Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Ижевский государственный технический университет

имени М. Т. Калашникова»

Кафедра «ТПСВ»

Реферат

Тема: Повышение стойкости режущего инструмента

Выполнил:

студент группы С10-032-2 Кожин Р.С.

Проверил:

к.т.н., доцент Гайфутдинов М.К.

Ижевск, 2017

Содержание

1. Содержание………………………………………………………….……..2

2. Введение……………………………………………………………………3

3. нанесение износостойких покрытий………………………………..……4

4. нанесение антифрикционных покрытий…………………………………5

5. гальванические методы…………………………………………………….6

6. химические методы…………………………………………………..…….7

7. химико-термические методы………………………………………………8

8. физические методы…………………………………………………………8

9. физико-термические методы………………………………………………9

10. механические методы………………………………………………………10

11. термомеханические методы…………………………………………..……11

12. доводка и заточка………………………………………………………...…11

13. метод электроискрового упрочнения и наращивания инструмента…….13

14. Список используемой литературы……………………………………..….15

15. Приложение…………………………………………………………………16

Введение

Повышение стойкости режущего инструмента

Этот цикл операций не требует больших затрат, но в настоящее время становится одним из наиболее важных. Называют его упроч­нением инструмента или облагораживанием режущих лезвий. Ни одно из названий не отражает в полной мере сущность процессов, при которых на поверхности уже готового инструмента перед его исполь­зованием наносятся тонкие пленки других материалов или эти поверх­ности насыщаются некоторыми химическими элементами. В резуль­тате изменяются физико-механические свойства поверхностных сло­ев инструмента, что в несколько раз увеличивает его стойкость или обеспечивает возможность повышения производительности обработ­ки за счет увеличения скоростей резания.

В настоящее время известно достаточно много методов повыше­ния режущей способности путем изменения физико-механических свойств поверхностных и подповерхностных слоев материала инстру­мента. По технологии производства их можно объединить в следую­щие группы:

1. Нанесение износостойких покрытий;

2. нанесение антифрикционных покрытий;

3. гальванические методы;

4. химические методы;

5. химико-термические методы;

6. физические методы;

7. физико-термические методы;

8. механические методы;

9. термомеханические методы;

10. доводка и заточка;

11. метод электроискрового упрочнения и наращивания инструмента

Все они достаточно широко применяются в промышленности, особенно нанесение износостойких покрытий, химико-термические и механические методы. Повышение режущей способности инструмен­тов возможно несколькими методами одновременно или последова­тельно для получения наибольшего эффекта.

Пока нет обобщающих работ о природе влияния этих методов на механизм изнашиваемости инструментов, а поэтому нет конкретных научно обоснованных рекомендаций по их выбору. Рассмотрим дан­ные методы и их эффективность раздельно и упомянем лишь о том, что методы, повышающие твердость и хрупкость поверхностных сло­ев, не следует применять для мелкоразмерных и мелкопрофильных инструментов по причине их недостаточной исходной прочности.

1. Нанесение износостойких покрытий

Нанесение таких покрытий получило широкое распространение как у изготовителей инструмента, так и у его потребителей. Существует ряд способов: электроискровой (самый старый), плазменный, детона­ционный и др. Наиболее широко применяются газофазное осаждение (ГТ) и катодное напыление с ионной бомбардировкой (КИБ) некото­рых материалов на рабочие поверхности инструментов.

С помощью газофазного метода наносят пленку карбида титана, толщиной 3 – 10 мкм. Процесс протекает в специальных камерах, где из газовой фазы при температуре 1000 – 1100 °С на поверхности детали осаждается карбид титана. Высокая температура ограничива­ет область применения метода нанесением только покрытий на твер­дый сплав. Стойкость инструмента увеличивается в три раза, однако на 30 – 40 % понижается прочность основы.

Метод катодного напыления основан на нанесении тонких пленок карбидов, нитридов, окислов металлов IV – VI групп таблицы Менде­леева на поверхность изделия в вакууме. Сущность процесса состоит в том, что под действием напряжения между анодом (изделием) и катодом (металлом-испарителем) ме­талл с катода испаряется, образуя ионное поле. Инструмент нагревается до температуры 300 – 600 °С. При прокачке через камеру азота или другого газа, содержащего азот, ионы испарившегося металла (титана, молибдена), взаимодействуя с ионами азота, образуют нит­риды и осаждаются на поверхность анода, создавая тонкую пленку толщиной 2 – 12 мкм. При наличии нескольких испарителей из различ­ных металлов можно чередовать их работу, нанося слои различных покрытий разной толщины и создавая таким образом многослойное покрытие, прочно сцепляющееся с основой и имеющее на поверхности материал с высокой абразивной стойкостью. Известны самые различные комбинации покрытий: TiC+ TiN, TiC + TiN + Аl₂О₃ и др. Число слоев может достигать 13 и более. Многослойные покрытия более эффективны в некоторых конкретных условиях применения. Поскольку температура процесса не очень высокая, метод приемлем для нанесения покрытий на инструменты из быстрорежущей стали, стойкость которых после однослойного покрытия нитридами титана повышается в 1,5 – 5,0 раз, в зависимости от вида инструмента, мате­риала обрабатываемой детали и режима резания. Качество покрытия, прочность его сцепления с основой зависят от качества подготовки поверхности под покрытие, в основном от обезжиривания, для которо­го используется ультразвук и такие компоненты, как тринатрийфосфат, кальцинированная сода, дистиллированная вода и даже этиловый спирт. Сильно влияют на качество покрытия чистота исходных мате­риалов (газов, испарителей) и точность поддержания температуры.

Существует ряд разновидностей процесса и созданных на их осно­ве установок. К их числу относятся установки типа «Булат», «Пуск», «Юнион», «Мир» и др.

Износостойкость покрытий – только часть причин повышения стойкости инструмента. Косвенным доказательством тому, о чем будет сказано ниже, является повышение стойкости омедненных ин­струментов. Более того, нанесение покрытий происходит при высоких температурах, при которых, как установлено, протекают изменения свойств приповерхностных и глубинных слоев материала инструмен­та, благоприятно влияющих на сопротивляемость изнашиванию. По­этому нанесение износостойких материалов является как бы комбинированным методом повышения работоспособности инструмента, термическое упрочнение + износостойкое покрытие. При этом для каждых конкретных условий работы (обрабатываемый материал, ско­рость резания и др.) существует свое покрытие, оптимальное по воздействию.

По данным исследований износостойкость покрытий повышается почти в два раза после термомеханической обработки, заключающей­ся в механическом воздействии вращающейся металлической щетки на поверхностные слои пластины, подогретой до 300 – 500 °С.

Очень высокой эффективностью отличается алмазоподобное пле­ночное покрытие, наносимое при температуре 380 °С. Стойкость про­резных и отрезных фрез с таким покрытием повышается в 230 раз.