Какие задачи решаются при промышленном использовании режущего инструмента с износостойкими покрытиями?

Одними из наиболее важных показателей использования режущего инструмента является его способность сохранять свои функциональные параметры в течение продолжительного времени.

Обеспечивая увеличение работоспособности инструмента, можно значительно повысить производительность механизированного труда, и тем самым сэкономить затраты на энергию и прочие сопроводительные технологические составляющие.

В ходе эксплуатации режущего инструмента, основная нагрузка передаётся на его рабочую часть, что, как правило, приводит к частичному износу или полному разрушению плоскостей и режущих кромок. Существует ряд технологий обработки рабочих поверхностей, придающих им дополнительное упрочнение, наиболее эффективным из которых является способ нанесения на поверхность режущего инструмента специальных покрытий из твердых соединений.

Повышение работоспособности режущего инструмента можно обеспечить благодаря улучшению свойств поверхностного слоя инструментального материала, при котором рабочая поверхность инструмента наиболее эффективно сопротивляется характерным видам износа. Подобный материал должен обладать значительным запасом прочности при изгибе, сжатии и выдерживать ударные нагрузки.

Наиболее перспективным инновационным направлением модернизации износостойких покрытий является разработка многослойных универсальных покрытий, позволяющих в полной степени учитывать сложные технологические условия процесса резания.

Применение износостойких покрытий позволяет более эффективно решать такие задачи как повышение сопротивления к образованию трещин, качества сцепления покрытия и инструментальной стали, твердости и износостойкости. При этом возможна разработка покрытий как с учетом выбора материала на основе быстрорежущей стали или твердого сплава, так и с учетом условий работы при использовании непрерывного резания или ударного.

Совершенствование технологии нанесения покрытий для режущего инструмента, разработка новых модификаций защитных покрытий позволяет существенно повышать работоспособность инструмента и расширять область его эффективного применения.

По ряду требований, технологическое покрытие, в конечном счете, должно соответствовать высокой степени износостойкости. Следовательно, оно должно быть термически стойким и прочно сцепляться с телом инструмента. Покрытие выбирается с учётом типа обрабатываемого материала и технологии использования конкретного инструмента.

Разработка и применение инновационных покрытий значительно увеличивает поле оптимизации их свойств в сопоставлении инструментальной основой и обрабатываемой поверхности.

19. Химико-термические методы образования покрытий (ХТМ).

Основные методы ХТМ:

1) электроискровое легирование;

2) ионное азотирование;

3) диффузионное насыщение;

4) ТДМ для ТВ. сплава;

5) лазерно-термическая обработка.

Химико-термические методы (цианирование, азотирование или нитроцементация, борирование и др.) представляют собой виды обработки, при которых происходит изменение химического состава и свойств поверхностных слоев инструментов, изготовленных из стали. Эти изменения достигаются в результате диффузии различных элементов из внешней среды в сталь. Цианирование производится после термообработки и окончательной заточки. Химико-термические методы упрочнения поверхности для повышения износостойкости за счет увеличения поверхностной твердости (цементация, азотирование, цианирование, борирование и др. процессы) весьма эффективны для повышения сопротивления абразивному изнашиванию. Для улучшения противозадирных свойств создаются (посредством сульфидирования, сульфо-цианирования, селенирования, азотирования) тонкие поверхностные слои, обогащенные химическими соединениями, предотвращающими схватывание и задир при трении. Большой эффект получается при использовании метода карбонитрации. Широко применяются электрохимические методы нанесения покрытий Al, Pb, Sn, Ag, Аи и др. Значительная часть технологических задач, связанных с необходимостью повышения износостойкости, коррозионной стойкости, жаропрочности, восстановительного ремонта и др. решается при использовании методов металлизации напылением, включающих газоплазменную металлизацию, электродуговую, плазменную, высокочастотную индукционную металлизацию и детонационное напыление покрытий - наносятся металлы и сплавы, оксиды, карбиды, бориды, стекло, фосфор, органические материалы.