автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Повышение стойкости рабочих деталей разделительных штампов покрытием нитридом титана

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО НАУКЕ . ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКЕ

СКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГОЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "СТАНКИН"

На оравах рукописи

КАРАЧУН АЩЩЕЙ

ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ РАБОЧИХ ДЕТАЛЕЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ ПОКРЫТИЕМ НИТРИДОМ ТИТАНА

сдельность: 05.03.05 - Процессы и машины обработЫ

давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учено® степени кандидата технических наук

Москва - 1993

/

Работа выполнена на кафедре "Автоматизированные системы и модули обработки маталлов давлением" Московского Государственного Технологического Университета "СТАНКИН".

Научный руководитель: - доктор технических наук,

Профессор E.H. Ланской.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор A.C. Верещака. -кандидат технических наук, дощнт Г.С, Фукс-Рабинович

Ведущее предприятие: НИИТАВТОПРОЫ - Москва

Защита соствтся " 1993г. в Ж*

на заседании специализированного совета Д 063.42.01 в МПУ "СТАНКИН" по адресу: 101472, г. Москва, Вадковский пер.,д.3а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПУ "СТАНКИН"

Автореферат розослан _1993г.

/ Ученый се:фетарь .

специализированного Совета, e^ifc'f&e доктор технических наук, профессор Бубнов В.А.

- 1 -

0Е2.ДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Одним из важных элементов, определяющих эффективность лнстолтамловочного ' производства, является .'та^поЕНй инструмент. Осковкь'.ч технкко-экономическим параметрах штампа, существенно влияхщик на производительность, всегда >удет износостойкость его рабочих деталей.

Именно зт!:ы объясняется появление большого количества ¡сследованнй, посвя^енньк ивьгсканив путей повышения изнссос-•ойкостн рабочих деталей итсипоз.

До последнего времени основные разработки в области позывная стойкости рабочих деталей штампов, как правило, сзсди-шсь к приманешт высоколегированных быстрорежущих сталей я •вердых сплавав. Однако нз современном этапе применение етн" ¡ате риалов сопрядено со значительными затратами, обусловленкы-ш изменениями структуры цея на редкоземельные легирующие ае-мл.ты и другие компоненты, необходимые при производстве ука-¡анных материалов. В этой связи приобретает особув-актуагь-:ость определение возможности применения зисоколагироваг;кых талей при сакрггени^: расхода дефицитных дорогостоящих кошто-¡ентоз. Достигнуть зтса цели !<сл.чо, например, путем покрытия хабочих деталей Етампов износостойкий! тугоплавгагми соелинени-ага.

Проблеме поверхностях покрытий металлов, в тем числе износостойкими соединениями, посвядено значительнее количестю разработок к исследований. Однг^сз покрытие р:йич«и деталей гтг'-тов сспрягено с необходамсстья учета существенных особен-гостей, характерных для процесса ..истовой штамповки, в част-:сстя нырубга.

На основании анализа технической литература модно с.ча-;а?ь, что проблемы, связанные с ленменениеч изнссссгсй:а;г. по;-с-отий' рабочих деталей ятаютов, гоучгкы.еце недостаточно. Вызе-13Доаенное подтверждает г.стуа~: уость задач. слязгнг'х с позы-:еннем износостойкост:? рабочих деталей ргздедительн'.к ктьмпоз ¡угем применен;^ износозтойгас; лсчспыти/!.

Цель и работы является козленке »'ф;ктиш;ост:г лнетезтеы-юве-шого производства путем применения износостойки.-, искрите" ) конструкциях разделительных щ-ггапов.

- 2 - " ;

Методы исследования. Теоретическое изучение процесса из носа рабочих деталей разделительных штампов с покрытием нитридом титана осуществлено на основе усталостной теории износ твердых тел. Экспериментальное исследование.изнашивания рабочих деталей вырубных штампов с покрытием нитридом титана проведено на специальном стенде, позволяющим варьировать усили( деформирования и усилие трения на пуансоне; при этом использовалась методика планирования эксперимента.

