки материалов. — 1987. — №6. — С. 36 40.

39. Термомеханическое воздействие импульсного лазерного излучения на сплавы/ Тарасенко С.Н. // Физика и химия обработки материалов. —1989. — №2. —С. 28 30.

40. Термоупругие напряжения в пластине при воздействии лазерного излучения / Тиман Б.Л., Углов A.A., Фесенко В.М., Костенко А.Б. // Физика и химия обработки материалов. — 1989. — №3. — С. 27 30.

41. Моделирование лазерной закалки сталей с учетом тепловых кинетических и диффузионных процессов / Завестовская H.H., Игошин В.И., Шишковский И.В. // Физика и химия обработки материалов. — 1989. — №5, —С. 50 56.

42. Влияние лазерной обработки на содержание остаточного аустенита в углеродистых и хромистых сталях / Федосов С.А. // Физика и химия обработки материалов. — 1990. — №5. — С. 18-22.

43. Влияние импульсной лазерной закалки на механические свойства конструкционных сталей при высокоскоростном деформировании / Кикин П.Ю., Медведев A.A., Пчелинцев А.И., Русин Е.Е. // Физика и химия обработки материалов. — 1990. — №6. — С. 58 60.

44. О формировании ОЦК-решетки твердого раствора при обработки стали PI8 импульсным лазерным излучением / Бабикова Ю.Ф., Каюков C.B., Петрикин Ю.В. // Физика и химия обработки материалов. — 1990. — №4. — С. 23 -28.

45. Влияние структурно-фазовых превращений в инструментальных материалах при лазерной обработке на износостойкость режущего инструмента / Бекренев А.Н. и др. // Физика и химия обработки материалов. —1990, —№2, —С. 35 38.

46. Проектирование оптимальных технологических режимов закалки режущего инструмента лазерным лучом / Анищенко Л.М., Лавренюк С.Ю.,

47. Проскунов C.B., Углов A.A., Матехнов В.М. // Физика и химия обработки материалов. — 1987. — №1. — С. 40 46.

48. Лазерная закалка инструмента из быстрорежущих сталей с предварительной химико-термической обработкой / Сафонов А.Н., Зеленцова Н.Ф., Митрофанов A.A., Сафонова Е.А. // Станки и инструмент. — 1998.4, —С. 18-22.

49. Упрочнение вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов излучением ОКГ / Филимоненко В.И., Журавлев А.И. и др. // Науч. техн. реф. сб. "Электрофизические и электрохимические методы обработки" — 1980. — С. 6 -9.

50. Повышения периода стойкости режущего инструмента из быстрорежущей стали методом лазерной обработки / Сафонов А.Н., Зеленцова Н.Ф., Сиденков Е.А., Митрофанов A.A. // СТИН. — 1995. — №6. — С. 17 20.

51. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении / Крылов К.И., Прокопченко В.Т., Митрофанов A.C. — Л.: Машиностроение, 1985.496 с.

52. Коджаспиров Г.Е., Соколовский А.Г., Подпругин В.Н. Некоторые особенности лазерного упрочнения инструментальных сталей // Физика износостойкости поверхности металлов. — Ленинград.: ФТИ им А. Ф. Иоффе АН СССР, 1988. — С.124- 128.

53. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. — М.: Машиностроение, 1989. — 304 с.

54. Лазерное упрочнение поверхностного слоя углеродистой стали. Отчет о НИР / Дальневосточное высшее инженерное морское училище им. адм. Г.И. Невельского. Руководитель Семенихин Я.Н. № ГР. 0183 0046015, Инв. № 0285.0075228. — Владивосток, 1985. — 52 с.

55. Calirea superticiala cu laser a ofelului OSC8 / zamfir Simona, Mafei Daniela // Metallurgia. — 1996. — 48, J2. — C. 31 34.

56. Коваленко B.C. Прогрессивные методы лазерной обработки материалов. Киев.: Вища школа, 1985. — 88 с.

