авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Повышение работоспособности металлорежущего инструмента на основе совершенствования технологических процессов лазерного импульсного упрочнения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ЯРЕСЬКО Сергей Игоревич ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЛАЗЕРНОГО ИМПУЛЬСНОГО УПРОЧНЕНИЯ 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Волгоград – 2010

Работа выполнена в Самарском филиале Учреждения Российской акаде мии наук Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН и на кафедре «Ин струментальные системы и сервис автомобилей» ГОУ ВПО «Самарский го сударственный технический университет» Научный консультант доктор технических наук, профессор Нерубай Марк Семенович Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Плотников Александр Леонтьевич доктор технических наук, профессор Носов Николай Васильевич доктор технических наук, профессор Памфилов Евгений Анатольевич

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт технологий и проблем качества (г. Самара)

Защита состоится «18» февраля 2011г. в 10 часов на заседании диссерта ционного совета Д 212.028.06 при Волгоградском государственном техниче ском университете по адресу: 400131, г. Волгоград, проспект им. В.И. Лени на, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского го сударственного технического университета.

Автореферат разослан «….» декабря 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета: Быков Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение стойкости металлорежущего инст румента является актуальной проблемой машиностроения, что обусловлено ши роким использованием новых конструкционных материалов с особыми физико механическими свойствами. Разнообразие инструментальных материалов и но вых технологий упрочнения требует нетрадиционных подходов к его эффектив ному применению. К таким технологиям, в первую очередь, относятся физико химические методы модификации структуры инструментальных материалов, включая процесс упрочняющей лазерной обработки (ЛО).

Несмотря на достигнутые успехи в изучении процессов обработки мате риалов упрочненным инструментом, современная промышленность не распола гает конкретными и обоснованными рекомендациями по использованию упроч няющих методов и комплексными методиками выбора режимов упрочняющей обработки высококонцентрированными потоками энергии (ВКПЭ). Это не по зволяет полностью реализовать потенциальные возможности большинства вы сокоэффективных упрочняющих технологий в конкретных условиях машино строительного производства и препятствует их широкому промышленному ис пользованию.

Многообразие применяемых инструментальных и обрабатываемых мате риалов и номенклатуры режущих инструментов (РИ) обуславливает необходи мость разработки обобщающего, комплексного подхода к технологическому процессу обработки упрочненным инструментом, основанного на всестороннем анализе факторов, оказывающих влияние на его стойкость, оптимизации режи мов его эксплуатации с учетом режимов упрочнения и влияния свойств обраба тываемого материала на изнашивание инструмента и направленного на сниже ние / регулирование характеристик процесса изнашивания РИ, повышение его стабильности для достижения высоких эксплуатационных показателей.

На основании вышеизложенного можно заключить, что обеспечение высо кого качества изготовления металлорежущего инструмента, его эксплуатацион ных характеристик;

создание теоретической базы, определяющей направления развития технологии лазерного упрочнения и области преимущественного ее использования;

разработка обоснованных методик проектирования технологи ческих процессов лазерного упрочнения и обработки упрочненным инструмен том;

научно обоснованных требований к характеристикам лазерного излучения (ЛИ) для эффективного решения задач упрочняющей импульсной обработки металлорежущего инструмента, потребности рынка лазерных технологий (ЛТ) в создании специализированного оборудования для упрочняющей ЛО обуславли вают актуальность работы.

Целью работы является повышение эффективности упрочняющей им пульсной лазерной обработки металлорежущего инструмента на базе комплекс ных теоретических и экспериментальных исследований закономерностей про цессов формирования требуемых свойств поверхностного слоя инструмента и их взаимосвязи с процессами резания и упрочнения.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие за дачи:

1. Исследовать закономерности формирования температурного поля при упроч нении РИ импульсным лазерным излучением с учетом геометрических пара метров инструмента и пространственных, временных и энергетических характе ристик ЛИ;

2. Разработать методологический подход к оценке эффективности поверхност ной упрочняющей обработки металлорежущего инструмента;

выявить новые качества, присущие процессу резания упрочненным РИ, рассматриваемому как система, определить степень их влияния на стойкость упрочненного инструмен та;

3. Создать математическую модель процесса резания инструментом, упрочнен ным импульсным ЛИ, разработать рекомендации по его использованию;

4. Разработать и развить модельные представления о роли окисных пленок по верхности зоны ЛО быстрорежущих сталей в процессе изнашивания РИ;

5. Исследовать процесс изнашивания инструментальных материалов при раз личных условиях нагружения и режимах упрочняющей ЛО и трибологические характеристики зоны контакта инструментального и обрабатываемого материа лов. Обобщить результаты лабораторных и производственных испытаний уп рочненного РИ;



6. Исследовать механизм лазерного импульсного упрочнения твердых сплавов вольфрамокобальтовой группы и проанализировать основные факторы, опреде ляющие изнашивание упрочненного твердосплавного инструмента;

выбрать и обосновать режимы эксплуатации, обеспечивающие рост стойкости инструмен та;

7. Разработать научно-обоснованные рекомендации по технологии лазерного упрочнения и эксплуатации РИ.

Научная новизна работы:

1. Разработана модель расчета температурного поля в режущем клине инстру мента, учитывающая влияние геометрических параметров инструмента и про странственных и временных характеристик ЛИ.

2. Предложена, обоснована и развита новая методология моделирования и ана лиза эффективности упрочняющей обработки ВКПЭ, в частности импульсным ЛИ.

3. Построены математические модели, описывающие функциональную связь стойкости и силовых зависимостей упрочненного инструмента, как с режимами резания, так и с режимами упрочняющей ЛО.

4. Установлено наличие устойчивых связей между элементами процесса резания упрочненным РИ, рассматриваемого как система, и нелинейных эффектов, оп ределяющих неаддитивный вклад в изменение стойкости инструмента режимов резания и упрочнения.

5. Показано, что для достижения наибольшего положительного эффекта при уп рочнении необходимо ЛО осуществлять с учетом конкретных режимов эксплуа тации инструмента. Определены режимы облучения и эксплуатации, при кото рых достигается его наибольшая стойкость.

6. Определены характеристики многокомпонентных оксидных пленок на по верхности зоны лазерного воздействия (ЗЛВ) быстрорежущих сталей, определе на их роль в формировании трибомеханических свойств поверхности.

7. Установлен и экспериментально подтвержден механизм повышения стойко сти упрочненного ЛИ инструмента, изготовленного из быстрорежущих сталей, в условиях высокой термодинамической напряженности процесса резания, свя занный со способностью остаточного аустенита после ЛО превращаться в мар тенсит деформации.

8. Установлен основной механизм лазерного импульсного упрочнения твердых сплавов вольфрамокобальтовой группы, заключающийся в дополнительном рас творении периферии зерен WC в кобальтовой связующей фазе и перераспреде лении Co-фазы сплава к поверхности материала.

Практическая ценность.

1. Разработан комплекс требований к характеристикам ЛИ, обеспечивающий оптимальную структуру и свойства поверхностного слоя инструментальных ма териалов для эффективного решения задач импульсной упрочняющей ЛО ме таллорежущего инструмента;

2. Создана специализированная лазерная технологическая установки (ЛТУ), удовлетворяющая разработанному комплексу требований к характеристикам ЛИ и предназначенная для эксплуатации в производственных условиях. Спе циализированная ЛТУ успешно эксплуатируется в СФ ФИАН и на ряде маши ностроительных предприятий.

3. Разработаны методики выбора технологических параметров процесса им пульсного лазерного упрочнения РИ различного назначения и номенклатуры.

4. Предложенные технические решения по реализации метода лазерного упроч нения твердосплавного инструмента, защищенные авторскими свидетельствами, и основанные на них технологии многократного импульсного упрочнения и комбинированной упрочняющей ЛО с подогревом реализованы на производст ве.

5. Разработанные технологические процессы лазерного упрочнения и эксплуа тации РИ используются на производстве при обработке труднообрабатываемых материалов.

6. Изложенные в диссертации результаты могут быть использованы в учебном процессе для подготовки студентов по специальностям 150206 - Машины и тех нология высокоэффективных процессов обработки материалов, 151001 - Техно логия машиностроения, 151003 - Инструментальные системы машинострои тельных производств.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модель расчета температурного поля в режущем клине инструмента, учиты вающая влияние геометрических параметров инструмента, пространственных и временных характеристик ЛИ.

2. Новый методологический подход к оценке эффективности поверхностной уп рочняющей обработки металлорежущего инструмента.

3. Математические модели, описывающие функциональную связь стойкости и силовых зависимостей упрочненного инструмента, как с режимами резания, так и с режимами его лазерной обработки.

4. Механизм влияния многокомпонентных пленок оксидов металлов поверхно сти ЗЛВ быстрорежущих сталей на формирование трибомеханических свойств поверхности и интенсивность изнашивания упрочненного РИ.

5. Механизм повышения стойкости упрочненного ЛИ инструмента, изготовлен ного из быстрорежущих сталей, в условиях высокой термодинамической на пряженности процесса резания.

6. Механизм лазерного импульсного упрочнения твердых сплавов вольфрамо кобальтовой группы.

7. Специализированная ЛТУ, предназначенная для эффективного решения задач упрочняющей обработки металлорежущего инструмента, обеспечивающая тер мический цикл облучения поверхности с выдержкой на заданном уровне не ме нее 14мс, степень неравномерности распределения плотности энергии по сече нию лазерного пучка не более 5% и максимальную энергию в импульсе ~ 50Дж.

8. Научно-обоснованные рекомендации по технологии лазерного упрочнения и эксплуатации РИ.

Достоверность полученных результатов подтверждается реализацией раз работанных рекомендаций по технологии лазерного упрочнения и эксплуатации РИ в производственных условиях, использованием современных апробирован ных методик анализа материалов, корректностью обработки и воспроизводимо стью результатов экспериментальных исследований, совпадением результатов модельных и натурных испытаний, результатами производственных испытаний упрочненного инструмента.

