Дисертаційне дослідження виконано в Інституті надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля Національної академії наук України, Київ. Подається на захист в Інституті надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля Національної академії наук України, Київ, 2025.
Обробка важкооброблюваних сплавів на основі кольорових металів є надзвичайно перспективною галуззю сучасного матеріалознавства та машинобудування. Використання полікристалічних алмазних інструментів відкриває нові можливості для підвищення точності, стабільності та ефективності технологічних процесів. Висока твердість та теплопровідність алмазу забезпечують високоякісну обробку таких матеріалів, як алюмінієві сплави та технічні промислові матеріали, що широко використовуються в аерокосмічній, автомобільній, електронній та медичній промисловості. Однак, незважаючи на значні досягнення, ряд технологічних труднощів залишається невирішеним.
Дана робота присвячена дослідженню підвищення зносостійкості алмазних полікристалів, сформованих із синтезованих у ростовій системі Mg-Zn-C порошків алмазу, під час чистого безударного точіння алюмінієвих сплавів за рахунок використання алмазного полікристалічного CVD-покриття на поверхні робочої пластини.
Основна увага приділяється аналізу ущільнення алмазних порошків під час спікання полікристалів та дослідження впливу алмазного покриття на параметри процесу обробки. Результати дослідження сприяють підвищенню зносостійкості різальної пластини, а також удосконаленню загального підходу до обробки важкооброблюваних кольорових сплавів у виробництві.
Ефективне підвищення зносостійкості полікристалічних алмазних пластин та оптимізація обробки важкооброблюваних матеріалів вимагають системного підходу та поглибленого аналізу низки взаємопов'язаних науково-технічних аспектів. Для розв᾿язання цієї задачі необхідно вирішити ряд фундаментально-прикладних питань:
1) визначення ступеня ущільнення алмазних порошків з метою формування найбільш ефективних полікристалів алмазу;
2) визначення вимог до властивостей алмазних покриттів відповідно до умов експлуатаційного навантаження;
3) дослідження впливу фазового складу та структури покриттів на експлуатаційні характеристики робочих елементів інструментів;
4) встановлення оптимальних умов формування покриття на поверхнях робочих елементів інструментів.
Відповідно до поставлених завдань у роботі було розглянуто основні механізми зношування інструментів на основі полікристалічного алмазу. Ґрунтуючись на аналізі літературних джерел, було сформульовано основні принципи та вимоги до матеріалів на основі полікристалічного алмазу; досліджено науково-технічні принципи отримання алмазних порошків у системі росту Mg-Zn-C; проведено формування полікристалів на основі зазначених порошків шляхом спікання у апараті високого тиску АВТ типу «Тороїд-20» за тиску 7,7 ГПа упродовж 20 с за температури 1750°С; нанесено на поверхню полікристалічної пластини полікристалічне алмазне CVD-покриття за параметрів осадження: тиску робочого газу від 11,3 кПа до 13,7 кПа, потужності тліючого розряду (W) від 2,9 до 3,3 кВт. Температура синтезу покриттів (Т), варіювалась від 1060 до 1175 °С. Загальний час нанесення покриттів становив 8 - 9 год. Товщина отриманих покриттів знаходилась в діапазоні 20–30 мкм. Було проведено порівняльний аналіз експлуатаційних характеристик робочих елементів інструменту з покриттям та без нього з метою оцінки ефективності модифікації поверхні.
Таким чином, у рамках цієї роботи всебічно розглянуто основні механізми зношування різальних інструментів, виготовлених на основі полікристалічного алмазу, а також визначено ключові фактори, що впливають на їх експлуатаційні характеристики в умовах обробки важкооброблюваних матеріалів. На основі аналізу сучасної наукової літератури сформульовано узагальнені принципи розробки алмазовмісних матеріалів. Також окреслено основні вимоги до полікристалічного алмазу, що використовується в різальних інструментах, з урахуванням специфіки експлуатаційних умов навантаження, зокрема впливу термомеханічних факторів та середовища обробки.
