Процеси теплоперенесення в багатошарових нанокомпозитних системах під час різання

Abstract

Одним з основних методів впливу на стійкість різального інструмента є нанесення захисних багатофункціональних наноструктурних покрит-тів. Багатошарові системи, нанесені на різальну крайку, поліпшують зносостійкість, твердість різальної крайки інструмента, виконують термозахисну функцію, впливають на динаміку температурного поля в глибині інструмента. У даній статті розглядається питання впливу ба-гатошарових нанорозмірних покриттів на процеси теплового перене-сення та динаміку полів напружень і деформацій у системі «заготівка–різальний інструмент» під час механічного оброблення матеріялів. В роботі проведено детальну аналізу теплових явищ, яких зумовлено ро-зширенням теплового поля, що виникає під час процесів деформації матеріялів і утворення стружки, контакту поверхонь різця під час ме-ханічного оброблення тощо. Представлено результати експерименталь-них і теоретичних досліджень термозахисних властивостей покриттів: одношарового покриття TiAlN, двошарових TiСN/-Al2O3 і TiAlN/-Al2O3, тришарового TiCN/-Al2O3/TiN. Розглянуто питання впливу ме-ханічних напружень і характеристик тертя ковзання на захисні влас-тивості багатошарових покриттів. Зроблено висновки про вплив меха-нічних характеристик різання на трибологічні властивості покриттів.

One of the main methods of influencing the cutting tool life is the application of protective multifunctional nanostructured coatings. Multilayer systems applied to the cutting edge increase the wear resistance and hardness of the cutting edge of the tool, perform a thermal protective function, and affect the dynamics of the temperature field in the depth of the tool. This article discusses the issue of the influence of multilayer nanoscale coatings on the processes of heat transfer and the dynamics of the stress and strain fields in the ‘work piece–cutting tool’ system during machining of materials. The work carries out a detailed analysis of thermal phenomena, which are caused by the expansion of the thermal field arising during the deformation of materials and the formation of chips, contact of the surfaces of the cutter during machining, etc. The results of experimental and theoretical studies of thermal protection properties of coatings are presented for single-layer TiAlN coating, two-layer TiСN/α-Al2O3 and TiAlN/α-Al2O3 coatings, three-layer TiCN/α-Al2O3/TiN coating. The question of the influence of the mechanical stresses and the sliding friction characteristics on the protective properties of multilayer coatings is considered. Conclusions are made about the influence of the mechanical characteristics of cutting on the tribological properties of coatings.