WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

ПАГИН Максим Петрович

ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

ИЗМЕНЕНИЕМ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ЮВЕНИЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАПРАВЛЕННЫМ

ВОЗДЕЙСТВИЕМ АКТИВИРОВАННЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД

Специальности:

05.02.07 – Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в Ивановском государственном университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор НАУМОВ Александр Геннадьевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ВЕРЕЩАКА Анатолий Степанович;

кандидат технических наук, доцент ИВАНОВ Анатолий Александрович.

Ведущая организация:

ОАО «Завод «ТОЧПРИБОР», г. Иваново.

Защита состоится «6» апреля 2010 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д212.203.16 при Российском университете дружбы народов по адресу: 113090, г. Москва, Подольское шоссе, д.8/5, ауд.125.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов (117198, г. Москва, ул. МиклухоМаклая, д.6) Автореферат разослан «» 2010 г.

Ученый секретарь Соловьев диссертационного совета Виктор Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Эффективность СОТС, определяется физико-химическими процессами в контактной зоне. При резании резко инициируется физическая активность ювенильных поверхностей инструмента и стружки, а также реакционных частиц - атомов и радикалов, образующихся при разрушении нейтральных молекул смазочного вещества. Следствием этого является изменение условий контактирования рабочих поверхностей режущего клина инструмента с обрабатываемым материалом и образование на границе раздела смазочных пленок и структур, пассивирующих адгезионные взаимодействия между химически чистыми металлическими поверхностями. Для научнообоснованного выбора эффективных смазочных сред необходимо детальное изучение физико-химических процессов, протекающих в контактных зонах системы лезвийного резания.

Работа выполнена в соответствии с основными направлениями фундаментальных исследований, утвержденных Президиумом РАН РФ от 1 июля 2003г. № 233 «Об утверждении основных направлений фундаментальных исследований», раздел 2.2, пункт 2.2.4 «Трибология», и в рамках выполнения Гранта Минобрнауки № 2. 1. 2/2194 и Гранта РФФИ № 05–08–18065а.

Цель работы.

повышение стойкости быстрорежущего и твердосплавного инструментов путем изменения трибологических параметров вновь образованных ювенильных поверхностей контактных зон направленным воздействием активированных газовых сред.

Задачи работы:

- разработка и изготовление лабораторной установки для изучения механизмов взаимодействия ионизированных газовых сред и свежеобразованных ювенильных металлических поверхностей;

- исследование влияния знака и напряжения коронного разряда на формирование вторичных структур и стойкость инструмента;

- исследование влияния формируемых смазочных пленок на динамические характеристики резания;

- изучение изменения фазового состава обрабатываемого материала при взаимодействии ювенильных поверхностей с компонентами применяемых газовых сред;

- исследование физико-механических характеристик обработанных поверхностей в системах резания с применением ионизированных сред;

- изучение характеристик резания при использовании в качестве СОТС ионизированного воздуха.

Методы исследования.

Работа выполнена на основе фундаментальных положений теории резания металлов, теоретических положений физики и химии с применением методов математической обработки экспериментальных данных при помощи программ Microsoft Excel, Origin. Изучение механизмов влияния СОТС на контактное взаимодействие и трибологические параметры зоны резания выполняли на основе современных методов металлографического и металлофизического анализов, электронной микроскопии, неразрушающего контроля остаточных напряжений в металле.

Научная новизна работы состоит в том, что установлены.

1) Взаимосвязь образования оксидных и нитридных соединений в контактной зоне и свойств обрабатываемого материала, обусловленная минимизацией значений энергии Гиббса.

2) Механизмы воздействия вторичных структур на процесс резания и стойкость инструмента, заключающиеся в реализации смазочного действия при образовании оксидных пленок и повышении хрупкости обрабатываемого материала при образовании нитридных соединений.

3) Взаимосвязи образованных на границах раздела оксидных и нитридных структур и знака на коронирующем электроде, позволяющих прогнозировать превалирующее формирование оксидных или нитридных соединений.

Практическая ценность работы.

На основе выполненных исследований разработаны:

- лабораторная установка для изучения механизмов взаимодействия СОТС и свежевскрытых металлических поверхностей;

- технология и рекомендации по использованию в качестве СОТС ионизированного воздушного потока.

Научные и практические результаты работы реализуются в госбюджетных научно-исследовательских работах, выполняемых на базе трибологического центра ИвГУ.

Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях «Научно-исследовательская деятельность в классическом университете» (Иваново, 2007 и 2008), научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодая наука в классическом университете» (Иваново, 2007, 2008, 2009), международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электортехнологии» (Иваново, 2009), межвузовских семинарах «Физика, химия и механика трибосистем» (Иваново, 2006, 2007, 2008), на II международном семинаре «Техника и технологии трибологических исследований» (Иваново 2009) Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в 4 статьях и 4 тезисах докладов, в том числе 1 в журнале из перечня изданий рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы (164 источника) и приложения, содержит 134 страницы печатного текста, 18 таблиц, 73 рисунка и фотографий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, обозначена цель исследования, указаны методические и теоретические положения работы, изложена научная новизна и практическая ценность.

В первой главе содержится аналитический обзор научной литературы, посвященной вопросам изнашивания быстрорежущего инструмента, повышения его работоспособности, теории радикально-цепного механизма (РЦМ) образования смазочных пленок на трибосопряженных металлических поверхностях, а также использования при металлообработке воздушных сред, активированных коронным разрядом. Рассматриваются методы активации СОТС и их влияние на процессы механической обработки. Анализ работ Клушина М.И., Латышева В.Н., Наумова А.Г., Подгоркова В.В. и др. показывает, что в настоящее время особого внимания заслуживает установление механизма образования защитных пленок формируемых при резании на ювенильных поверхностях.

При резании химически активные поверхности инструмента и стружки вступают в химическую реакцию с компонентами СОТС, в результате чего образуются защитные пленки, экранирующие адгезию между ювенильными поверхностями инструментального и обрабатываемого материалов. Образование защитных пленок на ювенильных поверхностях изучали многие исследователи, но не установлен механизм и эффект действия отдельно взятых вторичных образований на контактные взаимодействия при резании.

Таким образом целью настоящей работы является повышение стойкости быстрорежущего и твердосплавного инструментов путем изменения трибологических параметров вновь образованных ювенильных поверхностей контактных зон направленным воздействием активированных газовых сред.

Вторая глава посвящена материалам и изложению основных методик экспериментальных исследований.

Для исследования состояния деформируемых вторичных структур металлов применяли методы металлографического и металлофизического анализов.

При исследовании шероховатости обработанных поверхностей на токарно-винторезном станке, а также глубина и ширина (в поперечном разрезе) рисок полученных при микрорезании - царапании на разработанной установке использовали профилограф – профилометр «Абрис - ПМ7».

Остаточные напряжения в поверхностном слое образцов после резания измерялись методом неразрушающего контроля, основанным на явлении скин-эффекта с помощью прибора «СИТОН-ТЕСТ», снабженного программным продуктом.

В качестве газовой среды использовали воздух, для его активации использовали прибор – ионизатор – озонатор, принцип работы которого заключался в генерации коронного разряда, при пропускании через котрый осуществляется его положительная и отрицательная ионизация.

Третья глава посвящена изучению стойкостных показателей и характеристик процессов резания при использовании в качестве СОТС активированного воздушного потока, который ионизировался при положительном или отрицательном напряжениях на катоде прибора.

Были проведены исследования по определению стойкости режущих инструментов в среде ионизированного воздуха. Производили сравнения износостойкости инструмента при использовании активированного воздушного потока, резании всухую и использовании стандартной водоэмульсионной СОТС Велс-1 пермского завода смазок и СОЖ.

При исследовании износостойкости инструмента на операциях точения в качестве обрабатываемых материалов применялись титановый сплав ВТ1-0, и среднеуглеродистая сталь 45, а в качестве инструментального материала – резцы из быстрорежущей стали Р6М5 и твердосплавной инструмент с трехгранными пластинами (ГОСТ 19042-80) Т5К10. Геометрия быстрорежущего инструмента приведена в табл. 1.

Таблица 1. Геометрические параметры быстрорежущего инструмента.

Обрабатывае- Геометрические параметры инструмента мый материал При проведении экспериментов через равные промежутки времени измерялся износ по задней поверхности. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности, равная 0,6 мм.

Для определения оптимальных напряжений на электроде ионизатора U и оптимального расстояния от коронирующего электрода до зоны резания h, при которых износостойкость имела максимальную величину, использовали метод крутого восхождения (градиентный метод). В табл. 2 представлены данные оптимальных рабочих параметров ионизатора, при которых стойкость инструментов имела наибольшую величину.

Таблица 2. Оптимальные рабочие параметры ионизатора.

материал На гистограммах рис. 1 представлено влияние активированного воздушного потока на стойкость быстрорежущего и твердосплавного инструмента при точении стали 45. Было установлено, что стойкость резцов при использовании в качестве СОТС отрицательно ионизированного воздуха увеличивается по сравнению с резанием всухую (в 2 раза твердосплавного и в 1, раза для быстрорежущего инструмента), и сравнимо со стойкостью при использовании СОТС Велс-1. Применение в качестве СОТС воздушной среды ионизированной положительно заряженным коронным разрядом не привело к заметному увеличению стойкости инструмента.

