Исследование влияния температуры конденсации ионно-плазменных покрытий TiN на триботехнологические свойства Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Abstract. This article is devoted to the study and analysis of primary oil refining, as well as automatic control of main processes. It is considered the processing sequence, methods of implementation, hardware design and provides information about the main products obtained because of the primary processing.

The article describes the working principle of actuators, transducers and smart sensors. Focuses on the application of microprocessors in automatic control of technological processes.

Is a functional scheme of automation and the use of frequency converters in control systems.

Keywords: oil, distillation, fraction, conversion, converter, control microprocessor, sensor, automatic control equipment, process.

УДК 621.762

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНДЕНСАЦИИ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ TiN НА ТРИБОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Лавро Виктор Николаевич, доцент (e-mail: [email protected]) Николаев Александр Игоревич, аспирант (e-mail: [email protected]) Бредихина Ирина Сергеевна, магистрант Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия

(e-mail: [email protected])

В данной работе проведены исследования зависимости температуры конденсации ионо-плазменного покрытия TiN на триботехнические свойства ионно-плазменных покрытий, напылленных на сталь Р6М5.

Ключевые слова: триботехнические свойства, ионно-плазменные покрытия, износостойкость.

Для повышения ресурса режущего инструмента, штампового инструмента, деталей машин и механизмов широко применяются методы поверхностного упрочнения. Одним из наиболее эффективных методов является нанесение на рабочую поверхность ионно-плазменных покрытий, вакуум-но-дуговым методом (метод КИБ конденсация ионной бомбардировкой).

В данной работе для получения покрытий TiN были использованы катоды ВТ-1-00. [1].

Покрытия получали с использованием модернизированной вакуумно -дуговой установки «ЮНИОН». Покрытия наносили на цилиндрические образцы диаметром 15мм и высотой 5мм из стали Р6М5 термообработан-ной по стандартной технологии - закалка-отпуск (твердость HRC = 64~65). Плоская поверхность образцов подвергалась шлифованию и полированию до Ra=0,2мкм. Исследуемые образцы были расположены в вакуумной камере в вертикальном положении. На рис. 1 представлена фотография рас-

положения образцов стали Р6М5 в вакуумной камере. Сверху вниз расположение образцов: Р32, Т76, Т90, Т49.

Рисунок 1 - Расположение образцов стали Р6М5 в вакуумной камере

Технологические параметры конденсации покрытий:

- Напряжение на подложке и=200 (В);

- Давление азота в камере РК=5*10" мм.рт.ст.;

- Время конденсации т=20 мин;

- Температура конденсации Тк= 500о С

Ток дуги испарителя Yд=80(А) для получения покрытия ТК

Для оценки триботехнических характеристик проведены испытания на сухое трение на трибометре У1А. По схеме торцевого трения вращения, при нагрузке 12 кгс, контр тело из стали 40Х (после т.о. ИЯС = 60) контактная площадь Бк=5,29 мм .

а)

4

б

б)

Рисунок 2 - а) образец на испытательном стенде трибометра У1 А б) и схема контр тела

Процесс изнашивания проводили на воздухе в условиях сухого скольжения со скоростью 850 об/мин.

Обработка экспериментальных данных осуществлялась с использованием программы «Power-Graph».

Результаты испытаний покрытий на износостойкость приведены на рисунках 3, 4, 5, 6.

--1—I—I—I—|—I—I—I—I—|—I—I—I—I—|—I—I—I—I—|—I—I—I—I—|—I—I—I—I—г

0:01.40 0:03:20 0:05:00 0:06 40 0:08:20 С

Рисунок 3 - Эпюра испытания образца с покрытием ПК (Т=500о С) и фотография поверхности образца после испытания (синий график - момент трения, красный график - нормальная нагрузка)

П-'-'-'-'-1-'-'

0.01.40 0:02:20

--;-;■

0:05:00

-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-г

0:08:40 0:08:20 0:10

Рисунок 4 - Эпюра испытания образца с покрытием TiN (Т=460о С) и фотография поверхности образца после испытания (синий график - момент трения, красный график - нормальная нагрузка)

Рисунок 5 - Эпюра испытания образца с покрытием Т1К (Т=520о С) и фотография поверхности образца после испытания (синий график - момент трения, красный график - нормальная нагрузка)

Рисунок 6 - Эпюра испытания образца с покрытием TiN (Т=550о С) и фотография поверхности образца после испытания (синий график - момент трения, красный график - нормальная нагрузка)

Наиболее часто покрытия наносятся на изделия, которые работают в условиях трения. К основным свойствам покрытия, определяющих его глав-

ные функции в процессе трения, относятся износостойкость и коэффициент трения. Были выполнены сравнительные исследования трибологиче-ских свойств покрытий Т1К.

Экспериментально определяли коэффициент трения /р, скорость износа покрытий у определялась по формуле:

у= ^^ (1)

рп

где Ип - толщина покрытия; ¿рп - время работы покрытия до появления первых очагов износа; ки - коэффициент износа. [2]

Результаты экспериментальных данных трибологических свойств покрытий приведены в таблице 1.

Таблица

Покрытие Толщина (мкм) Сила трения (Сред.) (Н) Нормальная нагрузка (кгс) Коэф. трения (сред) Коэф. износа Скорость износа мкм/м время работы до разрушения (сек)

т (Т=550о 3,5 5,5 27 0,20 0,5 0,29 360

С)

т (Т=520о 3,3 6,3 26 0,24 0,6 0,35 340

С)

т (Т=500о 3,2 7 18 0,38 0,8 0,5 300

С)

™ (Т=460о 3,0 6,5 23 0,28 1 0,65 280

С)

Сравнение приведенных результатов показывает, что наибольшей износостойкостью обладают покрытия с большей температурой конденсации. Эти покрытия характеризуются наименьшим измеряемым значением износа.

В целом, время работы до разрушения у покрытий, полученных при наибольшей температуре конденсации примерно в 1,2 раза больше, чем время разрушения того же покрытия, но при температуре на 100о С меньше.

Такие покрытия хорошо наносить на детали, подверженные износу, такие как режущие инструменты из стали Р6М5, т. к. сталь марки Р6М5 -особый вид легированной инструментальной стали, предназначенный для изготовления быстрорежущих металлообрабатывающих инструментов.

Список литературы

1. Получение вакуумно-дуговых Т1-А1-К - покрытий с использованием многокомпонентных СВС - прессованных катодов [Текст] / А.П. Амосов, А. А. Ермошкин, А.Ф. Федотов, В.Н. Лавро, Е.И. Латухин, К.С. Сметанин, С.И. Алтухов // Заготовительные производства в машиностроении, 2011, № 8, с.43-45.

2. Добровольский А. Г, Кошеленко П. И. Абразивная износостойкость материалов: Справочное пособие. - Киев: Техника. 1989. - 211с.

Irina Bredikhina, graduate student (e-mail: [email protected]), 89372001558 Samara state technical University, Samara, Russia Lavro Victor N. associate Professor (e-mail: [email protected] )

Samara state technical University, Samara, Russia Nikolaev Aleksandr, post-graduate student (e-mail: [email protected]) Samara state technical University, Samara, Russia

STUDY OF THE INFLUENCE OF THE CONDENSATION TEMPERATURE OF THE ION-PLASMA COATING TIN ON TRIBOTECHNOLOGIES PROPERTIES

Abstract: This article we study the dependence of the condensation temperature of the ionplasma coating TiN on tribological properties of ion-plasma coatings, naparennyj in steel R6M5.

Key words: tribological properties of ion-plasma coatings, wear resistance. УДК 621.762

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО ПОКРЫТИЯ TiN НА ТВЕРДОСПЛАВНОЙ

ПЛАСТИНЕ ВК6 Лавро Виктор Николаевич, доцент (e-mail: [email protected]) Николаев Александр Игоревич, аспирант (e-mail: [email protected]) Климова Анастасия Евгеньевна, бакалавр Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия (e-mail: [email protected])

В данной работе проведены исследования структуры, механических и триботехнических свойств ионно-плазменного покрытия TiN нанесенного на пластину из твердого сплава ВК6 при изменении частоты оборотов и величины нагрузки, действующей на испытуемое изделие.

Ключевые слова: триботехнические свойства, ионно-плазменные покрытия, износостойкость, трение скольжения, твердый сплав, резцы.

Нитрид титана широко известен как твердый, огнеупорной, устойчивый к коррозии и износостойкий материал. В большинстве случаев он используется в качестве покрытия, чтобы сохранить края стали и керамики для обработки инструментов, сверла, фрезы, резцы, пресс-форм, штампов.

Покрытия получали с использованием модернизированной вакуумно -дуговой установки «ЮНИОН».

Покрытия наносили на пятиугольные образцы диаметром 15мм и высотой 5мм из твердого сплава ВК6. Плоская поверхность образцов подвергалась шлифованию и полированию до Ra=0,2мкм. Образцы располагались в