Повышение режущих свойств инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов нанесением многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий
На правах рукописи
Хожаев Ойбек Хужамбердиевич ПОВЫШЕНИЕ РЕЖУЩИХ СВОЙСТВ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЕЗВОЛЬФРАМОВЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НАНЕСЕНИЕМ МНОГОСЛОЙНО-КОМПОЗИЦИОННЫХ НАНОДИСПЕРСНЫХ ПОКРЫТИЙ Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Москва – 2013 2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
Научный консультант: Верещака Анатолий Степанович, доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: Кузнецов Владимир Анатольевич, доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО МГМУ «МАМИ» Кущева Марина Евгеньевна, кандидат технических наук, вед. науч. сотрудник ОАО НПО «ЦНИИТМАШ» ОАО Научно-исследовательский институт технологии и
Ведущая организация:
организации производства двигателей (НИИД), филиал ФГУП «НПЦ» Газотурбостроения «САЛЮТ» г. Москва
Защита состоится «_» 2013 г. в «_» часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.01 на базе ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» по адресу: 127994, Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. 3а.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения (организации) просим высылать по указанному адресу в диссертационный совет Д 212.142.01.
Автореферат разослан «» _ 2013_ г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук М.А. Волосова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы.
Основным инструментальным материалом, используемым в современных металлообрабатывающих производствах, является твёрдый сплав. Следует отметить, что широкое применение стандартных твёрдых сплавов, содержащих дефицитные и дорогостоящие элементы типа W, Ta, Nb, Co и др., существенно увеличивает производственные расходы, что стимулировало появление ещё одной группы твердых сплавов не содержащих указанные элементы. Такие твердые сплавы получили наименование «безвольфрамовые» или «керметы», однако по своим свойствам и областям технологического применения они существенно уступают соответствующим свойствам вольфрамосодержащих сплавов. В этой связи восстановление производства, совершенствование свойств безвольфрамовых твёрдых сплавов и расширение области их применения является важной научно-практической задачей современных металлообрабатывающих производств.
Отказы инструментов в процессе резания совершаются вследствие интенсивного изнашивания его контактных поверхностей при интегрально протекающих процессах химико-термической оксидации, адгезионных явлений, сопровождающихся циклическим характером взаимодействия, интердиффузионных явлений и т.д. В этой связи одновременное снижение склонности к физико-химическому взаимодействию обрабатываемого и инструментального материалов при росте твёрдости и теплостойкости последнего может служить универсальным средством кардинального повышения режущих свойств инструмента. Таким средством является износостойкое покрытие, имеющее двойственную природу со способностью одновременного воздействия на процессы физико-химического взаимодействия при направленной трансформации кристаллохимических и физико механических свойств инструментального материала.
Поэтому разработка методологии формирования инновационных покрытий на рабочих поверхностях инструмента удовлетворяющих двойственности природы покрытий в виде промежуточной среды между инструментальным и обрабатываемым материалами является актуальной научно-практической задачей, результатом решения которой будет повышение режущих свойств и надежности инструмента, а также производительности резания различных обрабатываемых материалов. Кроме того замена стандартных вольфрамосодержащих сплавов на более дешёвые, но не менее эффективные безвольфрамовые твердые сплавы является важной научной и практической проблемой.
Поэтому установление закономерностей формирования структуры, составов и свойств многофункциональных покрытый в зависимости от параметров процесса нанесения при осаждении покрытий на инструменты из безвольфрамовых твердых сплавов с целью повышения их режущих свойств и расширения области технологического применения является весьма актуальным, так как это позволяет установить физическую природу взаимосвязи структуры, состава и строения измененного слоя инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов c режущими свойствами инструмента и закономерностями его изнашивания.
Научные и практические результаты работы реализованы при выполнении госбюджетных научно-исследовательских работ по государственному заданию №01201254483 от 01.01.2012 г. Министерства образования и науки и в соответствии с критическими технологиями «Технология получения и обработки функциональных наноматериалов».
Цель работы. Повышение режущих свойств инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов (БВТС) и расширение области их применения при обработке конструкционных сталей и жаропрочных сплавов путём разработки и применения многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий (МКНП).
Указанная цель исследования может быть достигнута при решении следующих задач:
1. Разработка методологии рационального выбора функций элементов, архитектуры и формирования многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий на режущих инструментах из безвольфрамовых твердых сплавов.
2. Исследование параметров процесса резания инструментом из безвольфрамовых твердых сплавов с многослойно-композиционными нанодисперсными покрытиями.
3. Исследование влияния составов многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий и технологии их получения на режущие свойства инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов.
4. Исследование механизма изнашивания инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов с различными составами многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий.
5. Разработка математических моделей резания инструментом из безвольфрамовых твердых сплавов с многослойно-композиционными нанодисперсными покрытиями при резании конструкционных сталей и жаропрочных сплавов.
Методы исследования.
Работа выполнена на основе применения основных положений теории резания материалов, физического материаловедения, статистического анализа результатов экспериментальных исследований, математического моделирования многопараметрических процессов резания. Исследования механизмов влияния параметров получения многослойно композиционных нанодисперсных покрытий на различные свойства системы «МКНП – БВТС» и вторичные структуры, возникающие при изнашивании в процессе резания выполняли при использовании методов ЭДС (энерго-дисперсионная спектрометрия), ВИМС (вторичной ионной масс-спектрометрии) и СЭМ (сканирующая электронная микроскопия) и др.
Научная новизна заключается в:
– методологии рационального выбора функций и параметров архитектуры многослойно композиционных нанодисперсных покрытий, формируемых при использовании процессов фильтруемого катодно-вакуумно-дугового осаждения для инструментов из безвольфрамовых твёрдых сплавов;
– функциональных связях параметров фильтруемого катодно-вакуумно-дугового осаждения нанодисперсных покрытий многослойной структуры с режущими свойствами инструмента из безвольфрамовых твёрдых сплавов для чистовых и получистовых операций обработки сталей и жаропрочных сплавов;
– математических моделях процесса резания конструкционных сталей и жаропрочных сплавов для инструмента из безвольфрамовых твёрдых сплавов с многослойно композиционными нанодисперсными покрытиями, устанавливающих зависимость износа инструмента и главной составляющей силы резания от скорости и времени резания.
Практическая ценность.
