Влияние пластической деформации и ионно-плазменного азотирования на структуру и свойства стали Р6М5 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Асылбаев Александр Владиславович

• Асылбаев Александр Владиславович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Асылбаев Александр Владиславович

Содержание

Введение

1 Анализ методов повышения эффективности ионно-плазменного структурно-фазового модифицирования поверхностей материалов

1. I Азотирование

1.1.1 Особенности ионно-плазменного азотирования

1.1.2 Особенности ионно-плазменного азотирования инструментальных сталей

1.2 Способы повышения диффузии в металлах методами пластической деформации

1.3 Методы интенсификации ионно-плазменного азотирования

1.3.1 Ионно-плазменное азотирование с усиленным тлеющим разрядом

1.3.2 Микроволновое ионно-плазменное азотирование с использованием электронно-циклотронного резонанса

1.3.3 Ионно-плазменное азотирование с магнитным полем

Выводы по главе

2 Объект, методы и методики экспериментальных исследований

2.1 Объект исследований, область применения исследуемого материала

Методика предварительной пластической деформации образцов из инструментальной стали

2.3 Описание модернизированной установки ЭЛУ-5М для ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем

2.4 Метод измерения микротвёрдости

2, 5> Методика определения износостойкости поверхности

2.6 Метод оптической металлографии

2.7 Метод растровой электронной микроскопии

2.8 Методика проведения рентгеноструктурного анализа

2.9 Методика зондовых измерений

3 Исследование влияния режимов ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде на механические свойства и структуру поверхности пластически деформированной инструментальной стали Р6М5

Исследование влияния режимов ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде на механические свойства поверхности пластически деформированной инструментальной стали Р6М5

Исследование влияния режимов ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде на структурно-фазовые превращения в пластически деформированной инструментальной стали Р6М5

Выводы по главе

4 Исследование влияния ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем на механические свойства и структуру поверхности пластически деформированной инструментальной стали Р6М5

4.1 Исследование влияния ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем на механические свойства поверхности пластически деформированной инструментальной стали Р6М5

4.2 Исследование влияния ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем на структурно-фазовые превращения в пластически деформированной инструментальной стали Р6М5

4.3 Исследование влияния магнитного поля на основные характеристики плазмы тлеющего разряда

Выводы по главе

5 Разработка комбинированной технологии ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем пластически деформированной стали Р6М5

Обоснование выбора технологических режимов ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем пластически деформированной стали Р6М5

Описание разработанной комбинированной технологии ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем пластически деформированной стали Р6М5

Результаты обработки режущего инструмента по комбинированной технологии ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем

Выводы по главе

Заключение

Список использованной литературы Приложения

115

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние пластической деформации и ионно-плазменного азотирования на структуру и свойства стали Р6М5»

ВВЕДЕНИЕ

Постоянное совершенствование науки, техники и технологии обусловливает предъявление все более высоких требованиях к механическим и эксплуатационным свойствам материалов. В настоящее время металлические материалы часто не полностью соответствуют требованиям, связанным с их назначением. Это определяет необходимость использовать более дорогие материалы, обладающие требуемыми свойствами в исходном состоянии, или модифицировать уже существующие материалы путем термической или механической обработок. Модификация металлических материалов может привести к изменению механических и эксплуатационных свойств как во всем их объеме, так и только в верхних слоях. До настоящего момента большинство исследований, посвященных изменениям свойств материалов, были посвящены изменению химического и фазового состава путем применения различных методов термической обработки или использованию соответствующей термопластической обработки, которая в сочетании с ускоренным охлаждением обеспечивает получение структур с необходимыми механическими свойствами.

Наиболее перспективным из существующих методов повышения механических и эксплуатационных свойств материалов является механическая обработка пластической деформацией (ПД), которая заключается в формировании в материале сильно фрагментированной и разориентированной структуры наклепа за счет больших деформаций. Материалы с такой структурой показывают высокие значения физико-механических свойств, но в то же время их поверхность в условиях контактных нагрузок интенсивно изнашивается. Поэтому с целью повышения износостойкости материалы с данной структурой необходимо подвергать химико-термической обработке (ХТО). Среди методов ХТО самым распространенным в промышленности является ионно-плазменное азотирование в тлеющем разряде.

Известно, что эффективное ионно-плазменное азотирование стальных материалов происходит при температурах выше 500 °С, а деформированная

структура наклепа, образованная после интенсивной пластической деформации (ИПД), при нагреве выше данной температуры рекристаллизуется, что приводит к росту зерен и разупрочнению. Вследствие этого необходимо понижать температуру азотирования, что приводит к снижению скорости диффузии азота, и, следовательно, увеличивает длительность процесса обработки. Таким образом, актуальность данного исследования обусловлена необходимостью разработки новой технологии низкотемпературного азотирования материалов с деформированной структурой путем применения метода интенсификации, поскольку данная технология позволит повысить скорость диффузии при низкотемпературном ионно-плазменном азотировании за счет увеличения градиента концентрации насыщающего элемента.

Целью настоящей работы является исследование влияния ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем на структурно-фазовый состав и механические свойства предварительно пластически деформированной стали Р6М5 и разработка на этой основе комбинированной технологии обработки для повышения стойкости металлорежущего инструмента.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Проанализировать методы повышения эффективности ионно-плазменного азотирования и обосновать выбор комбинированного ионно-плазменного азотирования пластически деформированной инструментальной стали.

2. Исследовать влияние технологических параметров ионно-плазменного азотирования и предварительной пластической деформации кручением на структуру, фазовый состав и механические свойства модифицированного слоя инструментальной стали Р6М5.

3. Исследовать влияние магнитного поля при ионно-плазменном азотировании пластически деформированной инструментальной стали Р6М5 на структуру, фазовый состав и механические свойства.

4. Разработать типовой технологический процесс комбинированного ионно-плазменного азотирования режущего инструмента из инструментальной стали Р6М5.

5. Провести производственные испытания сверла из инструментальной стали Р6М5 с комбинированным ионно-плазменным азотированием в магнитном поле.

Научная новизна исследования заключается в том, что в нем впервые:

1. Применение магнитное поле с индукцией 35 мТл при ионно-плазменном азотировании в зоне обработки, что формирует градиент концентрации заряженных частиц, увеличивает концентрацию электронов до 4,58 • 1016 м-3 в прикатодной области и способствует увеличению числа актов ионизации обрабатываемой поверхности, приводя к увеличению толщины упрочненного слоя с 80 мкм до 140 мкм.

2. Установлено, что применение пластической деформации в качестве предварительной обработки перед ионно-плазменным азотированием с магнитным полем приводит к снижению коэффициента трения поверхности в два раза вместе с сокращением адгезионной составляющей износа в результате увеличения поверхностной зоны с 20 мкм до 90 мкм со значением микротвердости 1400 HVo,l.

3. Установлено, что применение магнитного поля при ионно-плазменном азотировании при 100 Па в интервале температур 400...450 °С в течение 4...6 часов увеличивает стойкость металлорежущего инструмента на 30 % по сравнению с инструментом, обработанным по исходной технологии.

Практическая значимость диссертационной работы определяется тем, что:

1. Разработан способ ионно-плазменного азотирования в магнитном поле, который позволяет осуществлять процесс азотирования одновременно с генерированием в камере магнитного поля. При этом нагрев до температур азотирования осуществляется посредством плазмы азота повышенной плотности, сформированной в тороидальной области вращения электронов при помощи магнитного поля (Патент РФ №2711067).

2. Разработан способ ионно-плазменного азотирования изделий с деформированной структурой в магнитном поле, механизм которого заключается в создании на изделии деформированной структуры путем пластической деформации и последующем ионно-плазменном азотировании в тлеющем разряде с наложением магнитных полей (Патент РФ №2793172).

3. Разработан способ диагностики плазмы с помощью зонда Ленгмюра с защитным кольцом, который заключается в установке зонда в плазму и регистрации вольтамперных характеристик, позволяющих определить параметры плазмы. Отличительной особенностью способа является установленное на зонде защитное кольцо из проводящего материала, обеспечивающее возникновение на зонде и на защитном кольце электрических слоев, которые перекрывают друг друга, что ведет к уменьшенью их площади (Патент РФ №2777900).

