Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова 2071-7318 15265 10.12737/24449 Машиностроение и машиноведение Machine building and mechanical engineering Машиностроение и машиноведение EXPERIMENTAL ASSESSMENT OF ADHESION PROPERTIES FOR WEAR-RESISTANCE TOOL COATINGS FOR MACHINING DIFFICULT-TO-CUT MATERIALS ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК ПОКРЫТИЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ Губанов Антон Евгеньевич Gubanov Anton Евгеньевич Москвитин Александр Александрович Moskvitin Aleksandr Александрович Дуюн Т. А. Duyun T. A.

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова RU Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov RU 02 02 2017 02 02 2017 2 2 183 190 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/15265/view

Представлена методика и результаты экспериментальной оценки эксплуатационных характеристик различных типов износостойких покрытий металлорежущего инструмента для обработки труднообрабатываемых материалов. Целью исследования являлось сравнение характеристик покрытия с использованием нового адгезионного подслоя на основе соединения Нитрида гафния с характеристики ряда традиционных покрытий. Особое внимание уделялось исследованию изменения исходных характеристик покрытия под воздействием высоких температур с целью прогнозирования износостойкости покрытия при обработке труднообрабатываемых материалов. В качестве методик использовались методики оценки характеристик тонких пленок: скретч-тестирование, определение микротвердости образцов покрытий до и после отжига и анализ морфологии сферического шлифа покрытия после отжига. По результатам скретч-тестирования композиция с новым адгезионным подслоем HfZrN обладает лучшими параметрами адгезионной прочности как в исходном состоянии покрытия, так и после воздействия температуры 600 °С. Полученные результаты сви-детельствуют о перспективности применения покрытия HfZrN при обработке труднообрабатываемых материалов.

The article describes method and results of experimental analysis for exploitation properties of different wear resistance coatings for metal-cutting tools for machining difficult-to-cut materials. The main goal of presented research is to test adhesion properties of Hafnium content metal-cutting tools coatings in comparison with conventionally used coatings. Much attention given to research of adhesion characteristics change under the thermal action to predict possible wear-resistance characteristics for coatings for metal-cutting tools for machining difficult-to-cut materials. The following techniques used for assessment of adhesion properties: scratch test, micro hardness test for samples in existing condition and after the thermal action, visual analysis for a spherical grinding microsection after the thermal action. Conclusions drawn for the perspectives of using Hafnium content coatings as wear-resistance coatings for metal-cutting tools for difficult-to-cut materials.

металлорежущий инструмент износостойкие покрытия эксплуатационные характеристики труднообрабатываемые материалы metal cutting tools wear-resistance coating exploitation properties difficult-to-cut materials.

