Отправить статью по E-mail Режущая керамика для точения специализированной нержавеющей труднообрабатываемой стали
- Авторы: Мокрицкий Б.Я.1, Саблин П.А.1, Космынин А.В.1
-
Учреждения:
- Комсомольский-на-Амуре государственный университет
- Выпуск: № 1 (2025)
- Страницы: 35-45
- Раздел: Статьи
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/1024
- DOI: https://doi.org/10.18323/2782-4039-2025-1-71-3
- ID: 1024
Цитировать
Аннотация
Показана возможность применения в качестве токарного инструмента режущей керамики. Использованы сменные типовые режущие пластины, выполненные из режущей керамики марок ВОК-60 и ВОК-71. В работе на основе имитационного моделирования в программной среде deform обоснована и затем экспериментально подтверждена возможность высокоскоростной обработки указанной режущей керамикой. Дополнительно предложено нанесение упрочняющих покрытий методом конденсации с ионной бомбардировкой, что обеспечило повышение скорости резания до 100 м/мин и более с повышением периода стойкости режущей керамики с 3 до 3,8 раз. Проведены исследования максимальных напряжений в инструментальном материале и скорости деформации обрабатываемого материала. Для выбора рациональных решений при имитационном моделировании использовали параметры «температура в зоне резания», «напряжения в инструментальном материале», «износ инструмента», что характеризует сложно-напряженное состояние материала инструмента. Переход от этих параметров к прогнозному проектированию режущей керамики выполняли путем измерения силы резания при натуральном резании. Измеренные значения составляющих силы резания использовали для расчета напряжений в инструментальном материале. В результате выполненного исследования подтверждена гипотеза о том, что режущая керамика способна работать в условиях обработки вязких труднообрабатываемых коррозионностойких специализированных нержавеющих сталей типа марки 09Х17Н7Ю (EU 1.4568, X7CrNiAl17-7), имеющих высокое содержание хрома (16–17,5 %) и никеля (7–8 %). Предложены оригинальные технологические приемы повышения работоспособности режущей керамики за счет специальной термообработки и нанесения покрытий. В частности, термообработка в вакууме при температуре 1100–1400 °C в течение 20–40 мин повысила объемную прочность керамики, а дополнительная химико-термическая обработка путем ионного азотирования, выполненная на заключительном этапе термообработки, позволила легировать связку.
Об авторах
Борис Яковлевич Мокрицкий
Комсомольский-на-Амуре государственный университет
Email: boris@knastu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4727-9873
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Машиностроение»
Россия, 681013, Россия, г. Комсомольск-на-Амуре, пр-т Ленина, 27Павел Алексеевич Саблин
Комсомольский-на-Амуре государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: ikpmto@knastu.ru
ORCID iD: 0000-0001-5950-9010
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Машиностроение»
Россия, 681013, Россия, г. Комсомольск-на-Амуре, пр-т Ленина, 27Александр Витальевич Космынин
Комсомольский-на-Амуре государственный университет
Email: avkosm@knastu.ru
ORCID iD: 0000-0002-3200-0190
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Кораблестроение и компьютерный инжиниринг»
Россия, 681013, Россия, г. Комсомольск-на-Амуре, пр-т Ленина, 27Список литературы
- Мокрицкий Б.Я., Мокрицкая Е.Б. Лезвийная обработка упрочненных материалов. Часть 3. Обработка заготовок деталей, упрочненных наплавками высокой твердости // Упрочняющие технологии и покрытия. 2021. Т. 17. № 11. С. 495–497. doi: 10.36652/1813-1336-2021-17-11-495-497.
- Мокрицкий Б.Я., Шелковников В.Ю., Ситамов Э.С., Морозова А.В., Мокрицкая Е.Б. Твёрдосплавные пластины и покрытия к ним для точения труднообрабатываемых нержавеющих сталей // Транспортное машиностроение. 2022. № 1-2. C. 60–68. doi: 10.30987/2782-5957-2022-01-02-60-68.
- Özel T., Altan N. Determination of workpiece flow stress and friction at the chip-tool contact for high-speed cutting // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2000. Vol. 40. № 1. P. 133–152. doi: 10.1016/S0890-6955(99)00051-6.
- Deederich N. Metallisher Zwischeushichten im Bereich der Aufbanschneidesbildung // Ind.-Anz. 1968. Vol. 90. № 24. P. 457–460.
- Fuch M., Scheffer M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of poly-atomic systems using density-functional theory // Computer Physics Communications. 1999. Vol. 119. № 1. P. 67–98. doi: 10.1016/S0010-4655(98)00201-X.
- Петрушин С.И., Проскоков А.В. Стружкообразование с развитой зоной пластических деформации при резании металлов // Известия Томского политехнического университета. 2009. Т. 314. № 2. С. 57–62. EDN: KWMASR.
- Петрушин С.И. Основы формообразования резанием лезвийными инструментами. Томск: ТПУ, 2004. 204 с.
- Music D., Schneider J.M. Effect of transition metal additives on electronic structure and elastic properties of TiAl and Ti3Al. Physical Review B, 2006, vol. 74, no. 17, article number 174110. doi: 10.1103/PhysRevB.74.174110.
- Криворучко Д.В., Залога В.А. Моделирование процессов резания методом конечных элементов: методологические основы. Сумы: Университетская книга, 2012. 496 с.
- Metel A.S., Volosova M.A., Mustafaev E.S., Melnik Y.A., Okunkova A.A., Grigoriev S.N. Improving the Quality of Ceramic Products by Removing the Defective Surface Layer // Ceramics. 2024. Vol. 7. № 1. P. 55–67. doi: 10.3390/ceramics7010005.
- Grigoriev S.N., Vereschaka A.A., Fyodorov S.V., Sitnikov N.N., Batako A.D. Comparative analysis of cutting properties and nature of wear of carbide cutting tools with multi-layered nano-structured and gradient coatings produced by using of various deposition methods // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 90. P. 3421–3435. doi: 10.1007/s00170-016-9676-z.
-
Vereschaka A.A., Mokritskii B.Ya., Sitnikov N.N., Oganyan G.V., Aksenenko A.Y. Study of mechanism of failure and wear of multi-layered composite nano-structured coating based on system Ti-TiN-(ZrNbTi)N deposited on carbide substrates // Journal of Nano Research. 2017. Vol. 45. P. 110–123. doi: 10.4028/
- Lin Zhijun, Wang Lin, Zhan Jianzhong, Mao Ho-kwang, Zhao Yusheng. Nanocrustalline tungsten carbide: As incompressible as diamond // Applied Physics Letters. 2009. Vol. 95. № 21. Article number 211906. doi: 10.1063/1.3268457.
- Pyatykh A.S., Savilov A.V., Timofeev S.A., Svinin V.M., Maizel I.G. Influence of Protective Coatings of Inserts on Cutting Forces during Milling of Hadfield Steel // Journal of Friction and Wear. 2023. Vol. 44. № 3. P. 156–163. doi: 10.3103/s1068366623030078.
- Horlin N. TiC coated cemented carbides – their introduction and impact on metal cutting // Product Engineering. 1971. Vol. 50. № 4. P. 153–159.
- Yadollahi A., Shamsaei N., Thompson S.M., Elwany A., Bian L. Effects of building orientation and heat treatment on fatigue behavior of selective laser melted 17-4 PH stainless steel // International Journal of Fatigue. 2017. Vol. 94. Part 2. P. 218–235. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2016.03.014.
- Ahmadkhaniha D., Möller H., Zanella C. Studying the Microstructural Effect of Selective Laser Melting and Electropolishing on the Performance of Maraging Steel // Journal of Materials Engineering and Performance. 2021. Vol. 30. P. 6588–6605. doi: 10.1007/s11665-021-05927-6.
- Jovičević-Klug P., Lipovšek N., Jovičević-Klug M., Podgornik B. Optimized Preparation of Deep Cryogenic Treated Steel and Al-alloy Samples for Optimal Microstructure Imaging Results // Materials Today Communications. 2021. Vol. 27. Article number 102211. doi: 10.1016/j.mtcomm.2021.102211.
Дополнительные файлы