4. Разработана комбинированная технология ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде с магнитным полем пластически деформированной стали Р6М5. Полученные результаты были внедрены в производственный процесс ПАО «ОДК-УМПО» при упрочнении металлорежущего инструмента, что подтверждается соответствующим актом внедрения.

Методы исследования. При выполнении работы были использованы современные методы исследований: измерение микротвердости для определения механических свойств, трибологические испытания поверхности на износостойкость, растровая электронная микроскопия, металлографический и рентгеноструктурный анализы, а также запатентованный новый способ диагностики плазмы и зонд Ленгмюра с защитным кольцом для его реализации.

Положения, выносимые на защиту:

1. Совокупность экспериментальных данных о влиянии технологических параметров ионно-плазменного азотирования и предварительной пластической деформации кручением на структуру, фазовый состав и механические свойства модифицированного слоя инструментальной стали Р6М5.

2. Результаты влияния магнитного поля при ионно-плазменном азотировании пластически деформированной инструментальной стали Р6М5 на структуру, фазовый состав и механические свойства.

3. Способ ионно-плазменного азотирования в магнитном поле.

4. Типовой технологический процесс комбинированного ионно-плазменного азотирования режущего инструмента из стали Р6М5, обеспечивающий повышение его стойкости.

Достоверность результатов работы подтверждается проверенным и сертифицированным оборудованием, на котором производились исследования, соответствием экспериментальных данных теоретическим расчетам, а также сопоставлением полученных результатов с другими исследованиями.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих семинарах и конференциях: Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения» (Уфа, 2016); Всероссийская (с международным участием) конференция «Физика низкотемпературной плазмы» (Казань, 2017); Всероссийская зимняя школа-семинар магистрантов, аспирантов и молодых ученых (с международным участием) (Уфа, 2018); Международный конгресс «Energy Fluxes and Radiation Effects» (Томск, 2018, 2020, 2022, 2024); Международная научно-практическая конференция «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (Иркутск, 2019); 14-я международная конференция «Gas Discharge Plasmas and Their Applications» (Томск, 2019); 15-я международная конференция «Gas Discharge Plasmas and Their Applications» (Екатеринбург, 2021); Международная научно-техническая конференция «Быстрозакаленные материалы и покрытия» (Москва, 2020, 2022, 2024); 16-я международная конференция «Gas Discharge Plasmas and Their Applications» (Уфа, 2023).

Работа выполнения в рамках государственного задания № FEUE-2023-0006 «Исследование физико-химических и механических процессов при формообразовании и упрочнении деталей для авиакосмической и транспортной техники» и гранта в форме субсидии в области науки из бюджета Республики Башкортостан для государственной поддержки молодых ученых - аспирантов и кандидатов наук в 2021 году.

Публикации. Основные положения диссертационного исследования отражены в 20 научных статьях, из которых 3 опубликованы в рецензируемых

научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 4 - в изданиях, индексируемых международными базами данных Web of Science и Scopus. Также получены 3 патента РФ на изобретения.

Личный вклад автора состоит в непосредственном участии в постановке цели и задач исследования, планировании и проведении экспериментальных исследований, анализе полученных данных, формулировании выводов, положений и научной новизны, а также в подготовке докладов для научных конференций и написании статей для публикации в научных журналах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 137 страницах с приложениями, иллюстрирована 94 рисунками и 7 таблицами, список литературы состоит из 75 наименований.

1 Анализ методов повышения эффективности ионно-плазменного структурно-фазового модифицирования поверхностей материалов

1.1 Азотирование

Азотирование - вид химико-термической обработки (ХТО), заключающийся в диффузионном насыщении азотом поверхностных слоев материала при нагревании в специальной среде [1]. Азотирование впервые было внедрено на производстве в качестве технологического процесса в Германии в 1923 году по разработкам немецкого инженера Адольфа Фрая, хотя первым исследовал данный процесс американский инженер-металлург Адольф Махлет. В результате своих экспериментов Махлет обнаружил, что азот хорошо растворяется в железе, тем самым повышая поверхностную твердость и коррозионную стойкость в низколегированных сталях [2]. Также Махлет разработал способ контроля над разложением аммиака при азотировании с использованием водорода в качестве газа-растворителя [3].

В основе диффузионного процесса азотирования лежит растворимость азота в железе, что хорошо отражено на диаграмме состояния железо-азот (Fe-N) (рис. 1.1), иллюстрирующей те структурно-фазовые превращения, которые происходят в стальных материалах при их азотировании в зависимости от температуры и концентрации насыщающего элемента - азота. В стабильной системе Fe-N в равновесии находятся а- и у-твердые растворы азота в железе и газообразный азот. Нитриды (высокоазотистые соединения) диссоциируют с выделением азота при нагреве. Однако наибольшее значение имеет метастабильная система Fe-N, в которой образуются следующие фазы [1, 4-6]:

• а-фаза - азотистый феррит, твердый раствор внедрения азота в а-Fe. Имеет ОЦК решетку с периодами 0,286.. .0,287 нм в зависимости от содержания азота. Азот занимает поры в a-Fe. Растворимость азота в а-фазе при эвтектоидной температуре не превышает 0,11 масс. %, снижаясь при комнатной температуре до 0,004 масс. % N.

Fe N. масс % —>

Рисунок 1.1 - Диаграмма состояния системы Fe-N [1, 4-10]

• у-фаза - азотистый аустенит, твердый раствор внедрения азота в у-Fe. Имеет ГЦК решетку с неупорядоченным расположением атомов азота в междоузлиях. Периоды решетки в зависимости от концентрации составляют 0,361...0,366. Максимальная растворимость азота в у-фазе 2,8 масс. %. При температуре 590 °С у-фаза претерпевает эвтектоидный распад у —»а + у'.

• а'-фаза - азотистый мартенсит, пересыщенный твердый раствор азота в а-Fe, образующийся из у-фазы в результате мартенситного превращения в условиях больших переохлаждений (закалки). Имеет тетрагональную ОЦК решетку с распределением атомов азота в серединах ребер элементарных ячеек. При распаде (отпуске) а'-фазы сначала образуется метастабильная а''-фаза, соответствующая нитриду Fe1óN2, а затем образуется нитрид Fe4N.

• а''-фаза - метастабильный азотистый мартенсит, соответствующий нитриду Fe1óN2, который образуется при распаде (отпуске) а'-фазы. Структура а''-фазы имеет псевдоаустенитную ГЦК решетку, элементарная ячейка которой представляет собой восемь искаженных ОЦК ячеек исходной а'-фазы.

• у '-фаза - твердый раствор на базе нитрида Fe4N с ГЦК решеткой из атомов железа с упорядоченным расположением атомов азота в центрах элементарных кубов. Зона гомогенности находится в пределах 5,3...5,75 масс. % N. Эта фаза устойчива до 670 °С, при более высоких температурах у'-фаза превращается в е-фазу.

• е-фаза - твердый раствор на базе нитрида Fe2-зN с ГПУ решеткой из атомов железа с расположением атомов азота в междоузлиях, которые образуют подрешетку типа графита. Зона гомогенности е-фазы довольно широкая, и составляет 4,55.11 масс. % N. При температуре 650 °С е-фаза претерпевает эвтектоидный распад е —»у + у'. Содержание азота в эвтектоиде - 4,55 масс. %.

• С-фаза - твердый раствор на базе нитрида Fe2N с орторомбической решеткой, в которой атомы азота упорядоченно распределены. Кристаллическая структура С-фазы является искаженной модификацией решетки е-фазы (псевдогексагональная) из-за большего количества атомов азота, которые вызывают сдвиг атомов железа. Отличие структуры С-фазы от е-фазы состоит в более плотной упаковке атомов азота. Зона гомогенности С-фазы невелика и составляет 11,07.11,18 масс. % N.

Внедрившиеся в поверхностный слой стали атомы азота диффундируют по его объему. В зависимости от продолжительности азотирования образуется соответствующий профиль распределения азота по глубине (рис. 1.2) [2, 5, 7].