На основе выполненных исследований получены следующие практические результаты:
методика выбора состава, структуры и свойств многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий, осаждаемых на инструменты из безвольфрамовых твёрдых сплавов для резания различных материалов, исходя из функционального назначения каждого из компонентов покрытия;
опытная технология нанесения многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий на инструменты из безвольфрамовых твердых сплавов на основе процессов фильтруемого катодно-вакуумно-дугового осаждения;
рекомендации по применению инструмента из различных марок безвольфрамовых твердых сплавов с разработанными многослойно-композиционными нанодисперсными покрытиями для операций точения конструкционных сталей;
расширены области применения и разработаны рекомендации по применению инструмента из безвольфрамовых твёрдых сплавов с многослойно-композиционными нанодисперсными покрытиями для чистовой обработки жаропрочных сплавов на основе хрома (типа Х65НВФТ).
Публикации.
Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в статьях, три из которых опубликованы в журналах, входящих в перечень изданий рекомендованных ВАК.
Методика получения многослойно-композиционных Реализация работы.
нанодисперсных покрытий (МКНП) была реализована в технологии нанесения МКНП на СМП из БВТС для обработки жаропрочных сплавов на основе хрома, которая используется в ЗАО ЭКОТЕК при производстве СМП из БВТС с МКНП и принята ФГУП «Композит» для чистовой обработки заготовок из сплавов на основе хрома.
Апробация работы. Материалы настоящей работы представлялись на всероссийской и международных научно-технических конференциях, среди которых: «Машиностроение – традиции и инновации» (Москва, МГТУ «СТАНКИН», 2011);
Интерпартнёр-12 «Высокие технологии: тенденции развития», (Харьков –НТУ «ХПИ»-Алушта, 2012);
«Новые материалы и технологии в ракетно-космической и авиационной технике» (Звездный городок, 27-29 июня, 2012) и другие.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения и 4 глав, выводов, списка использованной литературы, 123 источников, содержит 162 стр. печатного текста, таблицы, 58 рисунков и фотографий.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность проблемы, обозначена цель исследований, указаны методические и теоретические положения работы, изложена научная новизна и практическая ценность.
В первой главе содержится аналитический обзор основных направлений развития и совершенствования инструмента из БВТС в отечестве и за рубежом. Подробно рассмотрены особенности физико-механических и режущих свойств БВТС, включая зарубежные исследования, а также немногочисленные работы, в которых рассмотрены попытки применения инструмента из БВТС с покрытием. Приведен подробный анализ структуры и свойств инструмента из БВТС на основе TiC и TiCN отечественного и зарубежного производства в сравнении со стандартными вольфрамосодержащими твердосплавными инструментами.
Большое внимание уделено исследованиям по проблемам повышения режущих свойств инструментов из БВТС. Значительный вклад в исследования различных аспектов проблемы резания с использованием режущего инструмента из БВТС с покрытием и без покрытия, а также в создание теории его проектирования внесли Третьяков В. И., Самойлов В.С., Чапорова И. Н., Верещака А.С., Эйхманс Э.Ф., Гуревич Я.П., Иванов В.В., Андреев В.Н., и др., а также ряд зарубежных исследователей (Р. Кифер, Л. Жаворска, M. Розмус и т.д.), в работах которых вскрыты механизмы и природа изнашивания инструментов с покрытиями и без покрытий для различных условий резания лезвийным инструментом.
Учитывая малочисленность исследований различных аспектов проблемы разработки и применения инструментов из БВТС с покрытием, показана недостаточность изученности взаимосвязей изнашивания инструмента с составом, структурой и свойствами покрытий, в зависимости от параметров процесса фильтруемого катодно-вакуумно-дугового осаждения (ФКВДО), существенно повышающего качество покрытия и режущего инструмента.
Исходя из изложенного выше, целью настоящей работы является повышение режущих свойств инструмента из БВТС и расширение области их применения при обработке конструкционных сталей и жаропрочных сплавов путём разработки МКНП.
Во второй главе приводятся результаты разработки методологии и рабочих гипотез исследований, изложена общая методика проведения исследований.
При анализе функциональной роли покрытия на контактных площадках режущего инструмента, использовали положение о двойственной природе покрытия, выполняющей роль некой «промежуточной технологической среды» (ПТС) между инструментальным и обрабатываемым материалами (рис. 1). Таким образом, покрытие с одной стороны способно направленно улучшить такие важные свойства инструментального материала как физико химическая инертность по отношению к обрабатываемому материалу, износостойкость (твердость, теплопроводность и теплостойкость), с другой – может благоприятно влиять на контактные процессы и параметры резания, определяющие интенсивность изнашивания режущего инструмента.
На основе роли покрытия как ПТС была сформулирована концепция архитектуры покрытия и систематизированы требования к покрытиям для режущих инструментов из БВТС.
Установлено, что при нанесении многослойных покрытий с наноразмерной толщиной субслоёв возможна активизация различных процессов поглощения энергии, воздействующей на контактные площадки инструмента. При рациональной структуре и архитектуре функционального покрытия обеспечивается повышение прочности материала МКНП с незначительным снижением по твердости. На рис. 2 представлены наиболее характерные способы управления свойствами покрытий.
Рисунок 1. Двойственная природа покрытия как промежуточной технологической среды (ПТС) между инструментальным и обрабатываемым материалами:
QИМ, QС, QИМ, QОM - тепловые потоки в инструмент, стружку и деталь от фрикционных источников тепла;
C и C – длины полного контакта по передней и задней поверхностям инструмента. РИ – режущий инструмент;
ОМ – обрабатываемый материал;
П –покрытие.
Показано, что БВТС типа TiCN-Ni/Mo и TiC-Ni/Mo имеют меньшее значение модуля упругости и большую склонность к разупрочнению по сравнению с двукарбидными вольфрамосодержащими сплавами с содержанием кобальтовой связки менее 6 %. Указанное является причиной большей склонности БВТС к хрупкому микро- и макровыкрашиванию режущей кромки инструмента при воздействии эксплуатационных термомеханических нагрузок.
В соответствие с указанным, было сформулировано первое важнейшее требование к покрытию, наносимому на БВТС, – покрытие должно обладать повышенной хрупкой прочностью в условиях высокой склонности инструмента к хрупкому микро- и макровыкрашиванию режущей кромки, поэтому оно должно снижать склонность инструмента из БВТС к указанному характеру разрушения режущей кромки. Такую роль может выполнять покрытие многослойно-композиционного типа с уменьшенной общей толщиной. Многослойное покрытие с наноразмерными субслоями и зернистостью обеспечивает стабилизацию определенной текстуры всех слоёв покрытия и тем самым позволяет формировать покрытия с более сбалансированным соотношением двух важнейших характеристик покрытия – твердости и вязкости. Создание нанодисперсных покрытий, обеспечивающих высокие физико-механические свойства за счет минимизации энергии граничных поверхностей, является весомым аргументом, позволяющим говорить о них, как о покрытиях последнего поколения.