57. Борзенкова Т.Г. Технологическое обеспечение и исследование износостойкости твердосплавного деформирующего инструмента с применением метода лазерного упрочнения: Дис. канд. техн. наук., 1982. — 170 с.

58. Миркин Л.И., Пилипецкий Н.Ф. Упрочнение твердого сплава при воздействии светового луча. Изв. АН СССР. Серия "Металлы". — 1967. — №3.1. С. 137 139.

59. Повышение стойкости концевых фрез из быстрорежущих сталей при закалке излучением непрерывного СОг-лазера / Сафонов А.Н., Зеленцова Н.Ф., Митрофанов A.A. // Станки и инструмент. — 1997. — №6. — С. 24 -28.

60. Разработка и внедрение процессов, повышающих стойкость металлообрабатывающего инструмента. Отчет о НИР / Казахский политехнический институт. Руководитель Орлов П.Г. № ГР. 0186 0075512, Инв. № 0287. 0040174. — Алма-Ата, 1986. — 68 с.

61. Обработка деталей лучом лазера / Суминов В.М., Промыслов Е.В., Скворчевский А.К., Кузин Б.Г. — М.: Машиностроение, 1969. — 196 с.

62. Погодаев А.Н. Изнашивание плазменных покрытий // Вестник машиностроения. — 1991. —№4. — С. 61-64.

63. Плазменно-напыленные покрытия и их обработка концентрированными источниками энергии. Сенчило Ж.Г. // Современная техника и технологии: Тез. докл. обл. научно-практ. конф. молодежи и студентов. Томск, 1996.— С. 79- 80.

64. Лазерная обработка материалов / Рыкалин H.H., Углов A.A., Кокора А.Н.

65. М.: Машиностроение, 1975. — 296 с.

66. Расчет нестационарных температур при плазменном напылении износостойких покрытий / Подображных А.Н., Рогожин В.М. // Вестник машиностроения. — 1995. —№11. — С. 35 39.

67. Иванов Е.М. Инженерный расчет теплофизических процессов при плазменном напылении. Из-во Сарат. ун-та, 1983. — 140 с.

68. Детонационные покрытия в машиностроении / Бартеньев С.С, Федько Ю.П., Григорьев А.И. — М.: Машиностроение, 1982. — 214 с.

69. Износостойкие покрытия для режущего инструмента. Beschichten statt schmieren // Werkstatt und Betr. — 1996. — 129, № 9. — C. 40. — Нем. См. РЖ Технология машиностроения. — 1997, реферат 3A438.

70. Режущий инструмент с покрытием. VA — Stahle mit hartstoffdtschichteten Werkzeugen bearbeiten // Ind. — Anz. — 1996. — 1 1 — 2. — N. 61.

71. Перспективы развития режущих инструментов. Werkzeughersteller haben das Wort / Mambrett: Franko // VDI Z: Integr. Prod. — 1997. — Spec. >3. — N. 10, 12, 14. — Нем. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат 6А387.

72. Износостойкое покрытие для режущих инструментов. Tool coating // Cutt. Tool Eng. — 1997. — 49, J7. — N. 54 — Англ. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат 5А433.

73. Режущие инструменты с напылением для фрезерования. Für das Fräsen geschaffen / Mauschart Josef// Werkstatt und Betr. — 1997. — 130, '7 8. — N. 34 - 36. — Нем. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат 4А420.

74. Износостойкое покрытие. Coatings tackle touch machining jobs // Amer/ Mach. — 1997. — 141, '5. — N. 26. — Англ. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат 2А447.

75. Верещака A.C., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. — М.: Машиностроение, 1986. — 196 с.

76. Минкевич А.Н., Захаров В.В. Получение карбидных покрытий методом КВТК // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1979. — №6. — С. 36 40.

77. Preston M.B. Mechanisms of Wear. Boundary Lubrication. An approach of World Literature. Amer. Soc. Mech. Neg., New-York. — United — Eng. Center, 1969, p. 19-37.