е-Ре^

Нитридный слой

Азотированный слой

> Диффузионная зона

Материал основы

Рисунок 1.2 - Типичная структура сечения азотированного слоя

Таблица 1.1 - Фазы системы железо-азот [1, 4-9]

Фаза Кристаллическая структура Примечание

а (азотистый феррит) Объёмно-центрированная кубическая (ОЦК) Максимальная растворимость 0,11 масс. % N при 590 °С, при комнатной 0,004 масс. % N.

У (азотистый аустенит) Гранецентрированная кубическая (ГЦК) Максимальная растворимость 2,8 масс. % N при 650 °С. Существует лишь выше эвтектоидной температуры (590 °С).

а' (азотистый мартенсит) Тетрагональная ОЦК

а'' - Fel6N2 (метастабильный азотистый мартенсит) Псевдоаустенитная ГЦК Метастабильная фаза, наблюдаемая ниже 200 °С при выделении азота из феррит и при отпуске азотистого мартенсита.

у' - Fe4N ГЦК Зона гомогенности находится в пределах 5,3.. .5,75 масс. % N.

е - Fe2-зN Гексагональная плотноупакованная (ГПУ) Очень широкая зона гомогенности -4,55.11 масс. % N.

С - Fe2N Орторомбическая (ромбическая) Зона гомогенности находится в пределах 11,07.11,18 масс. % N

Распределение азота по глубине имеет скачкообразный характер вследствие отсутствия переходных двухфазных слоев [6].

При достижении концентрации азота на поверхности величины, необходимой для образования у'- и е-фазы, наблюдается образование соответствующих им нитридов - Fe4N и Fe2-зN соответственно. Они быстро растут из отдельных зародышей и формируют сплошной слой, называемый нитридным. Независимо от содержания азота, толщина формируемого слоя определяется

продолжительностью азотирования согласно первому закону диффузии Фика. Одновременно с этим продолжается диффузия атомов азота вглубь стали через сформированный нитридный слой [5].

В результате азотирования в приповерхностных слоях образуются слои с различным содержанием азота. Внешним слоем образуется е-фаза (Ре2-зК), обладающая наибольшей концентрацией азота, глубже лежит слой с меньшей концентрацией - у'-фаза (Ре4К), далее находится диффузионная зона, состоящая из у-фазы, и за ней уже расположен материал основы (у малоуглеродистых сталей это а-фаза железа). Нитридный слой и диффузионная зона вместе образуют азотированный слой [5].

Диффузионная зона характеризуется низкой твердостью и практически идентична твердости материала основы. Нитридный слой, состоящий из у'- и е-фаз, обладает высокой твердостью в результате образования твердых нитридов Fe4N и Fe2-зN. Образованная на поверхности е-фаза также характеризуется повышенной сопротивляемостью износу и высокой стойкостью против коррозии в атмосфере и пресной воде [1]. Таким образом, при азотировании железа последовательно образуются в виде слоев фазы а —» у' —— ев соответствии с порядком их расположения вдоль изотермы, которая соответствует температуре насыщения на диаграмме состояния Fe-N (рис. 1.1) [1, 5].

На практике азотированию подвергают легированные стали. Наличие легирующих элементов, как и углерода, существенно не меняет кинетику образования азотированного слоя. Как и в чистом железе, при наличии легирующих элементов происходит последовательное образование насыщенных азотом слоев из фаз а, у' + а и е + у' + а; также одновременно образуются нитриды специальных элементов (СЫ, Мо^ АШ, и др.). Последние также образуются при охлаждении от температуры азотирования до комнатной вследствие уменьшения их растворимости в основных азотистых фазах [6].

В настоящее время использование азотирования как процесса, повышающего долговечность и надежность деталей и инструментов, широко распространено в различных отраслях промышленности. Вместе с тем у обрабатываемых деталей

значительно увеличиваются прочность, твердость, износостойкость, задиростойкость, сопротивление усталости и коррозии, а при сквозном (объемном) насыщении - жаропрочность и жаростойкость. На сегодняшний день разработано огромное количество вариаций технологического процесса азотирования, которые классифицируются по следующим признакам [1]:

• составу среды: азотирование в газах, жидких и твердых средах (в пастах или порошках);

• температуре процесса (¿): низкотемпературные < А1 в системе железо -азот), среднетемпературные > А1 в системе железо-азот, но ? < А1 в системе железо-углерод), высокотемпературные (высокотемпературное азотирование, карбонитрирование, нитроцементация) > А1 в системе железо-углерод) процессы;

• диффундирующему элементу: азотирование, карбоазотирование, оксиазотирование, оксикарбоазотирование, сульфоазотирование;

• давлению в реакторе: азотирование при повышенном, пониженном и пульсирующем давлении;

• способу подвода энергии: нагрев за счет конвекции, излучения, низкотемпературной плазмы, индукционного электронного и лазерного нагрева;

• типу печного устройства: азотирование в камерных, шахтных, тигельных и других печах;

• структуре получаемых слоев на железе и стали: азотирование с получением композиционного слоя (нитридная зона е- и у'-фазы и диффузионный подслой, состоящий из а-фазы, избыточной у'-фазы специальных нитридов и карбидов (карбонитридов)) - зона внутреннего азотирования; внутреннее азотирование (только диффузионный подслой - а + У + фазы + карбиды (карбонитриды)); антикоррозионное азотирование (беспористая плотная поверхностная нитридная е-фаза или оксикарбонитридная зона ^е, М) (Ы, С, О));

• комбинациям технологических процессов: азотирование + закалка (азотирование, карбоазотирование); азотирование + закалка при нагреве ТВЧ, лазерным излучателем; азотирование + механическое упрочнение ППД; азотирование + оксидирование; цементация + азотирование.

Основным классифицирующим показателем всех процессов азотирования является температура процесса. Чаще всего используются низкотемпературные (500.600 °С) и высокотемпературные (600.1200 °С; подвергаются жаропрочные стали, сплавы и тугоплавкие металлы) процессы азотирования. Но широкое распространение получили низкотемпературные процессы азотирования благодаря преимуществам, которые они предоставляют по сравнению с процессами, происходящими при более высоких температурах: снижению деформации деталей, сокращению объема последующих (отделочных) работ и уменьшению расхода энергии [1].

Помимо классификации по температурным режимам, все процессы азотирования делятся на три основных метода [1]: газовое азотирование, азотирование в соляных ваннах и ионно-плазменное азотирование (ИПА). Среди рассматриваемых методов наибольшее распространение получают гибкие регулируемые процессы на основе ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде.

1.1.1 Особенности ионно-плазменного азотирования

Ионно-плазменное азотирование (также известное как ионное азотирование, плазменное азотирование или азотирование в тлеющем разряде) - процесс, заключающийся в насыщении металлических деталей в азотосодержащем вакууме, в котором возбуждается тлеющий электрический разряд (рис. 1.3) [11]. Данный процесс первым исследовал в 1930-х годах немецкий физик Венхельдт, который использовал плазму в качестве инструмента при азотировании. Но Венхельдту не удалось в достаточной мере контролировать процесс азотирования из-за нестабильности тлеющего разряда. Вскоре ученый в сотрудничестве с физиком и предпринимателем Бернхардом Бергхаусом сумел стабилизировать и проконтролировать процесс ионно-плазменного азотирования [2].

Выход газа ^ Вход газа

Рисунок 1.3 - Схема ионно-плазменного азотирования

На рисунке 1.3 представлена схема ионно-плазменного азотирования, согласно которой детали, установленные в герметичной камере с разряженной азотосодержащей атмосферой (чистый азот, аммиак или смесь азота и водорода), подключают к отрицательному электроду (катод), а стенки камеры к положительному (анод). Затем на электроды подают напряжение (500.1000 В) и возбуждают тлеющий разряд, вследствие чего происходит ионизация газа, а образованные положительно заряженные ионы азота устремляются к отрицательному полюсу — катоду. Электрическое сопротивление газовой среды вблизи катода резко возрастает, в результате чего почти все прикладываемое напряжение между анодом и катодом падает на сопротивление вблизи катода на расстоянии нескольких миллиметров от него, что создает очень высокую напряженность электрического поля вблизи катода. Ионы азота, попадая в зону высокого напряжения, ускоряются и, сталкиваясь с деталью (катодом), диффундируют вглубь ее поверхности. В результате перехода кинетической энергии ионов азота в тепловую деталь нагревается до 470.580 °С за непродолжительное время (примерно 15.30 мин.), после чего происходит

диффузия азота в глубь металла, т.е. идет процесс азотирования. Кроме того, ионы железа выбиваются с поверхности детали, когда сталкиваются с другими ионами: за счет этого поверхность очищается от окисных пленок, препятствующих азотированию, что особенно важно при обработке коррозионностойких сталей, у которых пассивирующая пленка обычными способами удаляется очень сложно [12].