Рисунок 2.
Зависимость свойств покрытий от управляющих факторов:
ГП – граничная поверхность, Т – трещина, слой 2, слой 1 – слои покрытия на основе разных элементов и функционального назначения Низкая теплопроводность БВТС в сочетании со значительным значением коэффициента термического расширения (КТР) приводит к формированию больших термических напряжений на границе раздела «БВТС-покрытие» при температурах резания.
Учитывая особенности структуры субстратов из БВТС по сравнению со стандартными вольфрамосодержащими сплавами (более мелкое зерно, неравномерность распределения связующей фазы), а также более низкую адгезионную способность субстратов из БВТС по отношению к различным типам обрабатываемых металлов (более высокие значения температурного порога начала адгезии), при разработке состава и конструкции покрытия необходимо обеспечить максимально высокую прочность адгезии субстрата и покрытия.
Указанное можно достигнуть введением в покрытие слоёв, повышающих прочность адгезионной связи системы «БВТС-покрытие» за счёт содержания металлов, имеющих энергетически стабильные конфигурации с металлическим типом связи в кристаллической решётке (СВАСК sp3, СВАСК s2p6 или СВАСК d5).
Покрытия формировали на основе трехслойной многослойно-композиционной архитектуры, состоящей из: износостойкого слоя (контактирует с обрабатываемым материалом), промежуточного слоя (обеспечивает прочную адгезионную связь между износостойким и адгезионным слоями) и адгезионного подслоя (рис. 3). Износостойкий (1) и промежуточный (2) слои МКНП в зависимости от условий обработки могут иметь как монослойную, так и многослойную архитектуру, при этом размеры зерен и толщина субслоев могут иметь как микроразмерную, так и наноразмерную величину.
Рисунок 3. Архитектура многослойно-композиционного нанодисперсного покрытия (МКНП):
1 – износостойкий слой;
2 – промежуточный слой;
3 – адгезионный подслой;
4 – субстрат (БВТС).
Выбор химического состава износостойкого слоя МКНП производили исходя из принятого допущения о том, что основным механизмом изнашивания режущего инструмента из БВТС является адгезионно-усталостное изнашивание.
Исходя из принятой модели изнашивания инструмента из БВТС максимальное снижение адгезионно-усталостного изнашивания режущего инструмента обеспечивается при минимуме теряемой массы материала инструмента, т.е. при Маmin:
= /, (1) где – коэффициент адгезии (объемный);
– плотность инструментального материала;
– номинальная площадь контакта;
– интенсивность адгезии;
– прочность связей в узлах адгезии;
– сопротивляемость инструментального материала разрушению. В частности, интенсивность адгезии определяли следующей зависимостью =( + ), (2) – число активных центров на единицу площади контакта, соответственно при где, термическом и механическом активировании. NT определяли по формуле – / =, (3) где – частота собственных колебаний валентных атомов;
– время;
– энергия термической активации;
– постоянная Больцмана;
– абсолютная температура.
определяли при использовании следующей формулы:
=, (4) где – плотность дислокаций;
– средняя длина пробега дислокации;
– вектор Бюргерса.
Скорость движения дислокаций определяли по следующей формуле:
Д = (5) где – напряжение;
– показатель степени, зависящий от твердости материала.
и производили по табулированным справочным значениям.
По температуре плавления износостойкого слоя 1 установили термическую составляющую адгезии по формуле:
= / пл, (6) где – постоянная, – абсолютная температура;
пл – температура плавления соединения металлов.
Механическая составляющая интенсивности адгезии коррелирует с твёрдостью вещества, причём при снижении подвижности дислокаций с увеличением твёрдости соответственно уменьшается склонность износостойкого слоя 1 МКНП к адгезии с обрабатываемым материалом.
Отметим, что согласно конфигурационной модели вещества (КМВ), все свойства твердого тела (твердость, температура плавления, адгезионная активность, диффузионная активность и т.д.) зависят от статистического веса атомов со стабильной конфигурацией (СВАСК) sрі и d-конфигураций вещества.
Для оценки рациональных составов износостойкого (1), промежуточного (2) и адгезионного (3) слоев МКНП для инструмента из БВТС разработаны тугоплавкие соединения, с учетом их кристаллохимических и физико-механических свойств, которых применяли при создании многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий. В качестве материала износостойкого слоя МКНП при доминирующем влиянии процесса адгезионно-усталостного изнашивание инструмента из БВТС использовали тугоплавкие соединения, содержащие максимальное количество атомов co статистически стабильной конфигурацией типа (характерны металлические связи кристаллической решетки), (характерны смешанные типы связей решетки – металлические и ионные) и (характерны ковалентные и ионные связи кристаллической решетки), при формировании промежуточного слоя использовали соединения с металлическими и ионными связями (типа TiN, AlN и др.).
В соответствии с принятыми положениями (см. рис. 3), при выборе материала износостойкого слоя МКНП руководствовались следующими положениями.
На основе предложенной концепции покрытия для режущего инструмента, требований к слоям МКНП и систематизации соединений наиболее предпочтительных для указанных целей разработаны рекомендации по их составам (таблица 1), а также обосновано положение о формировании нанодисперсной структуры износостойкого (1) и промежуточного (2) слоёв МКНП.
Таким образом, установленная двойственность природы МКНП как промежуточной технологической среды и следствия такой природы позволила сформулировать рабочие гипотезы исследований:
1. МКНП наносимое на инструменты из БВТС должно иметь многослойно композиционную архитектуру с нанодисперсной структурой и обеспечивать минимизацию процессов приводящих к адгезионно-усталостному изнашиванию его контактных площадок и микрохрупкого разрушения (выкрашивания) режущей кромки.
2. Повышенные режущие свойства инструмента из БВТС с МКНП должны обеспечиваться при рациональном выборе состава, характеристик слоёв покрытия и параметров процесса осаждения.
