книги из ГПНТБ / Гоголев, А. Я. Влияние антифрикционных покрытий на износ металлообрабатывающего инструмента

поверхности на малом инструментальном микроскопе и визуаль­ ная оценка шероховатости заготовки.

Наблюдения за непокрытой пластинкой показали следующее. Износ по задней грани при длине пути резца 79 м составил 0,03 мм п увеличился до 0,06 мм при длине 288 м. При дальнейшей обра­ ботке на пластинке появились сколы и на расстоянии 0,04—0,73 мм

нии 0,5 и 1,5 мм от режущей кромки. Вершина пластинки села, ок­ руглилась, потеряла свои первоначальный вид, сколы по задней грани приняли массовый характер. При длине пути 3500 м на рас­ стоянии 0,3 мм от режущей кромки на передней поверхности ноявился очаг разрушения размером 2,1X0,55 мм, а на всей длине ре­ жущей кромки образовался налип металла, состояние обработан­ ной поверхности резко ухудшилось.

При обработке пластинок с покрытием на длине обработки за­ готовки, равной 300 мм, было обнаружено, что на обрабатываемой поверхности появились очень мелкие надрывы, не ухудшавшие чи­ стоты. Предполагается, что это были частички материала покры­ тия. На расстоянии 1,2 мм был отмечен наплыв металла, но он вскоре исчез. На передней поверхности появились лунки неболь­

сти изменений не наблюдалось. Шероховатость обработанной по­ верхности была меньше, чем при обработке пластинкой без по­ крытия.

Как известно, износ твердого сплава происходит по двум при­

в процессе эксплуатации вследствие недопустимо больших напря­ жений, возникающих в материале от теплового и механического воздействия.

При обработке пластинкой с покрытием износа в виде сколов по задней поверхности, очагов разрушения на-передней поверхно­ сти, которые наблюдались при обработке пластинкой без покрытия, не обнаружено. Износ передней поверхности был меньше, износ задней поверхности по своему характеру отчетливо не был выра­ жен, как у пластинок без покрытия.

Из этого можно сделать вывод, что покрытие инструментов оказывает положительное влияние на характер износа твердосплав-

60

пого инструмента и при обработке способствует получению поверх­ ности с меньшей шероховатостью.

Для проверки эффективности смазочных свойств MoS2 в техно­ логической лаборатории Таганрогского завода «Красный котель­

быстрорежущей стали, рабочие поверхности которых были покры­

сплав Вуда). Технология покрытий была основана на образовании

Для получения сравнимых результатов по износу и исключе­ ния влияния скорости на процесс и величину износа, точение произ­

цов и практически исключало возможность отклонений по физико-

Т а б л и ц а 8

61

Как видно пз табл. 8, величина износа резцов,' покрытых твер­ дой дисульфидмолпбденовоой смазкой, значительно меньше изно­ са резцов без покрытия.

С целью оценки влияния скорости резания на величину износа резцов с покрытием были проведены три сравнительных опыта на тех же заготовках резцами с топ же геометрией и покрытием.

Результаты испытаний по величине износа при обработке с раз­ ными скоростями приведены в табл. 9.

Хотя эти испытания и не дают количественных зависимостей изменения износостойкости от скорости резания, однако общий ха­ рактер изменения износа подчиняется закономерностям, получен­ ным Б. И. Костецким [13] при исследовании процессов трения п изнашивания, охватывающим и такие тяжелые условия трения, ко­ торые возникают при резании металлов.

Проведенные испытания дают основание сделать . следующиевыводы:

Упрочнение режущего инструмента нанесением тонкослойных покрытий на рабочую часть путем образования химических связей слоистых твердых смазок с основой дает возможность повысить стойкость инструмента из быстрорежущей стали с покрытием поуказанной технологии.

Улучшение физико-механических свойств твердых сплавов до­ стигается в настоящее время изменением их свойства, технологии изготовления, а также регулированием величины зерна их карбид­ ной составляющей. Однако твердые сплавы, несмотря на значи­ тельное улучшение их качества, наряду с относительно высокой износостойкостью обладают недостаточной механической проч­ ностью. Механические свойства твердосплавного инструмента мо-

62

гут быть повышены за счет нанесения на его рабочие поверхности никель-фосфорного покрытия.

Для определения стойкости режущего инструмента была при­

без покрытия, затем покрытым на токарно-винторезиом станке мо­

ки твердого сплава подбирались одинаковой т. э. д. с, возникаю­ щей в цепи естественной термопары при резании одной и той же заготовки при одних и тех же условиях обработки. Кроме того, ше­ роховатость рабочих поверхностей до и после покрытия была оди­ наковой и соответствовала 9-му классу, а радиус округления ре­ жущей кромки г = 0,008-^0,01 мм.

На покрытых пластинках шероховатость и радиус округления получались доводкой после покрытия на алмазном круге зернис­ тостью 10.

Испытания начали с пластин без покрытия (каждая партия со­ стояла из 5—б шт.). С целью определения критерия затупления ин­ струмента и возможности пересчета интенсивности износа в стойкостные зависимости на одной пластине проводился полный стойкостиой опыт. При этом за критерий затупления был принят износ резца по задней грани, равный 0,8 мм.

