Зміцнення різального інструменту покриттями

T. S. Skoblo, S. P. Romaniuk, А. I. Sidashenko, R. M. Muratov

Анотація


Постановка проблеми. Існуюча експлуатаційна стійкість дискових тонкостінних ножів не задовольняє вимогам кондитерського виробництва і її забезпечили додатковим зміцненням нанопокриттям з одного боку (різальної кромки та основи). При цьому ефективним є нанесення покриття на основу ножа як у вигляді смуг жорсткості, так і суцільним. Для цього нанесено покриття WC товщиною 20…100 нм. Його отримано методом PVD із застосуванням ВЧ розряду в стаціонарному зовнішньому магнітному полі. Мета. Підвищення ефективності запропонованої технології зміцнення напиленням із формуванням нанопокриття з WC для забезпечення стабільної роботи ножів. Методика. Запропоновано комплексний підхід до оцінки впливу покриття на експлуатаційну стійкість ножів, який включає особливості формованого типу та кількості фаз у покритті, їх властивості та поведінку в умовах деформації, зносу. Для опису фазового складу запропоновано новий метод математичної обробки металографічних зображень структур. Результати. Вивчено особливості розподілу компонентів у нанопокритті при рекомендованих параметрах обробки, які гальмують швидку деградацію виробу в процесі експлуатації. Наукова новизна. Визначено характер поведінки матеріалу в умовах деформації до і після нанесення покриттів. Рекомендовані параметри зміцнення забезпечують стабільність карбідної фази W2С, WС, WС1-х та проміжних карбідів, що містять W–Fe–С. Практична значимість. Запропоновано новий технологічний процес зміцнення тонкостінного інструменту нанопокриттям WС, який забезпечує підвищення експлуатаційної стійкості в 10…20 разів  порівняно з дисковими ножами з вихідного матеріалу (сталь 65Г після загартування та відпуску). Це досягнуто за рахунок стабільності структури в процесі експлуатації, зменшення схильності до пошкоджуваності різальної кромки й опору втомному руйнуванню основної його частини. Покриття забезпечили підвищення корозійної стійкості та самозагострювання ножів.


Ключові слова


нанопокриття; різальний інструмент; мікротвердість; структура; фазовий склад; самозагострювання; пластична деформація; пошкоджуваність.

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Вакуумно-дуговые устройства и покрытия : монография / [А. А. Андреев, В. П. Саблев, В. М. Шулаев, С. Н. Григорьев]. – Харьков : ННЦ «ХФТИ», 2005. – 235 с.

A.A. Andreev, V.P. Sablev, V.M. Shulaev and S.N. Grigor'ev. Vakuumno-dugovye ustrojstva i pokrytiya [Vacuum arc devices and coatings : monograph]. Har'kov : NNC «HFTI», 2005, 235 р. (in Russian).

Гудремон Э. Специальные стали. Том второй / Э. Гудермон. – Москва : Металлургия, 1966. – 1275 с.

Gudremon Е. Special'nye stali. [Special steel] T. 2, Moscow : Metallurgiya Publ., 1966, 1275 р. (in Russian).

Двойные и тройные карбидные и нитридные системы переходных металлов : Справ.изд. Холлек Х. / Под ред. Левинского Ю. В. – Москва : Металлургия, 1988. – 319с.

Hollek H. Dvojnye i trojnye karbidnye i nitridnye sistemy perekhodnyh metallov [Double and triple carbide and nitride of transition metals]. Ed. by Levinskiy Yu.V. Moscow : Metallurgiya Publ., 1988, 319 р. (in Russian).

Нарита К. Структура неметаллических включений в стали / К. Нарита; под. ред. П. П. Арсентьева. – Москва : Металлургия, 1969. – 190 с.

Narita K. Kristallicheskaya struktura nemetallicheskih vklyuchenij v stali [Crystal structure of nonmetallic inclusions in steel]. Ed. by P.P. Arsent'eva. Moscow : Metallurgiya Publ., 1969, 190 р. (in Russian).

Патент № 95489 Україна, МПК (2015.01) В23Р 9/00, С21D 1/00. Спосіб наноструктурного зміцнення тонкостінного різального інструменту / Скобло Т. С., Романюк С. П., Сідашенко О. І., Гаркуша І. Є., Бирка О. В., Муратов Р. М.; заявник та патентоутримувач Романюк С. П. № u201407614. заявл. 07.07.2014.; опубл. 25.12.14., Бюл. № 24.

