Название: Износостойкие покрытия режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания - учебное пособие(Табаков, В. П.) Жанр: Машиностроительный Просмотров: 1379 |
3.2.3. влияние конструкции покрытия на интенсивность износа режущего инструмента
Исследования проводили при продольном точении заготовок из конструкционной стали 30ХГСА и нержавеющей стали 12Х18Н10Т. В качестве режущего инструмента использовали шестигранные неперетачиваемые пластины из быстрорежущей стали Р6М5К5, которые устанавливали и закрепляли в державках, обеспечивающих следующую геометрию режущей части пластин: γ = 10о, α = 8о, φ = 45о, φ1 = 15о, λ = 0, r = 0. Исследования проводили с применением 5\%-ного водного раствора эмульсола Укринол – 1М при следующих режимах резания: V = 55 м/мин, S = 0,3 мм/об, t = 0,75 мм при обработке заготовок из стали 30ХГСА и V = 18 м/мин, S = 0,21 мм/об, t = 0,5 мм при обработке заготовок из стали 12Х18Н10Т. Создание между инструментальной основой и внешним покрытием TiN переходного слоя (Ti – Fe) уменьшает интенсивность износа пластин Р6М5К5, что связано с повышением прочности сцепления с инструментальной основой вследствие снижения остаточных напряжений. Минимальная интенсивность износа пластин Р6М5К5 наблюдалась при толщине слоя (Ti – Fe), равной 1,5 мкм. Дальнейшее увеличение толщины слоя (Ti – Fe) от 1,5 до 3 мкм повышает интенсивность износа из-за роста доли «мягкого» слоя (Ti – Fe) в общей толщине покрытия. Исходя из полученных данных, в дальнейших исследованиях интенсивности износа толщина переходного слоя на основе чистых металлов была принятой равной 1,5 мкм. Результаты исследований интенсивности износа пластин Р6М5К5 с покрытиями TiFeN + TiN и (Ti – Fe) + TiFeN + TiN представлены на рис. 3.8. Как видно, зависимости интенсивности износа имеют экстремум, координаты которого определяются соотношением толщины переходного слоя TiFeN и слоя TiN, а их характер аналогичен изменению коэффициента отслоения от толщины переходного слоя. Снижение или повышение прочности сцепления покрытия с инструментальной основой вызывает соответствующее изменение
Рис. 3.8. Влияние толщины h переходного слоя TiFeN на интенсивность износа J пластин из стали Р6М5К5 с покрытиями TiN (1), TiFeN + TiN (2) и (Ti – Fe) + TiFeN + TiN (3) при обработке заготовок из стали 30ХГСА (а) и 12Х18Н10Т (б): 1, 2, 3 – толщина покрытий соответственно 5 мкм, 6,5 мкм и 7 мкм
интенсивности износа режущего инструмента. Как и в случае с остаточными напряжениями и коэффициентом отслоения, минимум интенсивности износа смещается в сторону большей толщины переходного слоя TiFeN при
увеличении общей толщины покрытия. При обработке заготовок из стали 30ХГСА минимальная интенсивность износа пластин Р6М5К5 с многослойным покрытием и одним переходным слоем наблюдается при толщине слоя TiFeN 2,5 мкм и толщине слоя TiN – 3 мкм; в случае сочетания переходных слоев – при общей толщине покрытия 6 мкм и толщинах слоев TiN и TiFeN соответственно 2 мкм и 2,5 мкм. При этом интенсивность износа пластин Р6М5К5 с покрытием TiN и одним переходным слоем снижается в 1,9 раза, а с сочетанием переходных слов – в 2,8 раза по сравнению с однослойным покрытием TiN. Аналогичные результаты получены при обработке заготовок из стали 12Х18Н10Т. Наличие переходных слоев уменьшает интенсивность износа пластин, однако эффективность покрытий несколько снижается из-за условий резания, характерных для нержавеющих сталей. Снижение интенсивности износа пластин Р6М5К5 с покрытием TiN составило 1,8 и 2,2 раза соответственно при наличии одного и двух переходных слоев. Минимальная интенсивность износа пластин с покрытием TiFeN + TiN имела место при толщине переходного слоя 2,5 мкм и толщине слоя TiN 3,5 мкм; для покрытия (Ti – Fe) + TiFeN + TiN – при толщине слоев TiFeN и TiN по 3 мкм. Использование переходных слоев (Ti – Zr – Fe) и TiZrFeN также снижает интенсивность износа пластин по сравнению с покрытием TiZrN, при этом имеют место все закономерности выявленные выше при исследовании покрытий на основе нитрида титана (рис. 3.9). Максимальное снижение интенсивности износа пластин достигается при толщине слоев TiZrFeN и TiZrN соответственно 3 мкм и 2 мкм при обработке заготовок из стали 30ХГСА и 3 мкм и 1,5 мкм – из стали 12Х18Н10Т. Интенсивность износа пластин с покрытием (Ti – Zr – Fe) + TiZrFeN + TiZrN ниже в 1,7 раза и 1,5 раза при обработке заготовок соответственно из стали 30ХГСА и стали 12Х18Н10Т по сравнению с пластинами, имеющими однослойное покрытие TiZrN. Более высокая микротвердость нитридных слоев на основе TiZrN по сравнению с TiN является причиной более низкой интенсивности износа пластин с данными покрытиями по сравнению с покрытиями на основе TiN. Проведенными исследованиями установлено, что наименьшая интенсивность износа пластин достигается при толщинах переходных слоев, обеспечивающих оптимальное сочетание остаточных напряжений в покрытии и прочности его сцепления с инструментальной основой. Более высокая работоспособность режущего инструмента с многослойными покрытиями, имеющими переходные адгезионные слои, по сравнению с инструментом с однослойным покрытием, объясняется снижением остаточных напряжений в покрытии и повышением прочности их сцепления с инструментальной основой.
Кроме того, более высокая микротвердость переходных слоев на основе сложных нитридов, а также появление в покрытии дополнительных границ, повышающих его трещиностойкость, также способствуют снижению интенсивности износа пластин.
Рис. 3.9. Влияние толщины h переходного слоя TiZrFeN на интенсивность износа J пластин из стали Р6М5К5 с покрытиями (Ti – Zr – Fe) + TiZrFeN + TiZrN толщиной 7 мкм при обработке заготовок из стали 30ХГСА (1) и 12Х18Н10Т (2)
3.13. Рекомендуемые толщины слоев покрытий
Рекомендуемые толщины переходных адгезионных слоев и верхнего слоя многослойного покрытия, обеспечивающие минимальную интенсивность износа, представлены в табл. 3.13.
|
|