Личный вклад автора диссертации. Автором лично осуществлена поста новка задач, разработан и обоснован новый методологический подход к оценке эффективности поверхностной упрочняющей обработки металлорежущего ин струмента, на его основе выполнен комплекс металлофизических исследований, построены модели процесса резания упрочненным РИ, обоснованы модели и механизм изучаемых физических явлений и процессов, установлена взаимосвязь изучаемых физических и механических явлений, разработаны методики опреде ления технологических параметров процесса лазерного упрочнения РИ, пред ложены технические решения, на основе которых создана экспериментальная ЛТУ для упрочняющей обработки металлорежущего инструмента, предложен ные технологии лазерного упрочнения реализованы на ряде машиностроитель ных предприятий.

Апробация результатов исследования. Основные результаты и выводы диссертационной работы были представлены и докладывались на более чем два дцати международных и всероссийских конференциях и семинарах: Шатура (1995, 1998), Тула (1997), Пушкинские горы (1997), Рыбинск (1999 – 2 доклада, 2000 – 2 доклада), Сочи (2000), Владимир – Суздаль (2001 – 2 доклада), Самара (2002, 2004, 2005, 2009), Тольятти (2003), Томск (2004, 2007 – 2 доклада), Миасс (2005, 2006), С.-Петербург (1997, 2006), Москва (2008), Киев (2008), а также се минарах СФ ФИАН, заседаниях кафедры «Инструментальные системы и сервис автомобилей». В полном объеме диссертация заслушана и обсуждена на объе диненном заседании кафедр факультета МТ МГТУ им. Н.Э. Баумана (2008), на заседании научно – технического семинара «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении» УлГТУ (2009), Ученом совете СФ ФИАН (2010), расширен ном заседании кафедры «Инструментальные системы и сервис автомобилей» факультета машиностроения и автомобильного транспорта СамГТУ (2010).

Разработанные технологические процессы лазерного импульсного упроч нения металлорежущего инструмента были представлены: на III-ей Приволж ской ярмарке «Российским инновациям - Российский капитал» (Самара, 2005), на выставке «Достижения промышленности Самарской области (Самара, 2007), на 3-ей и 5-ой международных специализированных выставках лазерной, опти ческой и оптоэлектронной техники «Фотоника – 2008» и «Фотоника -2010» (Москва, 2008, 2010), Российской национальной выставке в Индии (Дели, 2008).

Работа выполнялась в рамках тем, утвержденных Президиумом РАН, пла нов НИР СФ ФИАН: «Исследование процессов плавления, структурно-фазовых превращений и напряженно-деформированного состояния металлов под дейст вием импульсного лазерного излучения миллисекундной длительности, разра ботка новых методов упрочняющей обработки и сварки металлов и сплавов», № государственной регистрации 01200102184 (1999 – 2003гг.), «Исследование структуры и свойств сталей и сплавов при воздействии мощного лазерного из лучения, разработка новых технологических процессов лазерной обработки ма териалов», № государственной регистрации 01200502891 (2005 – 2007гг.).

Исследования по теме диссертационной работы проводились при поддерж ке ФЦП «Интеграция» (1997 – 2004гг.), были поддержаны грантом РФФИ №06 08-01376-а «Лазерно индуцированные пленки оксидов металлов и их контроль с помощью поверхностных плазмонов» (2006-2007гг.). По тематике диссертации в 2006 году был получен грант Администрации Самарской области в рамках ре гиональной программы по поддержке науки и техники (Постановление Губер натора Самарской области от 20.09.2006г. №223).

Результаты диссертационной работы опубликованы в 69 работах, вклю чая 2 монографии, 19 статей из Перечня ВАК, 17 статей в иных изданиях, 6 ав торских свидетельств и 7 докладов и 18 тезисов докладов в трудах международ ных и всероссийских конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, выводов, приложений и списка литературы. Работа изложена на 421 стра нице текста, включая 143 рисунка, 32 таблицы и список литературы из 457 на именований. 19 приложений размещено на 69 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, кратко изложено основное ее содержание, а также подходы и методы решения поставленных за дач.

В первой главе представлен анализ физической природы изнашивания и упрочнения металлорежущего инструмента.

На основе анализа и обобщения результатов исследований отечественных и зарубежных ученых: В.Ф. Безъязычного, В.Ф. Боброва, А.С. Верещаки, Г.И. Грановского, С.Н. Григорьева, А.Е. Древаля, Н.Н. Зорева, Ю.Г. Кабалдина, Т.Н. Лоладзе, А.Д. Макарова, А.Л. Плотникова, В.Н. Подураева, А.А. Рыжкина, С.С. Силина, А.Г. Суслова, В.К. Старкова, В.П. Табакова, Н.В. Талантова, Л.Ш. Шустера, Ф.Я. Якубова, Опитца, Трента и др., посвященных изучению и уточнению механизмов изнашивания РИ и технологии упрочнения, определены и обоснованы способы снижения интенсивности изнашивания РИ, обеспечения его высоких эксплуатационных характеристик, повышения стабильности про цесса резания.

Показано, что технологии упрочняющей обработки являются эффективным средством повышения работоспособности металлорежущего инструмента раз личного назначения. Представлен анализ состояния проблемы по методу упроч нения импульсным ЛИ. Определена область применения и основные преимуще ства технологии лазерного упрочнения РИ.

С учетом востребованности упрочняющих ЛТ на машиностроительных предприятиях РФ и отсутствия специализированного технологического обору дования, предназначенного для решения данного класса задач, сделан вывод о необходимости разработки и обоснования требований к такому оборудованию и его создании на базе существующих ЛТУ импульсного действия, теоретическо го обоснования методик выбора технологических параметров процесса лазерно го импульсного упрочнения РИ.

Представлены сведения о фазовых и структурных превращениях при ЛО инструментальных материалов и технологических особенностях выбора режи мов и условий реализации метода лазерного упрочнения. Показано, что в ре зультате исследований, проводимых в НИЦТЛ РАН (г. Шатура), ИМет им.

А.А. Байкова (Москва), Московском государственном институте стали и спла вов, СФ ФИАН (Самара), ДГТУ (Ростов-на-Дону), МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва), Национальном техническом университете Украины (Киев), ИПТМ РАН (Черноголовка), Институте физики металлов УрО РАН (Екатеринбург) и др., а также за рубежом, достигнуты существенные успехи в развитии модель ных представлений о процессе формирования ЗЛВ инструментальных сталей, в том числе и высоколегированных. В экспериментальных работах Григорьян ца А.Г., Коваленко В.С., Углова А.А., Сафонова А.Н., Крапошина В.С., Каюко ва С.В., Тескера Е.И., Буракова В.А., Дьяченко В.С. и других установлена связь между условиями облучения, формирующимися при этом структурами и свой ствами сталей. Однако опыт разработки и внедрения процесса лазерного упроч нения свидетельствует, что имеющиеся успехи в развитии упрочняющей ЛО не снимают проблемы повышения эксплуатационных характеристик РИ, прове денные исследования в полном объеме не решают проблему выбора оптималь ных режимов ЛО металлорежущего инструмента для получения заданной стой кости. Опыт практического применения импульсной упрочняющей ЛО показы вает, что стойкость РИ во многом зависит от условий его эксплуатации.

В результате анализа технологий лазерного упрочнения РИ обозначены проблемы, сдерживающие их интенсивное продвижение в реальное производст во. К наиболее значимым из них относятся: отсутствие соответствующей теоре тической базы, определяющей как направления развития технологии лазерного упрочнения, так и области преимущественного ее использования с максималь ным положительным эффектом, а также научно-обоснованные рекомендации по технологии лазерного упрочнения и эксплуатации инструмента и регламенти рующей методы определения технологических параметров процесса лазерного упрочнения. Решение указанных проблем возможно на основе всестороннего понимания процессов упрочнения поверхностного слоя материала и их влияния на эксплуатационные свойства РИ.

В заключение сформулированы цель и задачи работы, приведенные выше.

Во второй главе выполнены теоретико-экспериментальные исследования формирования теплового поля при упрочнении РИ импульсным ЛИ: построена модель расчета теплового поля в режущем клине инструмента и определения энергетических характеристик ЛИ, разработаны комплекс требований к времен ным и пространственным характеристикам ЛИ для создания оптимальной структуры поверхностного слоя инструментальных материалов и методики вы бора технологических параметров процесса лазерного импульсного упрочнения.





Исходя из условия обеспечения при лазерной закалке оптимальных пара метров ЗЛВ (максимальной глубины и высокой степени гомогенизации струк туры), определен комплекс требований к временным и пространственным ха рактеристикам ЛИ. На основании теоретико-экспериментальных исследований показано, что высокая эффективность процесса упрочнения достигается при от клонениях от равномерности распределения плотности энергии излучения по сечению лазерного пучка не более ±5% и форме импульсов излучения, обеспе чивающей при нагреве без плавления термический цикл облучения поверхности с выдержкой на заданном уровне.

Равномерность плотности энергии по сечению лазерного пучка обеспечи валась при использовании специально рассчитанной растровой оптики (рис. 1).

При ЛО с растром равномерность поперечного распределения интенсивности (рис. 2б), значительно превышала аналогичное значение при ЛО без растровой оптики (рис. 2а).

а а d Fp Рис. 1. Конструкция и ход лучей света в фокусирующем призменном растре Измерения глубины ЗЛВ и распределения микротвердости на определен ной глубине от поверхности ЗЛВ подтвердили эффективность использования растровой оптики при упрочняющей обработке. При ЛО без растра организо вать процесс лазерного упрочнения с высоким качеством поверхностного слоя в ЗЛВ невозможно. При обработке с растром достигнутая степень неравномерно сти глубины ЗЛВ ±5% соответствует уровню неравномерности плотности энер гии по сечению пучка, при котором на поверхности стали сохраняется допусти мый интервал изменения температуры закалки.

Рис. 2. Распределение интенсивно сти ЛИ в поперечном сечении пучка импульсного лазера на стекле с Nd:

а – без применения внешних опти ческих элементов;

б – при использо вании фокусирующего призменного б а растра;

а – 1,7;

б – 6,0 (в % указа но соотношение max и min интен - 100% - 14% - 100% - 93% сивностей ЛИ).