Главным преимуществом ионно-плазменного азотирования (ИПА) по сравнению с другими методами азотирования является стабильное качество обработки при минимальном изменении свойств от детали к детали и от садки к садке. Помимо этого, ИПА имеет следующие основные преимущества [4, 13]:

• более высокая поверхностная твёрдость;

• отсутствие деформации деталей после обработки;

• более низкая температура обработки, благодаря которой в сталях не происходит структурных превращений;

• возможность обработки глухих и сквозных отверстий;

• возможность обработки деталей неограниченных размеров и форм;

• сохранение твердости азотированного слоя после нагрева до 600.650 °С;

• возможность управления процессом насыщения, который обеспечивает получение покрытия высокого качества, заданного фазового состава и строения;

• низкая вовлеченность оператора (автоматизация), снижающая риск возникающих в процессе производства проблем, повышающая надежность и обеспечивающая повторяемость процесса;

• резкое сокращение длительности азотирования деталей (в 2.2,5 раза) по сравнению с газовым азотированием;

• снижение эксплуатационных расходов за счет низкого потребления технологического газа вместе с низким потреблением энергии;

• отсутствие загрязнения окружающей среды;

• снижение себестоимости обработки в несколько раз.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Асылбаев Александр Владиславович, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лахтин Ю.М. Теория и технология азотирования / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган, Г.-И. Шпис, З. Бемер. - М.: Металлургия, 1991. - 320 с.

2. Pye D. Practical nitriding and ferritic nitrocarburizing. - ASM International, 2003. - 256 p.

3. Machlet A. Hardening or treatment of steel, iron, &c. US1092925A, IPC -C21D1/78, 24 June 1913.

4. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: Справ. изд./ Банных О.А., Будберг П.Б., Алисова С.П. и др. - М.: Металлургия,1986. - 440 с.

5. Берлин Е.В., Коваль Н.Н., Сейдман Л.А. Плазменная химико-термическая обработка поверхности стальных деталей М.: Техносфера, 2012. - 464 c.

6. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

7. Schwarz B. Gas nitriding of iron-based alloys. - Stuttgart: Universitätsbibliothek der Universität Stuttgart, 2014. - 160 p.

8. Kunze J. Nitrogen and Carbon in Iron and Steel. - Berlin: Akademie Verlag 1990. - 245 p.

9. Somers M.A.J. Dependence of the lattice parameter of у iron nitride, fe4n1- x, on nitrogen content; accuracy of the nitrogen absorption data / M.A.J. Somers, N.M. van der Pers, D. Schalkoord, and E.J. Mittemeijer //Metallurgical Transactions A. - 1989. -V. 20. - P. 1533-1539.

10. Binary Alloy Phase Diagrams / Ed. by T.B. Massalski, H. Okamoto, P.R. Subramanian, L. Kacprzak. - ASM International, Materials Park, OH. - 1990. - 3589 p.

11. Ионно-плазменное азотирование [Электронный ресурс]: Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: https://heattreatment.ru/ionno-plazmennoe-azotirovanie.html, свободный.

12. Ионное азотирование [Электронный ресурс]: Электрон. текстовые дан. -Режим доступа: http://delta-grup.ru/bibliot/100/55.htm, свободный.

13. Ионно-плазменное азотирование [Электронный ресурс]: Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: http://uravia.narod.ru/p_ia.htm, свободный.

14. Bernal A. Investigation on nitriding with enphasis in plasma nitriding process, current technology and equipment: Review article // Materials processing. Royal Institute of Technology. - 2006. - P. 1-37.

15. Металловедение и термическая обработка стали: Справ. изд. - 3-е изд., перераб. и доп. В 3-х т. - М.: Металлургия, 1983. - Т. 2. Основы термической обработки / Под ред. Бернштейна М. Л., Рахштадта А. Г. - 368 с.

16. Артингер И. Инструментальные стали и их термическая обработка / И. Артингер. - М.: «Металлургия», 1982. - 312 с.

17. Ионная химико-термическая обработка сплавов / Б.Н. Арзамасов А.Г. Братухин., Ю.С. Елисеев, Т.А. Панайоти. - М.: Изд-во МВТУ им Баумана, 1999. - 400 с.

18. Материаловведение / Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др.- М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

19. Физическая энциклопедия / А.М. Прохоров, Д.М. Алексеев, А.М. Балдин, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др.- М.: Сов. энциклопедия, 1988. -Т.1. - 704 с.

20. Sharifova E.G. Analysis of published data to examine ways of intensification of the process of nitriding / E.G. Sharifova, O.V. Silina, K.V. Makarova // MASTER'S JOURNAL. - 2015. - № 2. - P. 60-62.

21. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. / Л.Г. Одинцов. - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с.

22. Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин. - М.: Машиностроение, 1993. - 448 с.

23. Валиев Р.З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р.З. Валиев, И.В. Александров. - М.: Логос, 2000. - 272 с.

24. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 416 с.

25. ГОСТ 18296-72. Обработка поверхностным пластическим деформированием. Термины и определения. Введ. 01.01.1974. - Москва: Изд-во стандартов, 1973. - 10 с.

26. Ярушин С.Г. Технологические процессы в машиностроении: учебник для бакалавров / С. Г. Ярушин. - Москва: Издательство Юрайт, 2014. - 564 с.

27. Лекция 6. Дефекты кристаллической решетки. Методы интенсивной пластической деформации. Равноканальное угловое прессование. Кручение под высоким давлением. Всесторонняя ковка [Электронный ресурс]: Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: https://portal.tpu.ru/SHARED/p/PANIN/learning/Metals/Tab1/Lection6.pdf, свободный.

28. Cho K.T. et al. Surface hardening of shot peened H13 steel by enhanced nitrogen diffusion / K.T. Cho, K. Song, S.H. Oh, Y.-K. Lee, W.B. Lee // Surface and Coatings Technology. - 2013. - Vol. 232. - P. 912-919.

29. Li Y. et al. The effect of surface nanocrystallization on plasma nitriding behaviour of AISI 4140 steel / Y. Li, L. Wang, D. Zhang, L. Shen // Applied Surface Science. - 2010. - Vol. 257, № 3. - P. 979-984.

30. Lu Y. et al. Enhanced plasma nitriding efficiency and properties by severe plastic deformation pretreatment for 316L austenitic stainless steel / Y. Lu, D. Li, H. Ma, X. Liu, M. Wu, J. Hu //Journal of Materials Research and Technology. - 2021. -Vol. 15. - P. 1742-1746.

31. Ferkel H. et al. RF plasma nitriding of severely deformed iron-based alloys / H. Ferkel, M. Glatzer, Y. Estrin, R.Z. Valiev, C. Blawert, B.L Mordike // Materials Science and Engineering: A. - 2003. - Vol. 348. - № 1-2. - P. 100-110.

32. Schuster J., Bruder E., Müller C. Plasma nitriding of steels with severely plastic deformed surfaces / J. Schuster, E. Bruder, C. Müller //Journal of Materials Science. -2012. - Vol. 47. - P. 7908-7913.

33. Jayalakshmi M. et al. Microstructural characterization of low temperature plasma-nitrided 316L stainless steel surface with prior severe shot peening / M. Jayalakshmi, P. Huilgol, B. Ramachandra Bhat, K. Udaya Bhat //Materials & Design. - 2016. - Vol. 108. - P. 448-454.

34. Ji S. J. et al. The effects of severe surface deformation on plasma nitriding of austenitic stainless steel / S.J. Ji, L. Wang, J.C. Sun, Z.K. Hei // Surface and Coatings Technology. - 2005. - Vol. 195, № 1. - P. 81-84.

35. Kumar N. et al. Effect of severe plastic deformation on pre-and post-nitriding conditions of 316 stainless steel / N. Kumar, A.S. Yadav, G.P. Chaudhari, S.R. Meka // Transactions of the Indian Institute of Metals. - 2022. - Vol. 75, № 11. - P. 2787-2795.