Оставшиеся пластинки последовательно затуплялись до вели­ чины 0,4 мм на соответствующем режиме резания. При этом диа­ пазон изменения скорости был достаточно велик и охватывал зо­ ны нормального п повышенного износа. Глубина резания и подача

Для каждой скорости резания определялась интенсивность из­

63

Как видно из табл. 10 н рис. 12, а, износ резцов без покрытия (прямая 1) протекает значительно интенсивнее, чем с покрытием (прямая 2).

С

По интенсивности износа u = f(v) найдена зависимость \ ' = - ^ ; —

в которой показатель степени m определялся из логарифмического графика по котангенсу угла наклона соответствующих прямых к •оси Igv, а величина С путем расчета при v и Т, полученных из пол­

Рис. 12. Зависимость износа и стойкости резцов от скорости резания при точении стали 4Х14Н14В2М пластинками T15K6

| 64

чпвшихся микропор частицами твердой смазки. Благодаря этому покрытие прочно удерживалось на инструментах.

На рис. 13, а приведены графические зависимости работоспо­ собности твердосплавных резцов с нанесенными этим способом по­ крытиями. Кривая 1 характеризует износ инструмента с покрыти­ ем, подвергнутого глубокому травлению, кривая 2 — износ инстру­ мента с покрытием без травления.

Как видно из рис. 13, а покрытие, нанесенное на поверхность после глубокого травления, сохраняет свои антифрикционные-свой­ ства в течение более длительного времени.

и для каждой подачи определялась интенсивность износа как для покрытых, так и для непокрытых пластинок.. В табл. 11 приведены

. * В числителе — для пластинок без покрытия, в знаменателе — с покрытием.

На основании .этих результатов в логарифмических координа­ тах'1 построен график зависимости износа от подачи, а затем график зависимости стойкости от подачи (рис. 13, б), в котором прямая 1 относится к стойкости резцов с покрытием.

На основе графиков рисунков 12, б и 13, б получены формулы, связывающие скорость со стойкостью:

66

кроме того, благодаря наличию соединений хлора, хорошей прони­ кающей способностью.

Испытания производились на токарно-винторезном станке IA62 при точении стали 50 резцами из быстрорежущей стали Р18 на чистовых и получистовых режимах. Измерялся износ по задней грани, при этом за критерий износа принималась величина износа, равная 0,8 мм, определялись усилия резания, а также шерохова­ тость обработанной поверхности..

Испытания показали, что износ инструментов из быстрорежу­ щей стали при работе с применением указанной жидкости проте­ кает менее интенсивно (кривая 2, рис. 14), чем при работе с эмуль­ сией 5%-ной концентрации (кривая 1, рис. 14). Это объясняется тем, что образующиеся химические и окисные пленки в значитель­ ной степени снижают коэффициент трения на передней и задней поверхностях резца и тем самым способствуют увеличению износо­ стойкости.

Измерения усилий резания показали, что с применением хими­ чески активной жидкости происходит некоторое снижение усилий

работы происходит обнажение атомов кристаллической решетки железа. Атомы железа, находящиеся на поверхности, обладают значительной потенциальной энергией. Именно этим и объясняется хемосорбционпая способность поверхности железа.

Стойкость сверл

Проверка применения пленок на основе MoS2 с нанесением их механическим путем с давлением и без давления произведена на сверлах из быстрорежущей стали Р18. Перед нанесением покры­ тия поверхности сверл обезжиривались и обезводороживались об­ щеизвестными методами [1], что даваловозможность достигнуть удовлетворительного сцепления материала сверла и твердой смаз­ ки. В состав покрытия входили M 0 S 2 , РЬО, мелкодисперсный сви­ нец и графит в определенных соотношениях. Некоторые сверла проходили обработку легкоплавким металлом (галлием) или спла­ вом Вуда с ртутью.

При проведении экспериментальных исследований по влиянию твердой смазки на стойкость сверл использовались наиболее широ­ ко применяемые в котлостроении стали: котельная сталь 16ГНМА, нержавеющая кислостойкая сталь 1Х18Н9Т, сталь для поверхностей нагрева котлов 12Х1М1Ф с механическими характеристиками, ука­ занными в табл. 12.

Металлографические исследования, проведенные центральной заводской лабораторией завода «Красный котельщик», подтверди­ ли соответствие образцов, подготовленных для испытаний, указан­ ным маркам сталей.

Все испытания были проведены на радиально-сверлильном станке модели 2А55 с применением сверл диаметром 14мм. При этом глубина глухих отверстий, равная 35 мм, и подача 0,2 мм/об оставались постоянными при всех испытаниях. Сверла имели стан­ дартную геометрию заточки: 2<р=118°; о.п = 10°; рп = 2,5°; со=30°; *F=58°.

Стабильность геометрических параметров сверл при заточке и переточках обеспечивалась в специальном приспособлении.

Измерения износа сверл производились по задним поверхнос-

68

тям через 5—30 отверстий в зависимости of интенсивности износа

довательных переточек покрывались твердой смазкой и подверга­

ботоспособность покрытий при разных условиях работы. Резуль­

В числителе — с покрытием, в знаменателе — без покрытия.

69