СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ФАСОННЫЕ РЕЗЦЫ ИЗ СТАЛИ Р6М5 НА УСТАНОВКЕ ЮНИОН

Повышение работоспособности режущего инструмента, интенсификация режимов резания являются важнейшими резервами повышения эффективности механической обработки. Развитие техники диктует необратимость создания и внедрения в промышленность новых конструкционных материалов, обладающих повышенными физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Создание в последнее время многих марок твердых сплавов, минералокерамики и внедрение сверхтвердых обрабатывающих материалов позволило частично решить задачи, возникающие в практике обработки металлов резанием. Для этого применяются методы, позволяющие существенно и целенаправленно влиять на работоспособность режущего инструмента и оснастки самого разнообразного назначения. К таким относятся карбонитирование, азотирование, хромирование, лазерная обработка, электроискровое упрочнение и др. [1]

Ионно-плазменное напыление покрытий в вакууме – последняя операция по изготовлению детали. Посредством данного метода формируется покрытие изделия металлом, сплавом или химическим соединением.

Ионно-плазменное напыление – разновидность катодного способа нанесения материала на поверхность изделия. Процесс производится путем бомбардировки подложки ионами плазменного вещества газовым разрядом. [2]

Механизм у всех установок ионно-плазменного нанесения очень схож. Подложка подготавливается и закрепляется в технологической оснастке. В камере создается вакуум. Затем включают электропривод, передающий планетарное вращение вокруг своей оси деталям. Также подложка вращается вокруг катода. После приведения в движения детали и катода, который возвратно-поступательно ходит вдоль основной оси, включают катушки анода. Приводится в действие электромагнитный фиксатор, начинается подача электрического потенциала смещения с отрицательным показателем на подложку. Затем возбуждается вакуумный дуговой разряд между катодом и анодом. Горение разряда поддерживает инверторный источник питания. Мишень превращается в плазму, которой покрывают деталь. [3]

С 1980 года в СССР было налажено производство в серийных масштабах установок, предназначенных для реализации процессов нанесения покрытий электродуговым испарением (рис. 1).

В таблице 1 приведены характеристики установки "ЮНИОН УРМ3".

Рисунок 1. Внешний вид установки типа "ЮНИОН"

Таблица 1

Основные характеристики установки "ЮНИОН УРМ3"

Отечественные компании-производители режущих инструментов для нанесения CVD-покрытий чаще всего используют зарубежное оборудование. Применение данного метода для инструментов из быстрорежущих сталей невозможно из-за высоких температур. Однако и при нанесении покрытий на твердосплавные инструменты нагрев до столь высоких температур часто неблагоприятно сказывается на его работе. Твердосплавные инструменты с CVD-покрытиями часто имеют повышенную склонность к хрупкому разрушению в виде выкрашиваний и сколов (рис. 2, 3). Это особенно проявляется при прерывистом резании, когда действуют циклические нагрузки, при обработке труднообрабатываемых сплавов, при обработке с большими толщинами срезаемого слоя.

Выкрашивание заключается в отслоении частичек материала с поверхности и появлении на рабочих поверхностях небольших углублений, впоследствии превраща­ющихся в раковины.

Рисунок 2. Разные виды выкрашиваний

Требования, предъявляемые к износостойким покрытиям [5]. Исходя из общих эксплуатационных требований, покрытие должно быть:

- устойчивым против коррозии и окисления;

- сохранять свои свойства при высоких температурах;

- не иметь дефектов (пор, включений);

- обладать высоким пределом выносливости.

Рисунок 3. Внешний вид сколов

Список литературы:

1. Табаков, В. П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента / В. П. Табаков. – М.: Машиностроение, 2008. – 311 с.
2. Табаков, В. П. Функциональные параметры процесса резания режущим инструментом с износостойкими покрытиями / В. П. Табаков, А. С. Верещака, С. Н. Григорьев. – Ульяновск: УлГТУ, 2012. – 200 с.
3. Григорьев, С. Н. Технологические методы повышения износостойкости контактных площадок режущего инструмента / С. Н. Григорьев, В. П. Табаков, М. А. Волосова. – Старый Оскол: ТНТ, 2011. – 380 с.
4. Григорьев С.Н., Волосова М.А. Нанесение покрытий и поверхностная модификация инструмента. Учебное пособие. М.: ИЦ МГТУ «СТАНКИН», Янус-К, 2007. –324с.
5. Лавро В.Н. Прогнозирование надежности режущего инструмента с износостойкими ионноплазменными покрытиями. Международная конференция «Актуальные проблемы надежности технологических энергетических и транспортных машин», г. Самара, 2003 г.