При этом для большей достоверности и возможного контрол$ результатов экспериментальные исследования осуществлялись ка* в лабораторных, так и в производственных условиях.

Научная новизна работы заключается в :

- установлении взаимосвязи параметров нанесения покрытий TIN и характера износа рабочих деталей разделительных штампов;

- разработке математической модели процесса износа рабочих деталей вырубных штампов с покрытием нитридом титана;

- установление оптимальных значении параметров технологических режимов нанесения износостойких покрытий TIN на рабочие детали вырубных штампов (применительно к высокохромистым полутеплостойким инструментальным сталям).

Практическая ценность работы заключается в рекомендациях по выбору режимов нанесения износостойкого покрытия TIN на высокохромистые полутеплостойкие стали, а также в рекомендациях по подготовке рабочих деталей штампов и прогнозировании стойкости штампов с покрытием TiN.

Реализация работы. Результаты работы внедрены на заводе электротехнического оборудования "ПОЛЯМ" г.Щецинек, Польша (RP), при вырубке-пробивке гаек из стали СтЗ для электротехнического оборудования. Внедрение результатов работы позволило повысить стойкость вырубных штампов в 3 раза.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работь: доложены и рбсуждены на научно-техническом семинаре "Пути повышения стойкости штампов объемной и листовой штамповки" в Российском доме знаний (бывший Дом научно-технической пропаганды) в 1990 году, а также на заседании международной конфер нции Hord Coating в г. Мельно (RP) в 1990 году. В полном объеме - эбота была доложена на заседании кафедры "Ав-

оматизированные системы и модули обработки металлов давлением" осковского Государственного Технологического университета Зтанкин".

Публикации. По теме диссертационной работы .опублюсо?ано этыре печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит иэ введе-и, четырех глав, основных выводов, списка использованной лигатуры (116 наименований) и приложений. Работа изложена яа 1 страницах машинописного текста и содержит 50 рисунков и 8 • блиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной раба, сформулированы основные научные положения, вынесенные на Щ1ту.

В первой главе определены особенности процессов раздели-1ьных операций в листоштачповочном производстве, проведен низ существующих исследований в рбласти повышения стойкости шпов на разделительных операциях. Проблемами теории разде-ельных процессов занимались и занимается многие российа*ие -эрубежные ученые, в том числе: Ю.А. Геллер, Н. Ге.*.шьск;и1, Куцерб-Воска, Ф.П. Михаленко, Е.А. Попов, В.П. Романовский, . Фукс-Рабинович, Н. Фишер-Шзтере, Арай Тхоры. Предложенная рия трения и износа для разделительных операций листовой жговки позволила дать подробный анализ процесса износа, а эстные количественные силовые воздействия при вырубке позео-

1 выявить сопровождающие вырубку физические процессы, про-эдязде з рабочей зоне разделения листа.

В частности, отмечено, что в процессе зырубки-пробивки, ■акт заготовки с инструментом происходит .чах по части гор-1Й плоскости по ширине пояска смятия, так и по боковой ао-ности по ширине блестящего пояска..

На основе обобщения результатов анализа разработана мето-

расчета напряжений по пояску смятия по ботовым кчнтгжтннм рхностям инструмента. Выявлены характеристики тепловых чв-й, сопроваддаящих процесс вырубки-пробивки и их влияние I. >

2 инструмента.

Особое место отведено анализу методики повышения стойкости рабочих деталей штампов для разделительних операций; отке-чены основные факторы, влияющие на стойкость разделительны) штампов, зависящие от свойств штампуемого изделия, конструкций инструмента и оборудования.

Наибольшее влияние на стойкость разделительных пггампо] оказывавт физико-химические свойства рабочих деталей, которы< можно изменять, используя новые инструментальные материалы применяя новые прогрессивные технологии термической обработки Далее подробно рассмотрены способы поверхностной обработки рабочих детален штампов с целью повышения их износостойкости. На основе анализа технической литературы признано, что на иболее приемлемы для нанесения износостойких покрытий на раба чие детали штампов физические методы, основанные на использо вании высокого разряда в вакууме, в том числе метод магнетрон кого ионного реактивного распыления. Этим методом можно осу ществить нанесение износостойких. покрытий при относительна низких температурах (Э00-500°С), что дает возможность работы ■ традиционными материалами, используемыми для рабочих детале разделительных штампов.

В заключении первой главы сделаны выводы, сформулирован цель работы и определены задачи исследования. На основании вы шеизложенного были определены следующие задачи исследовани представляемой диссертационной работы:

- установление взаимосвязи параметров покрытий TiN и харак тера износа рабочих деталей штампа для разделительных операци листовой штамповки;

- разработка алгоритмического обеспечения для машинного ана лиза взаимосвязи параметров покрытий TiN и характера износ рабочих деталей штампов разделительних операций;

- разработка и анализ физической модели износа пуансонов покрытием нитридом титана;

• - создание математической модели процесса износа (стойкости рабочих элементов разделительных штампов с покрытием TifJ.

Во второй гл. че проанализированы процессы трения и износг возникающие на рабочих кромках при вырубке-пробивке. При фо{ •иализации механизма возникновения трения на рабочих кромкг штампа, были рассмотрены силы, возникающие на поверхностях п> ансона и мат; щы при работе без прижима с жестким съемником. В процессе таботы отаюта от действия нормальных сил т

- о -

5оковых и торцевых поверхностях матрицы (Рбм, Ртм) и пуансона (Рбп, Ртп) появляются нормальные напряжения на боковых и торцевых поверхностях пуансона (б^п. бтп) и матрицы (б6м. бтм), соторые обусловливают возникновение касательных напряжений -бп, ^тп и Хеи. "Стм-

• На основе разработанной математической модели и приведениях расчетов были построены эпюры нормальных и касательных ¡апряжений по поверхностям пуансона и матрицы. Далее были оп-юделены закономерности трения на рабочих деталях штампа при ¡ырубке-пробивке. Поскольку на торцовых поверхностях пуансона [ матрицы как правило происходит механическое изнашивание со ¡дедами абразивного износа, сила трения, действующая по гон-•актным пояскам, была определена в соответствии с законом понтона:

Ттм = Г. Ртм - для матрицы;

ТтпгГ-Ртп - для пуансона. * (1)

де : /

Ттм - ста трения на торцевой поверхности матрицы;

Ртм - нормальная сила на торцевой поверхности матрицы.;

Ттп - сила трения на торцевой поверхности пуансона;

Ртп - нормальная сила на торцевой поверхности пуансона; Г - коэффициент трения.

По боковым поверхностям пуансона и матрицу имеет место еханическое и адгезионное изнашивание и в этом случае сила рения подчиняется двучленному вырат.ению в соответствии с за-оном Кулона:

Тб=Т. Рн+А, (2)

це :

Тб - сила трения на боковых поверхностях инструмента;

А - постоянная для данной трущейся гтары;

Рн - нормальная сила на боковых поверхностях пуансона - и матрицы.

Из анализа сил и напрякешм, действующа на рабочие части азделительных штампов, установлено, что пугшсси. особенно его :::свая поверхность, работает в более тяжелых условиях по зазнешяо с матрицей и стойкость штампа при вырубк. пробивке 1ределяетсп износостойкостью пуансонов.

Из вышеуказанного анализа следует, что при вырубке-прс-янкс существенное влияние окл:-иилет адг^-иоинаи спососн'сп

- 6 - ' ' ;

инструмента к обрабатываемому материалу. Далее во второй гла дан, всесторонний анализ взаимосвязей свойств материалов с i фрикционными характеристиками, определяемыми адгезионной cm собностыо.

Поскольку то, что площадь фактического контакта двч твердых тел составляет лишь незначительную часть кажущейс площади соприкосновения, на выступах образуется прочная адг< эионная связь, при этом узлы схватывания могут обрааоватьс при весьма малых нормальных давлениях.

