Показано, что наличие покрытий на краях лунки и задней поверхности инструмента изменяет термо-ЭДС (ТЭДС), измеряемую методом естественной термопары, на величину не более 0,3–0,7 %. (Это следует из анализа электрической схемы зоны резания.) Значит, на ТЭДС (температуру резания) будет оказывать влияние лишь состав и свойства покрытий. Модельными теоретическими расчетами температуры по предложенной авторами зависимости показано, что температуры минимальны при использовании однослойных покрытий ZrO2, TiN, AlN (для пары Т15К6 — Сталь 45) и ZrN, AlN, ZrO2 и Al2O3 ( для пары Т15К6 — 12Х18Н10Т). Эксперименты по точению стали 45 твердосплавными пластинками Т15К6 подтвердили эффективность покрытий TiN+AlN, когда температура резания, усадка стружки и длина контакта по передней поверхности (lп) меньше, чем для базового сплава Т15К6.
температура резания, ТЭДС, зоны резания, износостойкие покрытия, контактные процессы
Введение. В практике металлообработки твердыми сплавами (ТС) с износостойкими покрытиями установлены факты стабильного повышения стойкости ТС пластин применением покрытий разных типов, однофазных и композиционных, содержащих TiC, TiN, TiCN, TiC+TiN, TiCN+TiAlN, TiN+TiAlN+TiZrN, TiN+AlTiN+AlCrN, AlCrN, TiN+Al2O3 и др. [1–7].
В опубликованных исследованиях установлены физико-механические причины влияния покрытий на износостойкость ТС для всех методов нанесения покрытия (газофазный и вакуумно-плазменный). В [8–9] были представлены известные механизмы прямого, косвенного и комбинированного влияния покрытий.
В настоящее время появились исследования влияния состава покрытий на прочностные характеристики и напряженное состояние твердых сплавов [7]. Изучен механизм влияния тонкослойных покрытий на торможение окислительно-диффузионного износа ТС [3, 5, 6, 10]. Подтверждается уменьшение сил резания и температуры при использовании некоторых композиционных покрытий [7].
1. Табаков, В. П. Многослойные износостойкие покрытия для токарных резьбовых резцов / В. П. Табаков, Д. И. Сагитов // Технология машиностроения. — 2013. — № 6. — С. 21–26.
2. Табаков, В. П. Исследование износостойкости покрытий режущего инструмента, полученных с применением составных катодов / В. П. Табаков // Станки, инструмент. — 1996. — № 3. — С. 14–17.
3. Андреев, А. А. Износостойкие вакуумно-дуговые покрытия на основе титана в инструмен-тальном производстве / А. А. Андреев, С. Н. Григорьев // Станки, инструмент. — 2006. — № 2. — С. 19–24.
4. Табаков, В. П. Многослойное покрытие инструмента в условиях прерывистого резания / В. П. Табаков, А. А. Ермольев // Станки, инструмент. — 2005. — № 7. — С. 21–24.
5. Исследование износостойкости режущих инструментов с износостойкими покрытиями / Л. Ш. Шустер [и др.] // Трение и смазка в машинах и механизмах. — 2007. — № 5. — С. 32–34.
6. Мигранов, М. Ш. Износостойкость режущих инструментов с износостойкими покрытиями / М. Ш. Мигранов, Л. Ш. Шустер // Трение и износ. — 2005. — № 3, Т. 26. — С. 304–307.
7. Табаков, В. П. Влияние состава нитридных покрытий на тепловое и напряженное состояние режущего инструмента и интенсивность его износа / В. П. Табаков, А. В. Чихранов // Станки, инструмент, 2009. — № 10. — С. 20–26.
8. Рыжкин, А. А. Теплофизические процессы при изнашивании инструментальных режущих ма-териалов / А. А. Рыжкин. — Ростов-на-Дону : Издательский центр ДГТУ, 2005. — 311 с.
9. Рыжкин, А. А. Обработка материалов резанием / А. А. Рыжкин, К. Г. Шучев, М. М. Климов. — Ростов-н/Д. : Издательский центр ДГТУ, 2007. — 419 с.
10. Гуревич, Ю. Т. Поверхностное азотирование твердых сплавов на основе карбида титана / Ю. Т. Гуревич // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2009. — № 9. — С. 28–29.
11. Расчет температуры задней поверхности режущего инструмента / А. А. Рыжкин [и др.] // Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехатронике : материалы XI междунар. науч.-практ. конф. — Новочеркасск, 2012. — С. 4–21.
12. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи / Л. А. Бессонов.— Москва : Гардарики, 2006. — 701 с.
13. Резников, А. А. Теплофизика резания / А. А. Резников. — Москва : Машиностроение, 1969. — 288 с.
14. Сверхтвердые материалы. Получение и применение. В 6 т. Т. 5. Обработка материалов лез-вийным инструментом / под. ред. С. А. Клименко // Национальная Академия наук Украины, Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля. — Киев, 2006. — 316 с.
15. Влияние покрытий на тепловую обстановку в зоне резания / А. А. Рыжкин [и др.] // Прогрес-сивные отделочно-упрочняющие технологии : межвуз. сб. статей. — Ростов-на-Дону , 1983. — С. 106–112.
16. Рыжкин, А. А. Исследование температурного поля в паре трения «деформируемое простран-ство — ограниченная пластина» с учетом объемности источника тепловыделения / А. А. Рыжкин // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем : сб. науч. тр. — Ростов-на-Дону, 1993. — С. 121–126.
17. Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. — М. : Высшая школа, 1967. — 536 с.
18. Исследование характеристик трения и износа ионно-плазменных покрытий, полученных на алюминиевом сплаве / С. Ф. Дудник [и др.] // Физическая инженерия поверхности. — 2004. — Т. 2, № 1. — С. 112–116.
19. Погребняк, А. Д. Формирование многослойного сверхтвердого покрытия Ti-Hf-Si-N/NbN/Al2O3 для высокоэффективной защиты / А. Д. Погребняк // Письма в журнал технической физики, 2013. — Т. 39, вып. 4. — С. 9–16.
20. Семенов, А. П. Трибологические свойства тугоплавких оксидов и неметаллических соедине-ний при высоких температурах / А. П. Семенов // Трение и износ. — 2008. — Т. 29, № 5. — С. 531–549.
21. Волосова, М. А. Влияние вакуумно-плазменных нитридных покрытий на контактные процессы и механизм изнашивания рабочих поверхностей быстрорежущего инструмента при прерывистом резании / М. А. Волосова, В. Д. Турин // Трение и износ. — 2013. — Т. 34, № 3. — С. 246–255.
22. Влияние режимов импульсного лазерного осаждения на трибомеханические свойства тонко-пленочных покрытий Mo-Si-Ni-C / М.Я. Бычкова [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия, 2011. — № 9. — С. 23–31.
23. Гадалов, В. Н. Износостойкие покрытия для режущего инструмента (состояние и перспектива развития) / В. Н. Гадалов // Технология машиностроения, 2011. — № 7. — С. 26–28.
