+3 8(066) 185-39-18
fПредмет:
Тип роботи:
Автореферат
К-сть сторінок:
33
Мова:
Українська
залежать від масштабу їх оцінки, запропоновано кількісно оцінювати оброблюваність різанням напилених ПАКС характеристикою, яка враховує особливості структури, нестабільність механічних властивостей та наявність різного роду дефектів в матеріалі на різних масштабних рівнях, – узагальненою фрактальною розмірністю , де Ds і Dр – відповідно фрактальна розмірність сукупності механічних властивостей матеріалу та сукупності ординат профілю поверхні. Під час чистового точіння за умови проведення обробки за декілька проходів, макронерівності шару матеріалу, який видаляється, через їх незначну величину суттєво не впливають на величину глибини різання та на процес різання. Тому в цьому випадку величиною Dp правомірно знехтувати, а оброблюваність визначати за величиною Ds, яка характеризує нестабільність властивостей матеріалу з гетерогенною структурою.
Дробна величина характеристики Ds, значення якої лежать у діапазоні від 2 до 3, та аналіз сукупності значень P на різних масштабних рівнях навантаження індентора підтверджують фрактальний характер структури покриттів. Для оброблюваних ПАКС спостерігається певний зв’язок між величиною Ds і вмістом аморфної фази в покриттях, при зменшенні якого відзначається зростання неоднорідності структури покриття.
З метою оцінки можливостей процесу точіння по формуванню стану поверхневого шару, зокрема, шорсткості поверхні, покриттів була проведена серія дослідів та встановлена залежність висоти мікронерівностей від умов точіння. Отримані результати досліджень свідчать про те, що неоднорідність структури покриття здійснює основний вплив на величину параметрів шорсткості поверхні, яка формується при обробці. Аналіз залежності Ra = f (Ds), яка наведена на рис. 1, як для випадку обробки одного типу покриття, яке характеризується різними значеннями Ds, так і при обробці різних матеріалів, дозволяє говорити про загальну тенденцію – якісніша поверхня досягається під час обробки покриттів, які характеризуються меншими величинами Ds їх матеріалів, а за величиною Ds правомірно оцінювати оброблюваність ПАКС за критерієм шорсткості обробленої поверхні.
Варіювання режимами різання під час обробки покриттів, які характеризуються величиною Ds у діапазоні 2, 6…2, 85, не призводить до суттєвої зміни висоти мікронерівностей та не дозволяє отримати точінням поверхні з низькою шорсткістю, що пов’язано з високою гетерогенністю структури таких покриттів. У процесі точіння утворюється порошкоподібна стружка надлому, а також має місце викришування та осипання окремих частинок покриття, що слабо здеформувались у процесі напилювання.
Проте, під час точіння газополуменевих покриттів, напилених з порошку Fe78Si12B10 (Ds = 2, 310, 016) та з порошкового дроту Fe80B20 (Ds = 2, 320, 012) варіюванням умовами обробки можна суттєво наблизити мікрогеометрію поверхні до такої, яка вимагається умовами експлуатації.
Методом планування експерименту отримано рівняння регресії умов різання на висоту мікронерівностей Ra під час точіння покриття, напиленого з порошку Fe78Si12B10:
,
яке свідчить, що найбільший вплив на шорсткість обробленої поверхні здійснюють передній кут інструменту, величина фаски зносу по задній поверхні та подача. Під час точіння таких покриттів утворюється суцільна стружка, вигляд якої свідчить про те, що в процесі точіння відбувається зрізування шару покриття як відносно компактного матеріалу, а не окремих його елементів. Значна усадка такої стружки (Kl 2, 5) є наслідком високої пластичності аморфної складової ПАКС.
У четвертому розділі представлені результати досліджень температурно-силових закономірностей процесу точіння ПАКС та впливу умов обробки на фазові перетворення в їх структурі.
Існуючі методики аналітичного розрахунку температур різання і параметрів теплових полів можуть правомірно використовуватись у випадку обробки суцільних матеріалів. У покриттях містяться фази з різними теплофізичними властивостями, характер розташування яких є випадковим. Фронт теплового поля під час обробки покриттів розповсюджується по фазах з високою теплопровідністю та має складний фрактальний характер.
На основі фрактального аналізу структури оброблюваного матеріалу, припустивши, що структура досліджуваних ПАКС складається із фрагментів, які мають визначену та нульову (пори) теплопровідність, та, використовуючи залежності, які описують побудову регулярного фракталу – тріадної кривої Кох, розроблена методика визначення теплофізичних характеристик напилених покриттів, яка враховує гетерогенність їх структури. Зокрема, вираз для визначення коефіцієнту теплопровідності гетерогенного матеріалу має вигляд:
де суц – коефіцієнт теплопровідності аналогічного за хімічним складом суцільного матеріалу, Df – фрактальна розмірність фронту теплового поля.
Порівняння експериментальних та аналітичних даних свідчить про те, що використання розробленої методики дозволяє проводити точніший теплофізичний аналіз процесу різання неоднорідних матеріалів, використовуючи аналогічні методики, які розроблені для монолітних матеріалів. Розходження з експериментальними значеннями температури не перевищує 10%.
Експериментально досліджено вплив швидкості різання, подачі і зносу інструменту на температуру різання під час точіння ПАКС, а також отримана відповідна математична залежність під час точіння покриття, напиленого з порошку Fe78B10Si12:
.
Результати рентгеноструктурних досліджень свідчать про те, що під час точіння у широкому діапазоні швидкостей різання (v = 0, 7…2, 7 м/с) та при величині зносу ріжучого інструменту hз 0, 3 мм в оброблюваних покриттях не відбувається структурно-фазових перетворень.
Результати теоретичних розрахунків із визначення швидкості охолодження шару покриття після проходження ріжучої кромки підтверджують відсутність передумов для протікання процесів кристалізації в оброблюваному матеріалі у широкому діапазоні умов точіння.
Із зростанням величини зносу hз 0, 3 мм під час обробки із швидкостями різання v 1, 5 м/с покриттів, які характеризуються високим вмістом аморфної фази (АФ) (більше 70%), спостерігається деяке