Материал: Изучение функциональных свойств многослойных пленок на основе двух- и трехкомпонентных нитридов тугоплавких металлов и их соединений с легкоплавкими металлами и неметаллами

Об увеличении или снижении стойкости инструмента судят по отношению количества просверленных отверстий упрочненным инструментом к количеству просверленных отверстий серийным инструментом.

Количество испытываемых сверл оговаривалось контрольной службой. Согласно акту испытаний разработанный техпроцесс позволяет увеличить износостойкость мелкоразмерных сверл с TiN пленкой по сравнению с обычными сверлами в 2…3 раза, по сравнению со сверлами после оксидофосфотации в 2 раза.

Промышленные испытания неупрочненных сверл Ø 14 мм и с МП на основе TiN слоев, сформированных МР, показали увеличение их стойкости в 1,3 раза при обработке пластины толщиной 20 мм из стали марки Х18Н9Т.

Большую партию фрез из стали Р6М5 с размерами: 100×3, 125×4, 160×4, изготовленных по ГОСТ 2679–73 в различном состоянии (без термообработки, с различными видами термообработки), упрочняли путем осаждения МП на основеTiхZr1–хN слоев, что позволило выявить эффект от упрочнения фрез. С целью определения экстремальных условий работы технологического инструмента из быстрорежущей стали испытания проводили при различных режимах. Результаты испытаний представлены в табл. 3.20.

Изучали износ неупрочненного инструмента и с МП на основе TiхZr1–хN слоев для установления эффективности упрочнения. В качестве объекта исследования выбрана фреза из быстрорежущей стали Р6М5 с размерами 125×4 мм.

При исследовании режущей кромки фрезы и ее ЗП и ПП выявлены следующие дефекты: высокая шероховатость режущей кромки и дефекты поверхностей вдоль кромки, следы механической обработки на поверхности фрезы и трещина во впадине (в месте скругления) между зубцами фрезы. Длительность работы неупрочненной фрезы до разрушения соответствовала 5 ч. Для выявления причин разрушения фрезы были исследованы режущая часть и ее задняя и передняя поверхности. Установлены следующие дефекты: пластическое деформирование режущей части; износ по ПП и ЗП поверхностям фрезы; высокая шероховатость ее режущей части; наростообразование; абразивно-механический износ и адгезионно-усталостное изнашивание фрезы (рис. 3.32).

Изучен характер износа режущей кромки упрочненной фрезы, отработавшей аналогичное число часов, что и неупрочненная фреза (рис. 3.33). Упрочненная фреза после аналогичной обработки аустенитной стали незначительно изношена. На поверхностях фрезы наблюдаются следы МП, предотвратившие ее износ (рис. 3.33, а, б).

102

Таблица 3 . 2 0

Стойкостные испытания сверл с МП на основе TiхZr1–хN и TiхZr1–хОN слоев на РП ОАО «Азотхимремонт» (обрабатываемый материал 12Х18Н10Т)

1Радиально-сверлильный станок модели 2М55 (РП «Азотхимремонт» ОАО «Азот», г. Березники).

2Радиально-сверлильный станок модели 2М52 (ЗАО «Березниковский механический завод»).

3Вертикально-фрезерный станок модели 6Р13.

103

Обнаружен отделяющийся TiхZr1–хN слой от режущей части фрезы, которая фактически не деформирована (рис. 3.33, б). Малая деформация режущей кромки, режущей части на ЗП (рис. 3.33, в) свидетельствует о том, что МП на основе TiхZr1–хN слоев снижает теплоперенос в быстрорежущую матрицу и таким образом способствует сохранению прочности подложки, необходимой для сопротивления пластической деформации и адгезионному изнашиванию в процессе резания.

На основании проведенного исследования характера изнашивания режущей части упрочненной фрезы можно отметить следующее: износ режущей кромки, ЗП и ПП фрезы минимальный; оставшиеся следы МП свидетельствуют о частичном ее деформировании на поверхностях фрезы; увеличение эксплуатационной стойкости упрочненных фрез в первую очередь связано с повышением трибологических свойств поверхности и уменьшением трения контактных поверхностей, что способствовало уменьшению налипания стружки и образования наростов, улучшению схождения стружки с передней поверхности, снижению осевой силы

икрутящего момента, повышению точности обрабатываемой детали;

МП на основе TiхZr1–хN слоев, благодаря более высокой микротвердости, трещиностойкости, адгезионной прочности с быстрорежущей матрицей

ивысокому уровню сжимающих остаточных напряжений сдерживает процессы образования и развития трещин и сдвигает их начало в область более высоких тепловых и силовых нагрузок; термически стабильный

TiхZr1–хN слой, являясь «третьей средой», препятствует схватыванию трущихся поверхностей и способствует сохранению прочности быстрорежущей матрицы, уменьшению износа поверхности фрезы в 2…5 раз, увеличению скорости резания и срока службы режущего инструмента, в том числе мелкоразмерного.

Наибольший эффект упрочнения фрез (до 3 раз по объему резки) заметен при обработке закаленных высоколегированных сталей. По результатам проведенных работ с упрочненным режущим инструментом, технология упрочнения принята к применению на предприятии. Значительный эффект получен при обработке некоторых видов металла электродов, например, типа Э-10Х20Н70Г2М2Б2В. Проведенные испытания мелкораз-

мерных сверл из быстрорежущей стали с МП на основе TiхZr1–хN слоев показали увеличение стойкости в 1,5…1,8 раза.

Промышленные испытания сверл АГУ 23-90 с твердосплавными пластинками из ВК8 и ВК60М с износо- и коррозионно-стойкой многослойной пленкой на основе Ti1–хAlхN слоев, сформированной в оптимальных

105