Научно-образовательный центр по 2D и 3D наноструктурированным покрытиям

Организаторы: Морозов Валентин Васильевич,Жданов Алексей Валерьевич, Беляев Леонид Викторович

Цель Разработка и экспериментальная апробация технологий получения наноструктурированных материалов и покрытий для сложнопрофилированного инструмента и оснастки.

Поставленные задачи:

1. Разработка комплекса эксплуатационных требований к сложнопрофилированному инструменту и оснастке. Классификация и разработка технологий получения наноструктурированных материалов и покрытий для инструмента и оснастки.

2. Математическое моделирование взаимодействия инструмента и оснастки с нанопокрытием и наноструктурой с обрабатываемым материалом на базе конечно-элементного анализа. Теоретические исследования влияния структуры материала инструмента на процесс резания, долговечность и стойкость.

3. Изучение влияния технологических параметров напыления и получения наноматериалов на эксплуатационные параметры сложнопрофилированного инструмента и оснастки. Исследование влияния добавок и примесей на формирование структуры и свойств инструментальных материалов. Разработка технологий получения наноструктурированных материалов и покрытий для инструмента и оснастки.

4. Экспериментальные исследования стойкости и долговечности сложнопрофилированного инструмента и оснастки с наноструктурированными материалами и покрытиями.

Полученные результаты:

• Проведен анализ требований к покрытиям, наносимым на сложнопрофилированный инструмент и оснастку.

• Определены требования, относящиеся к покрытиям в целом: покрытие должно быть сплошным и иметь постоянную плотность по всему объему, тем самым, защищая материал инструмента от соприкосновения с обрабатываемым материалом и газовой средой; стабильность свойств покрытия во времени; малость колебаний толщины покрытия в процессе работы, позволяющая не изменять рельеф материала инструмента.

• Представлен алгоритм взаимосвязи между свойствами инструментального материала после нанесения покрытия, контактными характеристиками процесса резания и эксплуатационными характеристиками инструментального материала.

• Представлена идеализированная модель многослойного композиционного покрытия для режущих инструментов, которая позволяет уяснить общий подход к проблеме создания многослойного композиционного покрытия.

• Описана методология повышения стойкости и ресурса инструмента и технологической оснастки с учетом условий их эксплуатации и изготовления с использованием традиционных технологических операций получения заготовки.

• Даны рекомендации по нанесению традиционных износостойких покрытий на режущий инструмент: фрезы, свёрла, метчики.

• Описан принцип магнетронного распыления, который по сравнению с наиболее широко распространенным методом вакуумного дугового испарения данный метод имеет следующие основные преимущества