В нижней части рисунка приведено распределение интенсивности ЛИ в полосе шириной 0,1 мм в средней части лазерного пучка На основании проведенных экспериментов сделан вывод о высокой степе ни равномерности распределения интенсивности ЛИ в поперечном сечении пучка при облучении с растром и высоком качестве упрочняющей ЛО.

Для выполнения требования по обеспечению гомогенизации структуры в ЗЛВ использована импульсная ЛО профилированным импульсом излучения.

Задача оптимизации формы импульса излучения по критерию постоянства тем пературы поверхности при ЛО решена в одномерной модели нагрева полубес конечного тела при условии линейного роста температуры поверхности до дос тижения требуемого значения T0 в момент времени t 0 и сохранения температу ры поверхности постоянной T0, t T0 при t t 0. Для потока тепла q(t) через по верхность z=0 получено следующее выражение:

2T t a t, t t q t 0 (1) 2T0 t t t, t t 0 t 0 a здесь:, а – коэффициенты теплопро водности и температуропроводности.

На рис. 3а показана форма им Рис 3. Расчетная форма импульса излуче- пульса q(t), рассчитанная по (1), а со ния (а) (сталь Р18), обеспечивающая по- ответствующая ей температура на по стоянную температуру поверхности (б) верхности ЗЛВ, сохраняющаяся в тече ние всего импульса генерации постоянной – на рис. 3б. Экспериментально реа лизована форма импульса ЛИ, обеспечивающая выдержку при заданной темпе ратуре на поверхности 14-16мс.

Расчеты показывают, что глубина z h залегания изотермы с заданной тем пературой, например, нижней границей интервала закалки Th к концу действия импульса излучения t t p соответственно для профилированного и прямо T0 Th T Th at p и z h2 угольного импульсов излучения равна: z h1 at p.

0,52T0 0,65T Отсюда получаем увеличение глубины ЗЛВ под действием профилированного импульса на ~25%. Экспериментально установленное увеличение глубины ЗЛВ при облучении профилированным импульсом на 20-25% для стали ХВГ с 43,94,7 мкм до 55,56,9 мкм и на 15-20% для стали Р18 хорошо согласуется с расчетными оценками.

Задача определения поля температур в режущем клине инструмента (при различных углах заострения) решена в трехмерной постановке методом конеч ных элементов. Схема нагрева режущего клина инструмента приведена на рис. 4. Для определения энергетических характеристик ЛИ, обеспечивающих упрочнение режущей кромки инструмента, варьировалось положение центра зоны ЛО на его передней поверхности при условии, что температура на режу щих кромках и на поверхности ЗЛВ не превышает температуру плавления ис следуемой стали. Рассмотрено несколько вариантов моделей расчета тепловых полей в режущем клине инструмента, учитывающих отличия в геометрии для РИ различного назначения.

Установлено, что лазерное Y ширина зоны упрочне излучение Z ния (x) у главной ре X жущей кромки сущест венным образом зависит от угла заострения кли z на () и расположения X O x центра пятна относи Рис. 4. Схема к математической модели нагрева режущего клина инструмента сосредоточенным тепловым источни- тельно кромки. При ком с равномерным распределением плотности мощности удалении центра пятна по сечению пучка от кромки на 1,65 1,75 мм (=60 град) x=3,1-3,3 мм (рис. 5) и глубина ЗЛВ равная 63-67 мкм дос тигаются при плотности энергии ЛИ 2,23-2,28 Дж/мм2. Параллельное пере мещение центра пятна ЛО вдоль главной режущей кромки обеспечивает ее уп рочнение на всем протяжении. Увеличение ширины зоны упрочнения обеспечи вается при двухрядной обработке с коэффициентом перекрытия 0,7. В этом слу чае более чем на 40% увеличивается производительность процесса лазерного упрочнения по сравнению с ЛО с использованием сферической оптики. При удалении центра пятна от главной режущей кромки более чем на 1,8 мм эффек та упрочнения кромки не достигается, появляется T, град С 1250С неупрочненная зона ши риной ~0,20 мм. С при- 1200 1,8мм 1,75мм ближением центра пятна 1,7мм 930С к главной режущей 1,65мм кромке на расстояние 800 1,6мм 1,5мм менее 1,65 мм глубина расстояние от главной режущ ей кромки, мм ЗЛВ уменьшается до 10- 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3, 40 мкм при 1,8 2,0 Дж/мм2. В этом слу- Рис. 5. Распределение температуры на поверхности ЗЛВ в чае для перекрытия зоны зависимости от удаления центра пятна от главной режущей кромки (=60град) контакта стружки с рез цом на передней поверхности РИ зоной упрочнения глубиной не менее 60 65 мкм необходимо проводить двухрядную моноимпульсную ЛО вдоль главной режущей кромки путем.

При фиксированном положении центра пятна ЛО относительно главной режущей кромки (например, 1,7 мм) уменьшение угла клина до 45-55 град при водит к уменьшению глубины ЗЛВ до 35-55 мкм (2,0-2,1 Дж/мм2), а соответ ствующее увеличение до 65-75 град существенно не изменяет параметры ЗЛВ (2,28 Дж/мм2, глубина 67 мкм, x3,2 мм) и оказывается целесообразна моно импульсная однорядная ЛО.

Численный анализ моделей позволил разработать методики выбора техно логических параметров процесса лазерного упрочнения РИ и рекомендации по организации процесса упрочняющей ЛО инструмента:

при углах заострения режущей кромки =45-55 целесообразна однорядная двукратная импульсная упрочняющая ЛО инструмента при расположении центра пятна ЛО на расстоянии 1,7 мм от главной режущей кромки;

при углах заострения режущей кромки =60-85 целесообразна однорядная моноимпульсная упрочняющая ЛО инструмента.

Полученные результаты распространены на различные типы РИ с учетом механических свойств обрабатываемых материалов.

Третья глава посвящена разработке нового методологического подхода, учитывающего взаимовлияние процессов резания и упрочнения на стойкость РИ.

Основные факторы, совместное влияние которых определяет работоспо собность упрочненного инструмента, можно условно разбить на три группы:

методы упрочнения, условия эксплуатации и свойства металлов. Каждая из групп содержит свой набор варьируемых факторов, характеризующих режимы упрочнения, резания и т.д. Все рассматриваемые группы и оптимизируемый па раметр (например, стойкость РИ) соединены между собой перекрестными свя зями, нахождение и описание которых составляет предмет комплексного иссле дования процесса резания упрочненным инструментом.

За основу при построении схемы влияния факторов при реализации модели процесса резания инструментом, упрочненным импульсным ЛИ, принято пред ставление процесса лазерной термообработки (ЛТО), предложенное Э.В. Рыжо вым (1990). Для дальнейшего развития знаний об исследуемом процессе рас смотрим его на более высоком иерархическом уровне.

Комплексный подход применительно к процессу резания упрочненным ин струментом и оценка совместного влияния на его стойкость режимов упрочне ния и эксплуатации реализуются, если представить его как технологическую систему (ТС), позволяющую учитывать сложную взаимосвязь отдельных фак торов, оказывающих влияние на стойкость упрочненного РИ.

В данном технологическом процессе выделим две подсистемы первого (нижнего) иерархического уровня, каждая из которых обладает определенным набором элементов, свойств и связей (рис. 6):

подсистема технологической операции упрочнения (M1);

подсистема технологической операции резания (M2).

Свойства элементов e1,...,e4 подсистемы M1, характеризующих режим уп рочнения (рис. 6), определяют её выходные характеристики. Причем параметры качества поверхностного слоя упрочняемого материала: шероховатость облу ченной поверхности, микротвердость и глубина ЗЛВ зависят от сочетания свойств элементов, составляющих систему. Значения ряда факторов, опреде ляющих выходные характеристики подсистемы M1, в свою очередь зависят от свойств элементов. В частности, плотность энергии ЛИ выбирается, исходя из свойств поверхностного слоя упрочняемого материала, свойств среды и покры тия в зоне обработки.

Система M Технологический процесс резания инструментом, упрочненным им пульсным лазерным излучением Входные управляемые характеристики Xi подсистемы M (плотность энергии), Kпер. (коэффициент пере- Оболочка системы крытия), N (кратность обработки), и (длитель ность импульса), Ar, облучаемая поверхность Подсистема M Поглощающее Элементы: Окружающая Упрочняемый e1 Лазерное e покрытие e среда e излучение материал коэффициент однородность состав состав отражения (R) Свойства: сцепление размеры и форма свойства шероховатость Ra светового пятна HRC - структура поверхностного слоя - фазовый состав поверх Выходные характери ностного слоя стики подсистемы M - параметры качества по верхности в ЗЛВ - остаточные напряжения в Подсистема M2 ЗЛВ - микротвердость в ЗЛВ Элементы: Инструмент e5 Деталь e марка HRC Свойства:

марка геометрия X i Входные стойкость инструмента характеристики составляющие силы ре Выходные подсистемы M2 Yi зания характеристики себестоимость Режимы (V, s, t) и системы M производительность и др.

условия резания Рис. 6. Технологический процесс резания упрочненным инструментом как система Свойства элементов e5, e6 подсистемы M2, характеризующих режим экс плуатации (рис. 6), определяют выбор режима резания для обеспечения требуе мых выходных характеристик системы (стойкости упрочненного РИ). На вход подсистемы M2 поступают также выходные характеристики подсистемы M1, их совместное действие определяет выходную характеристику ТС в целом. Нали чие упрочненного слоя на рабочей поверхности РИ существенным образом из меняет условия контактного взаимодействия при резании. Выходные характери стики подсистемы M1 наряду с факторами, характеризующими режимы обра ботки и поступающими на вход подсистемы M2, определяют выходную величи ну системы в целом. Совокупное действие этих величин придает системе M в целом новые качества, не свойственные каждой из подсистем в отдельности.

Предлагаемый комплексный подход к анализу эффективности упрочнения РИ реализован поэтапно применительно к процессу резания инструментом, уп рочненным импульсным ЛИ.