78. Выбор и отработка технологического процесса нанесения покрытий на режущий инструмент. Отчет о НИР / Оренбур. политехи, ин-т. Руководитель Ильичев A.A. № ГР. 0183 0046161, Инв. № 0284.0023088. — Оренбург, 1983, — 106 с.

79. Касьянов C.B. Исследование режущих свойств и разработка путей дальнейшего развития инструментов с износостойкими покрытиями: Дис. канд. техн. наук. — М., 1979. — 214 с.

80. Гебель Н. Физические и трибологические свойства твердых пленок, изготовленных по технологии ионной плакировки // Материалы симпозиума фирмы "Лейбольд Гереус". — 1986. — 215 с.

81. Повышение работоспособности инструментов из быстрорежущих сталей. Tooling and Prod. — 1989. — 55, №1. — С. 48 50.

82. Романова JI.M. Разработка вакуумных ионно-плазменных покрытий для режущего инструмента и исследование их основных свойств: Дисс. канд. техн. наук, 1986. — 96 с.

83. Казак И.Б. Поверхностное упрочнение материала режущего инструмента на основе регулирования контактного взаимодействия с обрабатываемым материалом: Дисс. канд. техн. наук, 1987. — 140 с.

84. Кормилицын С.И., Бочков Ю.М. Работоспособность инструментов с покрытием при точении труднообрабатываемых материалов. — В кн.: Физические процессы при резании металлов. — Волгоград: ВПИ, 1986. — С. 58 63.

85. Самсонов Г.В. и др. Конфигуративная модель вещества. — Киев: Наукова думка, 1971. — 232 с.

86. Мацевитый В.М. Покрытия для режущих инструментов. — Харьков: Вища школа, 1987. — 128 с.

87. Повышение стойкости режущего инструмента путем изменения адгезионно-прочностных свойств износостойкого покрытия / В.П. Табаков, Ю.В. Полянсков, Ю.Н. Николаев и др. // Станки и инструмент. — 1990. — №3, — С. 22-23.

88. Тонконогий B.M. Разработка методов повышения работоспособности многолезвийных сложнопрофильных инструментов с покрытием: Дисс. канд. техн. наук, 1987. — 116 с.

89. Достижения в области режущих инструментов. Innovative Werkzeugsysteme // TR Techn. Rdsch. Techn. Rdsch.. — 1998. — 90, №5.

90. C. 34 35. — Нем. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат 7А400.

91. Достижения в области режущих инструментов. Hersteller demonstrierten auf ЕМО Wirtschaftlichkeit und Vielfalt // Maschienenmarkt. — 1997. — 103, *46. — N. 66, 68, 70. — Нем. См. РЖ Технология машиностроения.1998, реферат 5А405.

92. Концевые фрезы из быстрорежущей стали. Roughing endmills // Cutt. Tool Eng. — 1997. — 49. '9. — N. 103. — Англ. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат 5А471.

93. Режущие пластины с износостойким покрытием. Coreturning grade gets tough // Amer. Mach. — 1997. — 141, 1 11.— N. 22, —Англ. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат 4А385.

94. Режущие инструменты. Werkzeuge zur Metallbearbaitung / Heibel Volker // TR Techn. Rdsch. Techn. Rdsch.. — 1997. — 89, '41 42. — N. 32 - 36. — Нем. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат ЗА411.

95. Высокоэффективное покрытие для режущих инструментов. Teistungsfähigkeit bewiesen // Produktion. — 1997. — 36, *35. — N. 34. — Нем. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат ЗА424.

96. Износостойкое покрытие для концевых фрез. Running dry // Metallwork. Prod. — 1997. — 141, 40. — N. 39. — Англ. См. РЖ Технология машиностроения. — 1998, реферат ЗА426.

97. Получение многослойных покрытий с оптимальными параметрами / Власов В.М., Илюхина Н.И. // Теор. основы проектирования систем иоборудования автоматиз. производств / Воронеж, технол. акад. — Воронеж, 1995. —С. 134 138.

