Автор: Водин Дмитрий Владимирович

Рубрика: 7. Машиностроение

Опубликовано в

III международная научная конференция «Технические науки: теория и практика» (Чита, апрель 2016)

Дата публикации: 18.02.2016

Статья просмотрена: 42 раза

Библиографическое описание:

Водин Д. В. Ионное азотирование как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента [Текст] // Технические науки: теория и практика: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2016 г.). — Чита: Издательство Молодой ученый, 2016. — С. 95-96.



Рассмотрено ионное азотирование как один из основных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента, способствующее увеличению сроков его службы.

Ключевые слова: металлорежущий инструмент, ионное азотирование, газовая среда, стальной контейнер, катод и анод.

В настоящее время в машиностроении применяется ионное азотирование как один из перспективных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента.

Работоспособность и износостойкость металлорежущего инструмента характеризуется состоянием поверхностного слоя. Дальнейшее развитие и применение как перспективного метода получает ионного азотирования.

Материал металлорежущего инструмента прошедший ионное азотирование имеет повышенную поверхностную твердость и прочность, которая не изменяется даже при нагреве от 5000С.

Применение ионного азотирования способствует повышению износостойкости металлорежущего инструмента 2–3 раз в зависимости от условий металлообработки.

Оно способствует созданию азотированного слоя режущего инструмента с необходимой структурой.

Ионное азотирование как перспективный метод повышения стойкости металлорежущего инструмента применяется для марок стали:

Р6М5К5, Р18, Р6М5;

Р18, Р12Ф4К5, 13Х11Н2;

Инструментальной и технологической оснастки.

Для усиления протекающих процессов в газовой среде применяют ионное азотирование или азотирование в тлеющем разряде.

В основе ионного азотирования лежит применение газовой среды, в которой может содержаться азот, аммиак и т. д. Одним из главных свойств азотированного слоя является его прочность и твердость.

Получение необходимой твердости и глубины азотированного слоя зависит от правильного выбора протекания режима процесса ионного азотирования. Процесс ионного азотирования осуществляется в две стадии:

очистка поверхности катодным распылением;

насыщение поверхности азотосодержащей газовой средой.

Процесс ионного азотирования осуществляется в стальном контейнере, который является анодом, а катодом является режущий инструмент, который находится внутри. Внутрь контейнера при низком давлении пропускается азотосодержащая газовая среда. При напряжении от 500 до 1000 В и давлении от 1–10 мм.рт.ст ионы азота ударяются и очищают поверхность катода.

Далее поверхность катода нагревается до температуры 500–6000 С и ионы азота ударяясь о поверхность катода и в результате диффузии внедряются в его вглубь.

К основным характеристикам протекания процесса ионного азотирования относятся:

давление от 1 до 10 мм.рт.ст;

напряжение от 500 до 1000В;

температура 500–600 0 С;

длительность процесса от 15 минут до одного дня;

равномерность диффузного слоя по периметру катода.

Основными преимуществами ионного азотирования являются:

повышение износостойкости и прочности металлорежущего инструмента;

высокие показатели упрочнения металлорежущего инструмента

высокая производительность;

уменьшение продолжительности процесса в 1,5–3 раза;

возможность регулирования процесса и получение азотированного слоя с нужными характеристиками;

Основными недостатками криогенной обработки являются:

высокая стоимость установок и комплексов;

токсичность;

необходимость применения сложного технологического оборудования.

Для использования ионного азотирования как одного из перспективных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента основана на применении специальных установок, в которых происходит подача газовой среды, последующий нагрев и бомбардировка ионов.

Установка для ионного азотирования включает в себя:

приборы управления и контроля

процессор;

датчик температуры, давления и напряжения;

катод;

анод;

насосы и трубопроводы;

клапан электромагнитный;

контроллер;

персональный компьютер.

Оборудование и установки, предназначенные для ионного азотирования, должны быть обязательно зарегистрировано в органах Госнадзора и проходить при пуске в работу, периодическое, техническое освидетельствование.

Работать с данным оборудованием допускаются лица не моложе 18 лет после прохождения обучения и аттестации комиссией с выдачей удостоверения на право производства работ. Периодическая проверка знаний производится не реже 1 раза в год.

Создание новых и модернизация имеющихся установок для ионного азотирования будет способствовать дальнейшему внедрению и развитию этого метода на предприятиях, работающих в машиностроении.

Применение ионного азотирования способствует повышению износостойкости, улучшению режущих свойств и росту производительности металлорежущего инструмента (резцы, сверла и др.).

Азотированная поверхность металлорежущего инструмента способствует, понижению коэффициента трения и улучшению отвода стружки предотвращая её налипание на режущие кромки.

Данные свойства азотированной поверхности способствуют увеличению значений подачи и скорости резания при металлообработке. Глубина азотированного слоя зависит от фазового состава стали металлорежущего инструмента.

Ионное азотирование является эффективным и перспективным методом повышения износостойкости металлорежущего инструмента.

На кафедре «Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении» ФГБОУ ВПО «ТГТУ» активно развивается следующее направление научной деятельности: получение и обработка композиционных материалов, выбор и создание новых интеллектуальных САПР-ТП, а также адаптация систем автоматизированного проектирования технологических процессов механической обработки и сборки.

Литература:

  1. Водин, Д. В. Ионная имплантация как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента. Автоматизированное проектирование в машиностроении: Материалы II международной заочной научно-практической конференции / НОЦ «МС». — Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2015. — № 3. — 150 с.;
  2. Григорьев, С. Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента: учебник для студентов втузов. — М.: Машиностроение, 2011. — 368 с.;
  3. Пестрецов, С. И. Применение систем автоматизированного проектирования процессов резания при создании управляющих программ для станков с числовым программным управлением / С. И. Пестрецов, А. М. Муравьев, М. В. Соколов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. — 2014. — Вып. 1(50). — С. 146–152;
  4. Алтунин, К. А. Концепция создания информационного обеспечения интеллектуальной системы автоматизированного проектирования процессов резания в технологии машиностроения: монография /К. А. Алтунин, М. В. Соколов — Тамбов: Студия печати Павла Золотова, 2015. — 112 с.
  5. gigabaza.ru/doc/85177.html.
Основные термины (генерируются автоматически): ионного азотирования, металлорежущего инструмента, износостойкости металлорежущего инструмента, повышения износостойкости металлорежущего, ионное азотирование, методов повышения износостойкости, Применение ионного азотирования, процесса ионного азотирования, Процесс ионного азотирования, Ионное азотирование, перспективный метод повышения, метод повышения износостойкости, азотированного слоя, повышению износостойкости металлорежущего, металлорежущего инструмента прошедший, основе ионного азотирования, износостойкость металлорежущего инструмента, использования ионного азотирования, поверхность металлорежущего инструмента, производительности металлорежущего инструмента.

Ключевые слова

газовая среда, ионное азотирование, металлорежущий инструмент, стальной контейнер, катод и анод.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос