OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 2 2025 161 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Благодаря повышенной вязкости разрушения армированная CuO режущая пластина ZTA достигла более длительного срока службы инструмента (20 мин) в сочетании с 20%-м снижением износа по задней поверхности в конце обработки по сравнению с монолитной пластиной. Во время сухой обработки резанием максимальная температура может превышать 1000 °C [16]. Большинство быстрореж ущих сталей и режущих инструментов из твердого сплава не работают в таких условиях из-за чрезмерного износа, что приводит к низкому сроку службы инструмента [16]. Вместе с тем сухая обработка является перспективным подходом к экономичной, эффективной и безопасной обработке. Эффективное внедрение сухой обработки требует исследования и оценки механизма процесса резания, конструкции и материала режущего инструмента, а также оборудования, связанного с процессом обработки [2, 15, 17, 18]. Инновации в области самосмазывающихся режущих пластин позиционируют сухую обработку как привлекательную технологию производства с минимальным воздействием на окружающую среду, учитывая при этом гамму положительных экологических последствий [15]. Керамические инструменты из ZTA-керамики при сухой обработке резанием продемонстрировали исключительную высокотемпературную стабильность, вязкость разрушения, химическую стабильность и усталостную ударную прочность, а также повышенную скорость съема материала при высоких температурах [19]. При анализе опубликованных статей обращает на себя внимание отсутствие информации о режущих свойствах керамических композитов Y-TZP/Al2O3, содержащих от 5 до 40 масс. % A12O3. Вместе с тем известно, что по сравнению с Y-TZP такие композитные материалы имеют более высокую прочность на изгиб при комнатной температуре (до 1400 МПа), а также сохраняют повышенную прочность при высокой температуре [4]. Присутствие второй фазы в виде Al2O3 в композитах Y-TZP/Al2O3 отвечает за дополнительный механизм упрочнения, связанный с термическими остаточными напряжениями, которые возникают из-за разницы коэффициента термического расширения между двумя фазами [20–22]. Дисперсные включения A12O3 в матрице Y-TZP приводят к повышению твердости, модуля упругости и улучшенным высокотемпературным механическим свойствам, включая высокое значение вязкости разрушения [4]. Эти композиты являются перспективными материалами для лезвийной обработки в экстремальных условиях [23–25]. Цель настоящей работы: изучение поведения сменных режущих пластин из керамики Y-TZP-A12O3 в условиях сухого высокоскоростного (200 м/мин) резания стали 40Х (HRC 43–48). Для достижения указанной цели решались следующие задачи: ● проверка гипотезы о возможности использования керамики Y-TZP-Al2O3 в качестве инструментального материала для обработки резанием термически упрочнённой низколегированной стали марки 40Х; ● изготовление и исследование образцов в виде круглых керамических режущих пластин методами порошковой металлургии из коммерческого порошка марки TZ-3Y20AB; ● проведение испытаний на работоспособность в широком диапазоне режимов резания (скорость, подача) в условиях сухого высокоскоростного продольного точения без ударов; ● установление технологических ограничений по режимам резания при использовании керамических режущих пластин, а также изучение особенностей разрушения и износа контактных площадок. Обозначения HV, HRC – твердость по шкале Виккерса и Роквелла соответственно; ρ – плотность, г/см3; dзерен – диаметр зёрен, мкм; σи – прочность при изгибе, МПа; K1c – трещиностойкость, МПа·м 1/2; V – скорость резания, м/мин; S – подача, мм/об; t – глубина резания, мм; L – путь резания, мм. Методика исследований Заготовку из стали марки 40Х для проведения испытаний изготавливали из прутка круглого сечения диаметром 130 мм. Стальная заготовка имела общую длину 350 мм. Термическую
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1