Материал: Упрочнение режущих инструментов, используемых в кожевенно-меховом производстве с применением плазменных нанотехнологий

В связи с этим, были проведены исследования на твердомере «НаноСкан3D».

Рисунок 4.8 - График зависимости значения твёрдости от глубины внедрения индентора при измерении методом динамического наноиндентирования

Физический анализ пленок TiN на твердомере «НаноСкан3D» выявил многофазный состав при различных условиях осаждения. Это, вероятно, связано с конденсацией оксида титана во время роста покрытия. Структурные вакансии из монооксида титана упрочняют нитридтитановую матрицу и повышает эффективность покрытия. Из рисунка 4.8 видно, что на глубине 60 нм покрытие имеет твердость до 50 ГПа. Это говорит о том, что в этом месте имеется фаза из монооксида титана.

Для определения стойкости покрытие наносили на дисковые ножи от мездрильной машины ДМ-3М (рисунок 4.9). Испытание проходили на ОАО «Мелита» в производственных условиях.

Рисунок 4.9 - Дисковый нож с нитридтитановым покрытием.

Ножи с нитридтитановым покрытием были переданы в мездрильные и строгальные цеха ОАО «Мелита», где мездрировали и строгали шкурки норки и кролика. Акт испытания дискового ножа указан в приложении Г. Результаты испытаний показаны в таблице 4.3

Таблица 4.3 - Результаты испытаний дискового ножа.

Из данных приведенных в таблице 4.3 видно, что покрытие защищает нож от износа и повышает его стойкость.

4.3 Технико-экономическое обоснование

В кожевенно-меховом производстве, в результате изнашивания, режущая кромка инструмента теряет свою первоначальную форму и, как следствие, режущую способность. Для восстановления режущей способности инструмента производится затачивание его рабочих поверхностей. В процессе затачивания инструмента с его рабочей части срезаются довольно большие слои дорогостоящего инструментального материала. Кроме того, на смену затупившегося инструмента затрачивается время, которое увеличивает продолжительность операции механической обработки, а следовательно и ее стоимость. В таблице 4.4 указаны основные технико-экономические показатели строгания шкурки норки.

Таблица 4.4 - Технико-экономические показатели операции строгания

Для определения экономической эффективности сравнивали стоимость строгания одной шкурки норки ножом без упрочнения и с упрочнением.

Стоимость строгания одной шкурки норки с ножом без покрытия:

Стоимость строгания одной шкурки норки с упрочненным ножом:

После упрочнения дискового ножа стоимость строгания уменьшилась на 23%.

Заключение

В данной работе исследовалось повышение стойкости режущих инструментов кожевенно-меховых производств, а так же металлообрабатывающие инструменты упрочнением рабочей поверхности твердыми покрытиями. Наносились нитридтитановые покрытия с упрочняющей нанофазой вакуумно-дуговым осаждением, методом КИБ. Обоснованы ионно-плазменные методы упрочнения, подготовлены установки, разработана оснастка. Определены оптимальные режимы нанесения покрытия: ток дуги испарителей 265А, опорное напряжение - 250В, время конденсации 60мин., скорость вращения изделия - 1,8 об/мин. Проведен подбор номенклатуры быстроизнашиваемых режущих инструментов используемые в производстве кожи и меха. Проведена серия экспериментов по нанесению на поверхность ножа. Исследованы свойства полученных упрочненных режущих инструментов.

Из анализа данных исследований по повышению стойкости режущих инструментов кожевенно-меховых производств получены следующие результаты:

повышение стойкости режущего инструмента с покрытием TiN возможно только при соблюдении строго оптимизированного технологического процесса. При этом температура нагрева инструмента с учетом адгезионных свойств должна находится в диапазоне 200-400 ОС;

микротвердость покрытия из TiN зависит от его толщины и стабилизируется при толщине покрытия свыше 5 мкм, и она составляет 20 ГПа;

разработана комплект технической документации на технологический процесс нанесения упрочняющих покрытий методом КИБ;

проведены производственные испытания нового покрытия для мездрильных ножей, стойкость которых увеличилась в 2-2,5 раза;

оценен экономический эффект упрочнения режущих инструментов.

Таким образом, данная технология упрочнения режущих инструментов позволяет: повысить твердость до 40 ГПа; увеличить срок службы режущих инструментов кожевенно-мехового производства, в том числе и металлорежущих инструментов до 3 раза; снизить стоимость операции строгания на 23%.

Список использованных источников

Бурмистров А.Г. Машины и аппараты производства кожи и меха - М: КолосС, 2006. - 384с.

Гойфман Б.Г., Чекмаров В.Л.. Оборудование предприятий меховой промышленности. М.: Легпромбытиздат, 1991. - 320 с.

В.К. Афонин, Б.С. Ермаков, и др. «Металлы и сплавы, справочник» Санкт-Петербург. 2003г.

А.П. Гуляев Металловедение. - М.: Металлургия, 1977.

Орлов П.И. Основы конструирования. Справочник, методическое пособие. - Москва: Машиностроение, 1983.

Алхимов А. П., Нестерович Н. И., Папырин А. Н. Экспериментальное исследование обтекания тел сверхзвуковым двухфазным потоком. - ПМТФ, 1982, № 2, с.66-74.

Алхимов А. П., Косарев В. Ф., Папырин А. Н. Метод «холодного» газодинамического напыления. - Докл. АН СССР, 1990, т.315, № 5, с.1062-1065.

Алхимов А. П., Клинков С. В., Косарев В. Ф., Фомин В. М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика. - М. Физматлит, 2010, 536 с.

Каширин А. И., Шкодкин А. В. Газодинамическое напыление металлических покрытий - возникновение метода и его современное состояние. - Упрочняющие технологии и покрытия. 2007, № 12(36), с. 22-33.

Буздыгар Т. В., Каширин А. И., Клюев О. Ф. Портнягин Ю. И. Способ получения покрытий. - Патент РФ № 2038411, 1993.

Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона. Санкт-Петербург, 1890-1907

Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление. Пер. с яп. Москва «Машиностроение» 1985 г.

Орлов П.И. Основы конструирования. Справочник, методическое пособие. - Москва: Машиностроение, 1983.

Орлов П.И. Основы конструирования. Справочник, методическое пособие. - Москва: Машиностроение, 1983.

Мацевитый В.М., Борушко М.С., Береснев В.М., Романова Л.М., Удовенко Е.С. Структура и механические свойства вакуумно-плазменных покрытий TiCN // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия.- № 3. -1984.

Волин Э.М. Ионно-плазменные методы получения износостойких покрытий. Технология легких сплавов.-№ 10.-1984.

Заявка 20935 Англия. Механические свойства пленок нитрида титана. Плазменное осаждение пленок нитрида титана / Мюзил Дж., Вискожид Дж., Баснер Р., Уэллер Ф. Опубл. 1985.

Третьяков И.П., Верещака А.С. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. - Москва: Машиностроение, 1986.

Локтев Д., Ямашкин Е. Методы и оборудование для нанесения износостойких покрытий «Наноиндустрия» №4. -2007. -С. 18-24.

ВНИИИНСТРУМЕНТ. Технологии ионно-плазменного напыления. [Электронный ресурс] - Режим доступа: #"796182.files/image047.gif">80 мм ОСТ 1.900107-73 10г/цикл

О13

01 Произвести ионную очистку приспособлений, плавно увеличивая напряжение

Р14

воздух (5-8) 10-5 мм рт ст (500-600) (600-1200)В 2(655) А 7-10 мин

15

16

 мк/кттп