Резание труднообрабатываемых материалов. Под ред. Петрухи П.Г. М.: Машиностроение, 1972. 175 с. Rezanie trudnoobrabatyvaemykh materialov. Pod red. Petrukhi P.G. M.: Mashinostroenie, 1972. 175 s. Жучков Н.С., Беспахатный П.Д., Чуба-ров А.Д., Сивориновский Л.А., Ботяшин В.Н. Повышение эффективности обработки резани-ем заготовок из титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1989. 152 с. Zhuchkov N.S., Bespakhatnyy P.D., Chuba-rov A.D., Sivorinovskiy L.A., Botyashin V.N. Povyshenie effektivnosti obrabotki rezani-em zagotovok iz titanovykh splavov. M.: Mashinostroenie, 1989. 152 s. Пчелкин В.М., Дуюн T.A. Эмпириче-ские модели износостойкости твердосплавных пластин при точении коррозионно-стойкой жаропрочной стали // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. №12. С. 126-131. Pchelkin V.M., Duyun T.A. Empiriche-skie modeli iznosostoykosti tverdosplavnykh plastin pri tochenii korrozionno-stoykoy zharoprochnoy stali. Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova. 2016. №12. S. 126-131. Дуюн T.A., Гринек А.В., Сахаров Д.В. Управление тепловыми параметрами процесса механической обработки с использованием численного моделирования их тепловых зависимостей // Промышленные контроллеры АСУ. 2015. №10. С. 43-50. Duyun T.A., Grinek A.V., Sakharov D.V. Upravlenie teplovymi parametrami protsessa mekhanicheskoy obrabotki s ispol´zovaniem chislennogo modelirovaniya ikh teplovykh zavisimostey. Promyshlennye kontrollery ASU. 2015. №10. S. 43-50. Schmidbauer S., Hahn J., Richter F. Adhesion of metal coatings on ceramics deposited by different techniques //Surface and Coatings Technology. 1993. Vol. 59. P. 325-329. Schmidbauer S., Hahn J., Richter F. Adhesion of metal coatings on ceramics deposited by different techniques //Surface and Coatings Technology. 1993. Vol. 59. P. 325-329. Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий. - М.: Химия, 1977. 351 с. Zimon A.D. Adgeziya plenok i pokrytiy. - M.: Khimiya, 1977. 351 s. Akira Kinbara, Shigeru Baba, Eiji Kusano. Adhesion measurement of thin films on glass substratesby scratch method//Coatings Glass. 1999. P. 218-222. Akira Kinbara, Shigeru Baba, Eiji Kusano. Adhesion measurement of thin films on glass substratesby scratch method//Coatings Glass. 1999. P. 218-222. Volinsky A., Moody N., Gerberich W. Interfacial toughness measurements for thin films on substrates//Acta Materialia. 2002. Vol. 50, Iss 3. P. 441-466. Volinsky A., Moody N., Gerberich W. Interfacial toughness measurements for thin films on substrates//Acta Materialia. 2002. Vol. 50, Iss 3. P. 441-466. Youming Liu, Liuhe Li, Xun Cai, Qiulong Chen,Ming Xu, Yawei Hu, Tik-Lam Cheung, Shek C.,Paul K. Chu. Effects of pretreatment by ionimplantation and interlayer on adhesion betweenaluminum substrate and TiN film//Thin SolidFilms. 2005. Vol. 493, Iss 1-2. P. 152-159. Youming Liu, Liuhe Li, Xun Cai, Qiulong Chen,Ming Xu, Yawei Hu, Tik-Lam Cheung, Shek C.,Paul K. Chu. Effects of pretreatment by ionimplantation and interlayer on adhesion betweenaluminum substrate and TiN film//Thin SolidFilms. 2005. Vol. 493, Iss 1-2. P. 152-159. Верещака А.С., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. Библиотека инструменталщика. М.: "Машиностроение", 1986. 192 c. Vereshchaka A.S., Tret´yakov I.P. Rezhushchie instrumenty s iznosostoykimi pokrytiyami. Biblioteka instrumentalshchika. M.: "Mashinostroenie", 1986. 192 c. Нарцев В. М., Зайцев С. В., Прохоренков Д. С., Евтушенко Е. И., Ващилин В. С. Зависимость структуры ALN-покрытий от концетрации азота при осаждении на сапфир магнетронным методом // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. №1. С. 144-149. Nartsev V. M., Zaytsev S. V., Prokhorenkov D. S., Evtushenko E. I., Vashchilin V. S. Zavisimost´ struktury ALN-pokrytiy ot kontsetratsii azota pri osazhdenii na sapfir magnetronnym metodom. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova. 2016. №1. S. 144-149. Пат. 8,420,237 B1 США ADHERENT COATING ON CARBIDE AND CERAMIC SUBSTRATES, Wenping Jiang, Fayetteville, AR (US); Mike Kimmel, Rogers, AR (US); Ajay P. Malshe, Springdale, AR (US); Brett McAfee, Fayetteville, AR (US). Pat. 8,420,237 B1 SShA ADHERENT COATING ON CARBIDE AND CERAMIC SUBSTRATES, Wenping Jiang, Fayetteville, AR (US); Mike Kimmel, Rogers, AR (US); Ajay P. Malshe, Springdale, AR (US); Brett McAfee, Fayetteville, AR (US). Anurag Srivastava, Bhoopendra Dhar Diwan, Structural and elastic properties of ZrN and HfN: ab initio study// Canadian journal of Physics, Volume 92, 2014, 1058-1061. Anurag Srivastava, Bhoopendra Dhar Diwan, Structural and elastic properties of ZrN and HfN: ab initio study// Canadian journal of Physics, Volume 92, 2014, 1058-1061. Верещака А.А. Функциональные покрытия для режущих инструментов // Вестник Брянского государственного технического университета. 2015. №2. С. 25-37. Vereshchaka A.A. Funktsional´nye pokrytiya dlya rezhushchikh instrumentov. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2015. №2. S. 25-37. Табаков В. П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента., М.: "Машиностроение",1986. 314 с. Tabakov V. P. Formirovanie iznosostoykikh ionno-plazmennykh pokrytiy rezhushchego instrumenta., M.: "Mashinostroenie",1986. 314 s. Маслов Е.Н. Теоретические основы процесса царапания металлов. М.: Наука, 1968. 150 с. Maslov E.N. Teoreticheskie osnovy protsessa tsarapaniya metallov. M.: Nauka, 1968. 150 s.