Прочность связи схватывания является важной характерней кой, влияющей на интенсивность адгезионной составляющей тре ния; даже небольшое ослабление адгезионной связи приводит значительному снижению силы трения.

Учитывая то, что износостойкость определяется не тольи механической прочностью, но и. в большей мере способностью £ создавать при повторных взаимодействиях неоднородностей, коте рые .являются источниками зарождения и развития дефектов, боле износостойким будет не предельно жесткий материал, а материа • более "подвижный", способный к "самозалечиванию" дефектов, сожалению такой материал обладает как правило малой несуще способностью. Это приводит к решению о применении двухслойног материала для рабочих деталей штампов.

В качестве обобщения результатов анализа предложена мате матическая модель процесса изнашивания рабочих деталей штампо с покрытием TIN при вырубке-пробивке.

Расчетная схема работоспособности инструмента с покрытие! нитридом титана приведена на рис.1.. Сделав допущение, что из нашивающее тело является собственно жестким и используя поня' тие о единичной фрикционной связи можно записать исходно» уравнение интенсивности изнашивания В.П.Крагельского в следующем виде:

где •

lh - безразмерная интенсивность изнашивания;

д- - безразмерный комплекс, характеризующий шеро-

t ховатость поверхности;

Q -^ безразмерный коэффициент, зависящий от формь

ЧИ+О ftV+ ¿1 БЫСТуПОВ и упрочнения материала;

Роботоспособность инстру-мэнта.о покрытием ТсЫ

да.тват'

Рио„ Л йагигорн, шияшпв на роботоасособкоеть вксуру-изнтв о нокрытавм наградой стгеиа,® растаскал охеиа процесса износа пуансонов с нажатием ЭД.

4 -е-

Ас-—т- безразмерный коэффициент упрочнения молеку-Г .ЭД-И .

ляркои связи;

¡< - коэффициент пропорциональности;

" механические параметры, . .характеризующие

свойства изнашиваемого материала;

(•Ъ^Д' (3) - характеристики изнашиваемой поверхности;

ра- внешняя нагрузка.

После прёобразований получена формула для расчета стойкости

рабочих деталей штампа с покрытием нитридом титана:

где

-г _ .AtiN • _

I . г-i ос.м-oci -Kl^-e,)?«

(4)

стойкость штампа (число ходов); толщина слоя покрытия нитрида титана (мм); I - путь трения (мм); г ра- внешняя нормальная нагрузка (Н); вл*—— ~ упругая постоянная Киргофа истираемого тела TIN

** г (Па-1); . 0;—- упругая постоянная Киргофа истираемого тела Ед . (Па-Ъ;

Ц- постоянная, учитывающая фрикционные свойства истираемого тела нитрида титана;

в М+&) "^W^iC'kfr постоянные. , учитывающие ^геометрические и адгезионные свойства трущихся тел;

постоянная, связанная с упруго-прочностными свойствами истираемого покрытия TIN (Па); t - показатель степени фрикционных свойств; ^л,-■ - безразмерные коэффициенты Пуассона нитрида титана и обрабатываемого материала.

Используя полученную формулу, можно определить влияние отдельных параметров процесса как конструктивных, так и технологических на стой рсть рабочих деталей разделительных штампов с износостойким покрытием нитридом титана.

Как видно и? полученной формулы (4) стойкость штампа будет непосредственно зависеть от толщины слоя покрытия Дцы» отсюда можно, сазалось бы,, добиться .любой бесконечно большой стойкости. Следуем учесть, что эта формула справедлива для со-

ершенного определенного диапазона толщины слоя. При увеличе-ии толщины слоя TIN на границе подложка-покрытие растут нап-яжения, которые стремятся разрушить адгезионные связи слоя iN с основным материалом инструмента. В уравнении (4) упру-о-прочностные свойства материала представлены комплексом 5о»01)Ч на их значение можно влиять температурой нанесения окрытия и температурой закалки пуансонов, так как бо часто вязано с твердостью материала. В связи с этим можно полагать, го твердые материал должны быть более износостойкими.

