Технология повышения физико-механических свойств износостойких защитных покрытий на основе металлов обработкой тлеющим разрядом

bru_admin - ср, 13/02/2019 - 09:24
Вид научной деятельности:
Вид создаваемой научно-технической продукции:
Дата начала работ:
Дата окончания работ :
Цели:

Основной целью НИР является установление влияния технологических параметров обработки тлеющим разрядом на структурно-фазовые превращения, физико-механические и эксплуатационные свойства поверхностного слоя износостойких защитных покрытий на основе металлов и разработать технологический процесс модифицирующей обработки.

Задачи:

  • разработать способ модифицирующей обработки износостойких защитных покрытий на основе металлов, нанесенных на режущий инструмент.
  • установить закономерность изменения твердости износостойких защитных покрытий на основе металлов, от технологических параметров обработки тлеющим разрядом.
  • установить закономерность изменения качества поверхности износостойких защитных покрытий на основе металлов, от технологических параметров обработки тлеющим разрядом;
  • производственные испытания режущего инструмента с износостойкими защитными покрытиями на основе металлов;
  • установить закономерность изменения структуры, фазового состава покрытий от технологических параметров обработки тлеющим разрядом;
  • работать базовый технологический процесс модифицирующей обработки танталсодержащих покрытий, нанесенных на режущий инструмент, тлеющим разрядом.
Актуальность (решаемые проблемы):

Качественные изменения в металлообработке повышают требования к работоспособности и надежности инструментальной и технологической оснастки. Проблема в ряде случаев решается путем модифицирования поверхностного слоя инструмента или путем нанесения износостойких покрытий на рабочие поверхности. Традиционные способы модифицирования, такие как поверхностная термообработка, химико-термическая обработка, нанесение электролитических покрытий, наплавка и др. как правило, не обеспечивают необходимой износостойкости инструмента или технологической оснастки, не универсальны, экономически не обоснованы и оказывают вредное влияние на экологию. В значительной мере этих недостатков лишены методы ионно-плазменной обработки поверхности. Они позволяют получать покрытия и упрочненные слои, которые служат диффузионными барьерами, уменьшают трение, износ инструмента, усилия резания и деформирования. Кроме того, благодаря малой теплопроводности эти покрытия и слои защищают подложку от перегрева, снижают склонность к схватыванию с обрабатываемым материалом и налипанию его на инструмент.

Краткое описание создаваемой научно-технической продукции:

Технология повышения физико-механических свойств износостойких защитных покрытий на основе металлов, основанная на обработке тлеющим разрядом, с удельной мощностью горения до 0,9 кВт/м2, возбуждаемым в среде остаточных атмосферных газов, давлением 1,3–13,3 Па.

Область применения результатов НИОКР:

Металлообработка.

Технические преимущества по отношению к лучшим отечественным и зарубежным аналогам:
  • простота конструкции вакуумной установки, что позволяет ее обслуживать персоналу без специального образования;
  • нет жестких требований к качеству подготовки модифицируемых поверхностей;
  • возможность обработки изделий сложной формы, так как тлеющий разряд обволакивает модифицируемое изделие по всему объему;
  • экономичность, обусловленная отсутствием дополнительных рабочих сред и устройств для их приготовления в результате чего в качестве текущих расходов выступают затраты на электроэнергию и амортизацию установки;
  • малая длительность процесса упрочнения (до 30 мин.).
  • сохранность конструктивных размеров, макрогеометрии изделий вследствие низких средних температур, возникающих при обработке (до 150 ºС), что дает возможность обработки ответственных деталей;
  • экологическая безопасность, обусловленная тем, что обработка осуществляется в среде остаточных атмосферных газов и процесс не предусматривает никаких выбросов в атмосферу.
Экономические преимущества:
  • В результате внедрения представленной технологии при изготовлении инструментальной и технологической оснастки, в зависимости от типа производства, добавленная стоимость составит не более 10 %. 
  • В качестве текущих расходов при обслуживании технологического процесса выступают затраты на амортизацию и электроэнергию.
  • Применение технологии позволит: повысить износостойкость инструментальной и технологической оснастки с нанесенными износостойкими покрытиями из различных материалов в 1,5 – 2 раза, штамповой оснастки в 2 – 2,5 раза.
Потенциальные потребители создаваемой научно-технической продукции:

Предприятия осуществляющие механическую обработку материалов.

Контактная информация:

Белорусско-Российский университет
Шеменков Владимир Михайлович, заведующий кафедрой «Технология машиностроения», кандидат технических наук, доцент
тел +375 222 23 02 53, +375 44 740 0664
e-mail: VShemenkov@yandex.ru