Рис. 1 Гистограммы стойкости инструмента при точении стали а) быстрорежущим инструментом. V = 0,5 м/с, S = 0,2 мм/об, t = 0,5мм б) твердосплавным. V = 200-220 м/мин, S = 0,1 мм/об, t = 0,5 мм Изучение влияния положительной и отрицательной ионизированной воздушной среды на коэффициент укорочения стружки согласно ГОСТ 3.1109-82 и шероховатость поверхности обработанного материала показали, что при использовании активированного воздуха при резании стали 45, уменьшается коэффициент укорочения стружки (рис. 2) и среднее значение шероховатости Ra (рис. 3).

Рис. 2 Коэффициент укорочения Рис. 3 Среднее значение шероховастружки при точении стали 45 тости Ra, при точении стали V=0,5 м/с, S= 0,1 мм/об., t=0,5 мм. V=0,5 м/с, S= 0,1 мм/об., t=0,5 мм.

Проведенные микродифракционные исследования показали, что при использовании в качестве СОТС ионизированного воздуха, на поверхности стружки после ее травления для выявления нитридов были обнаружены темные вкрапления. Исследования реплик, полученных с поверхности стружки, показали, что в случае использования в качестве СОТС отрицательно ионизированного воздуха, на поверхности металла зафиксированы различные оксиды, превалирующим из которых является Fe2O3. При использовании положительно ионизированного воздуха были зафиксированы как оксиды, так и нитриды превалирующими из которых были Fe3N.

Таким образом значение коэффициента укорочения стружки и при отрицательно и при положительно ионизированном воздухе был практически одинаков. Минимальное значение шероховатости зарегистрировано при резании в отрицательно ионизированном воздухе. Это объясняется уменьшением сил адгезий между поверхностями обрабатываемого материала и режущего инструмента, в результате образования вторичных соединений.

Увеличение стойкости резцов при резании стали 45 с использованием отрицательно ионизированного воздуха объясняется улучшением трибологических параметров контактной зоны за счёт интенсивного формирования оксидных пленок. Можно полагать, что меньшая стойкость инструментов при использовании положительно ионизированной внешней среды, обусловлена образованием нитридов обрабатываемого материала и режущего инструмента, в результате чего интенсифицировался абразивный износ резцов.

При точении ВТ1-0 влияние активированных сред изменяется. Обдув отрицательно ионизированным воздухом ускоряет процесс износа инструмента из быстрорежущей стали (рис. 4 а), и незначительно увеличивает износостойкость твердосплавного инструмента (рис. 4 б). При обдуве зоны резания положительно ионизированным воздухом стойкость быстрорежущего и твердосплавного инструментов увеличилась на 25% и на 100% по сравнению с резанием всухую, и сравнима со стойкостью инструментов при использовании Велс-1.

Рис. 4 Гистограммы стойкости инструмента при точении ВТ1- а) быстрорежущим инструментом. V = 0.5 м/с, S = 0.2 мм/об, t = 0.5мм б) твердосплавным. V = 200-220 м/мин, S = 0,1 мм/об, t = 0,5 мм Исследования по изучению шероховатости поверхности обработанного материала показали, что применение ионизированного атмосферного воздуха приводит к уменьшению среднего значения шероховатости Ra по сравнению с резанием в сухую.

Расшифровка электронограмм, полученных с поверхности титана, показала, что межплоскостные расстояния этих образований, не совпадают с уже известными межплоскостными расстояниями для нитридов и оксидов титана при резании в положительно ионизированном воздухе. Поэтому наиболее вероятно, что на поверхности металла образуются сложные соединения типа Tix(NO)y,.которые, по причине отсутствия справочной литературы по межплоскостным расстояниям, идентифицировать не удалось. При резании в отрицательно ионизированном воздухе были зарегистрированы оксиды основной из которых был TiO2.

Изучение электронограмм, полученных с поверхности режущего инструмента, показали, что на передней поверхности инструмента при резании в положительно ионизированном воздухе образуются нитриды Fe3N, а при использовании отрицательно ионизированного воздуха - оксиды Fe2O3. В соответствии с этим, в случае использования отрицательно ионизированной среды на поверхности ВТ1-0 образуются оксиды титана, физикомеханические характеристики которых значительно выше чем FexOy, которые формируются на рабочих поверхностях инструмента. В этом случае имеет место окислительный износ резцов. При точении титанового сплава с использованием положительно ионизированного воздуха в контактной зоне формируются нитридные соединения, но при этом фазы FexN имеют значительно более высокие физико-механические свойства по сравнению с TixN. Это способствует повышению стойкости инструментов.

