Doctor of Sciences (Engineering), Professor
доктор технических наук, профессор
PhD (Engineering), Associate Professor
кандидат технических наук, доцент
PhD (Engineering)
кандидат технических наук
The use of wear-resistant coatings on tool contact areas is one of the most effective methods to enhance their durability and operational stability. However, when machining hard-to-cut materials, the effectiveness of such coatings decreases significantly, making it crucial to obtain new data on their failure mechanisms and develop improved coating compositions. This study investigates the influence of processing conditions, properties of the workpiece material, and the composition of wear-resistant coatings on the wear of contact areas and the performance of carbide tools. Single-layer TiN, TiZrN, and TiSiN coatings were examined, with an evaluation of their stress state and cyclic crack resistance. The contact areas of carbide inserts were studied using optical methods, and wear tests were conducted during turning with specialized equipment. It was demonstrated that both the type of workpiece material and the cutting conditions significantly affect the coating failure mode and tool life. The advantage of binary coatings, which possess enhanced mechanical properties and pronounced compressive residual stresses, was established. This contributes to increased cyclic crack resistance and improved fracture resistance. The obtained results can be used in developing technological processes for the finish machining of hard-to-cut materials, especially under minimum quantity lubrication (MQL) conditions or complete absence of cutting fluids.
Использование износостойких покрытий на контактных площадках инструмента является одним из наиболее эффективных способов повышения его долговечности и стабильности работы. Однако при обработке труднообрабатываемых материалов эффективность таких покрытий заметно снижается, что делает актуальными задачи получения новых данных о механизме их разрушения и разработки более совершенных составов. В работе исследовано влияние условий обработки, свойств обрабатываемого материала и состава износостойких покрытий на изнашивание контактных площадок и работоспособность твердосплавного инструмента. Рассматривались однослойные покрытия TiN, TiZrN и TiSiN; проведена оценка их напряженного состояния и циклической трещиностойкости. Изучение контактных площадок твердосплавных пластин выполнялось с использованием оптических методов, а испытания на износ – при токарной обработке на специализированном оборудовании. Показано, что как тип обрабатываемого материала, так и режимы резания существенно влияют на характер разрушения покрытия и период стойкости инструмента. Установлено преимущество двухэлементных покрытий, обладающих повышенными механическими характеристиками и выраженными сжимающими остаточными напряжениями, что способствует росту циклической трещиностойкости и повышает сопротивляемость разрушению. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов финишной обработки труднообрабатываемых материалов, особенно в условиях минимального применения смазочно-охлаждающих жидкостей (MQL) или полного отказа от смазочно-охлаждающих технологических сред.