Упрочнение режущего инструмента покрытиями

Abstract

RU: Постановка проблемы. Существующая эксплуатационная стойкость дисковых тонкостенных ножей не удовлетворяет требованиям кондитерского производства и ее обеспечили дополнительным упрочнением нанопокрытием с одной стороны (режущей кромки и основания). При этом эффективным является нанесение покрытия на основание ножа как в виде ребер жесткости, так и сплошным. Для этого нанесено покрытие WC толщиной 20…100 нм. Оно получено методом PVD с применением ВЧ разряда в стационарном внешнем магнитном поле. Цель. Повышение эффективности предложенной технологии упрочнения напылением с формированием нанопокрытия из WC для обеспечения стабильной работы ножей. Методика. Предложен комплексный подход для оценки влияния покрытия на эксплуатационную стойкость ножей, который включает особенности формируемого типа и количества фаз в покрытии, их свойства и поведение при деформации, износе. Для описания фазового состава предложен новый метод математической обработки металлографических изображений структур. Результаты. Изучены особенности распределения компонентов в нанопокрытии при рекомендуемых параметрах обработки, которые тормозят быструю деградацию изделия в процессе эксплуатации. Научная новизна. Определен характер поведения материала при деформации до и после нанесения покрытий. Рекомендуемые параметры упрочнения обеспечивают стабильность карбидной фазы W2С, WС, WС1-х и промежуточных карбидов, содержащих W–Fe–С. Практическая значимость. Предложен новый технологический процесс упрочнения тонкостенного инструмента нанопокрытием WС, который обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости в 10…20 раз по сравнению с дисковыми ножами из исходного материала (сталь 65Г после закалки и отпуска). Это достигнуто за счет стабильности структуры при эксплуатации, уменьшения склонности к повреждаемости режущей кромки и сопротивления усталостному разрушению основной его части. Покрытия обеспечили повышение коррозионной стойкости и самозатачивание ножей.

UK: Постановка проблеми. Існуюча експлуатаційна стійкість дискових тонкостінних ножів не задовольняє вимогам кондитерського виробництва і її забезпечили додатковим зміцненням нанопокриттям з одного боку (різальної кромки та основи). При цьому ефективним є нанесення покриття на основу ножа як у вигляді смуг жорсткості, так і суцільним. Для цього нанесено покриття WC товщиною 20…100 нм. Його отримано методом PVD із застосуванням ВЧ розряду в стаціонарному зовнішньому магнітному полі. Мета. Підвищення ефективності запропонованої технології зміцнення напиленням із формуванням нанопокриття з WC для забезпечення стабільної роботи ножів. Методика. Запропоновано комплексний підхід до оцінки впливу покриття на експлуатаційну стійкість ножів, який включає особливості формованого типу та кількості фаз у покритті, їх властивості та поведінку в умовах деформації, зносу. Для опису фазового складу запропоновано новий метод математичної обробки металографічних зображень структур. Результати. Вивчено особливості розподілу компонентів у нанопокритті при рекомендованих параметрах обробки, які гальмують швидку деградацію виробу в процесі експлуатації. Наукова новизна. Визначено характер поведінки матеріалу в умовах деформації до і після нанесення покриттів. Рекомендовані параметри зміцнення забезпечують стабільність карбідної фази W2С, WС, WС1-х та проміжних карбідів, що містять W–Fe–С. Практична значимість. Запропоновано новий технологічний процес зміцнення тонкостінного інструменту нанопокриттям WС, який забезпечує підвищення експлуатаційної стійкості в 10…20 разів порівняно з дисковими ножами з вихідного матеріалу (сталь 65Г після загартування та відпуску). Це досягнуто за рахунок стабільності структури в процесі експлуатації, зменшення схильності до пошкоджуваності різальної кромки й опору втомному руйнуванню основної його частини. Покриття забезпечили підвищення корозійної стійкості та самозагострювання ножів.

EN: Raising of problem. The existing operational stability of the thin-walled circular knife does not satisfy the requirements of the confectionery production and it has been provided with additional reinforcement by the nanocoating on one side (the cutting edge and the basis). At that the effective application is the coating on the basis blade both in the form of ribs, as well as continuous coating. For this the WC coating of 20…100 nm thickness has been applied. It was obtained by the PVD method using RF discharge in a stationary external magnetic field. Aim. Improving the efficiency of the proposed technology of hardening by spraying with the formation of WC nanocoating to provide the stable operation of knifes. Technique. A combined approach has been proposed for estimation of the coating influence on operation durability of knifes, which includes features of the formed type and number of phases in the coating, their properties and behavior during deformation, wear. For the description of the phase composition the new method of mathematical processing of the metallographic structure images has been proposed. Results. Features of the components distribution in the nanocoating at recommended processing parameters, which inhibit rapid degradation of the product during operation, have been studied. Scientific novelty. Nature of material behavior during the deformation before and after application of has been defined. Recommended parameters of hardening provide stability of the carbide phase W2C, WC, WС1-х and intermediate carbide containing the W–Fe–C. Practical importance. The new technological process of hardening of the thin-walled cutting tool by the WC nanocoatings has been proposed, which provides increasing of operational durability by 10…20 times compared with disk knifes of the source material (steel 65G after annealing and tempering). It was achieved due to the stability of the structure at operation, decreasing of the inclination to destruction of the cutting edge and resistance to fatigue damage of its main part. The coatings provided the increasing of corrosion resistance and self-sharpening of the knives.