36. Selvabharathi R. Influence of shot peening and plasma ion nitriding on tensile strength of 2205 duplex stainless steel using A-PAW / R. Selvabharathi, R. Muralikannan // Materials Science and Engineering: A. - 2018. - Vol. 709. - P. 232240.

37. Meletis E. I. Intensified plasma-assisted processing: science and engineering // Surface and Coatings Technology. - 2002. - Vol. 149. - P. 95-113.

38. Singh V. Intensified plasma-assisted nitriding of AISI 316L stainless steel / V. Singh, K. Marchev, C.V. Cooper, E.I. Meletis // Surface and Coatings Technology. -2002. - Vol. 160. - P. 249-258.

39. Meletis E.I. The use of intensified plasma-assisted processing to enhance the surface properties of titanium / E.I. Meletis, C.V. Cooper, K. Marchev // Surface and Coatings Technology. - 1999. - Vol. 113 - P. 201-209.

40. Muraleedharan T.M. Surface modification of pure titanium and Ti-6A1-4V by intensified plasma ion nitriding / T.M. Muraleedharan, E.I. Meletis // Thin Solid Fihns. -1992. - Vol. 221. - P. 104-113.

41. Дорфман Я.Г. По поводу термина «циклотронный резонанс» // Успехи физических наук. - 1957. - Т. 61 - С. 133-134.

42. Lei M.K. Plasma source ion nitriding: A new low temperature, lowpressure nitriding approach / M.K. Lei, Z.L. Zhang // Journal of Vacuum Science & Technology A. - 1995. - Vol. 13. - P. 2986-2990.

43. Czerwiec T. Low-pressure, high-density plasma nitriding: mechanisms, technology and results / T. Czerwiec, H. Michel, E. Bergmann // Surface and Coatings Technology. - 1998. - Vol. 108-109 - P. 182-190.

44. Matsuo S. Low temperature chemical vapor deposition method utilizing an electron cyclotron resonance plasma / S. Matsuo, M. Kiuchi // Japanese journal of applied physics. - 1983. - Vol. 22, № 4. - P. 210-212.

45. Camps E. Microwave plasma nitrided austenitic AISI-304 stainless steel / E. Camps, S. Muhl, S. Romero, J.L. Garcia // Surface and Coatings Technology -1998. - Vol. 106. - P. 121-128.

46. Lei M.K. Plasma source ion nitriding of pure iron: formation of an iron nitride layer and hardened diffusion layer at low temperature / M.K. Lei, Z.L. Zhang // Surface and Coatings Technology. - 1997 - Vol. 91. - P. 25-31.

47. Будилов, В. В., Киреев, Р. М., Рамазанов, К. Н., Вафин, Р. К. Способ азотирования в плазме тлеющего разряда. Патент на изобретение № 2409700, МПК - 8С23С8/36, C21D9/30 от 30.06.2009. - 3 с.

48. Будилов В. В., Киреев Р. М., Рамазанов К. Н., Вафин Р. К. Способ вакуумного ионно-плазменного азотирования изделий из стали. Патент на изобретение № 2418095, МПК - 8С23С8/36, C21D9/30 от 29.06.2009. - 3 с.

49. Будилов В.В. Влияние скрещенных электрических и магнитных полей на ионное азотирование в тлеющем разряде / В.В. Будилов, К.Н. Рамазанов, Р.К. Вафин // Физика и химия обработки материалов. Москва. - 2011. - № 6. -С. 10-16.

50. Кибальникова О.В. Влияние магнитного поля на азотирование сталей системы Fe-Ni-Cr / О.В. Кибальникова, А.М. Махайлова, А.В. Баскаков // Физика и химия обработки материалов. - 2002. - № 3. - С. 86-89.

51. ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения [Текст]. Введ. 01.08.2008. - Москва: Стандартинформ, 2008 - 19 с.

52. ASTM G99-17. Standard test method for wear testing with a pin-on-disk apparatus // American Society for Testing and Materials, West Conshohocken. - 2017. - 6 p.

53. Ершов А.П. Метод электрических зондов Ленгмюра. Описание задачи спецпрактикума / А.П. Ершов. - М.: Физический факультет МГУ, 2007. - 26 с.

54. Власов А.Г. Исследование плазмы положительного столба тлеющего разряда: Методические указания к выполнению лабораторной работы КЭ-13 по курсу общей физики для студентов всех специальностей / А.Г. Власов, В.В. Ларионов, Н.А. Назимова. - Томск: Изд. ТПУ С.М., 2003. - 12 с.

55. Каган, Ю.М. Зондовые методы исследования плазмы / Ю.М. Каган, В.И. Перель // Успехи физических наук. - 1963. - Т. 81, № 3. - С. 411-450.

56. Чан П. Электрические зонды в неподвижной и движущейся плазме / П. Чан, Л. Телбот, К. Турян. - М.: Мир, 1978. - 203 с.

57. Балахнин А.Н. Влияние холодной пластической деформации методом радиальной ковки и последующей термической обработки на структуру и свойства стали 10Х3Г3М / А.Н. Балахнин, Д.О. Панов, М.Г. Титова, А.С. Перцев, А.И. Смирнов, Ю.Н. Симонов // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2012. - № 11. - С. 22-27.

58. Valiev R.Z. et al. Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation / R.Z. Valiev, Y. Estrin, Z. Horita, T.G. Langdon, M.J. Zechetbauer, Y.T. Zhu // Jom. - 2006. - Vol. 58. - P. 33-39.

59. Силина О.В. Влияние размера зерна аустенита на азотируемость низкоуглеродистой мартенситной стали 12Х2Г2НМФТ / О.В. Силин, С.С. Югай // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2010. - № 11. - С. 57-61.

60. Белашова И.С. Кинетика роста диффузионного слоя при термогазоциклическом способе азотирования / И.С. Балашова, А.О. Шашков // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2012. - № 6. - С. 46-50.

61. Li D. et al. Enhancement of wear resistance by sand blasting-assisted rapid plasma nitriding for 304 austenitic stainless steel / Y. Lu, D. Li, H. Ma, X. Liu, M. Wu, J. Hu, // Surface Engineering. - 2020. - Vol. 36, № 5. - С. 524-530.

62. Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах - М.: Металлургия, 1978. - 248 с.

63. Лахтин Ю.М. Азотирование стали / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган - М.: Машиностроение, 1976. - 256 с.

64. Valiev R.Z. Bulk nanostructured materials: fundamentals and applications / R.Z. Valiev, A.P. Zhilyaev, T.G. Langdon // - John Wiley & Sons, 2013. - 456 p.

65. Safarov I.M. The ultrafine-grained structure, texture and mechanical properties of low carbon steel obtained by various methods of plastic deformation / I.M. Safarov, A.V. Korznikov, R.M. Galeyev, S.N. Sergeev, S.V. Gladkovsky, D.I. Dvoynikov, I.Yu. Lotovchenko // Letters on materials. - 2016. - Vol. 6 (2). - P. 126-131.

66. Храмцова К.Д. Формирование ультрамелкозернистой структуры в аустенитных сталях, подвергнутых интенсивной пластической деформации [Электронный ресурс]: Электронный научный архив УрФУ. - Режим доступа: http://hdl.handle.net/10995/24943, свободный.

67. Тихонова М.С. Рекристаллизационные процессы в аустенитной коррозионностойкой стали после больших пластических деформаций: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Тихонова Марина Сергеевна. - Белгород, 2015. - 138 с.

68. Mechanisms of wear [Электронный ресурс]: Электрон. текстовые дан. -Режим доступа: https://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=mechanisms_of_wear, свободный.

69. Виды механического изнашивания [Электронный ресурс]: Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: https://eam.su/3-1-vidy-mexanicheskogo-iznashivaniya.html, свободный.

70. Сочугов Н.С. Ионно-плазменное оборудование и процессы нанесения тонкопленочных функциональных покрытий на подложки большой площади: дис. ... д-ра тех. наук: 05.27.02 / Сочугов Николай Семенович. - Томск, 2012. - 405 с.

71. Brokman A. Nitriding of stainless steel in a glow discharge in crossed electric and magnetic fields / A. Brokman, F. Dothan, F. Tuler // Materials Science and Engineering. - 1979. - Vol. 40, № 2. - P. 261-263.

