CC BY
29
Kamyshov Alexander Dmitrievich, student Samara State Technical University, Samara, Russia Samboruk Anatoliy Romanovich, professor (e-mail: samboruk55@mail.ru) Samara State Technical University, Samara, Russia SHS CATALYSTS FOR CONVERSION OF CARBON MONOXIDE Abstract. On the basis of the conducted researches the material possessing catalytic activity at conversion of carbon monoxide by a method of self-propagating high-temperature synthesis was received
Keywords: catalyst, SHS, conversion, structure, iron, mixture.
УДК 621.762.
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЕ
ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТВЕРДОСПЛАВНЫЕ
ПЛАСТИНЫ ВК-6 Лавро Виктор Николаевич, доцент (e-mail: lavro7@mail.ru) Каямутдинов Шамиль Дамирович, студент (e-mail: nezlobin111@bk.ru) Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия
На основании проведенных исследований была разработана технология нанесения ионно-плазменных покрытий на режущий инструмент из твердого сплава.Промышленные испытания инструмента с покрытием показали повышение стойкости в 2.5 - 3 раза.
Ключевые слова: плазма, очистка, покрытие, инструмент, свойства, технология.
В работе проведены исследования свойств плазменных покрытий с использованием растровой микроскопии и определение интегрального параметра качества покрытия по методу анодно-поляризационного инициирования дефектов (АПИД) на приборе ПККП-1[1].На основе оценки полученных данных были определены оптимальные параметры нанесения покрытий на плазменной модернизированной установке «Юнион».
Исследования выполнялись на четырехгранных твердосплавных пластинах (12.7x12.7) мм. из сплава ВК-6.т.к пластинки из твердого сплава имеют HRA 86-92 обладают высокой износостойкостью и красностойкостью (800—1000 °C), что позволяет вести обработку со скоростями резания до 800 м/мин.Применяются для токарных проходных и расточных резцов с механическим креплением, а также для торцевых фрез.
Данная пластина представлена на рисунке 1, размеры пластины соответствуют ГОСТу 19052-80.
г),
У
>рХ т
ж
и
ю {76
Рисунок 1 - Чертеж твердосплавной пластины из сплава ВК-6
Рисунок 2 - Подготовленные твердосплавные пластины перед нанесением
покрытия
Подготовка поверхности инструмента для упрочнения методом КИБ представляет собой важный процесс и определяет уровень качества упрочняющего покрытия [2].Работа по подготовки поверхности твердосплавной пластины из ВК-6 включают в себя следующие операции:
• механическая очистка щетками технологической оснастки;
• замочка в бензине, БР «Калоша» ГОСТ 443-76, на 10-15 мин., затем протирка, сушка 5-10 мин.;
• Пластины с помощью пинцета переносят в сетку, которая помещается в ультразвуковую ванну;
• обезжиривание инструмента в ультразвуковой ванне (УЗВ) с раствором БР «Калоша» ГОСТ 443-76
• промывка инструмента, протирка, сушка;
• повторное обезжиривание инструмента в УЗВ без ультразвука в
спирте ректификате ГОСТ 18300-72, протирка, сушка;
• сушка инструмента в сушильном шкафу при 250оС, 25-30 мин; Пластины после всех проделанных операций представлены на рисунке 2. Для крепления пластин в вакуумной камере установке была разработа-наспециализированная оснастка,позволяющая размещать напланетарной карусели установки до 120 пластин. Оснастка позволяет наносить покрытия равномерно со всех сторон. Конструкция оснастки приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Конструкция оснастки с закрепленными пластинами
В данной работе в качестве катода используется чистый титан марки ВТ-1-00. Технологические параметры нанесения ионно-плазменного покрытия Т1Кприведены в таблице 1.
Таблица 1
Технологические параметры нанесения ионно-плазменного покрытия Т1К
1)Ионная очистка
IД (Ток дуги испарите-ля)=90А U ОП (Напряжение на подложке )=1000 В т (Время нагрева и очистки изделия) =15 мин
IФ (Ток фиксирующей ка-тушки)=0.5 А 1' (Ионный ток плазмы) =1.5-2 А ^Температура нагрева из-делия)=600-650 С
Iст (Токстабилизирующей катушки) = 2.7 А Р х- (Остаточное давление в камере) =5*10 5 мм рт.ст= 610-3 Па
2)Конденсация покрытия
IД (Ток дуги испарите-ля)=90 U ОП (Напряжение на подложке ) =150 В т (Время конденсации покрытия) =35 Мин
IФ (Ток фиксирующей ка-тушки)=0.5 А 1' (Ионный ток плазмы) =0.5-1 А ^Температура нагрева из-делия)=600 С
Iст (Ток стабилизирующей катушки) = 2.7 А р 1 ы2 (Давление азота в камере) =5 10-3 мм рт.ст.= 600 10-3 Па
Первый этап - ионная очистка, удаляет загрязнения и забивает микродефекты на поверхности, убирает загрязнения из вакуума. Второй этап -конденсация покрытия в азоте. Пластины после нанесения покрытия представлены на рисунке 4.
Рисунок 4 - Твердосплавные пластины после нанесения покрытия
Результаты исследований структуры, элементного состава и свойства покрытия приведены на рисунке 5.
зооо - 1
7400 -2100 1800 - 1
1
1400 -1Ж1 -
МО - й
600 - 9. 1 1-
300 - к 2 1 1 |
1 1
|
141/
ШТ Ннидл. 3- 1'Л• I ■ Аия1ул1э
Fi.LLj.iiu . о. 71.49
■ I РГТР^Г 11НЧИ1: Г.ГГОГЛ Агпгп» 1~ГШрП1]П."1 НДЧ = \ ГНП ПП
N Е С.З'З 9.£2 26.71
Т1 Е 3-0.37 1.В5
Т'_'.ы1 10 0. ОС 100.05
Рисунок 5 - Результаты исследований структуры, элементного состава и свойства покрытия с режущей кромки пластин
Элементный анализ полученного покрытия, проведенный с помощью анализатора ШБ-2300 и микроскопа ШОЬ 1БМ-6390Л показал , что в полученном износостойком покрытии массовое содержание азота 9.63%, титана 90.37% соответственно. Дальнейшее исследование ведется в нахождении оптимального процентного содержания элементов. Для пластин этого типа требуется содержание азота не менее 8.5% т. е.получаемое покрытие вполне удовлетворяет этим требованием. Структурный анализ показал хорошую однородность и целостность покрытия Т1К. Хорошо видно, что покрытие повторяет рельеф поверхности подложки. В структуре наблюдается наличие капельной фазы, размером примерно 1 до3 мкм.
Для оценки качества покрытия использовали метод АПИД (анодно-поляризационного инициирования дефектов), он показывает совокупность физико-химических свойств покрытий, определяющих, уровень износостойкости режущего инструмента с покрытиями [1].Полученные в ходе исследования данные занесены в таблицу 2.
Таблица 2
П Полученные в ходе исследования данные_
Наименование образца с покрытием Q0*10_6, Кл Qпокр*10_6, Кл К Кср
Твердосплавная пластина ВК6 с покрытием Т1К 751 125 0.83 0.81
663 133 0.79
640 128 0.8
Интегральный параметр качества покрытия (К) считается по формуле (1), где Q0 и Qпокр количества электричества, прошедший через электролитическую ячейку при поляризации поверхности образца без покрытия и с покрытием соответственно [1].
до-дпокр (1)
Q0 ( )
Параметр К является безразмерным и нормированным, высшее качество покрытия соответствует значению К=1, низшее К=0[1].
Полученные результаты параметра К ,говорят о высоких адгезионных и когезионных свойствах покрытия. Так же характерно малому дефекту покрытия и высокому сопротивлению разрушению. По полученным данным К=0.81 , можно прогнозировать значительное повышение износостойкости твердосплавных пластин с покрытием.
Выводы: В данной работе проведены исследования ионно-плазменных покрытий Т1К при нанесении на твердосплавные пластины из сплава ВК-6. Выполнены исследования интегрального параметра ,элементного анализа на микроскопе ШОЬ 1БМ-6390Л ,полученные данные позволили определить оптимальные параметры для нанесения покрытия Т1К.Разработана специализированная оснастка для нанесения покрытия на установке
«Юнион».
Были выполнены промышленные испытания пластин с покрытием на ООО «Волгабурмаш» на специализированном оборудование при обработке заготовок из сталей 30ХМА, при следующих параметров резания глубина резания 0.5 мм, подача 0.08-0.3 мм, со скоростью резания 160-200 м/мин. Среднее повышение стойкости составил 2.5-3 раза, по сравнению с пластинами без покрытия. Список литературы
1. Григорьев С.Н., Методы повышения стойкости режущего инструмента: учебник для студентов вузов / Григорьев С.Н. - М.: Машиностроение, 2011. - 368 с.
2. Лавро В.Н Определение свойств вакуумно-плазменных покрытий методом АПИД. - Самара: Самарский гос. Техническийуниверситет, 2013,-12с.
Lavro Viktor Nikolaevich, associate professor (e-mail: lavro7@mail.ru) KayamutdinovShamil' Damirovich, student (nezlobin111@bk.ru)
Samara State Technical University, Samara, Russia
RESEARCH AND DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF ION-PLASMA COATINGS ON CARBIDE PLATES VK-6
Abstract. As a result of the research, the technology of deposition of ion-plasma coatings was obtained. Industrial tests of the coated tool showed an increase in durability 2.5 - 3 times. Keywords: plasma, cleaning, coating, instrument, properties, technology.
