gototopgototop

Влияние объемного импульсного лазерного упрочнения на абразивную износостойкость твердосплавных режущих инструментов

Пинахин Игорь Александрович - к.т.н., доцент Северо-Кавказского федерального университета. (г.Ставрополь)

Ягмуров Михаил Алексеевич – студент Северо-Кавказского федерального университета. (г.Ставрополь)

Аннотация: Рассматриваются результаты исследований влияния упрочнения твердосплавных инструментов методом импульсной лазерной обработки. Исследования проводились путем определения сопротивления абразивному изнашиванию на машине трения.

Ключевые слова: Импульсная лазерная обработка, абразивное изнашивание, твердые сплавы, машина трения, рентгеноструктурный анализ.

Существуют различные методы упрочнения режущих инструментов, но объемное импульсное лазерное упрочнение(ОИЛУ) [1]имеет важное преимущество по сравнению с другими методами – оно обеспечивает объемный характер упрочнения.

При черновой обработке наблюдается повышение стойкости твердосплавных режущих инструментов, прошедших ОИЛУ, поэтому важно оценить изменение их абразивной износостойкости. Это является целью данной статьи.

Сущность метода измерения сопротивления абразивному изнашиванию состоит в определении потери массы обработанных ОИЛУ и исходных образцов, подвергаемых истиранию о вращающийся абразивный круг.

Для исследования абразивного изнашивания режущего инструмента были созданы условия трения на образце, форма и размеры которого приближены к форме и размерам режущей части инструмента.

Использовалась установка для абразивного изнашивания (типа машины трения АЕ-5) по схеме торцевого трения пальчикового образца об абразивный круг. Для снижения влияния продуктов износа на результаты эксперимента после каждого опыта осуществлялась зачистка круга алмазным наконечником. Скорость образцов – 42 м/мин, сила прижатия – 40 Н.

Образцы из сплавов Т5К10, Т15К6, ВК8, ВК6ОМ подвергали ОИЛУ в режимах В1, В2, В3, отличающихся по плотности мощности луча лазера.

Взвешивание образцов осуществлялось на аналитически весах ВЛА-200 М с точностью до 0,1 мг.

Испытания проводились чередованием исходных и упрочненных образцов.

Объем выборки был принят n=18 [2].

Таблица 1. Результаты испытаний образцов твердых сплавов на абразивное изнашивание.

Марка твердого сплава

Наличие упрочнения

Режимы упроч-
нения

Средняя величина износа, мг

Среднее квадра-тическое распреде-
ление

Коэф. вариации износа

Довери-
тельный интервал

Коэф.изменения износа

 

ВК8

Без упрочнения

-

0,01681

0,00511

0,3

0,0027

1

Упрочнение ОИЛУ

В1

0,01514

0,00538

0,36

0,0031

1,11

В2

0,01304

0,0028

0,21

0,0016

1,29

В3

0,01255

0,00763

0,36

0,0073

0,86

 

ВК60М

Без упрочнения

-

0,0255

0,0054

0,31

0,0031

1

 

Упрочнение ОИЛУ

В2

0,0175

0,0044

0,25

0,0023

1,46

Т5К10

Без упрочнения

-

0,0598

0,00686

0,21

0,0066

1,0

Упрочнение ОИЛУ

В2

0,04258

0,00501

0,12

0,0059

1,40

Т15К6

Без упрочнения

-

0,0692

0,0088

0,13

0,0093

1,0

 

Упрочнение ОИЛУ

В2

0,04982

0,005

0,1

0,0048

1,39


Из результатов исследований (таблица 1) следует, что ОИЛУ способствует снижению величины износа массы испытываемых образцов в 1,29 – 1,40 раза, а, следовательно, повышению абразивной износостойкости твердого сплава.

Испытания показали, что наивысший эффект достигается при режиме упрочнения В2. В то время при режиме В1 этот эффект ниже в 1,11 раза по сравнению с режимом В2, а при режиме В3 наблюдается отрицательный эффект. Таким образом режим В2является наиболее оптимальным, что подтверждает результаты ранее проведенного нами рентгеноструктурного анализа [3].

 

Рисунок 1. Изменение ширины линий карбида вольфрама по длине образца твердого сплава ВК6: 1 – исходные образцы; 2 – В2; 3 – В3; 4 – В1

На рисунке 1 приведены графики изменения ширины линий карбида вольфрама на различных участках широкой грани твердосплавных пластин. Из анализа рисунка 1, следует, что вследствие влияния импульсного лазерного воздействия происходит наклеп карбида вольфрама, т. к. ширина линий характеризует искажения кристаллической решетки, обусловленные наклепом. Качественный характер кривых упрочненных ИЛО образцов одинаков: это кривые с экстремумом. Наибольший экстремум (возрастание ширины линий) соответствует режиму упрочнения В2.

Статистический анализ результатов испытаний показал, что средняя квадратическая величина распределения износа и коэффициент вариации износа для упрочненных образцов меньше, чем для исходных образцов в 1,8 – 2,3 раза. Это говорит о том, что ОИЛУ способствует повышению стабильности свойств инструментального материала, несмотря на то, что абразивный износ связан с хаотическим характером протекания этого процесса, а, следовательно, обычно увеличивает рассеивание результата по сравнению с другими видами износа.

Также необходимо отметить, что после удаления поверхностного слоя твердосплавных образцов, прошедших ОИЛУ, наблюдается сохранение прочностных характеристик материала. Это указывает на объемный характер упрочнения, т. е. после переточек сохраняется повышение стойкости режущего инструмента, достигнутое ОИЛУ.

Таким образом, для твердосплавных режущих инструментов, прошедших ОИЛУ, характерно повышение абразивной износостойкости в 1,3 – 1,4 раза и снижение ее коэффициента вариации в 1,8 – 2,3 раза.

Список литературы:

1. Пинахин И.А.,Копченков В. Г. Влияние импульсной лазерной обработки твердосплавных режущих инструментов на эффективность обработки металлов резанием//Вестник ДГТУ.– Ростов н/Д, 2010.– №8.С. 1235 – 1240.
2. Пустыльник В. И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968. 288 с.
3. Пинахин А.М., Пинахин И.А., Корниенко Ю.А. Рентгеноструктурный анализ образцов из твердого сплава после лазерной обработки // Материалы XXXI научно-технической конференции СевКав ГТУ. Ставрополь, 2001. С. 21 – 23.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Отправить статью

...

Форма оплаты

Номер статьи, присвоенный редакцией
Количество страниц в статье
Количество экземпляров журнала
Доставка: РФСНГ
Скидка (%)
Заказать свидетельство о публикации
1. Стоимость публикации каждой страницы статьи составляет 200 рублей.
2. Стоимость каждого экземпляра журнала, включая его печать и доставку, составляет 350 рублей для России и 420 рублей для стран СНГ.
3. Стоимость свидетельства о публикации составляет 120 рублей

Реквизиты для оплаты через банк