Таблица 1. Рекомендации по составам слоев МКНП Предпочтительные составы слоёв износостойкого комплекса Адгезионный Промежуточный Износостойкий подслой «3» слой «2» слой «1» CrNCrCCrBVNZrNZrC Металлические подслои:
ZrBTiNTiCTiB2ZrBHfB2 ZrCrVTi;
-CMoS2(MoTi)Sx Карбиды, нитриды, карбонитриды, Металлические композиты: Mex(JO3)yAlNAl2O бориды: TiZrZrCrTiCrTiV TiAlNAlNCrNTiN TiZrTiCrTiAlZrNbZrCr Соединения: ZrN ZrAlTiNbCrTiCrAlTiZrCr ZrNTiCrNTiNTiVN TiZrCrAl Основные требования 1. GT0 для пары «слой 1-ОМ» 1. GT0 для пары «слой 3- 1. GT0 для пар «слой 2 2. Ma min субстрат (ИМ)». ОМ» 3. Maксимальные значения 2. GT0 для пары «слой 3- 2. GT0 для пар «слой 2 параметров: HV, b, K1С слой 2», слой 1»;
«слой 2 –слой 3» 3. Необходимость соблюдения 3. Необходимость соблюдения правила «Юм-Розери» для пар: правила «Юм-Розери» для пар:
«слой 3-субстрат (ИМ)», «слой 3 - «слой 2- слой 1»;
«слой 2 слой 2» слой 3» * Примечание. G T - изобарный потенциал реакции при температуре эксплуатации режущего инструмента;
Правило «Юм-Розери» – взаимная растворимость элементов возможна, если размер их атомных диаметрах не превышает 15%;
CrN CrCCrB… – предпочтительный ряд соединений для различных слоёв МКНП (по мере возрастания);
ИМ, ОМ – соответственно инструментальный и обрабатываемый материалы 3. Повышение режущих свойств инструмента из БВТС при осаждении МКНП может служить обоснованием для установления области расширенного технологического применения для резания жаропрочных сплавов.
В главе 3 представлена методика подготовки инструмента из БВТС перед нанесением покрытия, последовательность самого процесса ФКВДО, контроля основных параметров полученных СМП из БВТС с МКНП, исследования параметров функционирования процесса резания и режущих свойств инструмента, оснащенного СМП из БВТС с разработанными МКНП.
В главе также представлены результаты разработки и исследование МКНП для инструмента из БВТС для различных условий обработки (конструкционные стали, жаропрочные сплавы).
Разработку МКНП для инструмента из БВТС выполнили по следующей схеме.
После проведения анализа особенностей функционирования инструмента из БВТС при обработке конструкционных сталей и жаропрочных сплавов, принимали решение по выбору архитектуры, состава и свойств МКНП с учётом физико-механических и теплофизических свойств БВТС, требований к слоям МКНП и методических разработок по выбору различных параметров МКНП. При этом окончательный выбор условий получения МКНП и назначение основных параметров процесса ФКВДО проводили по результатам их влияния на основные свойства МКНП.
Предварительная подготовка СМП из БВТС включала:
- визуальный осмотр СМП с помощью оптического микроскопа с увеличением х100-х150, с отбраковкой СМП с видимыми дефектами в виде сколов, микровыкрашиваний режущих кромок, механическим повреждением рабочих поверхностей;
- загрузку в ванну и очистку в течение 15 мин в техническом ацетоне или в бензине «калоша» (98-99 ОКЧ) с последующей промывкой в дистиллированной воде при активации ультразвуком;
- десятиминутную мойку в активированном ультразвуком щелочном растворе и промывку в дистиллированной воде;
мойку в химически чистом изопропиловом спирте в течение пяти минут;
- финальную сушку чистым воздухом при температуре 70-80 С продолжительностью 10-12 минут;
- загрузку подготовленных СМП осуществляли в специализированную технологическую оснастку с последующей установкой на специальное устройство осуществляющее планетарное движение СМП в вакуумной камере установки ВИТ-2.
Особенностью формирования МКНП из БВТС были связаны с низкой теплопроводностью и относительно невысокой теплоёмкостью в сравнении со стандартными вольфрамосодержащими твёрдыми сплавами. В этой связи ионную очистку (бомбардировку) и термоактивацию (ионами) СМП из БВТС проводили при импульсной подаче напряжения смещения Uc, что позволяло производить термоактивацию при относительно медленном нагреве субстрата без риска формирования термотрещин в поверхности СМП. Температура термоактивации составляла 600-650.
Процесс осаждения МКНП осуществляли при оптимальном сочетании основных параметров процесса ФКВДО, оптимальном значении частоты вращения рабочего стола установки (до 5 об/мин) и частот вращения технологической оснастки с СМП, что обеспечивало формирования наноразмерных толщин субслоев износостойкого, промежуточного и адгезионного слоев, а также нанодисперсной структуры МКНП.
Анализ условий получения МКНП при использовании процессов ФКВДО во взаимосвязи с их параметрами и свойствами позволил установить, что содержание азота в нитриде тугоплавкого соединения и соотношение «азот-металл» в формируемых слоях МКНП определяется давлением реакционного газа (азота) pN, энергией ионов Wi. Последняя сильно зависит от напряжения смещения на субстрате UC и тока дуги IA при испарении катода (Ti, Zr, Cr, Al и др.). Поэтому параметры процесса синтеза адгезионного (3), промежуточного (2) и износостойкого (1) слоев МКНП оказывают сильное влияние на их структуру, фазовый состав, параметр кристаллической решетки, структурные и геометрические дефекты, эксплуатационные свойства МКНП в целом.
В главе приведены результаты исследований состава, структуры и параметров МКНП на примере системы Ti-TiN-TiCrAlN в зависимости от параметров процесса ФКВДО.
Исследования выполнены c использованием методик вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС), энерго-дисперсионной спектрометрии (EDS), микрорентгеноспектрального анализа, электронно-сканирующей микроскопии на полевом эмиссионном электронно сканирующем микроскопе.
Результаты оценки влияния параметров процесса ФКВДО на толщину МКНП на примере системы Ti-TiN-TiCrAlN, нанесенного на СМП из КНТ-16, представлены на рис. 4 и 5. В качестве примера изучения влияния параметров осаждения покрытий использовали три основных параметра процесса ФКВДО – ток дуги Ti-катода, напряжение смещения на субстрате при осаждении покрытия и давление азота (реакционный газ).
Установлено, что для исследуемого процесса ФКВДО с ростом силы тока ITi титанового катода толщина покрытия повышается, а с увеличением напряжения смещения UC снижается, однако давление реакционного газа N2 не оказывает заметного влияния на толщину МКНП.
Рисунок 4. Влияние тока дуги ITi на Рисунок 5. Влияние напряжения смещения UC на толщину МКНП при толщину МКНП на основе системы Ti TiN-TiCrAlN при использовании использовании процесса ФКВДО процесса ФКВДО Параметры структуры СМП из БВТC с разработанным покрытием Ti-TiN-TiCrAlN представлены в таблице 2.