На этапе выделения факторов, значимо влияющих на процесс изнашивания облученного РИ, наиболее существенные результаты получены при реализации метода случайного баланса. На примере точения Р18 – 12Х2Н4А построена мо дель, в первом приближении описывающая функциональную связь между стой костью упрочненного РИ и комплексом физико-технических величин, опреде ляющих режимы обработки и упрочнения.

Детальный анализ выявленных значимых взаимодействий факторов в дан ной модели указывает, что для увеличения стойкости резцов должно быть про ведено облучение их передней поверхности на воздухе. В этом случае у режу щей кромки образуется окисная пленка, наличие которой обусловливает сниже ние коэффициента трения между сходящей стружкой и рабочей поверхностью инструмента, что способствует уменьшению температуры в зоне резания и уве личению его стойкости.

Используя ротатабельное униформ-планирование второго порядка, при за данных ограничениях на величину подачи (S=0,2мм/об) получены регрессион ные модели, адекватно описывающие функциональную связь стойкости и сило вых зависимостей упрочненного инструмента с комплексом параметров, харак теризующих как режим ЛО, так и режим эксплуатации РИ:

T 175,37 10,76V 672,75t 5,43E 0,15VE 3,47Et 0,07 E 2 171,1t 2 (2) (3) lnPx 12,356 3,843lnV 4,905lnE 0,934lnt 1,021lnVlnE (4) lnPy 11,604 4,074lnV 4,011lnE 0,794lnt 1,083lnVlnE (5) lnPz 3,986 0,781lnt Здесь: V – скорость резания (м/мин), E – энергия обработки (Дж), t – глубина резания (мм).

Доказано, что на величину стойкости наряду с линейными факторами су щественное влияние оказывают нелинейные эффекты их взаимодействия, такие как: "скорость резания энергия облучения" и глубина резания энергия облу чения". Наличие подобных эффектов взаимодействия свидетельствует о неадди тивном вкладе в изменение стойкости влияния отдельных факторов и необхо димости тщательного выбора условий облучения в соответствии с конкретными режимами резания. Выполнение этой предпосылки является одним из резервов повышения стойкости упрочненного инструмента.

Интерпретация квадратичной модели стойкости упрочненного инструмен та выполнена на основании анализа поверхности отклика (рис. 7) и уравнения стойкости в каноническом базисе, полученном в работе для нескольких комби наций двух произвольно выбранных факторов. Выявлена отчетливая связь стой кости инструмента, как с режимом упрочняющей ЛО, так и с режимом эксплуа тации.

Стойкость, мин t, мм 120, 100,0 80, 60,0 1, 40, 20, 0, -20, -40, 55 62, 2, 0 1, 8, 1, 6 3 42,, 1, 4 0 30, 6,4 1, 2 1, t, мм 0 E, Дж 30 46 E, Дж Рис.8. Стойкость упрочненного инстру Рис. 7. Участок поверхности отклика в мента при вариации режимов резания и реализованном диапазоне изменения фак- упрочнения при V = 55 м/мин: 1 – торов (V=55 м/мин) T=100мин, 2 – 90, 3 – 70, 4 – 50, 5 – Анализ уравнения стойкости в каноническом базисе и двумерных сечений поверхности отклика (рис. 8), позволяет сделать следующие выводы, касающие ся выбора условий облучения и эксплуатации упрочненного инструмента:

стойкость упрочненного инструмента существенным образом зависит от со вместного влияния режима упрочнения и режима резания.

повышение энергии ЛО (~ на 25%) при данном значении глубины резания приводит к увеличению стойкости более чем в два раза.

при одинаковом уровне введенной энергии наибольшая стойкость достига ется с ростом глубины резания при её изменении в выбранном для данной модели диапазоне значений.

Последнее положение справедливо, если предположить, что износостой кость облученной зоны при трении в условиях высоких контактных давлений и температур, характерных для обработки резанием, определяется степенью за вершенности фазовых превращений в метастабильной структуре ЗЛВ, связан ной со способностью остаточного аустенита после ЛО превращаться в мартен сит деформации при трении и подлежит последующей проверке.

При анализе поведения кривых равной стойкости (рис. 8) определена об ласть эффективного использования ЛО. Причина снижения эффективности ла зерного упрочнения установлена при анализе микроструктуры и деформацион ных процессов в контактной зоне после завершения процесса резания и связана с термодинамической ситуацией в зоне резания. При резании с большими глу бинами и в отсутствии ЛО выявлено наличие процесса разупрочнения инстру ментального материала (рис. 9). Для необлученного инструмента ярко выраже ны отпускные явления (рис. 9а, кривая 3). Для резцов без ЛО характерен более интенсивный распад мартенсита, проявляющийся в исчезновении характерной H100/Hисх. 1,1 /Hисх.

H 0, 0, 0,8 0, 12 0, 0, L, мкм L, мкм 0, 0, 0 250 500 750 0 500 750 1000 1250 –а– –б– Рис. 9. Распределение микротвердости на расстоянии ~ 20 мкм от поверхности: а – вдоль вспомогательной режущей кромки;

б – вдоль линии, образованной пересечением главной и вспомогательной задних режущих поверхностей резца (V=42,5 м/мин;

s=0,2 мм/об;

=8 град);

после: 1 – ЛО (E=46 Дж), t=2,3 мм;

2 – ЛО (E=46 Дж), t=1,5 мм;

3 – без ЛО, t=1,5 мм игольчатой структуры и коагуляции вторичных карбидов. При эксплуатации инструмента после ЛО при t=2,3мм на фоне сохранившейся игольчатой мартен ситной структуры наблюдается выделение вторичной карбидной фазы. После резания с t=1,5мм указанные выше процессы выражены в меньшей степени, вторичная фаза более дисперсна, коагуляция вторичных карбидов менее выра жена, чем для необлученного инструмента. В этом случае ЛО приводит к затя гиванию отпускных процессов в зоне контакта, распад мартенситной фазы не завершен. После ЛО микротвердость приповерхностного слоя материала в зоне контакта сохраняет свои первоначальные значения, начиная с глубин ~(80 140) мкм, для необлученного инструмента структура отпуска с низкими значе ниями микротвердости наблюдается вплоть до глубин ~(0,5-0,6) мм. В силу это го при оптимальном сочетании режимов ЛО и режимов резания стойкость уп рочненного инструмента почти в 4 раза выше стойкости необлученного инстру мента. Увеличение глубины резания до значения t=2,3 мм при резании упроч ненным инструментом более чем в 10 раз сокращает стойкость инструмента по сравнению с точением при t=1,5 мм.

Выполненные исследования подтвердили положение о необходимости на значения режимов упрочняющей ЛО инструмента с учетом режимов его экс плуатации и позволили выявить основные тенденции поведения РИ после ЛО.

Установлено, что наибольшее снижение микротвердости наблюдается вблизи режущей кромки (рис. 9, кривые 1 и 2), где контактные напряжения на передней поверхности инструмента принимают наибольшие значения. Более существен ное снижение микротвердости до ~ 70% (~4,72 ГПа), распространяющееся на значительное расстояние (до ~ 0,8 мм) от вершины резца характерно для неуп рочненного инструмента.

В заключение данной главы, используя комплексный подход к оценке эф фективности процесса резания упрочненным инструментом и результаты экспе риментов, сформулированы требования к условиям ЛО и эксплуатации. Среди них можно выделить группу частных требований, относящихся к конкретным условиям моделирования, а также впервые установленную и описанную на ос новании анализа результатов моделирования процесса резания упрочненным РИ группу общих требований к режимам ЛО и эксплуатации инструмента, обеспе чивающих увеличение стойкости упрочненного РИ. А именно:

ЛО следует проводить на воздухе по передней режущей поверхности инст румента;

наиболее предпочтительно использовать упрочненный РИ при режимах ре зания, превышающих нормативные как по скорости, так и глубине резания.

Эти положения, следующие из анализа результатов моделирования, а также правомерность их распространения на различные типы РИ подлежат дальней шей проверке и апробации в производственных условиях.

В четвертой главе диссертационной работы представлены результаты ме таллофизических исследований по обоснованию режимов упрочнения и обра ботки упрочненным РИ. Исследования выполнены с привлечением методов рентгенофазового (РФА), металлографического, микрорентгеноспектрального (МРСА), электрохимического анализов и ОЖЕ-спектроскопии.

Снижению коэффициента трения между сходящей стружкой и рабочей по верхностью инструмента, тепловой и механической напряженности процесса резания и увеличению стойкости инструмента способствует окисная пленка, об разующаяся при ЛО на воздухе у режущей кромки инструмента. Электрохими ческим методом показано, что состав и толщина оксидных потенциал, -mV пленок поверхности ЗЛВ ин струментальных сталей при Fe3O4+2H++2e=3FeO+H упрочнении на режимах без O оплавления поверхности зави + 650 WO3+6H +6e=W+3H2O сят от химического состава + WO3+4H +4e=WO+2H2O этих сталей. При ЛО стали + Р6М5 (2,7-2,8Дж/мм2) на ее 2WO3+2H +2e=W 2O5+H2O + формируется 500 MoO3+6H +6e=Mo+3H2O время, мин поверхности многослойная оксидная пленка 450 0 40 80 120 160 (рис. 10) сложного состава Рис. 10. Потенциалы восстановления оксидов на по (MoO3+WO3+Fe3O4) толщиной верхности стали Р6М5 после лазерной обработки 200 нм, тогда как в хромистой стали 9ХС образуется монослойная оксидная пленка Fe3O4 толщиной ~200 нм. Экспериментальные значения толщины окси дов на поверхности ЗЛВ находятся в хорошем согласовании с расчетной оцен кой толщины пленки Fe3O4, полученной в приближении описания кинетики окисления параболическим законом Вагнера. Для характерных времен лазерно го нагрева (t=10-2c) и температуры в зоне обработки (T~1280C) предельное зна чение толщины пленки Fe3O4 составляет ~ 145 нм.

