Βελτιστοποίηση τεχνολογικών και γεωμετρικών παραμέτρων pvd επικαλυμμένων εργαλείων σκληρομετάλλου για την αύξηση της κοπτικής ισχύος τους

Η εκπόνηση της παρούσας διατριβής έγινε στα πλαίσια της εργασίας μου ως Επιστημονικού Συνεργάτη στο Εργαστήριο Εργαλειομηχανών και Διαμορφωτικής Μηχανολογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης.
Με το πέρας της παρούσας εργασίας νοιώθω την αδήριτη ανάγκη να ευχαριστήσω θερμά τον καθηγητή μου και διευθυντή του Εργαστηρίου Εργαλειομηχανών και Διαμορφωτικής Μηχανολογίας κ. Κ.-Δ. Μπουζάκη για την εμπιστοσύνη που έδειξε στο πρόσωπο μου προκειμένου να εκπονήσω την παρούσα διατριβή. Χωρίς το ανεξάντλητο μεράκι για έρευνα και τη συνεχή καθοδήγηση του, η ολοκλήρωση της δεν θα ήταν δυνατή. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω την Καθ. Σ. Μήτση και τον Αν. Καθ. Κ. Ευστάθιου που συνεπικούρησαν στην εργασία αυτή ως μέλη της τριμελούς επιτροπής καθώς και τη Λεκτ. Ε. Παυλίδου του τμήματος Φυσικής που ήταν πρόθυμη να συνδράμει όποτε χρειάστηκα τη βοήθεια της σε επίπεδο ηλεκτρονικής μικροσκοπίας.

