Научная статья на тему 'Криогенная обработка твердосплавных режущих инструментов'

Криогенная обработка твердосплавных режущих инструментов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
597
243
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КРИОГЕННАЯ ОБРАБОТКА / ТОКАРНЫЕ РЕЗЦЫ / СВЕРЛА

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Кривонос Елена Анатольевна, Солоненко Владимир Григорьевич

Изложены результаты исследований по криогенной обработке твердосплавных резцов и сверл. Установлено изменение физико-механических характеристик твердых сплавов и повышение стойкости режущих инструментов после криогенной обработки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CREOGEN TRE

There are given the research results on creogen treatment of hard alloy chisels and drills. The change of physico-mechanical characteristics of hard alloys and encreasing of firmness of cutting-tools after creogen treatment are determined.

Текст научной работы на тему «Криогенная обработка твердосплавных режущих инструментов»

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

УДК 621.9.02

Е.А. КРИВОНОС, В.Г. СОЛОНЕНКО

КРИОГЕННАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОСПЛАВНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

Изложены результаты исследований по криогенной обработке твердосплавных резцов и сверл. Установлено изменение физико-механических характеристик твердых сплавов и повышение стойкости режущих инструментов после криогенной обработки.

Ключевые слова: криогенная обработка, токарные резцы, сверла.

Введение. Как показывают данные отечественной и зарубежной литературы, незапланированные остановки автоматизированного металлорежущего оборудования в 50 % случаев происходят из-за несвоевременного выхода из строя режущих инструментов в связи интенсивного износа, поломок и других проблем, связанных с обработкой металлов резанием. Из множества современных методов снижения интенсивности изнашивания режущих инструментов в работе [1] рекомендуется применение такого экономичного и экологически чистого метода, как криогенная обработка в жидком азоте.

Установлено [1], что криогенная обработка инструментальных материалов - быстрорежущих сталей и твердых сплавов ведет к увеличению стойкости режущих инструментов из-за повышения механических характеристик таких материалов. Ранее показано [2], что криогенная обработка закаленных быстрорежущих сталей, являющаяся дополнительным их отпуском, сопровождается переходом остаточного аустенита в мартенсит с соответствующим измельчением микроструктуры. При этом косвенным показателем структурных изменений, улучшающих режущие свойства быстрорежущих сталей, является величина термоЭДС, которая снижается после криогенной обработки [1].

Постановка задачи. Для получения результатов по криогенной обработке авторами выполнены исследования режущих свойств токарных резцов и спиральных сверл, оснащенных пластинами твердых сплавов. Методика исследований. На первом этапе проведено изучение термоЭДС и коэффициента трения при точении. Исследованы пары «ВК8 -40Х13», «ВК8 - 14Х17Н2», «ТН20 - сталь 45» и «КНТ16 - сталь 45». Точение заготовок диаметром 58 мм и длиной 160 мм из сталей 40Х13 и 14Х17Н2 проводили в центрах, а заготовок диаметром 90 мм и длиной 300 мм из стали 45 - с креплением в патроне с поджатым задним центром на токарно-винторезном станке 1К62. Использовали стандартные прямые

проходные резцы с механическим креплением пластин инструментальных материалов.

ТермоЭДС при резании фиксировали милливольтметром. При этом один провод зажимали между режущей пластиной и опорной поверхностью под пластину державки резца, электроизолируя пластину от державки. Второе показание снимали с детали, используя меднографитовые и посеребренные щетки. Деталь также электроизолировали от шпинделя станка. Исследования провели в следующем диапазоне режимов резания: для сталей 40Х13 и 14Х17Н2: V=45,5-91 м/мин; S= 0,07-0,21

мм/об; t=0,25-1 мм;

для стали 45: V=141,3-286,2 м/мин; подачи и глубины резания

те же.

Результаты исследований. Ниже приведена общая зависимость термо-ЭДС от режимов обработки указанного диапазона, полученная методом планирования эксперимента с преобразованием исследуемого параметра и факторов.

Е = С V0'45 S0'12 ^'03 мВ, где С1 =1,3 - «ВК8 - 40Х13» до криогенной обработки; С 2 = 1,22 - «ВК8 -40Х13» после криогенной обработки; Сз = 1,8 - «ВК8 -14Х17Н2» до криогенной обработки; С4 = 1,64 - «ВК8 -14Х17Н2» после криогенной обработки.

Из приведенных зависимостей видно, что в результате криогенной обработки величина термоЭДС снижается. Это подтверждает концепцию, изложенную в работе [1].

Коэффициент трения на передней поверхности резцов находили по формуле

М = 1 - ^ (рг - Y)' где З2 - угол сдвига стружки, град.; Y - передний угол резца, град.

В результате предварительного исследования коэффициентов усадки стружки и углов сдвига получены следующие зависимости для вычисления коэффициентов трения:

«ВК8 - 40Х13» до криогенной обработки

2,77

«ВК8 - 40Х13» после криогенной обработки

2,65

V

0,42^0,19.0,07

«ВК8 - 14Х17Н2» до криогенной обработки

4,97

0,6 с.0,26,0,07

«ВК8 - 14Х17Н2» после криогенной обработки

т =

5,85

«ТН20 - сталь 45»

т =

С

где С1 = 2,52 - до криогенной обработки; С2 = 2,33 после криогенной обработки;

«КНТ16 - сталь 45» _ до криогенной обработки

3,97

«КНТ16 - сталь 45» после криогенной обработки

2,1

Анализ результатов последних исследований показывает, что во всех случаях после криогенной обработки коэффициент трения на передней поверхности резцов уменьшается. Это приводит к снижению сил резания при точении и уменьшению высоты микронеровностей обработанных поверхностей, что подтверждено экспериментальными исследованиями. Сравнительные стойкостные испытания сверл Ф 8, 10 и 12 мм, оснащенных пластинами твердого сплава ВК8, провели при сверлении сталей 14Х17Н2 и 40Х13.

Выводы. Рентгеноструктурным анализом и металлографическими исследованиями авторы установили следующее: при криогенной обработке увеличивается плотность дислокаций в карбидной (карбонитридной) составляющей твердых сплавов. В результате происходит изменение физико-механических (снижение термоЭДС и коэффициента трения, увеличение коэрцитивной силы и твердости) и режущих (повышение до двух раз стойкости резцов и сверл) свойств твердых сплавов.

Следовательно, криогенная обработка в жидком азоте является весьма эффективным методом повышения стойкости и режущих свойств твердосплавных инструментов.

Библиографический список

1. Солоненко В.Г. Повышение работоспособности режущих инструментов. - Краснодар: КубГТУ; Ростов н/Д: Северо-Кавказский отдел Академии проблем качества РФ, 1997. - 223 с.

2. Гуляев А.П. Превращение остаточного аустенита в высоколегированных сталях при температурах ниже 00 С. // Металлург. - 1939. - №3. -С. 64-71.

V 0,б£ 0,13,0,15

V 0,3п 0,13,0,03

V0,38 ^0,13 ,0,03

V0,27 ^0,13,0,03

Материал поступил в редакцию 09.03.07.

Е.А. KRIVONOS, V.G. SOLONENKO

CREOGEN TREАTМЕNT OF HАRD АLLOY CUTTING-TOOLS

There are given the research results on creogen treatment of hard alloy chisels and drills. The change of physico-mechanical characteristics of hard alloys and encreasing of firmness of cutting-tools after creogen treatment are determined.

КРИВОНОС Елена Анатольевна, старший преподаватель кафедры общеинженерных дисциплин Новороссийского политехнического института Кубанского государственного технологического университета. Окончила КПИ (1986).

Научные интересы - обработка металлов резанием.

Автор 11 публикаций.

СОЛОНЕНКО Владимир Григорьевич (р. 1937), профессор кафедры «Системы управления и технологические комплексы» Кубанского государственного технологического университета, доктор технических наук. Окончил РИСХМ (1965).

Научные интересы - обработка металлов резанием.

Автор 280 публикаций.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.