Для уточнения состава поверхности ЗЛВ сталей ст.45, 9ХС и Р6М5 исполь зован метод ОЖЕ-спектроскопии. При вариации режимов ЛО (1,8… 2,8 Дж/мм2) установлено изменение, как химической связи на поверхности, так и поверхностного элементного состава. Для спектров обработанных поверхно стей Fe M23VV – оже-линии расщеплена на две компоненты, одна из которых ближе к 41 эВ, а другая к 53 эВ, что характерно для окисленного железа. По соотношению интенсивностей линий дуплета сделан вывод, что на каждой об работанной поверхности есть участки со степенью окисления и FeO и Fe2O3.

Установлено перераспределение легирующих элементов в пленке окислов поверхностного слоя ЗЛВ для вышеперечисленных марок сталей. Показано, что для сталей 9ХС и Р6М5 после ЛО на поверхности возрастает содержание хрома, вольфрама и молибдена, с ростом величины увеличивается содержание оки слов FeO, Fe2O3 и высших окислов Cr, Mo и W и изменяется их количественное соотношение по глубине и положение относительно материала основы.

Учитывая данные электрохимического анализа и ОЖЕ-спектроскопии, сделан вывод, что образующаяся на поверхности ЗЛВ пленка является много слойной и многокомпонентной. В поверхностном слое, примыкающем к грани це раздела пленка – воздух, она состоит из локальных участков FeO и Fe2O3 и высших окислов легирующих элементов (Cr, W, Mo), а на глубине ближе к слою исходного материала основу пленки составляет Fе3O4.

Испытания на изнашивание на машине трения СМТ-1 по схеме диск – ко лодка на примере контакта пары Р18 (колодка) – 12Х2Н4А (диск) подтвердили ранее выдвинутую гипотезу о целесообразности использования упрочненного РИ при форсированных режимах резания. Металлографические и рентгеногра фические исследования влияния условий нагружения на структурные изменения в зоне трения инструментальных сталей отчетливо демонстрируют снижение количества остаточного аустенита в зоне трения при нагружении, обусловлен ное деформационными и отпускными явлениями. ЛО приводит к смещению на чала отпускных процессов в зоне контакта при трении в сторону более высоких скоростей скольжения. Это наряду со снижением количества остаточного ау стенита (~ в 2,5 раза) в приповерхностном слое при интенсификации режимов нагружения, связанным с его способностью после ЛО превращаться в мартенсит деформации при трении, является предпосылкой роста стойкости упрочненного инструмента при резании.

При изучении влияния импульсного ЛИ на структуру и фазовый состав твердых сплавов группы ВК показано, что для повышения эффективности при менения твердосплавного РИ после упрочняющей ЛО необходимо реализовать режимы облучения, когда деструктурные изменения в ЗЛВ слабо выражены, а рентгеновские методы не выявляют изменений в составе сплава (появления двойных карбидов и полукарбида W2C). В этом случае изменяется конфигура ция зерен WC, происходит дисперсное вытравливание Co-прослойки. На осно вании полученных экспериментальных результатов сделано предположение, что наблюдаемый эффект связан с дополнительным растворением периферии зерен WC в кобальте при лазерном нагреве.

В результате расчета температуры в ЗЛВ установлено, что в условиях без дефектной ЛО (отсутствует трещинообразование и/или оплавление поверхно сти, сплав ВК6;

=1,5 Дж/мм2, N=1;

(0,9-1,1) Дж/мм2, N=10), в межзеренных промежутках по механизму зернограничного плавления образуется жидкая фаза эвтектического состава, представляющая собой кобальт с растворенными в нем W и C. При этом на поверхности сплава в ЗЛВ еще не достигается температура плавления эвтектики, не наблюдается появления термических трещин, рентге нографически не обнаружено хрупких двойных карбидов. Присутствие жидкой фазы облегчает диссоциацию исходного монокарбида -WC. При этом рост кар бидных зерен за счет перекристаллизации в условиях зернограничного плавле ния не наблюдается. Процесс насыщения Co-связки вольфрамом более интен сивно протекает при многократной обработке ((0,9-1,1) Дж/мм2, N=10), что связано с возрастанием времени нахождения сплава вблизи температуры эвтек тики и со снижением более чем в два раза скорости охлаждения сплава.

Данные МРСА по непосредственному измерению содержания W в Co-фазе в ЗЛВ для сплава ВК50 (табл. 1) подтверждают эффект дополнительного рас творения периферии зерен WC в Co-связке. Методом РФА для сплавов про мышленных марок (ВК20, ВК8, ВК6) установлено, что в состоянии поставки превышение растворимости WC в Co над исходной наблюдается только при многократном воздействии (N=10), когда температура эвтектики в ЗЛВ сохра няется более длительное время, что обеспечивает увеличение растворимости WС в Co для сплава ВК20 ~ на 25%, начиная с ~1,1Дж/мм2, вплоть до значений, соответствующих нарушению струк- Таблица туры и состава сплавов. Для сплава ВК6 Содержание вольфрама в кобальтовой связке в ЗЛВ сплава ВК рост степени растворимости карбида Режим облучения, Содержание W, вольфрама (~ на 50-60%) наблюдается [Дж/мм2]N мас. % также при плотности энергии, обеспе 0 ~7, чивающей в ЗЛВ образование жидкой 7, (1,0-1,2) фазы при нагреве. 8, (1,2-1,4) Отличительной особенностью им- 9, (1,2-1,4) пульсной ЛО твердых сплавов является 7, (1,0-1,2) обогащение поверхности ЗЛВ кобальтом (рис. 11, 12). Эффект наблюдается при уровнях плотности энергии, соответствующих появлению жидкой фазы в меж зеренных промежутках. При более низкой температуре рост содержания ко бальта на поверхности не наблюдается.

I, отн.ед. -WC (101) -Co(111) б -Co(200) -а (333) W2C (101) a -б Зона обработки -в 0,0 0,8 1,6 2,4 3,2 4, 64 60 56 52 48 2, град 44 Расстояние от центра пятна, мм Рис. 11. Распределение кобальта (а) и углерода Рис. 12. Участки дифрактограммы ЗЛВ (б) в ЗЛВ на поверхности сплава ВК6 при сплава ВК6 в состоянии поставки при плотности энергии =1,9Дж/мм2 (N=10) однократном облучении при (Дж/мм2) равной: а – 0,9;

б – 1,5;

в – 1, Выполненный анализ структуры и состава твердых сплавов группы ВК вы явил определяющую роль связующего кобальта в формировании механизма уп рочнения сплавов при импульсном лазерном воздействии. Эффект дополни тельного растворения WC в Co-связке, наиболее ярко выраженный при много кратном бездефектном облучении с, когда в ЗЛВ появляется жидкая фаза, на ряду с обогащением поверхностного слоя сплава в ЗЛВ кобальтом, увеличивает способность связки удерживать карбидные зерна при адгезионно-усталостном и диффузионном изнашивании и обуславливает рост стойкости инструмента.

Таким образом, выполненные металлофизические исследования позволили определить толщину, состав окисных пленок на поверхности ЗЛВ инструмен тальных сталей и их расположение относительно основного металла;

объяснить положения, следующие из анализа результатов моделирования;

установить и обосновать механизм упрочнения твердых сплавов группы ВК при ЛО им пульсным излучением, определить оптимальные режимы ЛО.

Пятая глава посвящена разработке физической модели процесса изнаши вания упрочненного РИ, изготовленного из быстрорежущих сталей, исследова нию изнашивания упрочненного твердосплавного инструмента и путей его снижения.

В результате комплекса экспериментов подтверждено существенное влия ние на изнашивание упрочненного РИ образующихся в ЗЛВ окисных пленок металлов. Установлено, что ЛО позволяет активно влиять на процесс изнашива ния инструмента. Так, для неупрочненных резцов среднее время достижения износа на задней поверхности равного 0,15 мм составляет ~26-30мин, для рез цов, упрочненных в среде инертного газа ~12-18мин, для резцов, упрочненных на воздухе ~8-15мин. В наибольшей степени (в 2-3 раза) время достижения фик сированной величины износа на участке приработки уменьшается после ЛО на воздухе по передней режущей поверхности резцов, когда в зоне контакта стружки с резцом присутствует окисная пленка. Результаты проведенных мо дельных испытаний, в которых изучалась топография поверхности износа при высоком значении удельного давления в зоне трения (на примере контактной пары Р18 – 12Х2Н4А, P уд.~490 МПа), свидетельствуют об увеличении стабиль ности свойств упрочненной поверхности в зоне контакта инструмент-деталь.

Численный анализ свидетельствует о существенном влиянии условий и режимов ЛО на изнашивание упрочненного инструмента. После ЛО на воздухе по передней поверхности скорость линейного изнашивания составляет 0,1 мм/мин. После обработки в среде Ar ~ 0,04...0,06 мм/мин. Для неупроч ненного инструмента процесс приработки происходит со скоростями в 3...5 раз меньшими, чем для резцов, обработанных на воздухе по передней поверхности.

Режимы ЛО, обеспечивающие сокращение времени приработки, рекомендовано использовать для упрочнения РИ, работающего в составе станков с ЧПУ, метал лообрабатывающих центров и автоматизированных линий.

При изучении скорости изнашивания инструмента (Р9К5 – 12Х2Н4А) в за висимости от скорости резания, установлено, что практически при всех иссле довавшихся режимах точения ЛО на воздухе (2,7 Дж/мм2) минимизирует ли нейный износ инструмента, обеспечивая стабильное изнашивание в широком диапазоне скоростей резания (рис. 13): от 30 м/мин до 50 м/мин (кривая 1) и от 30 м/мин до 56 м/мин (кривая 2). В то время как для неупрочненного инстру мента и резцов после ЛО в среде Ar минимальные значения скоростей изнаши вания локализованы в более узком диапазоне (кривые 3 и 4 рис. 13), причем для неупрочненного инструмента харак 80 терны большие значения скоростей из U, мкм/мин 4 нашивания.