Четвертая глава посвящена изучению влияния ювенильных поверхностей на изменение трибологических параметров контактной зоны в условиях модельного микрорезания. Изучение физико-химических процессов, про- Рис. 5. Схема установки для микротекающих в контактной зоне при резания. 1- испытуемый образец, 2 – лезвийном резании, было проведе- столик для образца, 3 – горизонтально с использованием разработан- ная направляющая, 4 – электродвиной установки для микрорезания гатель, 5 – рычаг, 6 – режущий корис.5), принцип действия которой нус, 7 – подшипник, 8 – площадка основан на нанесении рисок на для нагружения режущего конуса, поверхности исследуемого – силоизмерительный датчик.

материала с помощью конуса с углом при вершине 60О, изготовленного из быстрорежущей стали Р6М5. Использование в качестве режущего инструмента конуса обусловлено тем, что у конуса площадь контакта его боковых поверхностей с обрабатываемым материалом значительно больше, чем при резании инструментом, а, следовательно, адгезионная составляющая силы резания проявляется более явно по сравнению с классическим резцом. Этому так же способствует форма конуса, которая имитирует отрицательный передний угол, т.е. осуществляется силовое резание, которое характеризуется значительными тангенсальными нагрузками, активирующими и усиливающими адгезионные взаимодействия. О возможности использования конуса в качестве режущего инструмента для изучения процесса резания в целом и образования нароста на рабочих поверхностях конуса, в частности, указывал в своих работах академик В.Д.Кузнецов Согласно теории РЦМ, образование химических радикалов осуществляется не только в результате каталитического действия ювенильных поверхностей, но и за счет взаимодействия молекул внешней среды с энергетическими частицами. В качестве таких частиц могут выступать кванты света, электроны, эмитируемые ювенильными поверхностями (экзоэлектроны), и т.д. При этом, экзоэлектроны, по-видимому, способны оказывать наиболее сильное действие, т.к. их количество находится в прямой зависимости от температуры трибосопряженных металлических поверхностей – термостимулированная эмиссия. Для нивелирования указанного, а так же для стабилизации количества экзоэлектронов, резание (процесс нанесения рисок) в настоящей работе проводили с постоянной скоростью 55 мм/мин.

Перед нанесением рисок поверхности образцов полировали. В качестве исследуемых материалов были взяты Ст 45, ВТ1-0 и алюминиевый сплав АМг-2.

Было установлено, что при малых нагрузках на конус процесс микрорезания протекает нестабильно. Наблюдаются резкие колебания силы резания с различной амплитудой. С увеличением нагрузки наблюдаемое явление нивелируется, и при нагрузке 6 Н. резание протекает стабильно. Это связано с изменением свойств обрабатываемого материала в результате его пластического деформирования. При движении режущего конуса перед ним образуется зона из деформированного металла образца, твердость которой выше чем у недеформированного. По мере продвижения конуса деформационные процессы усиливаются, что приводит к дальнейшему механическому упрочнению. Когда сила сопротивления деформированного металла достигает величины соизмеримой или превышающей значение установленной на конус нагрузки, последний под действием этой силы поднимается, оставляя деформированный металл на дне риски (рис. 6, а). После этого, под действием установленной нагрузки, конус вновь погружается в обрабатываемую поверхность.

При больших нагрузках силы сопротивления деформированного металла недостаточно, чтобы вытеснить конус к поверхности. Деформированный металл вытесняется по бокам риски, обтекая конус, а так же при определенных условиях резания сходит в стружку (рис. 6 б).

Проведенными исследованиями так же установлено, что геометрические параметры рисок – ширина и глубина (рис. 7, 8), изменяются на протяжении некоторой длины, характерной для каждого исследованного материала.

Рис. 6. Внешний вид риски на стали 45 Рис 7. Профиль риски при резании а – при нагрузке на конус 2 Н, АМг-2 на разной длине от начала Рис. 8. Зависимость ширины (а) и глубины (б) следа конуса от длины риски.

Изучение влияния СОТС на процесс резания проводилось при постоянной нагрузке на конус 6 Н, так как при этом резание протекало стабильно (без скачков силы резания) для всех испытуемых образцов. В качестве СОТС использовался ионизированный коронным разрядом воздушный поток. Активация воздуха положительным и отрицательным коронным разрядом осуществлялась при напряжении на электроде 4,5, 8, 11 и 14 кВ - при положительной ионизации и -3, -6 и -9 кВ - при отрицательной. Ионизатор устанавливался таким образом, чтобы расстояние от коронирующего электрода до зоны контакта режущего конуса и исследуемого материала составляла 40 мм.

