Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин

В работе исследовано влияние предварительной абразивно-упрочняющей обработки, использующейся перед нанесением покрытий, наличия промежуточной хромовой прослойки и композиционных покрытий (TiAl)N и (TiCr)N на износостойкость твердосплавных режущих пластин в зависимости от скорости резания при обра...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2003
Автори: Белаш, Н.Н., Таран, В.С., Татаринов, В.Р.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2003
Назва видання:Физическая инженерия поверхности
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98438
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин / Н.Н. Белаш, В.С. Таран, В.Р. Татаринов // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 2. — С. 184–187. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-98438
record_format dspace
spelling irk-123456789-984382016-04-15T03:02:29Z Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин Белаш, Н.Н. Таран, В.С. Татаринов, В.Р. В работе исследовано влияние предварительной абразивно-упрочняющей обработки, использующейся перед нанесением покрытий, наличия промежуточной хромовой прослойки и композиционных покрытий (TiAl)N и (TiCr)N на износостойкость твердосплавных режущих пластин в зависимости от скорости резания при обработке конструкционных сталей в производственных и лабораторных условиях. У роботі досліджено вплив попередньої абразивно зміцнюючої обробки, що використовується перед нане сенням покриттів, наявності проміжного хромового прошарку та композиційних покриттів (TiAl)N та (TiCr)N на зносостійкість твердосплавних ріжучих пластин в залежності від швидкості різання при обробці конструкційних сталей у виробничих та лабораторних умовах. This paper presents the investigation of the influence of preliminary finishing-hardening treatment used before coating deposition on hardalloyed cutting tools, as well as the impact of intermediate chromium sublayer and (TiAl)N and (TiCr)N composite coatings depending on cutting rate when treating steels in industrial and laboratory conditions. 2003 Article Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин / Н.Н. Белаш, В.С. Таран, В.Р. Татаринов // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 2. — С. 184–187. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98438 621.9.02.6 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description В работе исследовано влияние предварительной абразивно-упрочняющей обработки, использующейся перед нанесением покрытий, наличия промежуточной хромовой прослойки и композиционных покрытий (TiAl)N и (TiCr)N на износостойкость твердосплавных режущих пластин в зависимости от скорости резания при обработке конструкционных сталей в производственных и лабораторных условиях.
format Article
author Белаш, Н.Н.
Таран, В.С.
Татаринов, В.Р.
spellingShingle Белаш, Н.Н.
Таран, В.С.
Татаринов, В.Р.
Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин
Физическая инженерия поверхности
author_facet Белаш, Н.Н.
Таран, В.С.
Татаринов, В.Р.
author_sort Белаш, Н.Н.
title Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин
title_short Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин
title_full Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин
title_fullStr Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин
title_full_unstemmed Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин
title_sort исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate 2003
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98438
citation_txt Исследование влияния предварительной обработки и состава композиционных покрытий на стойкость твердосплавных режущих пластин / Н.Н. Белаш, В.С. Таран, В.Р. Татаринов // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 2. — С. 184–187. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv AT belašnn issledovanievliâniâpredvaritelʹnojobrabotkiisostavakompozicionnyhpokrytijnastojkostʹtverdosplavnyhrežuŝihplastin
AT taranvs issledovanievliâniâpredvaritelʹnojobrabotkiisostavakompozicionnyhpokrytijnastojkostʹtverdosplavnyhrežuŝihplastin
AT tatarinovvr issledovanievliâniâpredvaritelʹnojobrabotkiisostavakompozicionnyhpokrytijnastojkostʹtverdosplavnyhrežuŝihplastin
