CC BY
21Електронно научно списание ^^ «Парадигма»
2019, №2 ИШШШ www.paradigma.science
УДК 621.9.02
Власов С. Н., Пикмирзин М. Ю.
Исследование работоспособности концевых фрез с аморфными кремнийуглеродистыми
покрытиями
Аннотация. Представлены исследования, направленные на определения износостойкости образцов концевых фрез с различной степенью упрочнения режущей поверхности. Результаты исследования показывают, что наилучшие показатели у фрезы с упрочнением по технологии (ВАФПУ)
Ключевые слова: упрочнение, концевые фрезы, коэффициент повышения, стойкости, износ по задней поверхности, сила резания.
На финишных операциях упрочнения изделий применяются такие способы нанесения износостойких покрытий путем физического (РУС) и химического (СУО) осаждения из газовой фазы и др. Однако они обладают существенными недостатками: высокие интегральный нагрев основы и энергоемкость.
Процесс финишного плазменного упрочнения (ФПУ) позволяет компенсировать вышеуказанные недостатки, а именно: нагрев изделия в процессе ФПУ (не более 100 - 150оС) не вызывает деформаций деталей, а также позволяет производить упрочнение инструментальных сталей с низкой температурой отпуска; процесс ФПУ не требует вакуумных или других камер и дает возможность упрочнения изделий любых размеров. Сущность ФПУ состоит в нанесении тонкопленочного (около 3 мкм) аморфного покрытия БЮ с одновременным осуществлением процесса плазменной закалки приповерхностного слоя [1, с. 145].
В качестве материала основы в исследованиях использовали быстрорежущую сталь Р6М5. Процесс вакуумного азотирования осуществлялся на установке "Магнетон 3-2000", финишное плазменное упрочнение - на установке УФПУ-108. Покрытие ПК КИБ наносилось на установке ННВ 6-6-И1. Испытания на износ проводились в соответствии с ГОСТ 23.224-86 на установке СМЦ-2. Испытания на износ проводились при частоте вращения нижнего образца 1000 мин-1 при нагрузке 1650 Н. При испытаниях регистрировались значения момента трения, массового износа и интенсивности износа ролика и контртела. Контртело - закаленные цилиндрические образцы из стали ШХ-15 с твердостью 65 ИЯС. Условия контакта - трение качения с 20 %
Електронно научно списание ^^ «Парадигма»
2019, №2 ИШШШ www.paradigma.science
проскальзыванием со смазкой. В качестве смазки применяли масло "Индустриальное-20".
Исследования износостойкости цилиндрических образцов из стали Р6М5 носили сравнительный характер и производились на образцах пяти типов: без дополнительного упрочнения; покрытие Т1К (метод КИБ); вакуумное азотирование (ВА); финишное плазменное упрочнение (ФПУ); вакуумное азотирование и финишное плазменное упрочнение (ВАФПУ).
Результаты исследований износостойкости представлены в таблице 1.
Испытания концевых фрез проводились при продольном фрезеровании заготовок из стали 45 на консольно-фрезерном станке 6М82Г с подачей СОЖ при скорости резания К=10-40 м/мин, подаче 5^=0,025-0,1 мм/зуб, ширине и глубине фрезерования В=10 мм и ¿=0,5 мм.
Таблица - 1. Результаты исследований износостойкости покрытий
Параметр Метод упрочнения
Без упрочнения ВА КИБ ФПУ ВАФ ПУ
Интенсивность 13 изнашивания, J*10 - 8,21 6,96 5,3 4,42 3,81
Коэффициент трения, £»10 -3 14,5 10,8 8,43 7,03 6,04
Установлено снижение составляющих силы резания Р 2, Ру и Рх при обработке заготовок фрезами после комбинированной упрочняющей обработки (рисунок 1), что объясняется повышением твердости поверхностного и прилежащих слоев износостойкого комплекса и снижением склонности покрытия к адгезионному схватыванию по сравнению с инструментом без упрочнения. При стойкостных испытаниях критерием затупления фрез служил износ по задней поверхности Ьз равный 0,3 мм.
Електронно научно списание 2019, №2
«Парадигма»
www.paradigma.science
300 250 200 150 100 50 0
□ Без упрочнения
□ ВА
□ ФПУ □ВАФПУ
Pz
Px
Py
Рисунок 1. Составляющие силы резания при обработке заготовок из стали 45 Результаты испытаний приведены в таблице 2. Таблица 2. Результаты испытаний концевых фрез
Номер партии Метод упрочнения Износ по задней Коэффициент повышения
инструмента инструмента поверхности, h3, мм стойкости Кст
1 стандартные 0,3 1
2 ВА 0,3 1,15 - 3
3 ФПУ 0,3 1,7 - 4,4
4 ВАФПУ 0,3 1,97 - 5,44
Как видно из таблицы 2, при резании инструментом после комбинированной упрочняющей обработки (ВАФПУ) наблюдается повышение периода стойкости в 2-5 раз в зависимости от режимов резания. Указанное повышение периода стойкости объясняется изменением характера контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов, уменьшением силы резания и среднего коэффициента трения [2, с. 555].
Библиографический список
1. Соснин Н.А., Тополянский П.А., Вичик Б.Л. Плазменные покрытия, ДНТП / Н.А. Соснин, П.А. Тополянский, Б.Л. Вичик. - Санкт-Петербург, 1992. - 121 с.
2. Соснин Н.А., Ермаков С.А., Алисов П.В. Создание нового поколения интеллектуальных технологических модулей финишного плазменного поверхностного упрочнения / Н.А. Соснин, С.А. Ермаков, П.В. Алисов. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2013. — 406 с.
Власов Станислав Николаевич
к.т.н., доцент, Димитровградский инженерно-технологический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Россия, г. Димитровград
Пикмирзин Максим Юрьевич
Електронно научно списание «Парадигма»
2019, №2 : www.paradigma.science
магистрант, Димитровградский инженерно-технологический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Россия, г. Димитровград