Исследовалось наличие и вид вторичных структур на границе контакта конус - обрабатываемый материал, образовавшихся при микрорезании в результате взаимодействия СОТС с ювенильными поверхностями инструментального и обрабатываемых материалов. Установлено, что во всех случаях на поверхностях раздела присутствуют структуры, отличные от матричных металлов. Расшифровка электронограмм показала наличие как оксидных, так и нитридных соединений. Так, на стали 45 зафиксированы оксид Fe2O3 и нитрид Fe2N железа; в случае сплава ВТ1-0 – оксид Ti2O3 и нитрид TiN титана; у алюминиевого сплава АМг-2 - также оксид Al2O3 и нитрид AlN алюминия.

При этом, было зафиксировано, что вид образованной структуры зависит от знака на коронирующем электроде при активации СОТС. При отрицательном потенциале имеют место, в основном, оксиды металлов, а при положительном – оксиды и нитриды.

Полученные результаты несколько отличаются от предварительно проведенных теоретических расчетов, результаты которых представлены в табл. 3. Согласно этим расчетам, во всех случаях изобарно-изотермический потенциал образования оксида Ме2О3 имеет минимальное значение, т.е. образование таких соединений более предпочтительно. Это полностью подтверждается при отрицательном потенциале на коронирующем электроде. В случае активации воздуха положительным зарядом, образованная плазма имеет в своем составе значительное количество химически активных ионов азота, которые являются более электроположительным по сравнению с кислородом.

Именно этот факт способствует образованию на границе раздела нитридных соединений, несмотря на неблагоприятные условия с точки зрения энергии Гиббса.

Таблица 3. Расчетные значения энтальпии, энтропии и изобарноизотермического потенциала образования оксидных и нитридных фаз Исследования изменения геометрии риски в зависимости от степени ионизации воздушного потока показали, что ширина и глубина рисок изменялись на расстоянии 45 мм от их начала, т.к. на этом расстоянии, согласно выше приведенным данным у всех материалов период врезания конуса в поверхность обрабатываемого материала был пройден. В результате проведенных исследований установлено, что величина потенциала на коронирующем электроде оказывает влияние на контролируемые параметры рисок (ширину и глубину рисок), увеличивая их значение по сравнению с резанием всухую независимо от знака потенциала. В случае отрицательной плазмы наблюдаемое явление обусловлено образованием разделительных смазочных оксидных пленок, толщина которых зависит от количества активного кислорода в контактной зоне. Чем выше потенциал на коронирующем электроде, тем больше степень ионизации воздуха, а, следовательно, тем больше количество ионов и радикалов кислорода участвуют в построении оксидов на ювенильных поверхностях границы раздела инструмента с обрабатываемым материалом.

При положительном потенциале количество образующихся оксидов уменьшается по сравнению с предыдущими условиями, однако имеет место образование нитридных соединений. Отсутствие сплошной пленки нитридов на поверхности раздела, что установлено электронной микроскопией, способствует их частичному уносу со стружкой. Механизм совокупного истирания и уноса оксидов и нитридов, в данном случае, и является основой изменения геометрии риски.

Аналогичным образом можно интерпретировать результаты по изучению изменения сил резания, полученные в режиме реального времени и представленные на рис. 9. Из анализа трибограмм следует, что при положительном потенциале на коронирующем электроде процесс резания проходит нестабильно, фиксируются скачки изменения силы резания. Нестабильность процесса больше, чем при резании всухую. Это объясняется наличием в контактной зоне образовавшихся при взаимодействии СОТС с ювенильными поверхностями нитридных соединений Fe2N, которые, в силу своих механических свойств, не улучшают трибологические параметры контактной зоны.

Рис. 9. Динамика измнения силы резания при микрорезании стали с использованиемв качестве СОТС активированного воздуха а – при положительном напряжении на коронирующем электроде. 1 – резание без СОТС, 2 – 4,5 кВ, 3 – 8 кВ, 4 – 11,0 кВ, 5 – 14 кВ;

б – при отрицательном напряжении на коронирующем электроде. 2 – -3 кВ, Действие отрицательно ионизированного воздуха приводит к образованию на границе трибосопряжений оксидных структур, обладающих хорошей смазочной способностью. В результате этого процесс резания протекает более стабильно, без явно выраженных скачков силы резания (рис. 9 б). Отмеченные незначительные колебания силы при повышенных напряжениях обусловлены начальным этапом инициирования химического (окислительного) износа. Это происходит в результате образования при повышенном напряжении на коронирующем электроде чрезмерно большого количества активных ионов и радикалов кислорода, участвующих в окислительных процессах в контактной зоне.