98. Табаков В.П. Исследование износостойкости покрытий режущих инструментов, полученных с применением составных катодов // Станки и инструмент. — 1996. —№3. —С. 14 17.

99. Табаков В.П. Применение покрытий на основе карбонитрида титана для повышения стойкости режущего инструмента // Станки и инструмент.1991, —№11, —С. 18 19.

100. Повышение работоспособности режущего инструмента путем направленного изменения состава износостойкого покрытия / В.П. Табаков, В.И. Езерский, Ю.В. Полянсков // Вестник машиностроения. — 1989. — №12, —С. 43 46.

101. Табаков В.П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана. Ульяновск: УлГТУ, 1998. — 123 с.

102. М.: Информэлектро, 1990, —С. 71-72.

103. Ширманов H.A. Повышение работоспособности режущего инструмента путем изменения состава покрытия на основе карбонитрида титана: Дис. канд. техн. наук., 1994. — 253 с.

104. Управление качеством покрытия изменением картины электрического поля / Аникеева Н.П., Иванов Г.С.: Кур. гос. техн. ун-т. — Курск, 1997.7 с.

105. Комбинированные методы обработки покрытий / Мирошников Д.В., Сапа Д.А., Ситников A.A. // Научно-техн. творчество студ.: Сб. тез. докл. 54 научно-техн. конф. студ., аспирантов и проф. преп. состава Алт. гос. техн. ун-та. — Барнаул, 1996. — С. 86.

106. Методы повышения стойкости инструмента / Лобанов A.C., Грищенко П.А., Суслаков В.В. // Ресурсосберегающие технологии в машиностроении: Тез. докл. респ. науч.-практ. конф. Моск. акад. автомоб. и тракт, машиностр. — М., 1993. — С. 61 62.

107. Tribologikal behavior of TiN and (Ti, A1)N deposited on substrates plasma nitrided at low pressure / Scorie В., Kakas D. // Mater, and Manuf. Prosesses. — 1995. — 10, '2. — C. 321 326.

108. Исследование структурных изменений в покрытии нитрида титана при алмазном выглаживании / Хворостухин А.Л., Белых Л.И., Куксенова А.И. // Физика и химия обработки материалов. — 1986. — №5 6. — С. 111 - 114.

109. Воеводин A.A., Ерохин А.Л. Исследование внедрения ионов в растущие слои многослойных покрытий, получаемых ионно-плазменным осаждением в вакууме,// Физика и химия обработки материалов. — 1993. — №2, —С. 78 82.

110. Демкин Н.Б., Рыков Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. — М.: Машиностроение, 1981. — 244 с.

111. Иванов Г.П. Технология электроискрового упрочнения инструмента и деталей машин. —М.: Машгиз, 1961 . — 303 с.

112. Коваленко B.C. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. — Киев.: Вища школа, 1975. — 234 с.

113. Поверхностное упрочнение деталей с помощью лазера / Коваленко B.C., Приходько Н.И., Стрижак А.И. // Технология и организация производства, 1975. — №7 — С. 47 49.

114. Лазерное упрочнение контактных поверхностей металлических уплотнений. / Коваленко B.C. и др. // Электронная обработка материалов, 1975, —№6, —С.77- 79.

115. Маталин A.A. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. — Киев.: Техника, 1971. — 144 с.

116. Структура и свойства сплавов, обработанных излучением лазера / Криштал М.А., Жуков A.A., Кокора А.Н. — М.: Металлургия, 1973. — 192 с.

117. Упрочнение вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов излучением ОКГ / Филимоненко В.И., Журавлев А.И. и др. // Науч. Техн. реф. сб. "Электрофизические и электрохимические методы обработки", вып. 5. М.: НИИМаш, 1980. — С. 6 - 9.

118. Салмаков Н.С. Упрочнение твердосплавного инструмента // Станки и инструмент. — 1997. — №6. — С. 28 30.

