РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ І ОБ‘ЄКТ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Вибір матеріалів для дослідження і технологія виготовлення зразків
Щоб вивчити вплив деяких видів покриттів на ефективність роботи ріжучого
інструменту при обробці деревини, потрібно було здійснити ряд експериментів. В
якості деревинних матеріалів для дослідження процесів різання використовували
три види різних порід – бук, дуб, сосну. З них виготовляли пластини розміром 32
х 16 мм, товщиною 5 мм, як вздовж так і поперек волокон, а також циліндричні
кільця діаметром 100 мм, шириною 25 мм. В якості матеріалів для різального
інструменту і зразків були вибрані інструментальні сталі Р6М5 і У8, які широко
застосовуються в промисловості. Хімічний склад сталі Р6М5 в %: 0,8…0,88 С;
3,8…4,4 Cr; 5,5…6,5 W; 1,7…2,1 V; 5,0…5,5 Mo; 0,4 Mn; 0,5 Si; 0,4 Ni; 0,03 S;
0,035 P; Fe – решта, сталі У8 в %: 0,75…0,84 С; 0,15…0,40 Mn; < 0,15 Cr; Ј
0,30…0,35 Si; Ј 0,2 Ni; Ј 0,03 S і P; Fe – решта. На ці сталі наносили такі
покриття.
Покриття за допомогою установки “Булат” типу ННВ-6.6-И1 (рис.2.1).
Рис. 2.1. Схема установки “Булат” [123] типу ННВ-6.6-И1 для нанесення покрить в
умовах іонного бомбардування: 1 – корпус вакуумної камери; 2 - катод; 3 –
запалювальний електрод; 4 - випаровувач; 5- соленоїд підпалюючого електроду; 6
– фокусна система; 7 – механізм обертання підкладки; 8 – напилювані зразки; 9 –
джерело живлення підкладки; 10, 11 - блок живлення випаровувачів; 12 –
автоматичний натікач реакційних газів.
Перед нанесенням покриття на сталеві зразки їх попередньо гартували в
середовищі BaCl2(85%) + MgF2(15%), нагрівали до Т=970°К і витримували при цій
температурі 30 секунд. Далі відпускали в середовищі KNaO3(85%) + NaOH(15%) при
температурі Т=290°К з витримкою 2 год. Твердість зразків після термічної
обробки становила HRC » 60…62.
Для нанесення іонно – плазмового покриття застосовували катод виготовлений з
титану марки ВТ10. Технологічний процес нанесення покриття на сталеву основу
(індентор) полягає в наступному. Основною вимогою до виробу, який підлягає
зміцненню, є відсутність на його поверхні окалин, слідів корозії, окислених
плівок, тріщин та інших забруднень. Тому виріб попередньо підготовляли, зокрема
очищували і обезжирювали. Далі його закладали в камеру для напилення, де
технологічно процес відбувався в наступному порядку :
відкачування вакуумної камери до тиску, 5·10-3 МПа;
очистка в тліючому розряді, 5 хв;
іонне бомбардування (очистка) і нагрів виробу, 1…10 хв;
нанесення покриття, 30 хв;
охолодження виробу, 5 хв;
виймання виробу і контроль якості покрить.
Покриття із нітриду титану (TiN) має вигляд суцільної тонкої плівки товщиною
3…5 мкм.
Для покрить, осаджених в умовах іонного бомбардування, характерна наявність
високих залишкових стискуючих напружень, які виникають в результаті дефектів
структури, так і за рахунок різниці температурних коефіцієнтів лінійного
розширення. Покриття КІБ відзначається високою адгезією з металоосновою.
2. Електроіскрове легування (ЕІЛ). Електроіскрове легування сталевих зразків
здійснювали на установці “Елітрон-20”. Установка “Елітрон-20” складається з
генератора залежних імпульсів RC та вібратора. Загальний вигляд установки ,
принципову схему установки і вібратора подано, відповідно, на рис. рис. 2.2,
2.3, 2.4.
Генератор використовується для генерування технологічного струму, живлення
обмотки вібратора, контролю та управління технологічним процесом. Електрична
схема генератора складається з джерела постійного струму і зарядно – розрядного
блоку. Джерело постійного струму зібране на трансформаторі і чотирьох діодах
з‘єднаних по мостовій схемі.
Зарядно – розрядний блок складається з двох блоків накопичувальних
конденсаторів і балансних резисторів.
Рис.2.2. Загальний вигляд установки “Елітрон-20”
Рис. 2.3. Принципова схема установки “Елітрон-20”:
А – анод; К – катод; В - вібратор
Рис. 2.4. Схема вібратора установки “Елітрон-20” [123] : 1 – корпус; 2 –
сердечник; 3 – котушка; 4 – якір; 5 – електротримач; 6 – струмопровід; 7 –
гвинт; 8 – пружина; 9 – гайка; 10 – стопорна шайба; 11 – вставка.
Вібратор призначений для комутування розрядного кола вібруючим електродом. В
його корпусі 1 знаходиться сердечник 2 з котушкою 3 і якорем 4, які сприймають
імпульси струму від генератора і передають їх через струмопровід 6 на
електротримач 5.
Вібруючий електрод періодично вступає в контакт з деталлю. Кількість матеріалу
аноду, що поступає на катод тим більша, чим вища частота комутацій електроду з
деталлю, чим менша ерозійна стійкість матеріалу аноду і чим більша енергія
іскрового розряду, яку можна визначити за формулою:
, Дж (2.1)
де: С – ємність батарей накопичувальних конденсаторів, мкФ;
U – амплітуда імпульсів напруги на накопичувальних конденсаторах, В.
Покриття наносили при наступних характеристиках режиму: ємність накопичувальних
конденсаторів С=470 мкФ, амплітуда імпульсів напруги на конденсаторах U=42 В,
робочий струм Ір = 5 А, енергія одиничного розряду W=0,37Дж та питомий час
легування 1,5 хв/см2. В якості робочого електроду використовували евтектичний
сплав на основі системи Fe-Mn-C-B-Si-Cr. Товщина
покриття сягала 50…60 мкм [124].
Лазерна обробка. Поверхневе зміцнення сталевих зразків здійснювали також за
допомогою оптично – квантового генератора (ОКГ) “Квант – 15”. Технічна
характеристика даних установки “Квант – 15” наведена в таблиці 2.1, а загальний
вигляд на рис. 2.5.
Таблиця 2.1
Технічні дані установки “Квант – 15” [125]
Активний елемент з алюмоітрієвого граната
Ж 6,3 х 100
Довжина хвилі випромінювання, мкм
1,06
Глибина проплавлення, мм
до 0,8…1,2
Тривалість імпульсу, мс
4,0
Частота повторення імпульсу, Гц
до
- Київ+380960830922