При переходе от сухого резания к резанию в ионизированном воздухе, как при положительном потенциале, так и при отрицательном, силы резания уменьшались (рис 10). При использовании отрицательно ионизированной среды были зафиксированы более низкие по сравнению с положительно ионизированным воздухом силы резания как для Ст 45, так и для АМг2, и лишь у ВТ1-0 силы резания были практически одинаковы в отрицательно и положительно ионизированном воздухе.

Изучение остаточных напряжений в образцах после резания, также показали, что при переходе от резания всухую к резанию с ионизированным атмосферным воздухом на поверхности всех исследуемых образцов происходит изменение величины остаточных напряжений. Так, например, на рис представлена зависимость остаточных напряжений в стали 45 от глубины, на которой они измерялись.

различных ионизированных средах: – всухую; 2 – ион (-); 3 – ион(+) Таким образом, проведенными исследованиями установлено, что во всех случаях на поверхностях раздела присутствуют структуры, отличные от структуры исходного материала. Расшифровка электронограмм показала наличие как оксидных, так и нитридных соединений. Образование различных по составу и своим физико-механическим свойствам структур на ювенильных поверхностях приводит к изменению стойкостных характеристик режущих инструментов, различным по величине и характеру силам резания, а также качества обработанного материала.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Применение в качестве СОТС ионизированного коронным разрядом воздушного потока приводит к повышению стойкости на 25% - 50% при использовании быстрорежущего инструмента, и повышению стойкости до 100% при использовании твердосплавного инструмента.

2. Установлено, что при использовании ионизированного воздуха в зоне контакта инструмента с обрабатываемым материалом могут образовываться как оксидные, так и нитридные соединения, их образование зависит от знака на коронирующем электроде и от сродства металлов к компонентам используемой СОТС.

3. Установлено, что образование оксидных соединений на ювенильной поверхности стали 45 приводит к увеличению стойкости инструмента и уменьшению шероховатости обработанной поверхности, при образовании нитридных соединений увеличения стойкости инструмента не наблюдалось.

Образование нитридных соединений на поверхности титанового сплава ВТ1привело к увеличению стойкости инструмента и уменьшению шероховатости поверхности, при образовании оксидов на поверхности приводит к уменьшению стойкости быстрорежущего инструмента.

4. Механизм действия отрицательно ионизированного воздуха обусловлен образованием оксидов типа FexOy на трибоактивных поверхностях инструмента и обрабатываемого материала при точении стали 45, представляющих собой смазочные структуры, при резании титанового сплава физикомеханические характеристики образующихся оксидов титана значительно выше, чем у FexOy, формирующихся на рабочих поверхностях инструмента. В этом случае имеет место окислительный износ резцов.

5. Повышение стойкости инструментов при резании ВТ1-0 в положительно ионизированном воздухе обусловлено формированием в контактной зоне нитридных соединений, из которых фазы FexN, формирующиеся на рабочих поверхностях инструментов, имеют значительно более высокие физико-механические свойства по сравнению с TixN, что и обуславливает повышение стойкости резцов. При резании стали 45 на границе раздела формируются структуры типа FexN, что приводит к абразивному изнашиванию инструментов.

6 Установлено, что применение как положительно, так и отрицательно ионизированного воздуха уменьшает силу резания при обработке стали 45, АМг2 и ВТ1-0 на 10% по сравнению с резанием всухую. Использование положительного заряда на ионизирующем электроде при обработке стали 45 и АМг2 приводит к нестабильной силе резания, при резании этих материалов в отрицательно ионизированном воздухе силы резания более стабильны.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Пагин М.П., Наумов А.Г., Корчагин А.В. Установка для резания металлов в контролируемых средах. // Физика, химия и механика трибосистем. Вып.

5. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2006, с. 104-106.

2. Пагин М.П., Наумов А.Г. Установка для изучения эффективности СОТС при шлифовании режущей керамики. // Физика, химия и механика трибосистем. Вып. 6. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2007, с. 118.

3. Пагин М.П. Изучения эффективности СОТС при шлифовании режущей керамики // Молодая наука в классическом университете. Тезисы докладов научн. конф-ии, Иваново: Иван. гос. ун-т, 2008, с 75.

4. Пагин М.П., Наумов А.Г. Приминение методов склерометрии для изучения процессов при резании. // Физика, химия и механика трибосистем.

Вып. 7. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2008, с. 132-136.

5. Пагин М.П. Изучение действия смазок методом склерометрии // Молодая наука в классическом университете. Тезисы докладов научн. конф-ии, Иваново: Иван. гос. ун-т, 2009, с. 67.

6. Пагин М.П. Приминение метода склерометрии для изучения действия СОТС Изучение действия смазок методом склерометрии // Состояние и перспективы развития электротехнологии. Иваново: Иван. гос. эн-ий ун-т, 2009г., с. 7. Пагин М.П., Наумов А.Г., Ткачук О.В., Курапов К.В., Влияние ювенильных поверхностей на процесс образования смазочных пленок при лезвийном резании металлов. // «Металлообработка» № 6. 2009, с. 8-13.

8. Пагин М.П., Наумов А.Г. Влияние ювенильных поверхностей на процесс образования смазочных пленок. Техника и технологии трибологических исследований :тезисы докладов II международного семинара, Иваново:

Иван. гос. ун-т, 2009, с. 62.

ПАГИН МАКСИМ ПЕТРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

ИЗМЕНЕНИЕМ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ЮВЕНИЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАПРАВЛЕННЫМ

ВОЗДЕЙСТВИЕМ АКТИВИРОВАННЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД

Эффективность СОТС, определяется физико-химическими процессами в контактной зоне. При резании резко инициируется физическая активность ювенильных поверхностей инструмента и стружки, а также реакционных частиц - атомов и радикалов, образующихся при разрушении нейтральных молекул смазочного вещества. Для научно-обоснованного выбора эффективных смазочных сред необходимо детальное изучение физикохимических процессов, протекающих в контактных зонах системы лезвийного резания. В работе показано, что изменении трибологических параметров ювенильных поверхностей направленным воздействием активированных газовых сред может привести как к увеличению, так и уменьшению износостойкости инструмента, дано объяснение причин приводящих к таким результатам.

PAGIN MAKSIM PETROVICH

RAISING OF STABILITY OF CUTTING TOOLS BY CHANGING OF

TRIBOLOGICAL PARAMETERS OF JUVENILE SURFACES BY INFLUENCE OF GAS MEDIUMS

Efficiency of lubricating medium is determined by physical-chemical processes in the contact zone. In the process of cutting the physical activity of juvenile surfaces of a tool and also atoms and radicals, formed by destroyed neutral molecules of lubricating substance is increased. The detailed studying of physicalchemical processes in the zone of cutting is necessary for scientifically-founded choice of effective lubricating mediums. In this work is shown that change of tribological parameters of juvenile surfaces by influence of gas mediums can lead to the increase and also to the reduction of stability of the tool.

ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

ИЗМЕНЕНИЕМ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ЮВЕНИЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАПРАВЛЕННЫМ

ВОЗДЕЙСТВИЕМ АКТИВИРОВАННЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД

диссертации на соискание ученой степени



Похожие работы:

«Пинахин Игорь Александрович Повышение работоспособности металлорежущего инструмента из твердых сплавов методом импульсной лазерной обработки Специальность: 05.02.07 — технология и оборудование механической и физико-технической обработки (технические наук и) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ставрополь 2011 Работа выполнена в Северо-Кавказском государственном техническом университете Научный руководитель : доктор технических наук,...»

«ЛЕЛИОВСКИЙ КОНСТАНТИН ЯРОСЛАВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ НАГРУЖЕННОСТИ И ДЕФЕКТОВ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ КОЛЕСНЫХ МАШИН Специальность 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины АВТОРЕФЕР АТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород – 2008 Работа выполнена на кафедре Автомобили и тракторы Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева Научный руководитель : Доктор технических наук, профессор...»

«НИКУЛИЧЕВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ 5-КООРДИНАТНЫХ МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКОВ С ЧПУ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОТКЛОНЕНИЙ Специальность 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва, 2013 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский...»

«УДК 621.7 КУРМАНГАЛИЕВ ТИМУР БОЛАТОВИЧ Повышение производительности и экологической безопасности инерционной виброабразивной обработки деталей на основе оксида бериллия 05.03.01 – Технологии, оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Республика Казахстан Алматы, 2010 Диссертационная работа выполнена в Республиканском государственном казенном предприятии Восточно-Казахстанский...»

«МЕЛЬНИК ИВАН СЕРГЕЕВИЧ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ИЗМЕНЕНИЕМ ИХ РАБОЧИХ ОБЪЁМОВ Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.04.02 – тепловые двигатели Москва, 2013 1 Работа выполнена на кафедре теплотехники и тепловых двигателей Российского университета дружбы народов. Научный руководитель : Заслуженный работник высшей школы РФ, доктор...»