Геометрические характеристики поверхности и фрикцион-ие свойства слоя покрытия Ktf приняты постоянными для данной абочей части штампа. На стойкость рабочих деталей штампов не-янейно влияет нагрузка ра, поэтому можно ожидать разной стегни влияния на износ слоя TIN. Упругие постоянные истирающего эла учитываются значениями cci(t,8). _ .

В третьей главе рассмотрена последовательность и сформу-ярована методика обработки экспериментов по исследованию гойкости покрытий нитридом титана рабочих деталей раздели-эльных штампов. Сложные зависимости, описывающие износ, до-эльно широкий диапазон рассеивания многих параметров и другие 5стоятельства не дают возможности создать расчетную базу из-зса штампов, пригодную для практического применения. Поэтому ¿ли проведены эксперименты по исследованию процесса и регре-ганный анализ их результатов.

Для этого были определены границы изменения ранее приня-и параметров,влияющих на износ рабочих деталей штампов.

Учитывая довольно широкую номенклатуру инструментальных сериалов, из которых изготавливают рабочие детали раадели-;льных штампов, и, как следствие, значительные рассеивания их юйств, было признано целесообразным при проведении йсследо-ший ограничить круг рассматриваемых материалов наиболее ти-гчными. Предполагается также, что эти материалы не должны те-1ть свои основные свойства в процессе нанесения покрытия нит-[дом титана. На базе анализа химического состава выбранных [струментальных сталей и обрабатываемого материала, были ус-(новлены граничные значения характеристик, влияющих на про-■сс изнашивания! Полагая функцию стойкости рабочих деталей ■ампов с покрытием нитридом титана зависящую от трех перемен-

к.

Ts f(TH,T3,ATiN);

(5)

- 10 -

Т - стойкость рабочих деталей штампов с покрытием TiN (число ходов);

Тн - температура напыления слоя нитрида титана на рабочие детали (°С);

Тв - температура закалки рабочих деталей штампов (°С);

Лцн ~ толщина слоя покрытия TIN (мкм).

предложено уравнение определения стойкости рабочих деталей штампов с покрытием TiN.

Для решения задачи оптимизации параметров при исследовании стойкости пуансонов с покрытием TIN применим методологи» многофакторного эксперимента, варьируя уравнение ка пяти уровнях.

Математической моделью показателя стойкости принято уравнение в виде полинома второй степени :

у =Ь0 ЬкХк♦¿Ц&л taxi; (e)

. ^Oi,

где :

: У - отклик, в нашем случае показатель стойкости пуансонов;

bo- коэффициент, характеризующий средний уровень У;

Ья- коэффициенты регрессии, показывающие силу к

направление влияния изучаемых факторов; bqk- коэффициенты, учитывающие эффекты взаимодействия факторов;

i - число факторов;

Хк- независимые переменные /факторы/.

Лабораторные исследования по оптимизации параметров нанесения покрытий TiN на рабочие части штампа проводились на подготовленном экспериментальном стенде, смонтированном иа кривошипном прессе К2116Б усилием 400 кН, с частотой хода 180 ыиьГ".

В ырубнок штампе стенда были использованы одновременно, два пуансона выполненные в форме стеряней, при чем их рабочая часть, квадратная в поперечном сечении, подвергалась иапылешсз Нитридом титана. Исследования износа каждой боковой стороны проводились при различных силах, а также различных исследуемых материалов.

Коь-огые рсЛочие поверхности пуансонов подвергались сило-

вым воздействиям, аналогичным тем, которые возникаю? при вырубке-пробивке. В процессе работы стенда с помощью тензодатчи-ков измерялось заданное усилие, действующее на боковые поверхности пуансонов, а также сила трения пуансонов об имитирующий обрабатываемый материал. Оптимизацию параметров процесса проводили на основе известного метода планирования эксперимента, при трехфакторной зависимости, варьируемой на пяти уровнях.