119. Структура и твердость поверхностных слоев стали после обработки лучом лазера / Белянкин В.А., Жуков А.Н., Кокора А.Н. и др. // Физика и химия обработки материалов. — 1967. — №2. — С. 115 116.

120. Металловедение и термическая обработка стали. Справ. 3-е изд-е пере-раб. и доп. в 3-х томах под ред. Бернштейна Н.Л., Рахштадта А.Г., — М.: Металлургия, 1983. — 216 с.

121. Сафонов А.Н., Григорьянц А.Г. Лазерные методы термической обработки в машиностроении. — М .: Машиностроение, 1986. — 47 с.

122. Миркин Л.И. Физические основы обработки материалов лучами лазера.

123. М.: Изд-во МГУ, 1975. — 383 с.

124. Обработка лучом лазера / Кокора А.Н., Жуков A.A. и др. // Металловедение и термическая обработка материалов. — 1966. — №2. — С. 41 -42.

125. Коваленко B.C. Обработка материалов импульсным излучением лазера.

126. Киев.: Вища школа, 1977. — 140 с.

127. Дьюли У. Лазерная технология и анализ материалов: Пер. с англ. — М.: Мир, 1986.— 504 с.

128. О теплопроводности цилиндра при воздействии резкого градиента неустановившейся температуры / Фесенко В.М., Фесенко М.В. // Физика и химия обработки материалов. — 1994. — №6. — С. 12 18.

129. Пространственные нелинейные задачи нагрева металла излучением лазера / Рыкалин H.H., Углов A.A., Смуров И.Ю. // Физика и химия обработки материалов. — 1979. — №2. — С. 3 8.

130. К расчету термонапряженного состояния металлического цилиндра при нагреве импульсно-периодическим лазерным излучением / Углов A.A., Кулик А.Н., Махоркин H.H., Сеник А.П. // Физика и химия обработки материалов.— 1994, —№4 5. с. 12-18.

131. Тамаров А.П. Повышение работоспособности быстрорежущего инструмента при обработке труднообрабатываемых материалов путем комплексного лазерного легирования: Дис. канд. техн. наук, 1991. — 228 с.

132. Расчет теплового воздействия импульсной лазерной обработки на полупроводниковые материалы / Семерак М.М., Готра З.Ю., Демкович И.В., Осередько С.А., Бобицкий Я.В. // Инженерно-физический журнал. — 1987, — №3. — С. 555 563.

133. Тепловые и термодеформационное процессы при форсированном нагреве стали / Малевич Ю.А., Папкович В.Н., Севастьянов П.В., Седяко Д.Г., Дымова Л.Г. // Инженерно-физический журнал. — 1990. — №3. — С. 402 -405.

134. Прасад Рам Нареш. Лазерное упрочнение инструментальных материалов в условиях дополнительного охлаждения: Дис. канд. техн. наук, 1988, — 189 с.

135. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента. — М.: Машиностроение, 1992. — 240 с.

136. Расчет длины контакта стружки с передней поверхностью инструмента / Сидоренко Л.С. // СТИН. — 1996. — №6. — С. 29 31.

137. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. — М.: "Наука", 1973. — 312 с.

138. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача — М.: Машиностроение, 1980. — 560 с.

139. Юдаев Б.Н. Теплопередача. — М.: Высш. школа, 1981. — 319 с.

140. Основы учения о теплообмене / Гребер Н., Эрк С., Григулль У. — М.: Изд-во иностр. литературы, 1958. — 566 с.

141. Гуляев А.П. Металловедение — М.: Металлургия, 1986. — 544 с.

142. Влияние состава износостойкого покрытия на контактные и тепловые процессы и на изнашивание режущего инструмента / Табаков В.П. // Станки и инструмент. — 1997. — №10. — С. 20 24.

143. Использование метода склерометрии для определения адгезионных свойств ионно-плазменных покрытий / Г.С. Фукс-Рабинович, В.Ф. Моисеев, A.A. Кацура, Г.К. Досбаева, Л.Б. Крапошина // Заводская лаборатория. — 1990. — №2. — С. 95 98.