Таблица 2. Химический состав (элементное соотношение) и зернистость износостойкого слоя разработанных покрытий Химический состав (атомная концентрация %) Размеры Инструментальный материал зерен, нм Состав Соотношение износостойкого элементов слоя КНТ-16 - - 1000- КНТ-16-(Ti-TiN-Ti1-xCrx)N (КИБ-MeVVA) (Ti1-xCrx)N 45,2/54,8 120- КНТ-16-(Ti-TiN-Ti1-x-yCrxAly)N (ФКВДО) (Ti1-x-yCrxAly)N 43,31/30,31/26,38 15- Экспериментальные данные по оценке кристалло-химических свойств разработанных МКНП позволяют отметить следующее. Размеры зёрен износостойкого слоя (1) МКНП полученного при использовании технологии ФКВДО составили 15-20 нм, что позволяет классифицировать полученное МКНП как нанодисперсное, в то время как размеры зёрен аналогичных по составу покрытий полученных при использовании стандартной технологии КИБ-MeVVA составляют в 120-160 нм (см. табл. 2). Среднее значение содержания Ti, Cr и Al в TiCrAlN-слое составило соответственно 43,31/30,31/26,38.
Анализ параметров МКНП позволяет отметить следующее. Качество МКНП (ФКВДО), разработанных для нанесения на пластины из БВТС, существенно превосходят качество стандартных покрытий, формируемых при использовании стандартной технологии КИБ-MeVVA. Кроме того, использование разработанной технологии ФКВДО позволяет формировать высококачественную поверхность покрытий практически без микрокапель, характерных для стандартной технологии. Микрокапли, особенно расположенные на поверхности МКНП и на границе «МКНП-БВТС» являются опасным дефектом, поэтому их фильтрация позволяет повысить прочность адгезионной связи, увеличить сопротивляемость БВТС окислению и коррозии, повысить износостойкость.
На рисунке 6 представлены СЭМ микрофотографии морфологии поверхностей (а,б) и структура износостойкого слоя МКНП (в).
В таблице 3 представлена архитектура элементов и механические свойства МКНП.
Установлено, что износостойкий слой TiCrAlN имеет многослойную архитектуру с толщиной субслоев порядка 15-20 нм со структурой, ориентированной перпендикулярно плоскости адгезионного подслоя Ti, обычно именуемой столбчатой. Толщина субслоев TiN слоя также составляет порядка 15-18 нм.
Рисунок 6. СЭМ микрофотографии поверхностей (а, б) и структура износостойкого слоя МКНП (в):
a – TiCrN, полученное при использовании стандартной технологии КИБ-MeVVA;
б – TiCrAlN, полученное при использовании процесса ФКВДО;
в – поперечное сечение слоя TiCrAlN полученного при использовании процесса ФКВДО Таблица 3. Параметры структуры разработанной МКНП – Ti-TiN-TiCrAlN Прочность Архитектура элементов Микро Толщина слоев и адгезии МКНП на основе твердость, МКНП**, субслоев МКНП МПа* Ti-TiN-TiСrAlN Pкрит, Н Адгезионный подслой Ti (3) ha = 0,4 мкм (монослойный) Ti43,31Cr30,31Al26,38N Износостойкий слой TiCrAlN hи = 1,8 мкм 3100 (1) (многослойный) hc = 20 нм hп = 1,8 мкм Промежуточный слой TiN (2) hc = 18 нм (многослойный) ha – толщина адгезионного подслоя;
hи,hп - толщина износостойкого и промежуточного слоев;
hс – толщина субслоев износостойкого и промежуточного слоев;
*- значение микротвердости получено на наноиндентометре с поверхности образца;
** - Pкрит критическое значению усилия, прилагаемого к скрайбирующему (царапывающему) индентору, при котором происходит разрушение МКНП вдоль царапины В главе 4 рассмотрены влияния условий обработки на силу резания различных материалов, что позволило уяснить причины низкой обрабатываемости жаропрочного сплава на основе хрома и определить оптимальные условия их лезвийной обработки. Для оценки значений составляющих сил резания Pz, Py и Px применяли универсальный тензометрический динамометр (конструкции ВНИИ) УДМ – 600, оснащённый ПК с программным обеспечением для измерения силы резания устройством с максимальной нагрузкой на опоры 600 кГ. Непосредственно перед проведением экспериментов проводили тарировку прибора.
Проведены сравнительные исследования сил резания при продольном точении стали 45 и жаропрочного сплава Х65НВФТ инструментом из КНТ-16 с разработанными МКНП и без покрытий в острозаточенном виде. В качестве примера на рисунке 7 показаны результаты исследований сил резания при точении сплава Х65НВФТ.
Установлено снижение силы резания Pz до 1,6 раз и силы Py до 1,3 раза по сравнению с силами резания для инструмента без покрытия. Незначительное снижение силы резания Рy при резании стали 45 и сплава Х65НВФТ по сравнению со снижением силы резания Рz (см.
рис. 7) связано с:
- относительно высокой склонностью к упрочнению сплава Х65НВФТ, что приводит к росту величины упругого последействия обработанной поверхности и увеличению длины контакта по задней поверхности;
- относительно сильной зависимостью Ру от геометрии режущего клина инструмента при точении стали 45, которая практически не изменяется при нанесении МКНП и небольшим влиянием снижения сил трения на контактных площадках инструмента на радиальную составляющую Ру.
Рисунок 7. Значение силы Py при продольном точении сплава Х65НВФТ инструментом, оснащённом СМП из КНТ-16 без покрытия (1) и с МКНП основе Ti-TiN-TiCrAlN (2):
v = 250 м/мин, S= 0,3 мм/об, t= 1,0 мм при h3 = 0,1 мм В главе также представлены результаты исследование режущих свойств инструмента из БВТС с МКНП, построение математических моделей резания и кинетики механизмов изнашивания. Полученные результаты позволили определить рациональные условия обработки стали 45 и жаропрочного сплава на основе хрома – Х65НВФТ, а также установить возможность расширения области применения БВТС с разработанными МКНП для соответственно чистовой обработки сплава Х65НВФТ (область применения S05-S10) и получистовой обработки стали 45 (Р20).
В качестве критерия отказа инструментов из БВТС различных марок был принят износ по задней поверхности з =0,3 мм. Исследования проведены при варьировании режимов резания в следующем диапазоне:
- при обработке стали 45 – t =1,0 мм, s = 0,3 мм/об, v=250-350 м/мин;
- при обработке жаропрочного сплава Х65НВФТ – t = 1,0 мм, s = 0,1мм/об;
v=20-40 м/мин.
Точение конструкционных сталей (область применения Р20). Рассмотрена кинетика изнашивания инструмента, оснащённого СМП из КНТ-16 при изменении скорости резания v=250-350 м/мин. Установлено, что при v=250 м/мин не наблюдается видимого преимущества инструментов оснащённых СМП со стандартными покрытиями TiN, TiCrN (технология КИБ-MeVVA) по сравнению с инструментом без покрытия. При этом показана, что использование СМП с разработанными МКНП на основе системы Ti-TiN-TiCrAlN (технология ФКВДО) обеспечивает повышение стойкости инструмента как по сравнению с контрольным инструментом КНТ-16, так и по сравнению с инструментом со стандартными покрытиями TiN, TiCrN (технология КИБ-MeVVA) (рис. 8). Причем с повышением скорости резания от 250 до 350 м/мин преимущество инструмента с разработанным МКНП несколько уменьшается (сравни кривые 4,5 с кривыми 1,2,3).
Максимальное повышение стойкости обеспечивают СМП из БВТС с разработанными МКНП на основе сложнокомпозиционной системы Ti-TiN-TiCrAlN (см. рис. 8, кривая 4) и Ti-TiN-TiZrCrN (см. рис. 8, кривая 5). В частности, СМП из КНТ-16 с разработанными МКНП обеспечивают повышение стойкости до 6-8 раз по сравнению с контрольным инструментом и в 3-5 раз инструментом из КНТ-16 с стандартными покрытиями, что обеспечивается при одновременной положительной трансформации контактных процессов и снижении термомеханических напряжений.
Рисунок 8. Влияние скорости резания на стойкость инструмента, оснащенного пластинами КНТ-16 с различными МКНП при точении стали 45 (НВ 180), t = 1,0 мм;
s = 0,3 мм/об:
1 – исходный КНТ-16;
2- КНТ-16-(Ti-TiN);
3– КНТ-16-(Ti-TiN-TiCrN);
4 - КНТ-16-(Ti-TiN-TiCrAlN);
5 - КНТ-16-(Ti-TiN-TiZrCrN) Точение жаропрочных сплавов (область применения S05-S10). В качестве объекта исследования режущих свойств инструмента из БВТС с разработанными МКНП был выбран жаропрочный сплав на основе хрома Х65НВФТ, который был разработан специально для использования в авиакосмическом двигателестроении.
Х65НВФТ является тугоплавким сплавом, обладающим одновременно жаропрочностью и жаростойкостью. Жаростойкость достигается за счёт образования на поверхности при взаимодействии с окислительной средой плотных оксидов Cr2O3. Сплавы на основе хрома также устойчивы против газовой коррозии в продуктах сгорания топлива, содержащего серу и существенно дешевле традиционных никелевых сплавов. Вместе с тем, в настоящее время практически полностью отсутствуют данные о технологических свойствах сплавов и, в частности, об обрабатываемости резанием - одной из важнейших технологических характеристик.
Характер изменения зависимости h3=f() представленные в диссертационной работе демонстрирует повышение режущих свойств СМП с МКНП на основе Ti-TiN-TiCrAlN. При этом установлено, что повышение стойкости инструмента, оснащённого пластинами СМП из КНТ-16 с разработанным МКНП на основе Ti-TiN-TiCrAlN по сравнению со стойкостью контрольного инструмента из КНТ-16.
Аттестационные исследования режущих свойств инструмента, оснащённого СМП из КНТ-16, осуществляли при точении жаропрочного сплава на основе хрома – Х65НВФТ со скоростями резания 20, 30 и 40 м/мин. Полученные результаты свидетельствуют о заметных преимуществах разработанных МКНП на основе систем Ti-TiN-TiZrCrN (рис. 9, кривая 2), Ti-TiN-TiAlZrCrN (см. рис. 9, кривая 3) и Ti-TiN-TiCrAlN (см. рис. 9, кривая 4). СМП из КНТ-16 с разработанным МКНП в 2 - 3 раза превосходили по стойкости СМП из КНТ-16 без покрытия.
Установлено отсутствие экстремума кривых функции Т = f(v) для исследуемого диапазона процесса резания, осуществляемого как для СМП из КНТ-16 без покрытия, так и для инструментов с разработанными МКНП, что подтверждает принятую выше гипотезу о превалирующем влиянии адгезионно-усталостных процессов на изнашивание инструмента из БВТС с МКНП и стабильности термомеханических напряжений в зоне контактирования покрытий (МКНП) и сплава Х65НВФТ для исследованного диапазона скоростей резания (v = 20-40 м/мин).
Рисунок 9. Влияние скорости резания на стойкость инструмента, оснащенного пластинами КНТ-16 с различными МКНП при точении жаропрочного сплава на основе хрома (Х65НВФТ), t = 1,0 мм;
s = 0, мм/об:
1 – исходный КНТ-16;
2- КНТ-16-(Ti-TiN-TiZrCrN);
3 - КНТ-16-(Ti-TiN-TiAlZrCrN);
4 - КНТ-16-(Ti-TiN-TiCrAlN) Установлено, что для процесса резания инструментом, оснащенным СМП из БВТС с МКНП снижается вероятность внезапных отказов инструмента связанных с микровыкрашиванием и скалыванием локальных объёмов режущей кромки, что положительно влияет на изнашивание инструмента и формирует высококачественную обработанную поверхность деталей.
Отмечается также, что инструменты, оснащённые СМП из БВТС с МКНП, обладающих многослойно-композиционной архитектурой и наноразмерной структурой, существенно лучше сопротивляется хрупкому разрушению режущего клина инструмента даже при достаточно сильных упруго-пластических деформациях.
МКНП на основе Ti-TiN-TiCrAlN особенно эффективно при обработке сплава Х65НВФТ. Показано, что в этом случае инструменты из КНТ-16-(Ti-TiN-TiCrAlN) имеют наименьшую интенсивность изнашивания с ростом скорости резания.
Необходимо отметить установленный факт, что разработанная система Ti-TiN TiAlZrCrN, нанесенная на СМП из КНТ-16 при использовании процесса ФКВДО, обеспечивала повышения стойкости до 2-3 раз по сравнению со стойкостью инструмента без покрытия, в то время как это же МКНП при обработке стали 45 не имело преимуществ по отношению к инструменту без покрытия во всем диапазоне изменения условий резания. Это позволяет полагать, что в настоящее время не существует универсально функционирующих покрытий для режущих инструментов и для каждого конкретного варианта резания необходимо разрабатывать покрытия со специальной структурой, составом и архитектурой.