В четвертой главе изложены результаты экспериментальных исследовании и проведен' анализ зависимостей износостойкости рабочих деталей штампов с покрытием нитридом титана от параметров технологии нанесения покрытия TIN,

На рис, 2 и 3 показаны экспериментально полученные зависимости износостойкости пуансонов из стали NC10 (аналог стали Х12М) с покрытием TIN от температуры напыления Тн, температуры закалки пуансонов Т3 и толщины слоя покрытия

В качестве обрабатываемого материала в данном случае использовалась сталь 65Г. Анализ исследований показывает, что износостойкость пуансона существенно зависит от трех выше оговоренных параметров и имеет нелинейный характер. Из графиков видно, что функция имеет один явно выраженный экстремум. Аналогичные зависимости были получены и для других испытываемых образцов и параметров.

Кроме лабораторных исследований были проведены промышленные исследования на базе производства гаек для электротехнической промышленности. . На основе серии промышленных опытов с применением качественной оценки износа рабочих поверхностей пуансонов, после статистической обработки экспериментальных цэнных, было получено уравнение регрессии, которое показывает, wo между независимыми переменными и параметром оптимизации существует нелинейная зависимость:

T=170.8+4.3-Xl+7.4-X2+16.7-X3-9.2-Xl2 -10.1-10~3-Х22-

-7.4-10"2-Х32 (ИТ), (7)

'Де :

XI - толщина слоя покрытия ¿tin;

Х2 - температура напыления Тн;

хз - температура закалки пуансона Тэ. Анализ полученной модели показывает, что на стойкость рабочих деталей разделительных штампов с покрытием TIN сущ?ст-;енно влияют все три выбранных параметра. При производстве га-

Рио. 2 Зависимость стойкости пуансонов с покрытием ТШ от температуры напцления / ^ / в тоыпературн аакалки пуансона /23 /, прн толщина покрытия Дшз/ г«_ А 8 , вдтэркад пуансона - сталь У СЮ 0 обрабатываемый материал - сталь 65Г.

Рпс.З SaancTCocTb пзнссосто&состп пуапсонов с покр'-тпсгл Tit^ от теппаратурн наянлогая Тн /sg/ я то?ягературц закалит пуансопов

тз /Xg/в прз TOirSIHO ПОГфНТЯЯ ДтШ /Xj/»

8 ккм, иатеряал пуглсспа - сталь FJC10, обрабатывая rait гитеряад - стала S5T.

ек из стали СтЗ для пуансонов, из стали NC1Q с покрытием TiN усиленный износ проявляется при 160-ДО3 отштампованных деталей.

Графический анализ полученной модели (7) показывает совпадение его о моделями, полученными при моделировании изнашивания, о,'•нако более четко показывает наличие оптимума значения толщины слоя покрытия Дцн и значения температуры закалки пуансона, •

Профилограмыы боковых поверхностей изношенных пуансонов без покрытия и с покрытием TIN показывает (рис. 4), что боковая поверхность на второй и третьей стадии износа сохраняет покрытие TIN почти не изношенной. В то же время для пуансонов без покрытия заметен существенный износ уже на этих стадиях.

В процессе проведения основной серии экспериментальных исследований было замечено, что в процессе работы до наступления полного износа слоя покрытия TIN происходило его отслаивание от основного материала. Для детального изучения этого явления была поставлена специальная серия опытов, которая выявила зависимость порога возникновения процесса отслаивания покрытия' • TIN от внутренних напряжений, возникающих в пуансоне. Установлено, что более тонкие покрытия и более твердые материалы подложки выдерживают большие напряжения.

В процессе дополнительной серии опытов установлены эмпирические зависимости твердости материала инструмента и микротвердости слоя TIN от температуры напыления нитрида титана; они показывают, что микротвердость покрытия TIN увеличивается с повышением температуры напыления Тш но при температуре 500°С заметно падает твердость основного материала пуансона. Это объясняет снижение, стойкости пуансонов с покрытием TIN при температурах нанесения покрытий выше 600°С.