«Нетелев Андрей Викторович ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В РАЗЛАГАЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛАХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ЛА Специальность 05.07.03 - Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный...»

«ГОЛОВАЧЕВ НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ ГИДРОТРАНСПОРТА НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2010 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования СанктПетербургском государственном горном институте имени...»

«ЗАКИРНИЧНАЯ МАРИНА МИХАЙЛОВНА ОБРАЗОВАНИЕ ФУЛЛЕРЕНОВ В УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЯХ И ЧУГУНАХ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ТЕРМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Специальность 05.02.01 - Материаловедение (машиностроение в нефтегазовой отрасли) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Уфа 2001 г. Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете (УГНТУ) Научный консультант - д.т.н., профессор И.Р. Кузеев Официальные оппоненты : д.т.н.,...»

«Галатов Кирилл Станиславович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПЕРОПУХОВОГО СЫРЬЯ НА ФРАКЦИИ С РАЗРАБОТКОЙ УЗЛА МЕХАНИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ СТЕРЖНЯ КУРИНОГО ПЕРА Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (коммунальное хозяйство и сфера услуг) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Шахты – 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«МАННАПОВ Альберт Раисович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА ГТД МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ специальность 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Уфа-2009 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Уфимский государственный...»

«НЕЧЕПУРЕНКО АЛЕКСЕЙ ЕФИМОВИЧ СТРОИТЕЛЬСТВО ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН И ФОРМИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ (проблемы, решения) Специальности: 25.00.15 – Технология бурения и освоения скважин; 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Тюмень - 2005 Работа выполнена в Открытом акционерном обществе Красноярскгазпром (ОАО...»

«Крайников Александр Вячеславович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ И РЕМОНТЕ ЛОПАТОК ТВД ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ С ЖАРОСТОЙКИМИ ПОКРЫТИЯМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СИЛЬНОТОЧНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ Специальность: 05. 07. 05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 г. Работа выполнена в ОАО ММП имени В.В....»

«Леонард Александр Валерьевич ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИВОДОВ ТРАНСПОРТНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ С ЦИКЛОВЫМИ ШАГАЮЩИМИ ДВИЖИТЕЛЯМИ 05.02.02 Машиноведение, системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград – 2013 Работа выполнена на кафедре Теоретическая механика федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Волгоградский государственный...»

«Копанева Ирина Николаевна МОНИТОРИНГ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА С ПРИМЕНЕНИЕМ ЛОГИКИ АНТОНИМОВ Специальность 05.02.23 Стандартизация и управление качеством продукции АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург - 2002 Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном техническом университете Научный руководитель - доктор технических наук, профессор, В.Н. Тисенко Официальные оппоненты : доктор технических...»

«Фирсова Юлия Александровна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА КОЛЬЦЕВЫХ СБОРНЫХ КАМЕР ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КОМПРЕССОРОВ НА БАЗЕ ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Специальность 05.04.06 – Вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемы АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2009 Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете. Научный руководитель : доктор технических наук,...»

«Костюк Инна Викторовна МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ АДАПТИВНОГО РАСТРИРОВАНИЯ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (печатные средства информации) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010   Работа выполнена на кафедре Технологии допечатных процессов в ГОУ ВПО Московский государственный университет печати. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Кузнецов Юрий Вениаминович Официальные...»

«ВОЛОБУЕВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ РЕЖИМНОЙ ОБЛАСТИ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ ПОСРЕДСТВОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА Специальность 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Орел 2012 2 Работа выполнена на кафедре Технология машиностроения и конструкторско-технологическая информатика федерального государственного бюджетного образовательного...»

«Дрокин Виталий Вадимович АНАЛИЗ НАГРУЗОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕПЕСТКОВОГО ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ПОДШИПНИКА НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Специальность 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Челябинск – 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет). Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент...»

«КУРОЧКИН АНТОН ВАЛЕРЬЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МОНОЛИТНЫХ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ КОНЦЕВЫХ ФРЕЗ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ АРХИТЕКТУРЫ МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ Специальность 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рыбинск – 2012 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального...»

«ИТЫБАЕВА ГАЛИЯ ТУЛЕУБАЕВНА Повышение качества обработки цилиндрических отверстий с применением новой конструкции зенкера-протяжки 05.03.01 – Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Республика Казахстан Алматы, 2010 Работа выполнена при Казахском национальном техническом университете имени К.И. Сатпаева и Павлодарском государственном...»














 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.