Разработаны математические модели резания при точении стали 45 и жаропрочного сплава Х65НВФТ резцами, оснащёнными СМП из БВТС без покрытия и покрытиями различного состава, устанавливающие зависимость параметров резания (износ по задней поверхности hз, тангенциальная составляющая силы резания Pz) от режима резания (скорости резания, времени резания ):
при обработке стали,,, мм;
з = 2,148 а) при точении резцами, оснащенными СМП (7),,, Н;
= 932, из КНТ-16 без покрытия: (8) з = 8,841 10,,, мм;
b) при точении резцами, оснащенными СМП (9),,, Н;
из КНТ-16-(Ti-TiN): = 4712,157 (10) з = 2,462 10,,, мм;
c) при точении резцами, оснащенными СМП (11) из КНТ-16-(Ti-TiN-TiCrN):,, = 2504,67, Н;
(12),, з = 1,04 10 d) при точении резцами, оснащенными СМП, мм;
(13) из КНТ-16-(Ti-TiN-TiZrCrN):,, = 10645,72, Н;
(14),, з = 1,39 10 e) при точении резцами, оснащенными СМП, мм;
(15),, = 62818,75 из КНТ-16-(Ti-TiN-TiCrAlN):, Н;
(16) при обработке жаропрочного сплава Х65ВНФТ,, а) при точении резцами, оснащенными СМП з = 0,082, мм;
(17) из КНТ-16 без покрытия:,, = 1252,395, Н. (18),, з = 8,486 10 b) при точении резцами, оснащенными СМП, мм;
(19),, из КНТ-16-(Ti-TiN-TiCrAlN): = 5,069 10 v, Н. (20) з = 1,538 10 v,,, мм;
c) при точении резцами, оснащенными СМП (21) = 2792,666 v,,, Н.
из КНТ-16-(Ti-TiN-TiZrCrN): (22) з = 3,509 10,,, мм;
d) при точении резцами, оснащенными СМП (23),,, Н.
= 1452, из КНТ-16-(Ti-TiN-TiAlZrCrN): (24) Полученные математические модели резания позволяют рассчитать значения фаски износа задней поверхности hз по времени, в том числе и при росте скорости резания, а также значение главной составляющей силы резания РZ.
В главе представлены результаты исследований механизма изнашивания инструмента из БВТС с разработанными МКНП.
Кинетика изнашивания контактных площадок инструмента из КНТ-16 с разработанными МКНП при обработке стали 45 и сплава Х65НВФТ представлена на рисунке 10.
Установлено, что очаги изнашивания задней поверхности инструмента имеют сглаженный характер. В частности зоны «сглаженных» зерен соседствуют с зонами «вырыва», которые локализируются вблизи режущей кромки (см. рис. 10), а также в области застойных зон. Периодический «срыв» застойных зон приводит к циклическому характеру нормальных и касательных напряжений действующих на контактных площадках СМП из КНТ-16 как без покрытия, так и с разработанными МКНП. Однако, МКНП резко снижает уровень контактных напряжений в том числе и циклического характера. Анализ механизмов изнашивания инструмента из БВТС «путем вырыва карбидных зерен» или при сбалансированном изнашивании контактных площадок задней и передней поверхностей СМП из БВТС показывает, что переход одного вида в другой связан не с температурой в зоне контакта, а с характером нагружения изнашиваемой поверхности. Указанное подтверждается следующим. На задней поверхности инструмента из КНТ-16 на расстоянии порядка 20 мкм от режущей кромки наблюдается характерный «вырыв зерен» (хрупкое Рисунок 10. Кинетика изнашивания контактных площадок инструмента из КНТ-16 с разработанными МКНП при обработке стали 45 (слева) и сплава Х65НВФТ (справа) разрушение границ «сплав-карбидное зерно») в виде полоски на фаске износа задней поверхности, а выше и ниже этой «полоски» можно наблюдать нормально изношенные участки. При снижении скорости до 100 м/мин упомянутая «полоска» смещается к режущей кромке, интенсивность изнашивания инструмента снижается. Это означает, что инструмент из БВТС хуже сопротивляется «вырыву» зёрен, чем их изнашиванию, а «провал» прочности связки в БВТС при изменении температуры может являться одной из причин перехода рационального (сбалансированного) характера изнашивания кромок инструмента из БВТС к нерациональному (интенсивному) изнашиванию. Для БВТС сглаженные карбиды или карбонитриды титана, неравномерно распределены по поверхностям очагов изнашивания, являются следствием неравномерного распределения карбидов TiС или карбонитридов TiCN в объёме сплава. Указанное является одной из главных причин снижения износостойкости инструмента и увеличения нестабильности его режущих свойств.
Наибольший эффект от применения БВТС обеспечивается в условиях, при которых износостойкость инструмента определяется изнашиванием зерен твердой фазы (карбидов).
Преобладание такого механизма изнашивания, относительно механизма с превалирующим вырывом карбидных зёрен для инструмента из БВТС, является следствием существенного снижения склонности к адгезионному взаимодействию с обрабатываемым материалом, что, в свою очередь, повышает сопротивляемость изнашиванию в условиях адгезионно усталостных процессов и снижает влияние температурного фактора на изнашивание БВТС.
Кроме того, при повышенных температурах резко усиливаются интердиффузионные процессы (взаимная диффузия элементов из БВТС в обрабатываемый материал и соответственно встречная диффузия), что, с одной стороны, приводит к разупрочнению инструментального материала непосредственно примыкающего к контактным площадкам инструмента и его повышенному изнашиванию, с другой – повышает прочность обрабатываемого материала в зоне стружкообразования, приводя к росту работы резания, мощности фрикционных источников тепла, еще больше снижая износостойкость. Все рассмотренные факторы стимулируют снижение физико-механических свойств БВТС и прежде всего связки, усиливая более интенсивное изнашивание инструмента.
Отмеченные выше эффекты существенно нивелируются при использовании инструмента из БВТС с разработанными многослойно-композиционными нанодисперсными покрытиями, что подтверждено исследованиями их режущих свойств.
Основные результаты работы и выводы В работе решена актуальная научно-практическая задача, заключающаяся в повышении режущих свойств инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов на основе научно обоснованного выбора состава, структуры и свойств нанодисперсных многослойно композиционных покрытий, наносимых на режущий инструмент при использовании разработанной технологии фильтруемого катодно-вакуумно-дугового осаждения.
В процессе выполнения теоретических и экспериментальных исследований получены следующие научные результаты и выводы.
1. Разработана методология рационального выбора функций и компонентных параметров архитектуры многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий, формируемых при использовании процессов фильтруемого катодно-вакуумно-дугового осаждения для инструментов из безвольфрамовых твёрдых сплавов, позволившая существенно повысить режущие свойства инструмента из БВТС при резании конструкционных сталей и жаропрочных сплавов.