Πίνακας περιεχομένων

1. Εισαγωγή
2. Στάθμη γνώσεων
   • Κοπτικά εργαλεία από σκληρομέταλλο
   • Μέθοδοι παρασκευής επικαλύψεων με εναπόθεση ατμών
   • Προσδιορισμός μηχανικών ιδιοτήτων, ιδιοτήτων κόπωσης και συνάφειας των επικαλύψεων
   • Περιφερικό φραιζάρισμα
3. Σκοπός Εργασίας
4. Πειραματικές διατάξεις
   • Συσκευή νανοσκληρομέτρησης
   • Συσκευή μέτρησης πάχους επικάλυψης
   • Συσκευή τραχυμέτρησης
   • Θάλαμος θέρμανσης δοκιμίων
   • Πολυαξονικό κέντρο κατεργασίας (CNC) και το δοκιμαστήριο κάθετης και κεκλιμένης επαναλαμβανόμενης κρούσης
   • Μικροσκόπια
   • Συσκευή μικροκοκκοβολής
5. Εξέλιξη πειραματικών-αναλυτικών μεθόδων μέσω FEM προσομοίωσης της νανοδιείσδυσης για τον προσδιορισμό της μεταβολής των εσωτερικών τάσεων και της διαβάθμισης των επιφανειακών μηχανικών ιδιοτήτων
   • Μέθοδος προσδιορισμού των μεταβολών της εντατικής κατάστασης PVD επικαλύψεων λόγω θερμικών κατεργασιών μέσω FEM προσομοίωσης των αποτελεσμάτων νανοσκληρομέτρησης
   • Εξέλιξη πειραματικής-αναλυτικής μεθόδου για τον προσδιορισμό της διαβάθμισης των επιφανειακών μηχανικών ιδιοτήτων
6. Εκλογή βέλτιστης ακτίνας καμπυλότητας της κοπτικής ακμής και της διαδικασίας κατασκευής της για την αύξηση της απόδοσης κοπής PVD επικαλυμμένων εργαλείων σκληρομεταλλου στο φραιζαρισμα
   • Πειραματική διερεύνηση των γεωμετρικών και τεχνολογικών παραμέτρων των κοπτικών εργαλείων
   • Εξέλιξη της φθοράς των επικαλυμμένων κοπτικών εργαλείων με διαφορετικές ακτίνες καμπυλότητας της κοπτικής ακμής, διαμορφωμένων μέσω επίτριψης
   • FEM προσομοίωση της διαδικασίας φραιζαρίσματος
   • Υπολογισμός των τεχνολογικών δεδομένων που εισάγονται στο προσομοιωτικό μοντέλο FEM της κοπής
   • Προσδιορισμός των τάσεων του κοπτικού εργαλείου μέσω FEM προσομοίωσης της διαδικασίας φραιζαρίσματος
   • Εξέλιξη της φθοράς των επικαλυμμένων κοπτικών εργαλείων με διαφορετικές ακτίνες καμπυλότητας της κοπτικής ακμής, διαμορφωμένων μέσω εστιασμένης μικροκοκκοβολής
7. Επίδραση των επιφανειακών κατεργασιών της μικροκοκκοβολής και της υπερλείανσης πάνω σε υποστρώματα σκληρομετάλλου στην απόδοση κοπής PVD επικαλυμμένων κοπτικών εργαλείων λόγω αύξησης της συνάφειας
   • Επίδραση των μηχανικών κατεργασιών πάνω στην τοπομορφία, στην επιφανειακή χημική σύσταση και στις μηχανικές ιδιότητες των πλακιδίων σκληρομετάλλου
   • Επίδραση των μηχανικών κατεργασιών πάνω στη συνάφεια της επικάλυψης
   • Επίδραση των μηχανικών κατεργασιών του υποστρώματος στην απόδοση κοπής επικαλυμμένων κοπτικών εργαλείων στο φραιζάρισμα
   • FEM προσομοίωση της κοπτικής ακμής επικαλυμμένων πλακιδίων με διαφορετική συνάφεια και μηχανικές ιδιότητες
8. Προσδιορισμός των μεταβολών των εσωτερικών τάσεων επανεπικαλυμμένων κοπτικών πλακιδίων σκληρομετάλλου μέσω νανοδιεισδύσεων και εξέταση της απόδοσης κοπής τους
   • Σχέδιο διεξαγωγής ερευνών
   • Μηχανικές ιδιότητες της επικάλυψης σε επιτυχημένα βήματα της διεξαγόμενης έρευνας
   • Χημική σύσταση και μηχανικές ιδιότητες της επιφανειακής ζώνης του υποστρώματος μετά από διαδικασίες επαναχρησιμοποίησης των επικαλυμμένων εργαλείων
   • Προσδιορισμός των μεταβολών των εσωτερικών τάσεων του υποστρώματος λόγω απομάκρυνσης της επικάλυψης και της μικροκοκκοβολής
   • Προσδιορισμός της συνάφειας επαναχρησιμοποιημένων κοπτικών εργαλείων
   • Εξέλιξη της φθοράς στο φραιζάρισμα και στο φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων επαναχρησιμοποιημένων κοπτικών εργαλείων
   • Αποτελέσματα FEM προσομοίωσης επαναχρησιμοποιημένων επικαλυμμένων πλακιδίων σκληρομετάλλου
9. Διερεύνηση της απόδοσης κοπής PVD επικαλυμμένων κοπτικών εργαλείων σκληρομετάλλου λόγω ανόπτησης ή μικροκοκκοκοβολής της PVD στοιβάδας τους
   • Επίδραση της διάρκειας ανόπτησης σε θερμοκρασία εναπόθεσης πάνω στη διαβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων PVD επικαλύψεων διαφόρων παχών και στην απόδοση κοπής επικαλυμμένων κοπτικών εργαλείων σκληρομετάλλου
   • Βελτίωση της απόδοσης κοπής επικαλυμμένων εργαλείων σκληρομετάλλου βέλτιστης συνάφειας μέσω μικροκοκκοβολής της PVD στοιβάδας
10. Σύνοψη και συμπεράσματα
11. Βιβλιογραφία
12. Eκτενής περίληψη στα αγγλικά