E-Book Overview
<strong>Статья. Опубликована в Российском фонде фундаментальных исследований в разделе Фундаментальные исследования инженерных наук, 2007, 8 с.
Значительная часть деталей машин и механизмов изготавливается с применением обработки резанием, причем в себестоимости изделия доля затрат на инструменты может составлять 3—10%. Следовательно, один из путей снижения себестоимости продукции, способствующего увеличению прибыли предприятия, — повышение работоспособности режущего инструмента. Так, увеличение периода стойкости инструмента в два раза при прочих равных условиях может привести к снижению себестоимости продукции до 5%. Проблему повышения стойкости режущих инструментов можно решить, создавая и используя износостойкие тонкопленочные покрытия, обладающие высокой твердостью, энергоемкостью, мелкозернистой структурой с минимальным количеством дефектов и стойкостью к окислению. Такие покрытия состоят из нитридов, карбидов, оксидов, карбонитридов металлов (в основном титана, алюминия и хрома) и имеют толщину 3—12 мкм. Начало широкого использования инструментов с покрытиями в машиностроении промышленно развитых стран пришлось на середину 80-х годов, и было обусловлено их высокой эффективностью и удачными технологическими решениями нанесения покрытий. В работе рассмотрено влияние трещин на стойкость инструмента с покрытием. Разработано новое износостойкое покрытие, которое, несмотря на микроскопическую толщину, оказалось способным противостоять трещинам, которые в других условиях разрушили бы режущий инструмент в среднем в три — пять раз быстрее.
E-Book Content
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНЫХ НАУК
Тонкопленочные многослойные покрытия
ТТО ПО ИЯ ЫТТИ РЫ ОККР ЕП ЫЕ МН НЫ ЙН ОЙ ЛО СЛ ОС ОГГО НО ЕМ ЫЕ НЫ ЧН ОЧ НО ЕН ЛЕ ПЛ ОП НККО Я ОН П Ы НЫ ИН ЩИ ЕЩ РЕ ЮТТ ТТР ПО АЮ ДА ЖД ЕЖ БЕ ОБ В.П. Табаков, М.Ю. Смирнов, А.В. Циркин Владимир Петрович Табаков, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Металлорежущие станки и инструменты» Ульяновского государственного технического университета, декан машиностроительного факультета. Руководитель проекта 0608-99007. Максим Юрьевич Смирнов, кандидат технических наук, доцент той же кафедры. Алексей Валерьевич Циркин, кандидат технических наук, доцент той же кафедры.
Износостойкие покрытия режущих инструментов Значительная часть деталей машин и механизмов изготавливается с применением обработки резанием, причем в себестоимости изделия доля затрат на инструменты может составлять 3—10%. Следовательно, один из путей снижения себестоимости продукции, способствующего увеличению прибыли предприятия, — повышение работоспособности режущего инструмента. Так, увеличение периода стойкости инструмента в два раза при прочих равных условиях может привести к снижению себестоимости продукции до 5%. Проблему повышения стойкости режущих инструментов можно решить, создавая и используя износостойкие тонкопленочные покрытия, обладающие высокой твердостью, энергоемкостью, мелкозернистой структурой с минимальным количеством дефектов и стойкостью к окислению. Такие покрытия состоят из нитридов, карбидов, оксидов, карбонитридов металлов (в основном титана, алюминия и хрома) и имеют толщину 3—12 мкм (рис.1). Начало широкого использования инструментов с покрытиями в машиностроении промышленно развитых стран пришлось на середину 80-х годов, и было обусловлено их высокой эффективностью и удачными технологическими решениями нанесения покрытий.
Рис.1. Поперечные сечения твердосплавных режущих пластин с однослойными покрытиями TiAlN (слева) и TiN (справа) толщиной 5 мкм. Обратите внимание на отличие структуры покрытий, имеющих очень мелкие (несколько десятков нанометров) зерна столбчатой структуры (в верхней части пластин), от крупнозернистой твердосплавной основы.
В этот же период были разработаны и внедрены в промышленное производство различные методы