CC BY
16
ЮТ КАБАЛДИН, A.A. БУРКОВ, НЖ ВОРОНИН, М.В. СЕМИБРАТОВА
дисеипативные структуры, В этой связи важными свойствами этих структур является «время их жизни» и прочность сцепления с основой»
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зорев H.H. Вопросы механики процесса резания. - М.: Машгиз, 1956. - 365 с.
2. Розенберг A.M., Розенберг Ю . А . Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания. - Киев: Каукова думка, 1990. - 320 с.
3. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. - М.: Машиностроение, 1969. - 149 с.
4. Гордон М.Б. Исследования трения и смазки при резании металлов /Кн. «Трение и смазка при резании металлов». Чебоксары: Изд-во ЧГУ, 1972. - С. 7-73.
, 5, Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном контакте. - М.: Машиностроение,
1986. -360 с..'
6. Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И., Шпилев A.M., Бурков A.A. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием. - Владивосток: Дальнаука, 2000.- 194 с.
7. К р а с у л и в Ю. Л. Дислокации как активные центры в топохимических реакциях. //Теоретическая и экспериментальная химия. - 1967. - T.3. - № 1. - С. 58-62.
8. Розенберг A.M., Еремин A.M. Элементы теории резания металлов. - М.: Машгиз, 1956. -319с. ■ " ' " '
. 9.' Лизунов В . И . Композиционные стали. - М.: Металлургия, 1978. - 150 с.
Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
УДК 621.9 ;
ЮТ. КАБАЛДИН, А.А. БУРКОВ, КВ. ВОРОНИН М1 СЕМИБРАТОВА
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ
ФРАКТАЛЬНОГО ПОДХОДА
На основе фрактального подхода исследованы свойства износостойких покрытий.
Установлено [1]5 что высокие qN удельные нагрузки на режущей части инструмента и высокие е степени деформации срезаемого слоя инициируют в прирезцовых слоях струж-
Рис. 1. Микрофотографии подошвы нароста при резании: а - стали 10 (х250), б - стали 45 (х250)
м^шдивАпгт изии^ш ишиииитикт ПОКРЫТИИ НА ОСНОВЕ ФРАКТАЛЬНОГО
ПОДХОДА
ламинарное
движение частиц металла в прорез-цовом слое
вихревое
движение частиц ъдС ж, металла \
шш
карбид WC
связка
ки вихревые структуры (рис. 1). Образование таких структур свидетельствует о наличии в некоторых локальных деформируемых объектах крутящих моментов [1]. Образованные в тонком слое, близком к режущему лезвию, структуры находятся в виде цепочки вихрей, что свидетельствует о неоднородном течении, в осуществлении которого значительную роль играет не только сдвиговый, но и ротационный механизм деформации.
В работе [1] рассмотрен солитонный механизм возникновения таких структур (вихрей) с учетом плавления обрабатываемого материала на фрикционном контакте.
На рис. 2 показана схема "раскачки" и последующего отрыва зерен карбидной фазы твердых сплавов при ламинарном и вихревом движении структурных элементов в прирезцовых слоях.
Вследствие реализации вихревых мод деформации износ режущего инструмента будет более интенсивным. Однако действие момента М (рис. 2,6), создающего соответствующее ускорение, будет определяться не только размером вихря, но и его энергией. Иначе говоря, чем больше размер вихря, прочно сцепленного с передней поверхностью инструмента, тем большее количество зёрея будет ое охватывать. Вследствие этого эффект вырыва такой группы зерен сказывается затруднительным. Поэтому "мелкомасштабные" вихри оказываются более сильно схвачены с инструментом, чем крупномасштабные. Это вытекает из соотношения F«7tR2qN. Естественно, чем больше радиус вихря R (рис. 1) и выше давление qN, тем большей должна быть сила трения F, чтобы произошел срез вихря и вырыв зерен карбидов инструмента, т.е. износ.
С целью повышения износостойкости (работоспособности) режущего инструмента на него осаждают износостойкие покрытия из карбидов титана TIC, нитридов титана TIN и т.д. Наряду с оценкой их прочностных свойств (энергемхости, модуля упругости, твердости и т.д.), целесообразно проводить оценку мультифрактальной параметризации с целью получения более полной характеристики их поверхностных свойств. Причем эти характеристики, как показывает опыт, играют решающее влияние на эксплуатационную надежность.
Таблица
Мультифрактальные характеристики износостойких покрытий
Рис. 2. Схемы раскачки зёрен в твёрдых сплавах при: а) ламинарном движении; б) вращательной компоненте
Состав покрытий Ti + TiN (КИБ) Zr + ZrN (КИБ) TiC + TiCN + TiN (TT) Tic + AI2O3 (TT)
Do 1,876 1,872 1,959 1,989
Д40 0,141 0,122 0, 303 0,192
F40 0,931 1,121 0,375 0,531
В ИМЕТ РАН [2] разработана методика параметрической оценки фрактальной (мультифрактальной) размерности структурного состояния материалов. В таблице приведены результаты оценки фрактальной размерности (В0), скрытой периодичности (Д40) и степени однородности (р4о) различных материалов. В нашей работе сделана попытка оценить с их помощью эксплуатационные свойства износостойких покрытий.
Как видно из таблицы, В0 фрактальная размерность растет, особенно у покрытий, осаждаемых газофазным методом ГТ (покрытия фирмы «БапсМк СогошапЪ>). Электрон-
В.Ф. КУЗЬМИН
номикроскопический анализ структуры покрытий показывает, что они имеют мелкий размер зёрен, однако промежутки (поры) между ними оказываются соизмеримыми с размерами зёрен. Поэтому однородность р4о покрытий, осаждаемых методом КИБ, оказывается значительно выше. Слабым звеном покрытий, осаждаемых методом КИБ, является их низкая связь с подложкой [1]. В результате трещины, образующиеся в покрытии, расслаиваются под покрытием, что облегчает их отрыв. В пластинах с покрытиями методом ГТ трещины прорастают в основу и разрушаются вместе с объемами твердых сплавов, образуя характерные «борозды» [1].
Проведенный фрактальный анализ структур покрытий позволил наметить пути совершенствования составов покрытий с использованием мультифрактальной параметризации.
На рис. 3 приведены микрофотографии покрытий ТЖ и Т1С+Т1СМ+Т1М.
■гйл-
шШшИИВШш
ИИИИ
ив
шшшщл
а .. б
Рис. 3. Микрофотографии структуры покрытий; а) ТМ; б) Т1С^Т1СМ+Т{1ч (х 5000)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ'
Т К а балд и и Ю. Г. Структура, прочность и износостойкость композиционных инструментальных материалов. - Владивосток: Далькаука, 1996. - 183 с.
2. Ветозский Г.В., К о л м ы к о в А . Г . Использование лэдхсдов теории информации в физике конденсированных сред /Сб. Синергетика 2000. Самоорганизующиеся процессы в системах и технологиях. Комсомольск-на-Амуре, 2000. - С. 55-64.
Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
УДК 621.9
В.Ф. КУЗЬМИН
ПРОБЛЕМЫ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ
Рассмотрены пролемы высокоскоростного фрезерования криволинейных поверхностей в деталях летательных аппаратов и предложены пути их решения.
Современное состояние станкостроительной и инструментальной промышленности позволяет существенно поднять верхние границы скоростей обработки различных мате-