144. Вязкость и пластичность ионно-плазменных покрытий из нитрида титана / В.Ф. Моисеев, Г.С. Фукс-Рабинович, Г.К. Досбаева, В.Н. Скворцов // Заводская лаборатория. — 1990. — №1. — С. 57 59.2 ВО

145. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Усманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов и др. — М.: Металлургия, 1981.282 с.

146. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. — М.: МИСИС, 1994. — 328 с.

147. Тушинский Л.И., Плохов A.B. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. — Новосибирск.: Наука, 1986. — 197 с.

148. Богомолова H.A. Практическая металлография. — М.: Высшая школа, 1982. —272 с.

149. Васильев Д.М., Трофимов Б.Б. Современное состояние рентгеногграфи-ческого способа измерения макронапряжений. Обзор // Заводская лаборатория. — 1984. — №7. с. 20 29.

150. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т. 2. Под ред Коси-ловой А.Г. и Мещерякова Р.К. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985. — 496 с.

151. Режимы резания металлов: Справочник / Барановский Ю.В., Брахман Л.А., Гдалевич А.И. Под ред. Корнемника А.Д. 4-е изд. перераб и доп.

152. М.: НИИавтопром, 1995. — 456 с.

153. Режимы резания труднообрабатываемых материалов: Справочник / Я.А. Гуревич и др. — М.: Машиностроение, 1986. — 352 с.

154. Зорев H.H. Вопросы механики процесса резания металлов. — М.: Маш-гиз, 1956.— 368 с.

155. Метод фиксации следов контактных процессов на передней поверхности инструмента / Талантов Н.В., Черемушников Н.П., Уткин Е.Ф. // Вопросы оптимального резания металлов. Изд-во Уфимского авиационного института. — 1976. — С. 15 18.

156. Дзельтен Г.П. Определение напряженного состояния и прочности режущей части инструмента с целью выбора ее рациональных параметров: Дис. канд. техн. наук, 1996. — 97 с.

157. Бетанели А.И. Прочность и надежность режущего инструмента. — Тбилиси: Сабчота Сакартвело, 1973. — 302 с.

158. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. — М.: Машиностроение, 1981. — 279 с.

159. Технологические остаточные напряжения. Под ред. A.B. Подзая. — М.: Машиностроение, 1973. — 215 с.

160. Башков В.М., Кацев П.Г. Испытания режущего инструмента на стойкость . — М.: Машиностроение, 1985. — 136с.

161. Грановский Г.И. Обработка результатов экспериментальных исследований резания металлов. — М.: Машиностроение, 1982. — 112 с.

162. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущих инструментов. — М.: Машиностроение, 1974. — 231 с.

163. Образование аустенита при сверхбыстром лазерном нагреве сталей со структурой пакетного мартенсита / Садовский В.Д., Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Яковлева И.Л. // Инженерно-физический журнал. — 1987, —№3, —С. 555 563.

164. Планирование эксперимента при поиске оптимальных решений / Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. — М.: Наука, 1976. — 275 с.

165. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. — М.: Машиностроение, 1969. — 150 с.ш

166. Талантов Н.В., Быков Ю.М. Исследование деформации режущего клина инструмента с износостойкими покрытиями // Сверхтвердые материалы. — 1985,—№2.— С. 35 39.

167. Лазерное и электроэррозионное упрочнение материалов / B.C. Коваленко, А.Д. Верхотуров, Л.Ф. Головко и др. — М.: Наука, 1986. — 276 с.

168. Пространственные нелинейные задачи нагрева металлов излучением лазера / Рыкалин H.H., Углов A.A., Смуров И.Ю. // Физика и химия обработки материалов. — 1979. — №2. — С. 3 8.

169. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. — М.: "Статистика", 1974. — 192 с.

170. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1982. — 278 с.

171. Ruft A.M., Ives L.K. In: Int. Conf. of Wear of Materials. Netnerlands: Eisevier Sequoia, 1982. — p. 285-301.