Комплексное изучение и анализ 40 влияния режимов ЛО и резания на V, м/мин стойкость твердосплавного инструмен та (сплавы ВК6, ВК8) было проведено 30 40 50 60 по результатам испытаний по точению Рис. 13. Изменение скорости линейного изнашивания резцов от скорости резания: сталей и сплавов различной обрабаты 1, 2 – ЛО на воздухе;

3 – ЛО в среде Ar;

ваемости: СЧ-30, ХН77ТЮР, ДИ-52ВД 4 – без ЛО;

1, 3, 4 – S=0,2мм/об, t=1,5мм;

(03Х11Н8М2Ф-ВД), 12Х2Н4А, 2 – S=0,2мм/об, t=2,0мм 12Х18Н10Т. Испытания облученного инструмента выявили характерную зависимость его стойкости как от режимов ЛО, так и от режимов резания и показали возможность ее увеличения в широких пределах: от десятков процентов до нескольких раз. Установлено, что на иссле дованных режимах резания рост стойкости упрочненного РИ полностью корре лирует с режимами ЛО, обеспечивающими дополнительное насыщение Co связки W и C, а также обогащение поверхности ЗЛВ кобальтом.

Постепенное увеличение при ЛО по передней режущей поверхности ин струмента сопровождается изменением интенсивности изнашивания, при этом уменьшается склонность режущей кромки к сколам и микровыкрашиваниям, характерная для необработанного инструмента.

Наибольшее увеличение стойкости инструмента (ВК6 – 12Х18Н10Т, Vрез.=80 м/мин, t=2,0 мм, s=0,3 мм/об) зафиксировано при бездефектной ЛО с =1,4-1,6 Дж/мм2, N=1. В этом случае появляющийся нарост на передней режу щей поверхности приводит к снижению скорости внешнего скольжения струж ки. Интенсивность износа резцов падает, период стойкости РИ увеличивается в ~1,5-2,0 раза в зависимости от режимов резания. При ЛО с более высокими зна чениями происходит растрескивание поверхностного слоя сплава в ЗЛВ, появ ляются двойные карбиды (Co3W3C, Co6W6C и др.) и полукарбид W2C (рис. 12в), что отрицательно сказывается на работоспособности РИ.

При многократной ЛО повышение стойкости установлено при (0,9 1,1) Дж/мм2. При увеличении до значений 1,1 Дж/мм2 работоспособность инструмента резко падает, имеет место разрушение как передней, так и задней режущих поверхностей твердосплавных резцов. Существенное отличие много кратной обработки упрочненного РИ заключается в повышении стабильности его эксплуатационных характеристик, уменьшении коэффициента вариации стойкости. Например, для пары ВК6 – СЧ30 при =1,1 Дж/мм2 N=10, Vрез.= 130 м/мин, t=1,0 мм, s=0,2 мм/об коэффициент вариации стойкости уменьшается более чем в 3 раза. Аналогичный результат получен при точении стали 12Х18Н10Т (ВК6, =1,5 Дж/мм2, N=10, Vрез.=80 м/мин, t=2,0 мм, s=0,3 мм/об).

Влияние структурно-фазовых изменений в ЗЛВ на стойкость инструмента наглядно проявляется при изучении его поведения на стадии приработки (рис. 14). При ЛО с 1,5 Дж/мм2 (N=1) и с =0,9...1,1 Дж/мм2 (многократное воздействие) поверхностный слой обладает более высокой износостойкостью, чем рабочая поверхность контрольного инструмента (значение величины фаски износа меньше в 1,5-2,0 раза, а скорость изнашивания в 1,2-2,0 раза). Сниже ние интенсивности изнашивания резцов на этой стадии резания обусловлено как изменением состава Co-фазы в ЗЛВ, так и обогащением поверхностного слоя сплава кобальтом.

В условиях адгезионно-усталостного изнашивания преимущества упроч ненного РИ, выявленные на участке приработки (рис. 14, кривые 3, 5 и 6), со храняются практически до начала катастрофического износа, что обусловлено упрочнением Co-связки сплава. Режимы облучения, приводящие к появлению в ЗЛВ разупрочняющих фаз или нарушению сплошности поверхностного слоя резцов (1,5 Дж/мм2), с первых минут работы обуславливают их пониженную стойкость по сравнению с контрольным инструментом (рис. 14, кривые 4 и 7).

При ЛО на оптимальных режимах стойкость инструмента увеличивается от 0,4 мм hз, 1 0, 0, 6 3 0, 0 100 200 300 400 500 600 700 800 L, м Рис. 14. Зависимость линейного износа (hз.) на задней поверхности резцов из сплава ВК6 от пути резания (L) на участке приработки (точение стали 12Х18Н10Т при V=80м/мин, s=0,3мм/об, t=2,0мм) при однократном облуче нии с (Дж/мм2): 1 – 0,9;

2 – 1,1;

3 – 1,5;

4 – 1,9 и многократном воздействии с (Дж/мм2): 5 – 0,9;

6 – 1,1;

7 – 1,5;

8 – необлученный резец 40% до 2-х раз и более в зависимости от марки обрабатываемого материала и режимов резания. Поэтому закономерно связывать изменение скорости изнаши вания инструмента, как с особенностями точения, так и с режимами облучения.

Изучение морфологии поверхностей износа упрочненных резцов показало, что повышение периода стойкости наблюдается при скоростях резания, когда износ определяется адгезионно-усталостными процессами в зоне контакта инст румент – деталь. Упрочнение Co-связки сплавов снижает интенсивность про цессов схватывания в ~1,5 раза, после ЛО нарушается регулярность топографии поверхности, характерная для контрольного инструмента.

При больших скоростях резания высокая температура и большая пластиче ская деформация в зоне контакта в отсутствии ЛО в значительной степени спо собствуют диффузионному растворению компонентов инструментального и об рабатываемого материалов. В результате диффузии Fe по механизму замещения связка представляет твердый раствор W, C и Fe в Co. Карбид -WC может реа гировать с Fe, растворенным в Co, с образованием двойных карбидов типа Fe3WC и свободного углерода. Данные деструктурные изменения у режущей кромки являются причиной повышенного износа инструмента. Для необлучен ного инструмента износ обусловлен микровыкрашиванием кромки резца в ре зультате удаления с поверхности карбидов, потерявших связь с основным мате риалом. Об этом свидетельствуют крупные (~10 мкм) неоднородности рельефа, очертаниями повторяющие форму отдельных зерен (групп зерен) карбидов, яв ляющиеся следствием изнашивания поверхностных слоев сплава (рис. 15б) в ре зультате их выкрашивания.

После ЛО наличие избыточного W, растворенного в Co, в ЗЛВ затрудняет диффузию Fe в Co и образование железовольфрамовых карбидов в процессе ре зания, приводит к увеличению сопротивления разрушению связующей фазы, проявляющемуся в снижении охрупчивания поверхностных слоев сплава в про цессе эксплуатации инструмента. Им- -а- -б пульсная ЛО на оптимальных режимах, обуславливая дополнительное растворение W и C периферии карбидных зерен в Co, приводит к более равномерному и одно родному износу инструмента в условиях высоких скоростей резания (рис. 15а) без микросколов и выкрашиваний.

Показано, что рост стойкости упроч Рис. 15. Рельеф поверхности износа рез ненного инструмента помимо структурно- цов (ВК8 – 12Х2Н4А (Vрез.=230 м/мин, фазовых превращений в ЗЛВ определяется s=0,1 мм/об, t=1,0 мм): а – после ЛО изменением температурного режима в зо- (~0,8 Дж/мм, N=1);

б – без ЛО не контакта инструмента с обрабатываемым материалом. Согласно выполнен ному расчету при точении упрочненными резцами (ВК6 – 12Х18Н10Т, V=80 м/мин, s=0,3 мм/об, t=2,0 мм) температура резания на 100120C ниже, чем для необработанного инструмента. Снижение температуры резания наблю дается при ЛО с =1,5 Дж/мм2, N=1 и многократном облучении при =(0,9… 1,1) Дж/мм2. При данных режимах ЛО в ЗЛВ образуется структура, обеспечи вающая рост адгезионной связи WC–зерен с цементирующей связкой, что по зволяет длительное время сохранять высокие значения стойкости упрочненного инструмента.

Выполненные исследования выявили комплексный характер влияния ре жимов ЛО и резания на изнашивание упрочненного вольфрамокобальтового твердосплавного инструмента и существенную зависимость периода стойкости инструмента от совместного влияния режимов упрочнения и обработки. Уста новлены режимы эксплуатации упрочненного твердосплавного РИ, при которых достигается рост его стойкости и стабильности. Установлена роль окисной пленки в процессе изнашивания упрочненного РИ, изготовленного из быстро режущих сталей, определены предпочтительные области его эксплуатации.

В шестой главе обоснована и реализована конструкция специализирован ной ЛТУ, удовлетворяющей разработанному комплексу требований к времен ным и пространственным характеристикам ЛИ и предназначенной для реализа ции технологических процессов упрочняющей ЛО в производственных услови ях. Высокая эффективность использования ЛТУ для упрочнения металлорежу щего инструмента подтверждена многочисленными производственными испы таниями. В данной главе на основании проведенных исследований разработаны научно-обоснованные рекомендации по технологии лазерного упрочнения и эксплуатации РИ, существенно отличающиеся от существующих в настоящее время:

технологический процесс ЛТО металлорежущего инструмента, изготовлен ного из быстрорежущих сталей, должен обеспечивать на рабочей поверхности инструмента образование окисной пленки максимальной толщины. Реализовать данное требование позволяет разработанная специализированная ЛТУ с задан ными характеристиками ЛИ. Это положение также устанавливает схему ЛО ин струмента: для резцов различных типоразмеров и номенклатуры, многолезвий ного инструмента (сверла, развертки, метчики и пр.) упрочнению подвергается передняя режущая поверхность;

для дисковых отрезных фрез облучение прово дят как по передней, так и по боковым поверхностям каждого зуба.

