Введение
1. Проблема повышения эксплуатационной надежности рабочей части металлорежущего инструмента 15
2. Теоретическое описание и исследование механизма формирования композитной структуры при модификации рабочей части металлорежущего инструмента воздействием низкотемпературной плазмы комбинированного разряда 25
2.1. Условия формирования аморфных материалов 27
2.2. Условия формирования нанокластеров и наноструктур 30
2.3. Механизм формирования композитной структуры при низкотемпературной плазменной модификации 33
2.3.1. Общие сведения о низкотемпературной плазме 34
2.3.2. Математическое описание процесса формирования низкотемпературной плазмы комбинированного разряда 38
2.3.3. Математическое описание процесса воздействия низкотемпературной плазмы на рабочую часть металлорежущего инструмента 57
2.3.4. Условия формирования композитной структуры в модифицированном поверхностном слое 74
2.4. Выводы 76
3. Исследование условий формирования композитной структуры в модифицированном поверхностном слое 83
3.1. Исследование эмиссионных спектров плазмы комбинированного разряда 83
3.2. Исследование взаимосвязи эмиссионных спектров плазмы с параметрами состояния процесса модификации 94
3.3. Исследование взаимосвязи эмиссионных спектров плазмы с входными параметрами процесса модификации 102
3.4. Электронно-микроскопическое исследование структуры модифицированного поверхностного слоя 111
3.4.1. Исследование структуры поверхностного слоя на минимальных режимах модифицирующего воздействия 116
3.4.2. Исследование структуры поверхностного слоя на максимальных режимах модифицирующего воздействия плазмы 120
3.4.3. Исследование изменения химического состава модифицированного слоя 124
3.5. Исследование физико-механических свойств
модифицированной поверхности 135
3.5.1. Оценка шероховатости поверхности сверл и метчиков 136
3.5.2. Оценка качества поверхности пластин 137
3.5.3. Исследование твердости модифицированной поверхности 140
3.6. Выводы 142
4. Методология оценивания качества процесса модификации 148
4.1. Анализ структуры и механических свойств композитно-модифицированного поверхностного слоя 148
4.1.1. Физическая основа анализа 149
4.1.2. Методика анализа 163
4.1.3. Схема обработки результатов анализа 164
4.1.4. Результаты анализа 170
4.2. Показатель качества процесса модификации 177
4.3. Математическое и алгоритмическое обеспечение для оценивания результатов модификации 178
4.4. Выводы 187
5. Исследование поведения композитной структуры в модифицированном поверхностном слое при резании 190
5.1. Экспериментальное исследование 190
5.1.1. Основные закономерности процесса резания модифицированным инструментом 193
5.1.2. Особенности изнашивания инструмента в состоянии поставки 195
5.1.3. Особенности изнашивания модифицированного инструмента 198
5.2. Физико-статистическое исследование 212
5.3. Математическое исследование 228
5.3.1. Обычный инструмент 229
5.3.2. Модифицированный инструмент 233
5.3.3. Анализ результатов 237
5.3.4. Условия проявления диссипативных свойств 240
5.4. Выводы 255
6. Отказы модифицированного инструмента 257
6.1. Причины и виды отказов инструмента 257
6.1.1. Метчики 257
6.1.2. Сверла 261
6.1.3. Сменные многогранные пластины 262
6.2. Стойкостные испытания модифицированного инструмента в ОАО «КАМАЗ» (г. Набережные Челны) 263
6.3. Анализ результатов испытаний 268
6.3.1. Метчики М101,25 268
6.3.2. Метчики М121,25 276
6.3.3. Метчики М121,25 с покрытием TiN 284
6.3.4. Сверла 5,1 288
6.4. Основные направления повышения эффективности использования модифицированного режущего инструмента 290
6.4.1. Рекомендации по выбору инструментального материала 291
6.4.2. Рекомендации по геометрии режущей части метчиков и элементам среза 291
6.4.3. Рекомендации по геометрии режущей части сверл 298
6.5. Исследование структуры модифицированных поверхностей 300
6.5.1. Исследование структуры модифицированной поверхности твердого сплава без покрытия 300
6.5.2. Исследование структуры модифицированной поверхности покрытия TiN 307
6.5.3. Исследование структуры модифицированной поверхности инструментальной стали 319
6.6. Выводы 326
7. Практическая релизация результатов работы 330
7.1. Экспериментальная установка «Хром» 330
7.2. Технология модификации инструмента в низкотемпературной плазме комбинированного разряда 336
7.3. Испытания и опытно-промышленная эксплуатация модифицированного инструмента 339
7.3.1. Инструмент из быстрорежущей стали 340
7.3.2. Инструмент из твердого сплава 340
Заключение 360
Список литературы