first_indexed 2025-07-07T06:30:58Z
last_indexed 2025-07-07T06:30:58Z
_version_ 1836968688794730496
fulltext ФІП ФИП PSE, 2003, том 1, № 2, vol. 1, No. 2184 ВВЕДЕНИЕ В ряде работ показано, что важную роль в повы- шении износостойкости режущего инструмента играет подготовка поверхности инструмента пе- ред нанесением покрытий [1], структура и состав покрытий [2, 3]. Одним из перспективных и про- изводительных способов подготовки поверхности твердосплавных режущих пластин является об- работка в вибрационных машинах контртелами из керамических материалов в специальных рас- творах. В результате такой обработки обеспечи- вается очистка поверхности и округление режу- щих кромок до заданного радиуса. В конструкции покрытий считается целесообразным использо- вание перед нанесением твердых покрытий мяг- ких подслоев. Предпочтение в этом плане отда- ется хрому и молибдену. Наличие таких мягких слоев толщиной до 1,5 мкм повышает адгезию покрытия с подложкой, они являются буфером, где тормозятся трещины, возникающие в основ- ном слое покрытия при резании, и не распрост- раняются в основу. Кроме того, эти слои в ряде случаев залечивают поверхностные трещины, которые формируются при заточке инструмента. Вторым важным моментом в конструкции по- крытий является состав последнего слоя, взаимо- действующего непосредственно с обрабатывае- мым материалом. В последнее время очень ин- тенсивно исследуются области эффективного ис- пользования композиционных покрытий, таких, как (TiAl)N и (TiCr)N [4]. Данная работа посвя- щена исследованию перечисленных выше фак- торов на стойкость режущих пластин из твердых сплавов группы ТК с износостойкими композици- онными покрытиями при обработке конструкци- онных сталей. ИССЛЕДУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ В качестве режущего инструмента использовали сборные резцы с режущими пластинами двух типов: 03114–250725 (ГОСТ 19052–73) и 03114– 160512 (ГОСТ190052–80). Материалами режущих пластин служили твердые сплавы марок Т5К10 и Т15К6. С целью комплексного исследования влияния предварительной обработки и состава покрытий было приготовлено семь партий пластин типа 03114–250725 из сплава Т5К10 по десять штук в каждой партии. Первая партия инструмента была оснащена исходными пластинами. Пластины второй партии инструмента были обработаны в вибрационной машине ВМ–40С. На пластины остальных партий режущего инструмента после предварительной виброобработки были нанесе- ны следующие покрытия: TiN; (TiAl0,2)N; Cr + (TiAl0,2)N; (TiCr0,2)N; Cr + (TiCr0,2)N. Сборные резцы, оснащенные твердосплавны- ми пластинами типа 03114–160512 из сплавов Т5К10 и Т15К6, были разделены на три группы в зависимости от вида покрытия. Первая партия инструмента была оснащена виброобработан- ными пластинами без покрытия. Инструмент второй партии включал пластины со стандартным покрытием TiN. Пластины сборных резцов тре- тьей партии имели покрытие Cr + (TiCr0,2)N. По- крытия наносили на установке “Булат–6И”, ис- пользуя оснастку планетарного типа, обеспечи- вающую вращение изделий одновременно вокруг своей оси и центра камеры. Перед процессом на- пыления производили очистку режущих пластин и нагрев ионной бомбардировкой до температуры 800° С. Композиционные покрытия (TiAl0,2)N; (TiCr0,2)N наносили, используя сплавные катоды составов: Ti + 20 мас% Al и Ti + 20 мас% Cr. В качестве обрабатываемых материалов использо- вали стали 09Г2СА и 45. МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Испытания режущих пластин типа 03114–250725 (ГОСТ 19052–73) проводили в производственных УДК 621.9.02.6 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ И СОСТАВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА СТОЙКОСТЬ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН Н.Н. Белаш, В.С. Таран, В.