АНАЛИЗ СТОЙКОСТИ ТИТАНОВОЛЬФРАМОКОБАЛЬТОВЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ  ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ

 

Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Слепенко Е.А.  

(ГОУ ВПО «БрГТУ», г Братск, РФ)

 

The analysis of stability of tool firm alloys at processing of hardly treated wood materials.

 

В современной деревообрабатывающей промышленности, в связи с применением труднообрабатываемых древесных материалов (фанера, слоистые пластики, древесностружечные плиты и т.д.), обладающих повышенной прочностью, требования к стойкости инструментальных материалов возросли. Инструментальные материалы, используемые в настоящее время для изготовления деревообрабатывающих инструментов, не всегда обеспечивают необходимую стойкость инструмента, а, следовательно, и производительность обработки.

В связи с этим, появилась потребность в нахождении инструментальных материалов, ранее не используемых в деревообработке из-за трудностей связанных с их изготовлением, получением необходимого профиля резания и качественной режущей кромки.

Применение современных физико-химических методов для затачивания таких инструментов решило эту проблему. В то же время, появилась необходимость дополнительного исследования стойкости инструментальных материалов при обработке труднообрабатываемых древесных материалов, ранее мало применявшихся в деревообрабатывающей промышленности.

На кафедре «Технология машиностроения» БрГТУ проведены исследования стойкости инструментальных материалов (твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые материалы). В данной статье представлен анализ исследования стойкости только инструментальных титановольфрамокобальтовых твердых сплавов при обработке древесностружечной плиты марки П-1. По результатам стойкостных испытаний построены кривые зависимости величины износа по задней поверхности от времени обработки ДСтП для сплавов группы ТК (рис.1).

Рисунок 1- Зависимости величины износа по задней поверхности от времени

обработки ДСтП для твердых сплавов группы ТК

 

Исходя из результатов испытаний, представляет интерес выявление функциональной зависимости износа инструмента, оснащенного различными марками твердого сплава, не только от времени его работы, но и от процентного содержания кобальтовой связки в сплаве. Следовательно, в результате необходимо получить зависимость вида:

h_з = f (Co, t)

Из теории резания известно, что зависимость износа режущей кромки инструмента от времени его работы имеет вид степенной функции вида h_з=ct^q.

Для отыскания зависимости износа инструмента от процентного содержания кобальтовой связки воспользуемся полиномом Лагранжа.

Уравнение зависимости величины износа по задней поверхности от процентного содержания связки (Со) в твердом сплаве группы ТК в общем виде выглядит следующим образом:,                                                                    (1)

где х – процентное содержание связки (Со) в сплаве.

В результате экспериментальных исследований и первичной статистической обработки данных были получены результаты, представленные в табл. 1.

 

Таблица 1 - Вид уравнений зависимости износа материала от времени при различном процентное содержании связующего (Со) в сплаве

		Уравнение зависимости износа от времени
Содержание Со в сплаве, %	10
	6
	4

 

Для твердого сплава марки Т5К10 уравнение 1 принимает вид:

                                          .                          (2)

Для твердого сплава марки Т15К6 уравнение 1 принимает вид:

                                          .                            (3)

Для твердого сплава марки Т30К4 уравнение 1 принимает вид:

                                          .                      (4)

Для нахождения коэффициентов a, b и c строим систему уравнений:

Решив систему уравнений, получили:

а = 0.041·h1 – 0.125·h2 + 0.083·h3;

b = 1.75 h2 – 0.416·h1 + 1.333·h3;

c = 5·h3 + h1 - 5·h2.

Подставив рассчитанные коэффициенты в уравнение 1, получили:

  (5)

Подставив в уравнение 5 вместо коэффициентов h1, h2, h3 уравнения зависимости износа по задней поверхности от времени, полученные ранее по результатам экспериментальных исследований, получили уравнение зависимости износа по задней поверхности от времени работы и процентного содержания Со в сплаве:

t, мин

Co, %

По полученному уравнению построен график зависимости износа по задней поверхности инструмента от времени работы и процентного содержания связки (Со) в твердом сплаве рис.2.

Анализируя результаты исследования стойкости твердых сплавов группы ТК при фрезеровании ДСтП марки П-1, получили, что стойкость инструментальных материалов в группе ТК увеличивается с уменьшением содержания связки (Со) и увеличением содержания карбидов (TiC, WC).

Исходя из результатов стойкостных испытаний твердых сплавов группы ТК, видим, что при фрезеровании ДСтП марки П-1 период стойкости сплава Т5К10 составляет 228 минут, сплава Т15К6 составляет 300 минут и сплава Т30К4 составляет 382 минуты. Лучшую стойкость при заданных условиях показал твердый сплав марки Т30К4, его стойкость выше стойкости сплава Т5К10 на 40 % и сплава Т15К6 более 20 %.

 

hз, мм

Рисунок 2- График зависимости износа по задней поверхности инструмента от времени работы и процентного содержания связки (Со) в титановольфрамокобальтовом твердом сплаве