Дополнительно проводились структурные исследования слоя покрытия нитридом титана на аппарате DP0H-2 и микроачализаторе Сашеса с целью определения качества структуры сдоя покрытия нитрида титана. Рентгеноструктурный анализ образцов с покрытием TIN оказал, что покрытие состоит иэ нитрида титана о гёк- ' оагональной центрической кристаллической решеткой, имеющей параметр р.-О. 4245, что соответствует стехиометрическому составу, и незначительного количества а-Т1. Исследования на микроаналн-ваторе Сатса показали, что распределение процентного содер-титана ь слое покрытия TiN (52Z) соответствует стехио-KtfTpiMtcivOKy соггаау. Одьовргш'нно испытания образцов указали

- 2-я зона

[мц] 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

; >7 у

. 8* а' Материал пуансона -ЫС10

•ч—1-я зона-»

0.03

[мм] 0,4 0,3

0.2

б/

г* 8%

Материал пуансона -N010+ ЪИ

0,05

Рис. 4 • Профилограмма изношенных поверхностей пуансонов после вырубки:

о

а) - 70"10 шт. деталей,

б) - 180<103 шт. деталей.

наличие повышенного содержания Т1 в подслойнсй зоне покрытия TIN пуансона, что и объясняет увеличение югкротвердости в граничной зоне основного материала пуачссша.

На основании проведенных экспериментальных исследований установлено, что оптимальные значенка исследуемых параметроЕ нанесени" покрытий TiK для пуансонов из стали КС10 u X12U с покрытием ннтридсы титана имеют- значения: толщина покрытия Лх»ы - 6,8 мкм; температура напыления Тн - 40О°с; температуре закалки пуансонов Та - 10Э0°С.

основные вывода

1. Результаты теоретического н экспериментального исследования показали, что можно успешно наносить износостойкие покрытия нитрида титана методом магнетронного конного реактивного распыления на высокохроыистые полутеплостойкие стали.

2. Разработана математическая модель процесса изнасаааккя рабочих деталей разделительных штампов о покрытием шггрвдо.'. титана, на основе которой прогнозируется стошсость рабочих до-талей.

Экспериментально установлено, что износ ргбочш; деталей разделительных штампов с покрытием TIN, пра прочих равные технологических условиях определяется температурой нанесена слоя нитрида титана, его толщиной и температурой вачадки основного материала инструмента.

4. Определенные в работе оптимальнее значения технологических режимов получения рабочих деталей разделительных итга-пов с износостойким покрытием нитридси титана TIN пригодны высокохромистых инструментальных сталей.

5. Экспериментально доказано, что окончательное разрушение покрытия происходит за счет разрушения адгезионной csssra иедду слоем нитрида титана и инструментальным материала.;.

6. Как показали производственные js-jпитания, пр;:ыенешк покрытий нитрида титана на рабочих поверхностях пуансона меняет природу бокового износа инструмента при разделительны;: операциях. Применение покрытия Titi на пуансонах из стали fiClQ дл: ьырубкн приводит к. значительно.-г; уменьшен^.-) П-ай золы Oaicoso-го износа.

'•*, Установлено, что применение нитрида 'титана на рлйочю поверхностях последовательного ктампа дл* пыруОод-нробшжц га-ж с лршак'ыиии s качестве инструк^итааьпЛ'о материала crasi ■лею у£.«-личшк*л tpL-iiri работы втэдпа до «точка в 3 раза.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В:

1. Карачун А. Применение износостойких покрытий штампов в листоштамповочном производстве //Кузнечно-штамповочное производство. -1988, N 9, с. 19-21

2. Карачун А. Моделирование работы пуансонов с покрытием TIN при вырубке-пробивке // Сборник докладов конференции изд.МДНТП "Пути повышения стойкости штампов объемной и листовой штамповки." - Москва, 1987. стр,26-37.

3. Karaczun A. Wybrane wlasnosci stall NC10 z pokryciem TIN // Sympozjon P.K.M., 1987 C. 168-170.

1. Karaczun A. Badanle zuzycla stempli wykrojnikow pokrytych warstwa TIN (azotku tytanu)//Hard Coating, Mlelno 1988.