Общие сведения о специализированном оборудовании для вакуумной ионно-плазменной (ВИП) обработки

Применяемые в настоящее время основные инструментальные материалы, созданы в большинстве своем уже более 40 лет назад и по своим возможностям во многом исчерпали себя. Так как процесс создания нового материала требует больших временных и материальных затрат, параллельно уделяется значительное внимание разработкам, направленным на улучшение эксплуатационных характеристик уже имеющихся инструментальных материалов за счет модификации поверхностного слоя при помощи способов, основанных на обработке поверхности концентрированными потоками энергии, в том числе и путем ионно-плазменного воздействия. При помощи такой обработки можно существенным образом изменить механические, электрические, тепловые и химические свойства исходного инструментального материала, его реальную поверхность.

Режущие инструменты работают в очень жёстких условиях. Высокие контактные напряжения и температуры в зоне резания (500...1100 °С) интенсифицируют процессы износа, в том числе абразивного, адгезионного, окислительного и диффузионного. При этом инструменты подвергаются интенсивным вибрациям, ударам и знакопеременным нагрузкам. Поэтому рабочие поверхности инструментов должны обладать высокой твёрдостью, химической пассивностью по отношению к обрабатываемым материалам, теплостойкостью, усталостной прочностью, коррозионной стойкостью, а также стойкостью к окислению при высоких температурах. Многообразие инструментальных материалов вызвано тем, что каждый материал должен иметь свойства, оптимальные для конкретного круга задач. Эти свойства определяют как режимы резания, так и геометрию инструментов.

В не менее сложных условиях находятся некоторые детали машин. От лопаток паровых турбин и авиационных двигателей, лопастей винтов самолетов и вертолётов, деталей шахтного оборудования и т.п. требуется высокая усталостная прочность, стойкость против эрозии и коррозии, возможность работы в условиях интенсивного трения, высоких температур, знакопеременных нагрузок и вибраций.

Керамические покрытия на основе нитридов и карбидов тугоплавких металлов, нанесенные на рабочие поверхности инструментов или деталей машин, способны удовлетворить большинству указанных требований. Возможность испарения различных металлов и сплавов с сохранением химического состава последних, получение их соединений с газами, гибкое регулирование фазового состава и структуры конденсатов, высокая адгезия к основе позволяют наносить покрытия, которые обеспечивают существенное повышение работоспособности изделий применительно к конкретным условиям их использования. Большинство износостойких покрытий обладает высокой твёрдостью, теплостойкостью, низкими коэффициентами трения, коррозионной стойкостью. Это даёт возможность создавать более универсальные инструменты и детали, оптимизировать их геометрию, существенно увеличивать работоспособность и снижать расход на единицу продукции.

Решение задач, касающихся поверхности инструментального материала, дало не меньший толчок промышленности, чем в свое время дало внедрение в начале 20-го века быстрорежущих сталей или приблизительно на 40 лет позднее – твердых сплавов. И именно потому, что ресурс режущего инструмента напрямую связан с состоянием его рабочей поверхности.

Широкий диапазон свойств износостойких покрытий позволяет применять их в промышленности, в машиностроении. Наибольшее распространение получили износостойкие покрытия, увеличивающие срок службы инструментов и деталей машин.

Возможности технологии нанесения покрытий в вакууме хорошо известны, однако и технология, и оборудование в этой области быстро развиваются и совершенствуются. Разрабатываются новые высокоэффективные методы очистки и подготовки поверхности в вакууме перед нанесением покрытий, повышается производительность испарительных и распылительных устройств. Наибольшее развитие это направление получило в технологическом, аналитическом и научном оборудовании, производства электронной техники, что определяется высокой сложностью, прецизионностью и уникальностью используемого оборудования.

Дата добавления: 2014-01-20