72. Brokman A. A study of the mechanisms of ion nitriding by the application of a magnetic field / A. Brokman, F. Tuler // Journal of Applied Physics. - 1981. - Vol. 52, № 1. - P. 468-471.

73. Mukherjee S. Plasma-sheath ion nitriding: a cost-efficient technology for the surface modification of SS304 / S. Mukherjee, P.I. John //Surface and Coatings Technology. - 1998. - Vol. 98, № 1-3. - С. 1437-1439.

74. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т.2. Электричество и магнетизм. - М.: Наука, 1985. - 479 с.

75. Белый А.В., Кукареко В.А., Тарасевич И.Ю., Ших С.К., Бояренко И.В. Влияние плотности ионного ток на структурные параметры и свойства поверхностных слоев хромосодержащих сплавов железа, модифицированных ионами азота / А.В. Белый, В.А. Кукареко, И.Ю. Тарасевич, С.К. Ших, И.В. Бояренко // Физика и химия обработки материалов. - 2000. - № 4. - С. 11-17.

123

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Карта типового технологического процесса детали «Сверло 2300-6543».

Приложение Б. Копия акта производственных испытаний детали «Сверло 2300-6543».

Приложение В. Копия акта внедрения научных результатов работы. Приложение Г-Е. Копии патентов РФ на изобретения, разработанные в рамках работы.

ДУЕЛ.

ВЗАМ.

ПОДЛ.

1 ЛИСТОВ ЛИСТ 1

ФГБОУ ВО УУНИТ

' СВЕРЛО 2300-6543

УТВЕРЖДАЮ:

КОМПЛЕКТ ДОКУМЕНТОВ НА ТИПОВОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КОМБИНИРОВАННОГО ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО АЗОТИРОВАНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

РУКОВОДИТЕЛЬ: Р.К. ВАФИН

НОРМ.КОНТРОЛЬ: Р.Д. АГЗАМОВ

РАДРАБОТАЛ A.B. ДСЫЛЕДЕВ ФГБОУ ВО УУНИТ СВЕРЛО 2300-6543

ПРОДЕРНЛ Р К Р.ДФИН

1

Н КОНТР

М 01 Р6М5 ГОСТ 19265-73

КИМ КОЛ ЗАГОТ. ПРОФИЛЬ И РАЗМЕРЫ

КОЕ | ев| ма ЕН | Н. РАСХ КЛ | МЙ

ЦЕХ I УЧ. I РМ I Г)ПЕР I КОД, НАИМЕНОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ

_____ТЕХНПЛ ВРЕМЯ Hb 1 ДЕТ. f W

™ 1 "РОД_1 Р 1 VT_I ТГР I КРИП [ V.V_1 птт I

н_

КПП HBHMFHORtHtTC ПКПРУТТПРйНИЯ

01 02 03 01

05

06

07

08

09

10 11 12

13

14

15

16

17

18

19

20 21 22

23

24

25

26

27

28

005| ПОСТУПЛЕНИЕ

010) КОНТРОЛЬ ВХОДНОЙ

015| УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОЧИСТКА

020| ПОДГОТОВКА ОСНАСТКИ И ОБОРУДОВАНИЯ

030| СБОРКА

035| ЗАГРУЗКА

040| КОМБИНИРОВАННОЕ ТОННО-ПЛАЗМЕННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ

045| ВЫГРУЗКА

050| КОНТРОЛЬ ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ

055| СДАЧА

РАДРАБОТАЛ A.B. АСЫЛЕАЕВ ФГБОУ ВО УУНИТ

ПРОВЕРИЛ Р К ВДФИН

НАЧ.ПТК СВЕРЛО 2300-6543

Н КОНТР

М 01 Р6М5 ГОСТ 19265-73

хим коп чдтт. ПРОФИЛЬ И РАЗМЕРЫ

котг | fr| МП та | н рдгх кп | мч

А ■■■■■ 1 V4.I 1 nil-;- 1 fror, HWTCHORÄWK- onrPVIffi ПИПЧНВЧР.ШЕ РПКЖРНТА

F КПП. HRStMF! HORB КИЕ ОКОРУППНДНИЯ 1 1 1 1 1 1 II IniPJiF.HME! ЯРКМЯ

01 02 03 01

05

06

07

08

09

10 11 12

13

14

15

16

17

18

19

20 21 22

23

24

25

26

27

28

| 005{ ПОСТУПЛЕНИЕ

ИНСТРУМЕНТ ПОСТУПАЕТ ИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ЦЕХА С СОПРОВОДИТЕЛЬНОЙ ДОКУМЕНТАЦИЕЙ

К ПАРТИИ ИНСТРУМЕНТА СМОТРИ КЭ, ПРИКЛАДЫВАЕТСЯ ОДИН ИНСТРУМЕНТ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЛУБИНЫ И КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ, ПРОВЕРКИ МИКРОТВЕРДОСТИ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ И МИКРОТВЕРДОСТИ СЕРДЦЕВИНЫ ИНСТРУМЕНТА ПОСТУПАЮТ В ТАРЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ЦЕХА. ТАРА ЧИСТАЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ ИНСТРУМЕНТ ПОСТУПАЕТ ЧИСТЫМ, ЗАВЕРНУТЫМИ Б НЕПАРАФИНИРОБАННУИ БУМАГУ!

|010| КОНТРОЛЬ ВХОДНОЙ ВЫПОЛНЯЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬ

1 ПРОВЕРИТЬ НАЛИЧИЕ И ПРАВИЛЬНОСТЬ ОФОРМЛЕНИЯ СОПРОВОДИТЕЛЬНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

2 ПРОВЕРИТЬ ИНСТРУМЕНТ ВНЕШНИМ ОСМОТРОМ НА ОТСУТСТВИЕ ЗАБОИН, СЛЕДОВ МАСЛА, ГРЯЗИ И ДРУГИХ ДЕФЕКТОВ

3 ПРОВЕРИТЬ СООТВЕТСТВИЕ ИНСТРУМЕНТА ЭСКИЗУ - СМОТРИ КЭ

4 ПРОВЕРИТЬ СООТВЕТСТВИЕ МАРКИ МАТЕРИАЛА. В ТЕХНОЛОГИИ И СОПРОВОДИТЕЛЬНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

5 ПРОВЕРИТЬ МИКРОТВЕРДОСТЬ СЕРДЦЕВИНЫ НА ОБРАЗЦЕ ИЛИ НА ИНСТУРЕМНТЕ-ОБРАЗЦЕ - СМОТРИ КЭ НА КАЖДЫЙ НОМЕР ИНСТРУМЕНТА. ДЛЯ

1 2

А ЦЕХ | У Ч. I Р '■] | ОПЕР.| КОД, НАИ МЕНОБАЮ' Е ОПЕ РАЦИИ ОБОЗНАЧЕНИЕ ДОКУМЕНТА

Б КОЛ, НАИМЕНОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ СМ ПРОФ. I Р I УТ 1 KF 1 KOIÍfl ЕН оп ХМ ТПЭ ТШТ

