ВВЕДЕНИЕ
Одним из наиболее распространенных методов обработки металлов является резка и обработка давлением, которые широко применяются в промышленности благодаря их способности обеспечивать высокую точность и чистоту изготовления деталей. Современные технологии обработки металлов направлены на повышение эффективности и экономичности производственных процессов, что достигается за счет использования высокоскоростного оборудования, современных материалов и инновационных инструментов.
За последние годы произошли значительные усовершенствования в области материалов для инструментов, а также в конструкции и управлении металлорежущими станками. Особое внимание уделяется разработке новых технологий нанесения покрытий на инструменты, что способствует снижению затрат на производство и повышению долговечности инструментария.
Для изготовления инструментов повышенной сложности применяются специальные легированные стали, характеризующиеся высокой износостойкостью и способностью сохранять твердость при высоких температурах. Для улучшения эксплуатационных характеристик таких инструментов применяются различные методы термической и химической обработки, включая обработку паром, нанесение покрытий и криогенную обработку.
Целью данного исследования является изучение влияния криогенной обработки на физико-механические свойства и режущие характеристики инструментов из специальных сталей. Криогенная обработка, представляющая собой низкотемпературное воздействие на материалы, изменяет их структурные характеристики, такие как твердость, предел прочности и ударная вязкость, что требует разработки специфических режимов резания для таких инструментов.
Скорость резания определяется на основании расчетных формул, учитывающих параметры обрабатываемого материала и инструмента. Для адаптации расчетных данных к реальным условиям эксплуатации вводятся поправочные коэффициенты, учитывающие влияние различных факторов, включая износ инструмента и качество смазочно-охлаждающих жидкостей.
Для оценки влияния криогенной обработки был проведен эксперимент с использованием сверл из стали Р6М5. Сверла подвергались предварительной обработке паром и последующей криогенной обработке. Результаты эксперимента показали, что криогенная обработка повышает твердость сверл и их способность выдерживать высокие температуры.
Экспериментальные данные также продемонстрировали, что сверла, прошедшие криогенную обработку, обладают увеличенным сроком службы, особенно при использовании меньших скоростей резания. Применение смазочно-охлаждающих жидкостей дополнительно повышает их стойкость.
Таким образом, криогенная обработка позволяет повысить производительность и эффективность режущего инструмента, что способствует увеличению объема обрабатываемых деталей при сохранении высокого качества и снижении эксплуатационных затрат.
ВЫВОДЫ
Криогенная обработка инструментов из стали Р6М5 приводит к повышению их стойкости на 12–22%, увеличению производительности на 12–92% и эффективности резания на 23% по сравнению с инструментами, подвергнутыми обработке паром.
Инструментальные стали 9XC с криогенной обработкой демонстрируют более высокую эффективность нарезания резьбы по сравнению с необработанными инструментами из той же стали, демонстрируя прирост производительности на 33%.
Криогенная обработка удлиняет срок службы сверл из стали Р6М5 при работе без использования охлаждения на 52%. Также наблюдается увеличение их износостойкости в 1,29–1,43 раза по сравнению с инструментами, подвергнутыми только термообработке.
Инструменты из сталей 9XC и Р6М5 с криогенной обработкой и нанесением покрытия PVD демонстрируют увеличенный срок службы в 1,83–1,86 раза по сравнению с термически обработанными инструментами и в 1,2–1,56 раза по сравнению с инструментами с покрытием PVD, но без криогенной обработки.
Криогенная обработка модульных резцов из стали Р6М5, оснащенных покрытием PVD, приводит к удвоению их срока службы, что позволяет оптимизировать технологические процессы при резке и обработке давлением.
Литература
-
Гуляев А. П., Малинина К. А., Саверина С. М. Инструментальные стали. — М.: Машиностроение, 1975.