Таблица Результаты производственных испытаний РИ Тип инструмента и Коэффициент Обрабатываемый инструментальный увеличения Предприятие материал материал стойкости ОАО Дисковые фрезы Р18 12Х2Н 1, «Моторостроитель» Дисковые фрезы ОАО Х18Н9Т 1, Р6М5 «Моторостроитель» бронза БРХ-08 и жа ОАО ропрочная сталь Развертки Р9К5 1, «Моторостроитель» ЭИ654 (в пакете) Сверла Р6М51 Средневолжский 40Х 1,5-2, станкозавод 3,8мм Строгальные резцы сплав ОАО до 2х раз Р9К5 ХН68ВМТЮК-ВД «Моторостроитель» Дисковая фреза ВК8 толщина 3,0мм 1,5-2,0 КПО «Салют» Фреза грибковая 1,5-2,0 КПО «Салют» ВК Долбежные резцы ОАО ХН68ВМТЮК-ВД 2, Р6М5 «Моторостроитель» Специальные резцы ОАО 20Х13гк ~6, Р18 «Моторостроитель» Сверла ЭП6572 ХН73МБТЮ-ВД ОАО 1,8-2, (Р12М3Ф2К8) (HB 293-341ед.) «Моторостроитель» 1. Стойкость упрочненных спиральных сверл выше стойкости контрольного инст румента в 1,5 раза при V=4,2м/мин;

в 1,7 раза при V=6,0м/мин;

в 2,0 раза при V=8,5м/мин.

2. Более эффективной является ЛО передней поверхности инструмента, обеспечи вающая повышение стойкости в ~1,8 раза. Тогда как стойкость сверл с упроч ненной задней поверхностью оставалась на уровне контрольного инструмента.

решение проблемы повышения стойкости упрочненного инструмента следу ет рассматривать комплексно путем рационального сочетания режимов и усло вий ЛО инструмента и режимов его дальнейшей эксплуатации. Указанное по ложение определяет области использования упрочненного РИ. Необходимым условием достижения наибольшей стойкости упрочненного инструмента явля ется его применение при интенсификации режимов обработки.

при организации технологического процесса ЛТО твердосплавного инстру мента группы ВК необходимо использовать режимы многократной ЛО при плотности энергии ЛИ, не вызывающей нарушений сплошности поверхностного слоя материала и появления разупрочняющих фаз. Эксплуатация инструмента в условиях адгезионно-усталостного изнашивания обеспечивает наибольшее уве личение его стойкости и стабильности. Наибольший положительный эффект по критерию износостойкости достигается при рациональном сочетании режимов ЛО и металлообработки.

Изложенные рекомендации по технологии лазерного упрочнения и экс плуатации металлорежущего инструмента и правомерность их распространения на различные типы РИ были проверены экспериментально в условиях машино строительного производства при проведении производственных стойкостных испытаний, по результатам которых было получено их непосредственное под тверждение. Некоторые из результатов испытаний приведены в таблице 2.

Анализ результатов производственных испытаний упрочненного инстру мента, изготовленного из быстрорежущих сталей, подтвердил рекомендации, сделанные при анализе модели стойкости, а именно, установлено увеличение эффективности применения металлорежущего инструмента, упрочненного на воздухе по передней режущей поверхности, при его эксплуатации при более ин тенсивных режимах резания.

Условно-годовая экономическая эффективность от внедрения метода ла зерного упрочнения режущих инструментов составляет 1 321 200 руб.

Приложения содержат технические справки и акты производственных ис пытаний упрочненного металлорежущего инструмента.

Общие выводы:

1. Разработаны модель расчета температурного поля в режущем клине инстру мента и методики выбора технологических параметров процесса лазерного уп рочнения РИ различного назначения и номенклатуры.

2. Предложен, обоснован и развит новый системный методологический подход к анализу эффективности лазерной поверхностной упрочняющей обработки ме таллорежущего инструмента, основанный на комплексном исследовании влия ния на его стойкость основных физико-технологических параметров, характери зующих как процесс упрочнения, так и процесс резания.

3. В рамках комплексного анализа на основании результатов стойкостных испы таний РИ, упрочненного импульсным ЛИ, получены математические модели, описывающие функциональную связь стойкости и силовых зависимостей уп рочненного инструмента с режимами резания и упрочнения. Определены коли чественные характеристики, описывающие изменение стойкости упрочненного инструмента, разработаны рекомендации по его рациональному применению.

4. Установлено, что на стойкость упрочненного инструмента существенное влияние оказывают не только линейные эффекты, характеризующие процессы резания и упрочнения, но и нелинейные эффекты их взаимодействия, по вели чине соизмеримые с линейными и определяющие неаддитивный вклад в изме нение стойкости инструмента режимов резания и упрочнения. Установлено на личие новых качеств, присущих процессу резания упрочненным РИ, рассматри ваемого как система, определены степень их влияния на стойкость упрочненно го РИ и комплекс требований к технологии упрочнения и эксплуатации инстру мента. Определены режимы упрочнения и эксплуатации инструмента, при кото рых достигается его наибольшая стойкость. Достигнуто стабильное (2-4)х крат ное повышение стойкости упрочненного инструмента при обработке резанием жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов.

5. На основе квадратичной полиномиальной модели, описывающей зависимость стойкости упрочненного РИ от комплекса физико-технологических параметров, характеризующих как режимы ЛО, так и условия эксплуатации инструмента, построены уравнения стойкости в каноническом базисе. Определены области режимов резания, где использование ЛО обеспечивает наибольшую стойкость упрочненного инструмента, и области его оптимального использования. Уста новлены причины, ограничивающие применимость упрочненного РИ.

6. Установлено, что лазерная упрочняющая обработка на воздухе сложнолеги рованных сплавов на основе железа приводит к образованию многокомпонент ной окисной пленки на поверхности зоны лазерного воздействия, в составе ко торой присутствуют окислы железа и легирующих элементов (Cr, Mo, W). Для инструментальных легированных сталей установлено существенное перерас пределение легирующих элементов по глубине ЗЛВ, возрастание в поверхност ном слое содержания хрома, вольфрама и молибдена. Определена структура пленки поверхности ЗЛВ быстрорежущих сталей и ее интегральная толщина, которая не превышает 0,20 мкм.

7. Установлен механизм влияния окисной пленки, образующейся на поверхно сти ЗЛВ быстрорежущих сталей при импульсной ЛО на воздухе, на изнашива ние упрочненного инструмента. Показано, что окисная пленка приводит к со кращению времени достижения фиксированной величины износа на участке приработки упрочненного на воздухе по передней поверхности инструмента в 2-3 раза по сравнению с неупрочненным инструментом, обеспечивает повыше ние стабильности изнашивания упрочненного РИ в широком диапазоне скоро стей резания, приводит к существенному расширению диапазона режимов реза ния, при котором достигается его наименьший износ, минимизирует скорость износа упрочненного инструмента.

8. Установлено, что в результате деформационных и отпускных явлений при трении, количество остаточного аустенита в ЗЛВ уменьшается в 2,5 раза. Уста новлена корреляция содержания остаточного аустенита зоны трения с режима ми нагружения. Показано, что степень завершенности фазовых превращений в метастабильной структуре ЗЛВ, связанная со способностью остаточного аусте нита после ЛО превращаться в мартенсит деформации при трении, является предпосылкой наблюдаемого экспериментально при интенсификации режимов резания роста стойкости упрочненного инструмента.

9. Установлен основной механизм лазерного импульсного упрочнения твердых сплавов вольфрамокобальтовой группы, заключающийся в обогащении поверх ностного слоя в ЗЛВ кобальтом и дополнительном растворении периферии зе рен WC в кобальтовой связующей. При многократном облучении сплавов в со стоянии поставки увеличение растворимости составляет ~25%.

10. Установлено, что импульсная ЛО твердосплавного инструмента приводит к уменьшению коэффициента вариации стойкости более чем в 3 раза, при этом ожидаемое снижение температуры резания составляет 100-120С. При обработ ке труднообрабатываемых материалов при режимах резания, соответствующих адгезионно-усталостному износу после ЛО на оптимальных режимах период стойкости упрочненного инструмента меняется в значительных пределах (от 40% до 2-х раз и более) в зависимости от марки обрабатываемого материала и режимов резания.

11. Спроектирована и создана специализированная ЛТУ для эффективного ре шения задач упрочняющей обработки металлорежущего инструмента, обеспе чивающая термический цикл облучения поверхности с выдержкой на заданном уровне не менее 14мс и степень неравномерности распределения плотности энергии по сечению лазерного пучка не более ±5%.

12. Разработаны научно-обоснованные рекомендации к характеристикам спе циализированного лазерного оборудования и к технологии лазерного упрочне ния и эксплуатации РИ. Установлено соответствие результатов производствен ных испытаний рекомендациям, сделанным при анализе модели стойкости уп рочненного инструмента, доказана эффективность ЛО инструмента на воздухе по передней режущей поверхности и необходимость применения упрочненного инструмента при наиболее интенсивных режимах резания.

Публикации по теме диссертации.

Монографии:

1. Физико-химические методы обработки и сборки [Текст] / М.С. Нерубай, В.В. Калашников, Б.Л. Штриков, С.И. Яресько. – М.: Машиностроение, 2005. – 396с.

2. Яресько, С.И. Физические и технологические основы упрочнения твердых сплавов [Текст] / С.И. Яресько. – Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2006. – 243с.

Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых журналах, определенных Перечнем ВАК:

3. Яресько, С.И. Физико-технологические особенности процесса резания инстру ментом, упрочненным лазерным излучением [Текст] / С.И. Яресько, М.С. Нерубай // Металлообраб. – 2001. №1. – С.22-27.

4. Яресько, С.И. Анализ стойкости и изнашивания твердосплавного инструмента после лазерной термообработки [Текст] / С.И. Яресько // Изв. СамНЦ РАН. – 2001.

– Т.3, №1. – С.27-37.

5. Яресько, С.И. Прогнозирование стойкости упрочненного режущего инструмен та [Текст] / С.И. Яресько // Вестн. машиностроения. – 2002. №10. – C.41-44.

6. Нерубай, М.С. Моделирование процесса резания инструментом, упрочненным лазерным излучением [Текст] / М.С. Нерубай, С.И. Яресько // Справ. Инженер.

журн. – 2004. – №5. – С.6-10.

7. Яресько, С.И. Результаты моделирования процесса резания упрочненным инст рументом [Текст] / С.И. Яресько // Изв. СамНЦ РАН. – 2006. – Т.8, №2. – С.445 457.