К/М НАИМЕНОВАНИЕ ДЕТАЛИ, СБ, ЕДИНИЦЫ ИЛИ МАТЕРИАЛА ОБОЗНАЧЕНИЕ, КОД ОПП ЕБ ЕН кк Н. ?АСХ

° 01 02 0 03 04 ° 05 06 О 07 00 А 09 10 Е 11 12 К 13 14 И 15 16 ° 17 10 о 19 20 21 22 23 А 24 25 И 26 27 м 20 29 30 О 31 О 32 ° 33 34 ИСКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕПУТЫВАНИЯ ИНСТРУМЕНТА С ИНСТРУМЕНТОМ-ОБРАЗЦОМ, НЕОБХОДИМО ПОСТАВИТЬ НА ИНСТРУМЕНТЕ-ОБРАЗЦЕ ОТЛИЧИТЕЛЬНУЮ МЕТКУ (ЗАРЕЗАТЬ). ДОПУСКАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ИНСТРУМЕНТ-ОБРАЗЕЦ, ЗАБРАКОВАННЫЙ ПО ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ РАЗМЕРАМ В ИНСТУРМЕНТ.ЦЕХЕ НОРМА МИКРОГВЕРДОСТИ - СМОТРИ КЭ НА КАЖДЫЙ НОМЕР ИНСТРУМЕНТА. ПРИБОР ИЗМЕРЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ СЕРДЦЕВИНЫ - ПРИБОР ВИККЕРСА ПРОВЕРЯЕТ КОНТРОЛЕР С ОТМЕТКОЙ И РОСПИСЬЮ В МАРШРУТНОЙ КАРТЕ |015| УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОЧИСТКА ВАННА УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ПСБ-44035-05 АЦЕТОН ТЕХНИЧЕСКИЙ МАРКИ "Ч", "ХЧ", "ЧДА" ГОСТ 2603-79 ПЕРЧАТКИ Х/Б ГОСТ 5007-2014 УСТАНОВИТЬ ИНСТУРМЕНТ В УЛЬТРАЗВУКОВУЮ ВАННУ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТЬЮ Б ОДНУ СТОРОНУ УСТАНОВКУ И ИЗВЛЕЧЕНИЕ ОБРАБОТАННОГО ИНСТРУМЕНТА ПРОИЗВОДИТЬ В Х/Б ПЕРЧАТКАХ 60 МИН ОЧИЩЕННЫЙ ИНСТРУМЕНТ СОБРАТЬ В ОСНАСТКУ В ТЕЧЕНИЕ СУТОК ДО ОПЕРАЦИИ "КОМБИНИРОВАННОЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ' |020| ПОДГОТОВКА ОСНАСТКИ, ОБОРУДОВАНИЯ САЛФЕТКА Х/Б ГОСТ 4643-75 АЦЕТОН ТЕХНИЧЕСКИЙ МАРКИ "Ч", "ХЧ", "ЧДА" ГОСТ 2603-79 ОЧИСТИТЬ ОСНАСТКУ ПРИ НАЛИЧИИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОБЕЗЖИРИТЬ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ПЕРЕД КАЖДОЙ САДКОЙ ИНСТРУМЕНТА В АЦЕТОНЕ ВОЛОСЯНОЙ ЩЕТКОЙ ПРОТЕРЕТЬ ПОВЕРХНОСТЬ КАМЕРЫ Х/Б САЛФЕТКОЙ, СМОЧЕННОЙ В АЦЕТОНЕ НЕ РЕЖЕ ОДНОГО РАЗА В НЕДЕЛЮ ПО МЕРЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

МК/КТП КОМБИНИРОВАННОЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ

1 3

А ЦЕХ | У Ч. I Р '■] 1 ОПЕ?,| КОД, НАИ МЕНОБАЮ' Е ОПЕ РАЦИИ ОБОЗНАЧЕНИЕ ДОКУМЕНТА

Б КОЛ, НАИМЕНОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ СМ ПРОФ. I F I УТ 1 KF I коед Е H ОП км ТПЭ TŒT

К/М НАИМЕНОВАНИЕ ДЕТАЛИ, СБ, ЕДИНИЦЫ ИЛИ МАТЕРИАЛА ОБОЗНАЧЕНИЕ, КОД ОПП ЕВ ЕН кк Н. ?АСХ

01 А 02 03 ° 04 05 О 06 07 ® 05 09 О 10 11 О 12 13 ® 15 ® 16 17 О 15 19 О 20 21 О 22 23 Т 24 25 О 26 27 А 20 29 Б 30 31 т 32 33 ° 34 |0301 СБОРКА ВЫПОЛНЯЕТ ТЕРМИСТ ПРЕДОХРАНИТЬ МЕСТА, НЕ ПОДЛЕЖАЩИЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННОМУ АЗОТИРОВАНИЮ, ЭКРАНИРУЮЩИМИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯМИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ НЕ ДОЛЖНЫ ИМЕТЬ ОСТРЫХ КРОМОК, НЕПРОБАРОБ, ЩЕЛЕЙ, КОРОБЛЕНИЯ. ЗАЗОР МЕЖДУ ИНСТРУМЕНТОМ И ПРИСПОСОБЛЕНИЕМ НЕ ДОЛЖЕН ПРЕВЫШАТЬ 0,2 ММ. В СЛУЧАЕ НЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАЗОРА МЕЖДУ ИНСТРУМЕНТОМ И ПРИСПОСОБЛЕНИЕМ ПОСТАВИТЬ В ИЗВЕСТНОСТЬ ТЕХНОЛОГА. ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДОРАБОТАТЬ ИЛИ ЗАБРАКОВАТЬ ОЧИЩЕННЫЙ ИНСТРУМЕНТ (ОПЕР,015) СОБРАТЬ В ОСНАСТКУ В ТЕЧЕНИЕ СУТОК ДО ОПЕРАЦИИ "КОМБИНИРОВАННОЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ" ИНСТРУМЕНТ, СОБРАННЫЙ В ОСНАСТКУ, ДОЛЖЕН БЫТЬ ЗАКРЫТ ЧИСТОЙ НЕПАРАФИНИРОВАННОЙ БУМАГОЙ ИЛИ Х/Б САЛФЕТКОЙ. РАЗЪЕМНЫЕ ДЕТАЛИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ ДОЛЖНЫ СОБИРАТЬСЯ БЕЗ ЗАЗОРА (В ЛИНИИ РАЗЪЕМА) И ДОПОЛНИТЕЛЬНО СТЯГИВАТЬСЯ ПРОВОЛОКОЙ ИЗ 12Х1ЭН10Т ПРОТЕРЕТЬ ПОВЕРХНОСТЬ КАМЕРЫ Х/Б САЛФЕТКОЙ, СМОЧЕННОЙ В АЦЕТОНЕ [НЕ РЕЖЕ 1 РАЗА В НЕДЕЛЮ ИЛИ ПО МЕРЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ) ЩУПЫ-70, НАБОР 3-4, КЛ. ТОЧНОСТИ 1 |035| ЗАГРУЗКА УСТАНОВКА ЭЛУ-5М ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ ВД-1-125-0,01 ГОСТ 166-89 ЗАГРУЗИТЬ ИНСТРУМЕНТ, СОБРАННЫЙ В ЭКРАНИРУЮЩИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ВМЕСТЕ С ОБРАЗЦАМИ., В КАМЕРУ УСТАНОВКИ, СОБЛЮДАЯ РАВНОМЕРНОСТЬ ИХ

МК/КТП КОМБИНИРОВАННОЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ

1 1

А ЦЕХ | У Ч. I Р '■] | ОПЕР.| КОД, НАИ МЕНОБАЮ' Е ОПЕ РАЦИИ ОБОЗНАЧЕНИЕ ДОКУМЕНТА

Б КОЛ, НАИМЕНОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ СМ ПРОФ. I Р I УТ 1 KF 1 коед ЕН ОП ХМ ТПЭ ТШТ

К/М НАИМЕНОВАНИЕ ДЕТАЛИ, СБ, ЕДИНИЦЫ ИЛИ МАТЕРИАЛА ОБОЗНАЧЕНИЕ, КОД ОПП ЕБ ЕН кк Н. ?АСХ

01 О 02 03 ° 04 05 О 06 07 ® 05 09 О 10 11 О 12 13 14 15 А 16 17 Б 18 19 Б 20 21 Б 22 23 Б 24 25 О 26 27 О 28 29 р 30 31 32 33 34 РАСПРЕДЕЛЕНИЯ. РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ДЕТАЛЯМИ ДОЛЖНЫ БЫТЬ НЕ МЕНЕЕ 20 ММ. ИХ СОПРИКОСНОВЕНИЕ НЕ ДОПУСКАЕТСЯ. РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ИНСТРУМЕНТОМ И КОРПУСОМ УСТАНОВКИ ДОЛЖНО БЫТЬ НЕ МЕНЕЕ 100 ММ. КОЛИЧЕСТВО ЗАГРУЖЕННОГО ИНСТРУМЕНТА В УСТАНОВКУ 60 ШТ ПРИ САДКЕ МЕНЬШЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ i 60 ШТ. ДЛЯ БОЛЕЕ РАВНОМЕРНОГО ПРОГРЕВА ИНСТРУМЕРТА, УСТАНОВКУ ДОГРУЗИТЬ БАЛЛАСТОМ, РАСПОЛОЖИВ ЕГО РАВНОМЕРНО НА ЭТАЖЕРКЕ УСТАНОВКИ. В КАЧЕСТВЕ БАЛЛАСТА ИСПОЛЬЗОВАТЬ БРАКОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ Р6М5; БАЛЛАСТ ДОЛЖЕН БЫТЬ ЧИСТЫМ, ОБДУТЫМ |040| КОМБИНИРОВАН НОЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ УСТАНОВКА ЭЛУ-5М АМПЕРМЕТР ВОЛЬТМЕТР ВАКУУММЕТР ЗАГРУЗКА - СМОТРИ ТАБЛИЦУ 1 ОБРАБОТКУ ВЫПОЛНЯТЬ ПО ПРОГРАММЕ 1 ВРЕМЯ ВЫДЕРЖКИ -СМОТРИ ТАБЛИЦУ 1

МК/КТП КОМБИНИРОВАННОЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ

1 5

А ЦЕХ | У Ч. I Р '■] | ОПЕР.| КОД, НАИ МЕНОВАНИ Е ОПЕ РАЦИИ ОБОЗНАЧЕНИЕ ДОКУМЕНТА

Б КОД, НАИМЕНОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ СМ ПРОФ. 1 F I УТ 1 KF I коед ЕН ОП ХМ ТПЭ ТШТ

К/М НАИМЕНОВАНИЕ ДЕТАЛИ, СБ, ЕДИНИЦЫ ИЛИ МАТЕРИАЛА ОБОЗНАЧЕНИЕ, КОД ОПП ЕВ ЕН кк Н. ?АСХ

01 02 03 04 05 06 07 оа 09 10 11 12 13 14 15 16 17 A IS 19 М 20 21 0 22 23 0 24 25 0 26 27 28 А 29 30 0 31 32 т 33 34 ТАБЛИЦА 1

ОБОЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ ЗАГРУЗКА, ИТ, НОМЕР ПРОГРАММЫ ПУНКТ ВРЕМЯ ВЫДЕРЖКИ, МИН СОДЕРЖАНИЕ ОПЕРАЦИИ

СВЕРЛО 2300-654Э й 60 1 1 5 ПРОДУВКА КАМЕРЫ АРГОНОМ

2 15 ИОННАЯ ОЧИСТКА В АРГОНЕ: и=1000В И 1=10*

3 360 ИОННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ: Р=100ПА, Т=400'С, СОСТАВ ГАЗА №(АРГОН ГОСТ 10157-2016)/N2(АЗОТ ГОСТ 9293-74)/Н2(ВОДОРОД ГОСТ 3022-80) В ПРОПОРЦИЯХ 0,5:0,35:0,15

4 60 ОХЛАЖДЕНИЕ В ВАКУУМЕ

|045| ВЫГРУЗКА ПЕРЧАТКИ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫЕ ГОСТ 50Q7-87 ВЫГРУЗИТЬ ИНСТРУМЕНТ ИЗ УСТАНОВКИ. РАЗГРУЗКУ ПРОИЗВОДИТЬ В ЧИСТЫХ Х/Б ПЕРЧАТКАХ ИНСТРУМЕНТ ПОСЛЕ РАЗГРУЗКИ ОХЛАДИТЬ НА ВОЗДУХЕ В ТЕЧЕНИЕ 1 ЧАСА, ЗАВЕРНУТЬ В БУМАГУ И УЛОЖИТЬ Б ТАРУ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАРАФИНИРОВАННОЙ БУМАГИ НЕ ДОПУСКАЕТСЯ1 |050| КОНТРОЛЬ ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫПОЛНЯЕТ ВТК ПРИБОР ВИККЕРСА ПМТ-3 ГОСТ 2999-75, ПМТ-ЗМ ГОСТ 9450-76

МК/КТП КОМБИНИРОВАННОЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ

J.EX | уч7[ :-■■-. | огг.у.| код] hak-ehoeahi б опв?л:;н;;

ОБОЗНАЧЕНИЕ ДОКУМЕНТА

ПРОФ. I Р I УТ I КР I КОИД I ЕН

КОД,. НАИМЕНОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

СМ

оп

кит

Т13

тшт

К/М

НАИМЕНОВАНИЕ ¿ЕГАЛИ, СБ. ЕДИНИЦЫ ИЛИ МАТЕРИАЛА

ОБОЗНАЧЕНИЕ, КОД

ОПП

ЕВ

ЕН

ки

н. сх

01 о 02

03 о 04

05 ° 06 07 ® 05 09

О 10 11 А 12 13 ® 14 15 т 16

17

18

19

20 21 22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

1 ПРОВЕРИТЬ ИНСТРУМЕНТ ВНЕШНИМ ОСМОТРОМ НА ОТСУТСТВИЕ ТРЕЩИН, СКОЛОВ, ШЕЛУШЕНИЯ ПОКРЫТИЯ

2 СДАТЬ ОДИН ИНСТРУМЕНТ-ОБРАЗЕЦ В ЛАБОРАТОРИЮ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЛУБИНЫ,

3 КАЧЕСТВА ПОКРЫТИЯ, ИСПЫТАНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ СЕРДЦЕВИНЫ И ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ - ВЫПОЛНЯЕТ ВТК

4 ЗА ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЕРАЦИИ ПОСТАВИТЬ ПОДПИСЬ В СОПРОВОДИТЕЛЬВОМ ДОКУМЕНТЕ С УКАЗАНИЕМ ФАКТИЧЕСКОЙ ГЛУБИНЫ ИОНОАЗОТИРО-ВАННОГО СЛОЯ СОГЛАСНО ЗАКЛЮЧЕНИЯ ЦЗЛ

|055| СДАЧА

СДАТЬ ИНСТРУМЕНТ В ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ЦЕХ В ТАРЕ С СОПРОВОДИТЕЛЬНЫМ ДОКУМЕНТОМ ТАРА ЧИСТАЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ

ПАО «ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение»

Утверждаю Главный технол

A.C. Селезнёв _ 2022 г.

АКТ

сравнительных испытаний режущего инструмента ( свёрла 2300-6543) производства ПАО «ОДК-УМПО» после упрочнения в НПА «Технопарк AT» совместно с ФГБОУ ВО «УГАТУ» в сравнении с режущим инструментом без покрытия.

В июле 2022 г. В экспериментально-механической лаборатории были проведены испытания сверл 2300-6543 из быстрорежущей стали с упрочнением в НПА «Технопарк AT» совместно с ФГБОУ ВО «УГАТУ» методом ионного азотирования в тлеющем разряде.

Обрабатывалась пластана из нержавеющей стали 10Х18НЭБЛ толщиной 15 мм.

Оборудование - Вертикально-фрезерный станок 6Р-10

СОЖ-эмульсия

'Режущий инструмент:

Сверло 2300-6543 после упрочнения в НПА «Технопарк AT» совместно с ФГБОУ ВО УГАТУ методом ионного азотирования при Т=450±10°С, давлении Р-200Па в течение 4 часов в смеси газов :N2 = 35%, Ar = 50%, H2=1S%.

Режимы обработки:

- частота вращения п =40.0 об/мин

- подача 5=0,25 мм/об;

- глубина резания = 15 мм;

За критерий износа режущей кромки принято ухудшение качества процесса обработки и дефект режущей части инструмента.

Результаты испытаний проведены в сравнительной таблице 1. Эскиз обработки представлен на рисунке 1.

2300-6543 без упрочнения 2300-6543 с упрочнением

10 13

Вывод:

Стойкость режущего инструмента (сверла) из инструментальной быстрорежущей стали после упрочнения в НПА «Технопарк AT» совместно с ФГБОУ ВО «УГАТУ» при обработке пластины из нержавеющей стали 10Х18Н9БЛ на вертикально-фрезерном станке 6Р-10 после ионного азотирования на 30% выше стойкости аналогичных сверл без обработки.

Рекомендуется упрочнить партию сверл в количестве 5 шт, из быстрорежущей стали Р6М5 или Р18 для испытаний на ДСЕ.

Начальник цеха 8Б

Инженер-технолог цеха 8Б и.о. Эмл УГТ

Б.Ш, Хаяхов

И.Д. Склизков А.М. Конорезов