2. Разработана архитектура многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий для режущего инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов, состоящая из трёх основных элементов с индивидуальными функциями, соответствующими их расположению в архитектуре многослойно-композиционного нанодисперсного покрытия и оказывающих сильное влияние на износостойкость и прочную адгезионную связь как внутри самого покрытия, так и на границе с инструментальным материалом.
3. Установлено, что каждый из элементов многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий должен поддерживать строго фиксированные функции, в соответствии с которыми износостойкий слой должен состоять из материалов максимально возможной и допустимой твёрдости при высокой химической инертности относительно обрабатываемого материала и высокой износостойкости;
адгезионный подслой, контактирующий с БВТС, должен иметь максимальную кристаллохимическую совместимость с инструментальным материалом, что позволяет обеспечить высокую адгезионную прочность с БВТС;
промежуточный слой, имеющий кристаллохимическую совместимость с износостойким слоем и адгезионным подслоем, призван поддерживать прочную адгезионную связь между ними и препятствовать интенсификации тепловым и диффузионным потокам в режущий инструмент и обрабатываемую поверхность при действующих термомеханических напряжениях.
4. Рекомендовано при формировании многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий для инструмента из БВТС использовать процесс фильтруемого катодно-вакуумно дугового осаждения (ФКВДО) что, позволяет увеличить качество покрытий благодаря фильтрации макро- и микро капель паро-ионного потока (до 90-95 %) и формирования нанодисперсной структуры покрытий.
5. Результаты исследования состава и структуры многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий, осаждаемых на субстраты из безвольфрамовых твердых сплавов ТН-20 и КНТ-16 при использовании процесса ФКВДО, позволили классифицировать сформированные многослойно-композиционные нанодисперсные покрытия как наноструктурированные. В частности, на примере системы Ti-TiN-TiCrAlN, установлено, что наружный TiCrAlN и промежуточный TiN слои при толщине 1,8 мкм соответственно, имеют нанослоистую структуру с толщиной субслоев порядка 15-20 нм, а средняя величина размера их зерен составляет 12-15 нм.
6. Разработаны математические модели процесса резания инструментом из БВТС с многослойно-композиционными нанодисперсными покрытиями, устанавливающие связь между износостойкостью режущего инструмента, силами резания, которые могут быть использованы при проектировании технологических процессов с использованием инструмента из БВТС.
7. Показано, что инструмент из БВТС хуже сопротивляется «вырыву» зёрен, чем их изнашиванию, а известный «провал» прочности связки в БВТС при увеличении температуры при резании может являться одной из причин перехода к интенсивному изнашиванию, при этом сглаженные карбиды или карбонитриды титана, крайне неравномерно распределённые по поверхности изнашивания, дополнительно снижают сопротивление изнашиванию.
Поэтому нанесение многослойно-композиционных нанодисперсных покрытий, снижающих склонность к адгезии и мощность фрикционных источников тепла в значительной степени нивелирует органические недостатки стандартных БВТС и позволяет повысить их износостойкость.
8. Исследования режущих свойств инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов с разработанными многослойно-композиционными нанодисперсными покрытиями при точении стали 45 (область применения Р10-Р20) и жаропрочного сплава Х65НВФТ (область применения S05-S10) установили повышение стойкости инструмента соответственно в 2,5-4 раза и в 3-4 раза по сравнению со стойкостью инструмента без покрытия и со стандартными покрытиями. Полученный результат устанавливает возможность расширения области применения безвольфрамовых твердых сплавов с разработанными многослойно-композиционными нанодисперсными покрытиями для операций чистовой обработки жаропрочных сплавов.
Основное содержание диссертации изложены в следующих работах:
1. Верещака А. С. Исследование режущих свойств слоистой композиционной режущей керамики с многокомпонентными функциональными покрытиями /А. С. Верещака, М. Н. Лазарева, К. В. Крючков, Д. Н. Лыткин, Д. Л. Шегай, О. Х. Хожаев // Вестник МГТУ «Станкин»: научный рецензируемый журнал, № 1 (18). – М.: МГТУ «Станкин», 2012. – с. – 32.
2. Максимов Ю. В. Нанодисперсные многослойно-композиционные покрытия для режущих инструментов. Ю. В. Максимов, Ю. И. Бубликов, А. А. Верещака, А. С. Верещака, О. Ю. Хаустова, А. А. Козлов, О. Х. Хожаев // Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. – М., МГТУ «МАМИ», № 2(14), 2012, т.2, с. 222-229.
3. Кириллов А. К. Исследование обрабатываемости резанием жаропрочных сплавов на никелевой и хромовой основах / А. К. Кириллов, В. Н. Бутрим, В. В. Каширцев, О. Х.
Хожаев, А. В. Смурыгин // Вестник машиностроения: научно-технический и производственный журнал. – М., Машиностроение, №7, 2013, с. 70-73.
4. Верещака А. С. Применение инструмента из композиционной режущей керамики с функциональными покрытиями. А. С. Верещака М. Н. Лазарева, О. Х. Хожаев. Физика, химия и механика трибосистем: Межвуз. Сб. науч. тр. – Иваново: Иван. гос. ун-т, 2011. – Вып.10. - С.69-79.
5. Аникеев А. И. Разработка новых марок твердых сплавов для обработки резанием.
А. И. Аникеев, И. В. Кобицкий, Н. Б. Кобицкая, А. С. Верещака, А. А. Козлов, О. Х. Хожаев Физика, химия и механика трибосистем: Межвуз. Сб. науч. тр. – Иваново: Иван. гос. ун-т, 2011. – Вып.10.- с. 79-83.
6. Хожаев О. Х. Безвольфрамовые твердые сплавы как альтернатива стандартным вольфрамосодержащим твердым сплавам. О. Х. Хожаев. Труды всероссийской научно образовательной конференции «Машиностроение – традиции и инновации» (МТИ-2011).
Сборник докладов. – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2011. – 122-125 с.
7. Каширцев В. Исследование обрабатываемости сплава Х65НВФТ. В. Каширцев, О.
Х Хожаев, Д. Шегай. Труды конференции Наука. Технология. Производство. М.2012. С. 45 52.
8. Адаскин А. М. Режущие свойства кобальт-рениевых твердых сплавов / А. М.
Адаскин, А. С. Верещака, А. А. Верещака, В. В. Каширцев, О. Х. Хожаев, К. В. Крючков.
Резание и инструмент в технологических системах: Междунар. Науч. техн. сб. – Харьков:
НТУ «ХПИ», 2012. – Вып. 82. – С. 3-9.