8. Яресько, С.И. Апробация в производственных условиях результатов моделиро вания процесса резания инструментом, упрочненным лазерным излучением [Текст] / С.И. Яресько // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. №8. – С.8-13.

9. Яресько, С.И. Особенности износа режущего инструмента после лазерного уп рочнения на воздухе и в среде инертного газа [Текст] / С.И. Яресько // Упрочняю щие технологии и покрытия. 2009. №3. – С.40-43.

10. Яресько, С.И. Влияние состава кобальтовой фазы твердых сплавов на изнаши вание инструмента после лазерного упрочнения [Текст] / С.И. Яресько // Изв. ву зов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2009. №2. – С.54 61.

11. Yaresko, S.I. The Influence of the Composition of Cobalt Phase of Hard Alloys on Tool Wear upon Laser Hardening [Text] / S.I. Yaresko // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. – 2009. – V.50, N5. – P.556–562.

12. Козаков, А.Т. Состав окисных пленок зоны лазерной импульсной обработки быстрорежущих сталей и его влияние на эффективность работы металлорежущего инструмента [Текст] / А.Т. Козаков, С.И. Яресько // Изв. СамНЦ РАН. – 2009. – Т.11. – №5. – С.81-88.

13. Яресько, С.И. Выявление методом случайного баланса факторов, существенно влияющих на стойкость режущего инструмента, упрочненного лазерным излучени ем [Текст] / С.И. Яресько, С.В. Каюков, М.С. Нерубай // Физика и химия обраб. ма териалов. 1996. №6. С.78-87.

14. Яресько, С.И. Повышение эффективности лазерного упрочнения инструмента [Текст] / С.И. Яресько // Наука пр-ву. – 2000. №12. – С.33-40.

15. Яресько, С.И. Обеспечение равномерного распределения интенсивности лазер ного излучения при импульсной термообработке с помощью неустойчивого резо натора [Текст] / С.И. Яресько, П.А. Михеев, Н.Г. Каковкина // Физика и химия об раб. материалов. – 2000. – №6. – С.19-25.

16. Каюков, С.В. Лазерное упрочнение инструментальных сталей профилирован ным импульсным излучением [Текст] / С.В. Каюков, С.И. Яресько // Физика и хи мия обраб. материалов. – 2003. №4. – C.13-18.

17. Яресько, С.И. Повышение эксплуатационных характеристик твердосплавного инструмента при лазерной обработке [Текст] / С.И. Яресько // Физика и химия об раб. материалов – 2003. – №5. – С.18-22.

18. Яресько, С.И. Нанопленки оксидов металлов зоны лазерной обработки инстру ментальных сталей и их влияние на работоспособность металлорежущего инстру мента [Текст] / С.И. Яресько // Физическая мезомеханика. – 2004. – Т.7, cпец. вып., ч.2. – С.216-219.

19. Яресько, С.И. Электрохимическое определение характеристик окисной пленки, сформированной на инструментальных сталях при лазерном импульсном нагреве [Текст] / С.И. Яресько, А.Г. Бережная // Физика и химия обраб. материалов. – 2006.

№6. – С.51-56.

20. Козаков, А.Т., Исследование методом оже-спектроскопии состава поверхности многокомпонентных сплавов при импульсном лазерном воздействии [Текст] / А.Т. Козаков, С.И. Яресько // Физика и химия обраб. материалов. – 2010. №3. – С.67-73.

Основные работы, опубликованные в других изданиях и журналах:

21. Григорьянц, А.Г. Влияние скорости резания на стойкость твердосплавного ин струмента, обработанного лазерным излучением [Текст] / А.Г. Григорьянц, С.И. Яресько, Г.В. Оганян // Лазерная технология. Исслед. и автоматизация: тр.

ФИАН / под ред. В.А. Катулина. М.: Наука, 1993. Т.217. С.57-64.

22. Яресько, С.И. Анализ изнашивания облученного твердосплавного инструмента.

1. Влияние режимов лазерного воздействия на размерную стойкость резцов [Текст] / С.И. Яресько // Сверхтвердые материалы. – 1993. – №6. – С.39-47.

23. Яресько, С.И. О структуре вольфрамокобальтовых твердых сплавов [Текст] / С.И. Яресько // Сверхтвердые материалы. – 1994. – №4. – С.14-16.

24. Яресько, С.И. Многофакторный подход при анализе упрочняющей обработки режущего инструмента. 1. Постановка задачи. Выбор и оценка наиболее значимых факторов [Текст] / С.И. Яресько, Т.К. Кобелева, С.В. Каюков, А.Л. Петров // Препр.

ФИАН. 1994. №44. – 35с.

25. Яресько, С.И. Многофакторный подход при анализе упрочняющей обработки режущего инструмента. 2. Использование метода случайного баланса для оценки значимости факторов, влияющих на эффективность процесса лазерной термообра ботки [Текст] / С.И. Яресько // Препр. ФИАН. – М., 1995. №30. 39с.

26. Gureev, D M. Pulsed-laser effect on structural and phase composition of hard alloys and the performance of tools based on them [Text] / D.M. Gureev, A.P. Laletin, A.L. Petrov, S.I. Yaresko // Journal of Russian Laser Research. – 1996. – V.17. – N (nov.-dec.). – P.623-643.

27. Яресько, С.И. Анализ процесса резания упрочненным инструментом на основе системного подхода [Текст] / С.И. Яресько // Препр. ФИАН. – М., 1999. №18. – 18с.

28. Яресько, С.И. Многофакторный подход при анализе упрочняющей обработки режущего инструмента. 3. Модель стойкости режущего инструмента, упрочненно го лазерным излучением [Текст] / С.И. Яресько, С.В. Каюков, Т.К. Кобелева // Препр. ФИАН. – М., 2001. №23. 40с.

29. Яресько, С.И. Многофакторный подход при анализе упрочняющей обработки режущего инструмента. 4. Интерпретация результатов моделирования процесса ла зерного упрочнения токарных резцов [Текст] / С.И. Яресько, Т.К. Кобелева, М.С. Нерубай // Препр. ФИАН. – М., 2001. №47. 29с.

30. Каюков, С.В. Расширение технологических возможностей твердотельных лазе ров на стекле с Nd [Текст] / С.В. Каюков, С.И. Яресько, П.А. Михеев // Инженерно физ. журн. – 2001. – Т.74, №3. – С.207211.

31. Kayukov, S.V. Widening the scope of working of solid-state Nd-glass lasers [Text] / S.V. Kaykov, S.I. Yaresko, P.A. Mikheev // Journal of Engineering Physics and Thermo physics. – 2001. – V.74, N3. – P.825-832.

32. Яресько, С.И. Повышение эффективности лазерной термообработки токарного инструмента с учетом влияния режимов резания [Текст] / С.И. Яресько // Инженер но-физ. журн. – 2002. – Т.75, №6. – С.29-35.

33. Яресько, С.И. Комплексный анализ процесса резания упрочненным инструмен том [Текст] / С.И. Яресько // Лазерная физика и технология: сб. тр. Самарского фи лиала ФИАН. – М.: ФИАН. – 2005. – С.87-114.

34. Yaresko, S.I. Multi-factor approach to analysis of the process of tools laser hardening with taking into account regimes of its operation [Text] / S.I. Yaresko, S.V. Kayukov, M.S. Nerubai // Proc. SPIE. 1995. V.2713. P.306-314.

35. Yaresko, S.I. Software for wear resistance model of tools hardened by laser radiation [Text] / S.I. Yaresko, T.K. Kobeleva, D.I. Gryazev // Proc. SPIE. – 1999. – V.3688. – P.249-258.

36. Kayukov, S.V. Nd-glass laser for deep-penetration welding and hardening [Text] / S.V. Kaykov, S.I. Yaresko, P.A. Mikheev // Proc. SPIE. – 2000. – V.3929 – P.236-240.

37. Yaresko, S.I. Role of laser treatment in increasing the working characteristics of hard alloy [Text] / S.I. Yaresko // Proc. SPIE. – 2002. – V.4644. – P.147-151.

38. Нерубай, М.С. Моделирование динамических характеристик процесса резания упрочненным инструментом [Текст] / М.С. Нерубай, С.И. Яресько // Современная электротехнология в машиностроении: докл. Всерос. науч. - техн. конф., Тула, 3- июня 1997. Тула, 1997. – С.340-343.

39. Нерубай, М.С. Повышение эффективности процесса резания инструментом, упрочненным лазерным облучением [Текст] / М.С. Нерубай, С.И. Яресько // Высо кие технологии в машиностроении: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Сама ра, 19-21 нояб. 2002. – Самара, СамГТУ, 2002. – С.86-88.

40. Яресько, С.И. Структура и фазовый состав зоны трения инструментальных ста лей после лазерной обработки [Текст] / С.И. Яресько, Н.Г. Каковкина // Высокие технологии в машиностроении: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Самара, 20-22 нояб. 2004. – Самара, СамГТУ, 2004. – С.16-17.

41. Яресько, С.И. Анализ результатов заводских испытаний упрочненного инстру мента [Текст] / С.И. Яресько // Высокие технологии в машиностроении: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Самара, 19-21 нояб. 2005. – Самара, СамГТУ, 2005. – С.155-157.

42. Козаков, А.Т. Формирование состава поверхности многокомпонентных сплавов при импульсном лазерном воздействии [Текст] / А.Т. Козаков, С.И. Яресько // Лу чевые технологии и применение лазеров: докл. 5-ой Междунар. науч.-техн. конф., 23-28 сент. 2006, СанктПетербург. – СПб.: СПбГПУ, 2006. С.240-248.

43. Яресько, С.И. Модификация связующего кобальта твердых сплавов как фактор, определяющий изнашивание инструмента после лазерного упрочнения [Текст] / С.И. Яресько // Материаловедение тугоплавких соединений: достижения и пробле мы: тр. Междунар. конф., Киев, Украина, 27-29 мая 2008г. – Киев, 2008. – С.116.

44. Способ контроля структуры отпущенных быстрорежущих сталей [Текст]:

а.с. №1297448 СССР / С.В. Каюков [и др.] – №3934629;

заявл. 26.07.85.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.