DOI: https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2018.80.0.74

Математична оцінка неоднорідності структури ріжучого інструмента, зміцненого покриттям CrN

T. Skoblo, S. Romaniuk, A. Sidashenko

Анотація


Подрібнення горіхів у переробному виробництві здійснюється сталевими дисковими ножами, довговічність яких є недостатньою і становить 1–2 зміни. Для підвищення експлуатаційної стійкості ріжучого інструмента доцільно проводити зміцнення. Промислові випробування показали, що термін служби зміцненого різними способами інструмента відрізняється. Одним з факторів відмінної експлуатаційної стійкості є структурна неоднорідність і нерівноважний стан фаз нанесених плівкових покриттів. Використання нового математичного підходу для оцінки ступеня неоднорідності різних структурних складових зміцненої покриттям CrN поверхні ріжучого інструмента, що працює в умовах локального впливу абразивних частинок. Оцінку ступеня структурної неоднорідності зміцнювальних покриттів проводили з використанням розробленого оптико-матема­тич­ного методу. Виконано порівняльний аналіз особливостей структуроутворення зміцненої поверхні інструмента з вихідним станом ножа. Запропоновано новий метод циклічного нанесення покриття, який дозволив встановити, що ступінь структурної неоднорідності на 47 % нижче в інструмента з покриттям CrN (товщиною 3 мкм). Визначено вплив технології зміцнення інструмента на його структуроутворення. Встановлено, що циклічне нанесення покриттів на поверхню ножа перешкоджає дифузії хімічних елементів з основи, зменшує схильність до структурних змін при експлуатації порівняно з вихідним станом. Методом опису структуроформування навколо відбитків при наноіндентуванні покриттів оцінено характер деформації циклічно зміцненого шару, який є важливим при оцінюванні поведінки покриття у процесі експлуатації. Детальний аналіз сформованих структур нанесеного шару з використанням оптико-математичного методу дозволяє прогнозувати зміну фазових складових та розвиток пошкоджуваності зміцненого інструмента з різною товщиною покриття CrN. 

Ключові слова


нітрид хрому; структурна неоднорідність; покриття; ефекти; зображення

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Romaniuk, S.P. (2015). Sposib nanesennia nanozmitsniuiuchoho pokryttia dlia tonkostinnykh dyskovykh nozhiv [Method of applying a nano-strengthening coating for thin-walled disk knives]. Patent №98218 Ukrainа [in Ukrainian].

Romaniuk, S.P. (2015). Sposib nanesennia bahatosharovykh nanopokryttiv [Method of applying multilayer nanocoatings]. Patent №100201 Ukraina [in Ukrainian].

Vekilova, G.V., Ivanov, A.N., Yagod-

kin, Yu.D. (2009). Difraktsionnyie i mikroskopicheskie metodyi i priboryi dlya analiza nanochastits i nanomaterialov. [Diffraction and microscopic methods and instruments for the analysis of nanoparticles and nanomaterials]. Moscow: MISiS [in Russian].

Oliver, W., Pharr, G. (2004). Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology. J. Mater. Res. 19, 1, 3-20.

Skoblo, T.S., Romaniuk, S.P., Sidashen-

ko A.I. (2017). Primenenie optiko-matema-ticheskogo metoda dlya opisaniya neodnorodnosti strukturyi rezhuschego instrumenta [Application of the optical-mathematical method for inhomogeneity description of the cutting tool structure]. Tekhnichnyi servis ahropromyslovoho, lisovoho ta transport-noho kompleksiv - Technical service of agroindustrial, forestry and transport complexes, 8, 159-166 [in Russian].

Belkin, E.L., Romaniuk, S.P. (2014). Metodika matematicheskoy otsenki fazovogo sostava stali [Technique of mathematical estimation of the steel phase composition]. Visnyk KhNTUSH - Bulletin KhPVNTUA, 146, 8-24 [in Russian].

Matematicheskaya otsenka strukturoobrazovaniya pri ekspluatatsii nozhey, ispolzuemyih v konditerskom proizvodstve [Mathematical estimation of structure formation at operation of knives used in the confectionery industry]. Sovremennyie problemyi osvoeniya novoy tehniki, tehnologii, organizatsii tehnicheskogo servisa v APK - Modern problems of development of new equipment, technology, organization of technical service in the agro-industrial complex, 41, 225-234 [in Russian].

Romanyuk, S.P. Metodika opredeleniya haraktera deformatsii i stepeni uprochneniya poverhnosti s nanopokryitiem [Technique of determining the character of deformation and degree of hardening of the nanocoating]. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov - Factory laboratory. Diagnostics of materials, 9, 81, 71-74 [in Russian].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Патент № 98218 України, МПК (2015.01) С23С 14/00, С23С 28/02 (2006.01). Спосіб нанесення нанозміцнюючого покриття для тонкостінних дискових ножів / Т.С. Скобло, С.П. Романюк, та ін.; заявник та патентовласник С.П. Романюк. – № u201410769. заявл. 02.10.2014.; опубл. 27.04.15., Бюл. №8.

2. Патент № 100201 Україна, МПК (2015.01) С23С 14/00. Спосіб нанесення багатошарових нанопокриттів / Скобло Т.С., Романюк С.П., Сідашенко О.І., Гаркуша І.Є., Таран В.С., Незовибатько Ю.М.; заявник та патентовласник Романюк С.П. - №u201501556. заявл. 23.02.2015.; опубл. 10.07.15., Бюл. № 13.

3. Векилова Г.В. Дифракционные и микроскопические методы и приборы для анализа наночастиц и наноматериалов: учебное пособие / Г.В. Векилова, А.Н. Иванов, Ю.Д. Ягодкин. – М.: МИСиС, 2009. – 144 с.

4. Oliver W., Pharr G. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology / W. Oliver, G. Pharr // J. Mater. Res. – 2004. – Vol. 19, № 1. – P. 3–20.

5. Применение оптико-математического метода для описания неоднородности структуры режущего инструмента / Т.С. Скобло, С.П. Романюк, А.И. Сидашенко и др. // Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів. – 2017. – №8. – С. 159–166.

6. Скобло Т.С. Методика математической оценки фазового состава стали / Т.С. Скобло, Е.Л. Белкин, С.П. Романюк // Вісник ХНТУСГ: Ресурсозберігаючі технології, матеріали та обладнання у ремонтному виробництві. – 2014. – Вип. 146. – С. 8–24.

7. Математическая оценка структурообразования при эксплуатации ножей, используемых в кондитерском производстве / Т.С. Скобло, С.П. Романюк, А.И. Сидашенко, Е.Л. Белкин // Современные проблемы освоения новой техники, технологии, организации технического сервиса в АПК: – 2014. – № 41. – С. 225–234.

8. Романюк С.П. Методика определения характера деформации и степени упрочнения поверхности нанопокрытием / Т.С. Скобло, С.П. Романюк, Е.Л. Белкин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2015. – №9, Том 81. – С. 71–74.