Patent № 95489 Ukraїna, MPK (2015.01) V23R 9/00, S21D 1/00. Sposіb nanostrukturnogo zmіcnennya tonkostіnnogo rіzhuchogo іnstrumentu [Method of nanostructured hardening of the thin-walled cutting tool] / Skoblo T.S., Romanyuk S.P., Sіdashenko O.І., Garkusha І.Є., Birka O.V. and Muratov R.M.; applicant Romanyuk S.P. No. u201407614. appl. 07.07.2014.; publ. 25.12.14. Bull. No. 24. (in Ukrainian).

Романюк С. П. Анализ методов упрочнения режущих инструментов // Вісник ХНТУСГ : [«Ресурсозберігальні технології, матеріали та обладнання у ремонтному виробництві»]. – Вип. 133. – Харків, 2013. – С. 136–142.

Romanyuk S.P. Analiz metodov uprochneniya rezhushchih instrumentov [Analysis of strengthening cutting tools methods]. Vіsnik HNTUSG: [«Resursozberіgayuchі tekhnologії, materіali ta obladnannya u remontnomu virobnictvі»]. Vol. 133, Harkіv, 2013, pp. 136–142. (in Russian).

Скобло Т. С. Процессы, происходящие в тонкостенных ножах при их изготовлении и эксплуатации / Т. С. Скобло, С. П. Романюк, Е. Л. Белкин, А. И. Сидашенко // Промышленность в ФОКУСЕ. – 2014. – № 3. – С. 54–57.

Skoblo T.S., Romanjuk S.P., Belkin E.L. and Sidashenko A.I. Processy, proishodjashhie v tonkostennyh nozhah pri ih izgotovlenii i jekspluatacii [Processes occurring in the thin walled knives during their manufacture and operation]. Promyshlennost' v FOKUSE [Industry in FOCUS]. 2014,

no. 3, pp. 54–57. (in Russian).

Скобло Т. С. Применение компьютерного анализа металлографических изображений при исследовании структуры высокохромистого чугуна / Т. С. Скобло, О. Ю. Клочко, Е. Л. Белкин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2012. – № 6 (78). – С. 35–42.

Skoblo T.S., Klochko O.Yu. and Belkin E.L. Primenenie komp'yuternogo analiza metallograficheskih izobrazhenij pri issledovanii struktury vysokohromistogo chuguna [The use of computer analysis of metallographic images in the study of the structure of high chrome cast iron]. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov [Factory Laboratory. Diagnosis materials]. 2012, no. 6 (78), pp. 35–42. (in Russian).

M. Nastasi, W. Moller and W. Ensinger. Ion implantation and thin-film deposition. Handbook of plasma immersion, ion implantation and deposition. Edited by A. Anders. N. Y., USA, 2000, 736 p.

Рatent US 4450205 A C23C14/16, C23C14/06E, C23C30/00B, C23C14/06G, C23C14/02B2, C23C14/06, C23C14/06F. Vapor-deposited layer of titanium between substrate and layer of titanium carbide or nitride; bonding. Takeshi Itaba, Shotaro Matsumoto, Takeshi Abe. Application no. US 06/399,802, filing date July 19, 1982, publication date May 22, 1984.

Рatent US 4945640 A C23C30/00B, C23C16/30, C23C28/00, C23C16/32, C23C16/08, C23C16/14. Multilayer; noble metal base, exterior overcoating of mixture of tunsten and tungsten carbide / Diwakar Garg, Carl F. Meuller, Ernest L. Wrecsics, Paul N. Dyer, Mark A. Pellman. Application no. US 07/319,774, filing date Mar 7, 1989, publication date Aug 7, 1990.

Рatent US 5799549 A H01J37/32M4, C23C14/06B2, C23C14/32A, C23C14/06B, C23C14/22D, B26B21/60. Amorphous diamond coating of blades. Thomas G. Decker, Gregory P. Lundie, David L. Pappas, Richard P. Welty, C. Robert Parent, Less. Application number US 08/825,405 Filing date Mar. 27, 1997, Publication date Sep. 1, 1998.

http://pstu.ru/filesfileadmabiturientuobemnye_nanostrukturnye_materialy_i_nanostrukturirovannye_pokrytiya.pdf

http://www.kamet.com.ua/attachments/article/74/kv_1_2_1.pdf


Пристатейна бібліографія ГОСТ