Лазерне спікання інструментальних композитів з кубічним нітридом бору
| dc.contributor.author | Гончарук, Олексій Олександрович | |
| dc.contributor.degreedepartment | лазерної техніки та фізико-технічних технологій | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | Механіко-машинобудівний інститут | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2014-10-24T08:57:33Z | |
| dc.date.available | 2014-10-24T08:57:33Z | |
| dc.date.issued | 2014 | |
| dc.description.abstracten | The dissertation for scientific degree of candidate of technical Sciences on the specialty 05.03.07 - «Processes of the physical-technical treatment». - National technical university of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, 2014. Given thesis is dedicated to the development of high-performance, flexible and re-producible technological process for the formation of multi-layer tool composites with default configuration by means of laser sintering. Novel and highly-efficient technological process of laser thermo-deformational sintering of CNB-based tool composites was developed, as well as computational techniques necessary for the development of technological processes and ready-to-use samples. Sintering process depicted in this thesis leads to the productivity increase in manufacturing of abrasive cutting tools from 0,5-1 mm2/min up to 50-100 mm2/min and allows to use various materials with hardness ranging from 300 to 10000 MPa including controlled positioning of CBN grains on a substrate along with possibility to create multi-layer coatings. Sintering mechanisms of abrasive CBN composites were investigated and mutual interaction among main technological parameters of sintering process and quality characteristics of composite (strength of CBN grains, wear resistance and bonding with base material). Numerical model of laser thermo-deformational sintering of CBN composites that uses three dimensional non-linear and non-stationary heat conductivity equation was used for simulation purposes. Surface temperature distribution on the irradiated surfaces of the composite, the matrix and tool body were obtained. In order to broaden technological parameters of laser forming of tool composites it is recommended to use CBN powders with metallized surface thus facilitating manufacturing of tool composites with high productivity and cost efficiency. Moreover, it brings opportunities for forming tool composites for a wide range of abrasive tools with variable properties and sizes utilizing laser sorting and modification of CBN grains. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.07 - «Процессы физико-технической обработки». - Национальный технический университет Украины «КПИ», МОН Украины, Киев, 2014. Диссертация посвящена разработке высокопроизводительного процесса лазерного спекания инструментальных композитов, с возможностью формирования многослойных слоев с контролируемым размещение зерен КНБ. Разработаны принципы его построения, методы расчета, изготовлены опытные образцы композитов. Предложенный процесс спекания обеспечивает увеличение производительности изготовления абразивных кругов с 0,5-1 мм2/мин., до 50-100 мм2/мин., т.е. в десятки раз, использование различных по твердости металлических связок от 300 до 10000 МПа в зависимости от обрабатываемого материала, позволяет программируемо размещать зерна КНБ в инструментальном композите, формировать одно- и многослойные рабочие инструментальные поверхности. Изучен механизм спекания композитов с КНБ, который позволил установить взаимосвязи между главными технологическими параметрами процесса и характеристиками качества композита (прочность зерен КНБ и их сцепление со связкой, износостойкость). Предложена математическая модель процесса лазерного термодеформационного спекания композитов с КНБ, в качестве которой использована трехмерная нелинейная нестационарная задача теплопроводности с применением обобщенной постановки задачи Стефана. Особенностью задачи является наличие в системе трех различных компонентов, материалы которых существенно различаются по своим теплофизическим характеристикам - связка, корпус инструмента, матрица. Для повышения точности расчетов и сокращения времени вычисления были применены оригинальный алгоритм адаптации расположения неравномерной сетки, которая постоянно меняется во времени и пространстве. Доказано, что для расширения технологических параметров лазерного формирования инструментальных композитов, необходимо применять металлизированные шлифпорошки КНБ, что позволит формировать композиты для разнообразной номенклатуры инструментов с точки зрения формы, геометрических размеров и свойств; создает предпосылки для лазерной селективной сортировки и лазерного модифицирования зерен КНБ. Разработаны два новых способа осевого и радиального лазерного термодеформационного спекания инструментальных композитов с КНБ, содержащим в основной массе 2% нанодисперсных частиц, позволяющие управлять характером размещения, прочностью закрепления и концентрацией зерен КНБ в рабочем слое абразивного инструмента. На основе результатов выполненных исследований композитов с КНБ полученных лазерным спеканием на износоустойчивость при абразивном изнашивании и в условиях трения скольжения, свидетельствуют о высокой прочности удержания зерен КНБ связующим, эффективного использования предложенных связок, которые имеют разную износостойкость в зависимости от обрабатываемого материала. Предложенную технологию лазерного спекания испытано при изготовлении инструментальных композитов с КНБ на основе медных и никелевых связок (Бр010 и ПС-12НВК). Изготовленные абразивные круги было использовано при круглом шлифовании поверхностей деталей типа "червяк" изготовленных со стали 21 38Х2МЮА. Испытание показали, что износостойкость рабочих поверхностей сформированного инструмента не уступает показателям инструментов изготовленных методом порошковой металлургии. Разработаны рекомендации по внедрению технологии лазерного спекания абразивных композитов с КНБ в инструментальное производство. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.07 – «Процеси фізико-технічної обробки». – Національний технічний університет України «КПІ», МОН України, Київ, 2014. Дисертація присвячена розробці високопродуктивного, гнучкого, з високим рівнем відтворюваності, процесу лазерного спікання інструментальних композитів з КНБ. Розроблено принципово новий високоефективний процес лазерного термодеформаційного спікання інструментальних композитів на основі КНБ, технологічні принципи його побудови, методи розрахунку та дослідні зразки композитів. Вдосконалено механізм спікання абразивних композитів із КНБ, який дозволив встановити взаємозв'язки між головними технологічними параметрами процесу і характеристиками якості композиту. Розроблено математичну модель процесу лазерного термодеформаційного спікання КНБ-вмісних композитів. За допомогою розробленої математичної моделі процесу лазерного термодеформаційного спікання отримано розподіл температури по опроміненій поверхні композиту. Доведено, що для розширення технологічних параметрів лазерного формування інструментальних композитів і застосовуваних зв'язок, необхідно застосовувати шліфпорошки КНБ з металізованою поверхнею, що дозволяє з суттєво високою продуктивністю і низькою собівартістю процесу формувати композити для різноманітної номенклатури інструментів з точки зору форми, геометричних розмірів та властивостей; створено передумови для лазерного селективного сортування та лазерного модифікування порошків КНБ. Встановлені основні закономірності процесу, та напрацьовані рекомендації щодо впровадження його у виробництво. | uk |
| dc.format.page | 23 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/9073 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.375.826:621.791.92 | uk |
| dc.title | Лазерне спікання інструментальних композитів з кубічним нітридом бору | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.03.07 – процеси фізико-технічної обробки | uk |