Р. Татаринов Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт” Украина Поступила в редакцию 20.06.2003 В работе исследовано влияние предварительной абразивно-упрочняющей обработки, использующейся перед нанесением покрытий, наличия промежуточной хромовой прослойки и композиционных покрытий (TiAl)N и (TiCr)N на износостойкость твердосплавных режущих пластин в зависимости от скорости резания при обработке конструкционных сталей в производственных и лабораторных условиях. ФІП ФИП PSE, 2003, том 1, № 2, vol. 1, No. 2 185 условиях на операции чернового точения. Для ис- пытаний использовали карусельный станок SHIES FROPIEP модели 40 DS. Обрабатывае- мые изделия представляли собой патрубки из стали 09Г2СА. Испытания проводили с чере- дующимся запуском сравниваемых пластин в следующих режимах: – скорость резания – 107 м/мин; – подача – 0,9 мм/об; – глубина резания – 10 мм. Критерием стойкости служил износ по задней поверхности. Износ измеряли в плоскости, пер- пендикулярной режущему лезвию на инструмен- тальном микроскопе с точностью 0,01 мм. Коэф- фициент вариации стойкости в процессе испыта- ний не превышал 0,25. Результаты испытаний приведены на рис. 1. Данные, приведенные на ри- сунке, свидетельствуют о следующем. Отделоч- но-упрочняющая обработка режущих пластин в вибрационной машине ВМ–40 обеспечивала уве- личение износостойкости исходных пластин на 20%. Это обусловлено оптимизацией радиуса за- кругления главного лезвия и упрочнением поверх- ностного слоя в результате наклепа при виброаб- разивной обработке. Осаждение на виброобрабо- танные пластины стандартного покрытия TiN приводило к увеличению износостойкости режу- щих пластин на данных режимах испытаний в 1,9 раза, по сравнению с исходными. Наличие компо- зиционных покрытий (TiAl0,2)N и (TiCr0,2)N обес- печивало повышение износостойкости, по срав- нению с исходными пластинами в среднем, со- ответственно, в 2,5 и 3,5 раза. Нанесение подслоя хрома на поверхность пластин перед операцией осаждения этих композиционных покрытий приводило к дальнейшему повышению стойкости, соответственно, в 4,2 и 6,2 раза (см. рис 1). Испытания режущих пластин типа 03114– 160512 (ГОСТ190052–80) проводили в лабора- торных условиях в составе резцов на токарно- винторезном станке модели 1К62Б, оснащенном электродвигателем постоянного тока мощностью 10 кВт, путем продольного точения болванок диа- метром 100 – 150 мм из стали 45. Охлаждающие жидкости в процессе испытаний не применялись. Испытания инструмента с режущими пластинами из сплава Т5К10 вели на следующих режимах резания: – скорость резания – 160 ÷ 230 м/мин; – подача – 0,2 мм/об; – глубина резания – 0,25 мм. Режимы резания инструмента, укомплекто- ванного пластинами из сплава Т15К6, имели значения: – скорость резания – 196 ÷ 275 м/мин; – подача – 0,2 мм/об; – глубина резания – 0,25 мм. Критерием стойкости служил износ по задней поверхности. Результаты испытаний сборных резцов в зависимости от скорости резания при фиксированных значениях подачи и глубины резания с пластинами, покрытыми TiN и Cr+(TiCr0,2)N, представлены на рис. 2 и рис. 3. Анализ данных приведенных на рис. 2 говорит о следующем. При скорости резания 160 м/мин коэффициент повышения стойкости режущих пластин Т5К10, покрытых износостойкими по- крытиями TiN и Cr+(TiCr0,2)N, равнялся, со- ответственно, 1,5 и 1,8 раза. С увеличением ско- рости резания стойкость покрытых режущих пластин увеличивалась, по сравнению с исход- ными пластинами. Характерной отличительной особенностью покрытых и исходных режущих пластин была различная зависимость периода стойкости от скорости резания. Для исходных пластин период стойкости равномерно снижался с увеличением скорости резания. Значения Рис. 1. Результаты производственных испытаний четырех- гранных режущих пластин из Т5К10 при черновой обработке стали 09Г2СА. Рис. 2. Зависимость периода стойкости от скорости резания при фиксированных значениях подачи и глубины в процессе обработки стали 45 пластинами из Т5К10 с покрытиями TiN и Cr+(TiCr0,2)N. Н.Н. БЕЛАШ, В.С. ТАРАН, В.Р. ТАТАРИНОВ ФІП ФИП PSE, 2003, том 1, № 2, vol. 1, No. 2186 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ И СОСТАВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ... периода стойкости режущих пластин с покрытием TiN снижались на 25 % при скорости резания 190 м/мин, а затем увеличивались на 20 % при ско- рости резания 230 м/мин. Период стойкости режущих пластин с покрытием Cr + (TiCr0,2)N с увеличением скорости резания монотонно увеличивался. Соответственно, наблюдалось и увеличение коэффициента стойкости с 1,8 при скорости резания 160 м/мин до 3,4 при скорости резания 230 м/мин. Поведение режущих пластин Т15К6 (см. рис. 3) при испытаниях в области скоростей резания 196 ÷ 275 м/мин без покрытия и с износостойким покрытием TiN напоминало поведение аналогичных пластин, изготовленных из сплава Т5К10. То есть, с увеличением ско- рости резания период стойкости исходных плас- тин равномерно уменьшался. Для пластин с по- крытием TiN при скорости резания 236 м/мин наблюдался незначительный локальный спад периода стойкости (на 15 %), а затем незначите- льное его повышение с увеличением скорости ре- зания до 275 м/мин. Причем коэффициент стой- кости этих пластин, по сравнению с исходными, равномерно увеличивался с увеличением ско- рости резания от 1,4 до 2,2 раз. Для режущих плас- тин, покрытых композиционным покрытием Cr + (TiCr0,2)N, в отличие от аналогичных пластин из материала Т5К10, являлось характерным ста- бильное повышение коэффициента стойкости в области исследуемых скоростей резания в интер- вале значений 3,4 ÷ 3,9 раз и равномерное сни- жение периода стойкости режущих пластин с увеличением скорости резания (рис. 3). ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Полученные результаты исследований подтверж- дают перспективность использования комплекс- ной обработки режущих пластин, сочетающей виброабразивную обработку и нанесение много- Рис.3. Зависимость периода стойкости от скорости резания при фиксированных значениях подачи и глубины в процессе обработки стали 45 пластинами из Т15К6 с покрытиями TiN и Cr+(TiCr0,2)N. слойных композиционных покрытий с мягкими подслоями. Особенно эффективным является ис- пользование подслоя хрома при черновых режи- мах обработки, где имеют место ударные нагруз- ки. Это обусловлено, по видимому, тем, что под- слой хрома обеспечивает улучшение адгезии композиционных покрытий к материалу режущих пластин, является буфером, гасящим распрост- ранение трещин, как пластичный материал, и снижающим термические напряжения за счет хорошей теплопроводности. Из исследованных покрытий наиболее эффективным для обработки конструкционных материалов оказалось покры- тие Cr + (TiCr0,2)N. Особенно ощутимо его пре- имущество при повышенных скоростях обра- ботки. В проведенных экспериментах это покры- тие в ряде случаев обеспечивало повышение стойкости твердосплавных режущих пластин в 1,5 ÷ 2,0 раза, по сравнению с пластинами, покрытыми нитридом титана. Причем, покрытие Cr + (TiCr0,2)N обеспечивало эффективную ра- боту режущих пластин в более широкой области режимов резания, по сравнению с покрытием TiN. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Исследована износостойкость твердосплавных пластин Т5К10 типа 03114–250725 с покрыти- ями TiN; (TiAl0,2)N; Cr + (TiAl0,2)N; (TiCr0,2)N; Cr + (TiCr0,2)N при черновой обработке стали 09Г2СА и пластин Т5К10 и Т15К6 типа 03114– 160512 (ГОСТ190052–80) с покрытиями TiN и Cr +(TiCr0,2)N при чистовой обработке стали 45. 2. Показана эффективность использования ком- плексной обработки режущих пластин, сочета- ющей виброабразивную обработку и нанесение многослойных композиционных покрытий с хромовым подслоем, обеспечивающей повыше- ние стойкости режущих пластин, по сравнению с исходными, при черновой обработке конструкци- онных сталей до 6,2 раз, а при чистовой обработке до 3,4 ÷ 3,9 раз в исследованной области режимов обработки. 3. Установлено, что покрытие Cr + (TiCr0,2)N, по сравнению с покрытием TiN, обеспечивает эф- фективную работу режущего инструмента в бо- лее широкой области режимов резания. ЛИТЕРАТУРА 1 Хает Л.Г., Гах В.М., Левин В.И. Упрочнение твердо- сплавного режущего инструмента поверхностным деформированием (обзор). – М.: “НИИмаш”, 1991.– с. 2 Верещака А.С., Третьяков И.П.. Режущие инст- рументы с износостойкими покрытиями. – М.: “Наука”, 1986. – 86 с. ФІП ФИП PSE, 2003, том 1, № 2, vol. 1, No. 2 187 INVESTIGATION ON THE INFLUENCE OF PRELIMINARY TREATMENT AND COMPOSITION OF COMPOSITE COATINGS ON A LIFETIME OF HARDALLOYED CUTTING PLATES N.N. Belash, V.S. Taran, V.R. Tatarinov This paper presents the investigation of the influence of preliminary finishing-hardening treatment used before coating deposition on hardalloyed cutting tools, as well as the impact of intermediate chromium sublayer and (TiAl)N and (TiCr)N composite coatings depending on cutting rate when treating steels in industrial and labora- tory conditions. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПОПЕРЕДНЬОЇ ОБРОБКИ ТА СКЛАДУ КОМПОЗИЦІЙНИХ ПОКРИТТІВ НА СТІЙКІСТЬ ТВЕРДОСПЛАВНИХ РІЖУЧИХ ПЛАСТИН Н.Н. Бєлаш, В.С. Таран, В.Р. Татаринов У роботі досліджено вплив попередньої абразивно- зміцнюючої обробки, що використовується перед нане- сенням покриттів, наявності проміжного хромового прошарку та композиційних покриттів (TiAl)N та (TiCr)N на зносостійкість твердосплавних ріжучих пластин в залежності від швидкості різання при обробці конструкційних сталей у виробничих та лабораторних умовах. Н.Н. БЕЛАШ, В.С. ТАРАН, В.Р. ТАТАРИНОВ КОСТЮК Г.И. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ И ИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ, ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ И УПРОЧНЕНИЯ, КОМБИНИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Харьков: АИНУ, 2002. - 1030 с. В книге рассмотрены процессы, реализующиеся в плазменно-ионных, ионно-лучевых, светолучевых и комбинированных технологиях, дано математичес- кое описание процессов, показаны научные пути вы- бора индивидуальных технологий и объединения их в комбинированные для обработки. Приводятся теоре- тические и экспериментально-теоретические модели выбора технологических параметров и физико-ме- ханических характеристик детали до обработки для плазменно-ионной, ионно-лучевой и комбинированной технологий. Рассмотрены особенности описания плазменно-механической и лазерно-механической обработки. Исследованы вопросы генерации частиц и расчета ресурса электродных систем технологи- ческих плазменных устройств. Книга предназначена для научных и технических работников, занимающихся исследованиями, разра- боткой, созданием и использованием электрофизичес- ких технологий, а также будет полезна аспирантам и докторантам, специализирующимся в этой облас- ти знаний. И н ф о р м а ц и я КОСТЮК Г.И. СПРАВОЧНИК. ЭФФЕКТИВНЫЙ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ С ПОКРЫТИЕМ И УПРОЧНЕННЫМ СЛОЕМ Харьков: АИНУ, 2003г. - 408 с. В справочнике приведены результаты исследо- ваний автора и его школы, а также других исследо- вателей в области создания эффективного режу- щего инструмента (РИ) с плазменно-ионными покры- тиями, после ионной имплантации и ионного легиро- вания, лазерной модификации поверхностного слоя или закалки, а также комбинированного упрочнения на основе этих технологий. Представлены стой- кость РИ, износостойкость материала РИ, коэффи- циенты трения для упрочненного материала РИ, из- гибные характеристики материала РИ с упрочне- нием и покрытием, силы резания и коэффициент де- формации стружки для РИ с покрытием и упрочнен- ным слоем, микротвердость поверхностного слоя материала РИ, шероховатость поверхности, окисля- емость и коррозионная стойкость, адгезионные ха- рактеристики покрытий на материале РИ, причем даны эти качественные характеристики и для РИ из различных материалов, как с упрочненным, так и с не упрочненным слоем. Справочник предназначен для инженеров практи- ков, полезен: научным и техническим работникам, аспирантам и докторантам. ЗАКАЗАТЬ КНИГИ МОЖНО: МГГП “Технолог” р/с № 26007820014581 в Киевском отд. Харьковского областного филиала АКБ “Укрсоцбанк” г. Харькова, МФО 351016, ОКПО 14095564 Тел. (0572)-707-42-06 (раб) Стоимость книги: 50 грн. + 10 грн. НДС + 5 грн пересылка = 65 грн. Стоимость справочника: 20 грн. + 5 грн. НДС + 3 грн. пересылка = 28 грн. Костюку Геннадию Игоревичу, ул. Ак. Проскуры 5" б ”, кв. 24, г. Харьков, 61085. Украина тел.(0572)-773-57-87 (дом) (0572)-707-42-06 (раб) Стоимость книги: 50 грн. + 5 грн. пересылка = 55 грн. Стоимость справочника: 20 грн. + 3 грн. пересылка = 23 грн. Вышли из печати книги 3 Марков Г.В. Нанесение покрытий вакуумным электро-дуговым методом // ФиХОМ. – 1996. – № 3. – С. 71-73. 4. Верещака А.С., Волин Э.М., Вахид Х. Режущие инструменты с композиционными покрытиями для обработки различных конструкционных мате- риалов//Вестник машиностроения. – 1984. –№ 8. – С. 32-35