• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
25 апреля
ПНИПУ
310

Исследование Пермского Политеха продлит срок службы режущих инструментов для металлообработки

4.3

В металлообрабатывающей промышленности большое значение имеет качество режущих инструментов. Особенно при обработке высокопрочных твердых сплавов. Для повышения срока службы, например, фрезы или сверла, на них наносят упрочняющее покрытие, которое увеличивает его стойкость, твердость и производительность. Постоянно разрабатываются и совершенствуются новые технологии их нанесения. В последнее время широко распространен метод магнетронного распыления, при котором структура тонкого покрытия образуется за счет импульсного нанесения металлической плазмы. Но возможности такой техники еще не до конца изучены. Ученые ПНИПУ установили оптимальные параметры распыления, которые формируют инструментальное покрытие с необходимыми свойствами и составом.

Резка металла / © Като Блэкмор, Unsplash

Статья опубликована в научно-техническом журнале «Станкоинструмент». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Инструментальные покрытия обладают высокой твердостью, химической стойкостью и температурной стабильностью. Их нанесение на сверла, фрезы, метчики и сменные режущие пластины обеспечивает хорошую производительность процесса металлообработки, так как повышается время службы инструмента и снижаются совокупные затраты на них.

Покрытия на основе только одного компонента (нитрида титана, хрома или циркония) не соответствуют высоким требованиям современных потребителей. Более функциональны многокомпонентные покрытия, особенно нитрид титана-алюминия (TiAlN). Благодаря его свойствам в процессе работы на поверхности образуется тонкий оксидный защитный слой, который препятствует появлению наростов и увеличивает работоспособность инструмента.
Ученые Пермского Политеха изучили влияние параметров магнетронного распыления на структуру и свойства формируемого покрытия на основе TiAlN. Экспериментально определили, как частота импульсов, подаваемых в процессе, влияет на его фазовый и химический состав, микроструктуру и физико-механические свойства.

«Распыление – это процесс, при котором атомы или молекулы переносятся от мишени, в данном случае от материала из TiAlN, на поверхность инструмента. Это происходит в вакуумной камере при подаче газа низкого давления (обычно аргона). Газ превращается в плазму электрическим разрядом, создавая положительно заряженные ионы и свободные электроны. Они движутся к распыляемой мишени и ударяются о ее атомы, выбивая их. Затем атомы проходят через вакуумную камеру и прилипают к инструменту, создавая на поверхности тонкую прочную пленку. В таких условиях можно управлять параметрами металлической плазмы, формируя нужные свойства у покрытия», – объясняет кандидат технических наук, доцент кафедры технических дисциплин Лысьвенского филиала ПНИПУ Татьяна Сошина.

Политехники провели эксперименты с магнетронным распылением TiAlN на тестовые образцы из быстрорежущей стали при разной частоте импульсов (20 и 30 кГц). С помощью рентгена определяли фазовый состав покрытия. Это соотношение и распределение различных фаз (химических элементов) или структурных компонентов внутри сплава. Они могут взаимодействовать между собой и влиять на механические, термические, электрические и другие свойства материала.

Рентгенофазовый анализ показал, что большая частота импульсов 30 кГц снижает внутренние напряжения и степень деформации структуры. Формируется прочное нужное покрытие нитрид титана-алюминия с достаточной энергетической стимуляцией. Также меняется элементный состав: концентрация титана увеличивается до 26 процентов, а алюминия снижается до 22. Это приводит к приближению структурных параметров основных фаз к их стехиометрическим, то есть эталонным значениям.

«Анализ микроструктуры показал, что частота импульсов 20 кГц дает меньшую плотность структуры, тогда как при 30 кГц структура покрытия уплотняется. Также значительно уменьшается шероховатость поверхности, благодаря чему инструмент лучше прирабатывается», – отмечает Татьяна Сошина.

Исследование ученых ПНИПУ показало, что изменение частоты импульсов оказывает большое влияние на свойства и структуру инструментальных покрытий нитрид титана-алюминия. Установленные параметры позволяют получить прочное, устойчивое к деформациям покрытие, которое обеспечит долгий срок службы инструмента в металлообрабатывающей промышленности.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:24
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

7 часов назад
Полина Меньшова

Сидячий образ жизни часто называют «новым курением», поскольку отсутствие физической активности и работа в неудобных позах приводит к большому количеству проблем со здоровьем. В связи с этим появился тренд на столы для работы стоя. Исследователи из США изучили разные типы рабочих мест и оценили их эффективность — как для здоровья сотрудников, так и для производительности.

Вчера, 19:04
Александр Березин

По уточненным данным, для свода Международной космической станции с орбиты компания Илона Маска использует сильно измененный грузовой корабль, имеющий рекордно большое количество двигателей (больше, чем у любого другого корабля в истории). Однако это не будет Starship, хотя для него такая задача в теории была бы проще.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

16 июля
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно