MATHEMATICAL MODELING OF THE THERMAL AND MECHANICAL PROCESSES AT THE TIC/TIN-INTERFACE OF THE NITRIDE CERAMIC COATING

V. V. Kuzin; M. Yu. Fedorov; Predrag Dasic

doi:10.17073/1683-4518-2017-8-64-69

MATHEMATICAL MODELING OF THE THERMAL AND MECHANICAL PROCESSES AT THE TIC/TIN-INTERFACE OF THE NITRIDE CERAMIC COATING

V. V. Kuzin, M. Yu. Fedorov, Predrag Dasic

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-8-64-69

Full Text:

Abstract

The basic regularities were established for the thermal and mechanical processes taking place at the boundary between the layers of the TiC/TiN-coating above the nitride ceramic's surface, the processes being driven by both the thermal and combined loads. It was shown how the ceramic's material's main structural element influences both the temperature and the stresses arising in the contacting sublayers of the TiC/TiN-coating under the action of these loads. Ill. 3. Ref. 25.

Keywords

ceramics, coating, layer, interface, stresses, thermal flow, combined load,

About the Authors

V. V. Kuzin

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин».
Russian Federation

M. Yu. Fedorov

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин».
Russian Federation

Predrag Dasic

SaTCIP Publisher Ltd.

References

1. Григорьев, С. Н. Инженерия поверхности металлорежущего инструмента методом комбинированной вакуумно-плазменной обработки (Часть 1) / С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Ремонт. Восстановление. Модернизация. ― 2004. ― № 7. ― С. 2‒6.

2. Григорьев, С. Н. Инженерия поверхности металлорежущего инструмента методом комбинированной вакуумно-плазменной обработки (Часть 2) / С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Ремонт. Восстановление. Модернизация. ― 2004. ― № 8. ― С. 2‒6.

3. Кузин, В. В. Микроструктурная модель керамической режущей пластины / В. В. Кузин // Вестник машиностроения. ― 2011. ― № 5. ― С. 72‒76. Kuzin, V. V. Microstructural model of ceramic cutting plate / V. V. Kuzin // Russ. Eng. Res. ― 2011. ― Vol. 31, № 5. ― Р. 479‒483.

4. Кузин, В. В. Математическая модель напряженнодеформированного состояния керамической режущей пластины / В. В. Кузин, В. И. Мяченков // Вестник машиностроения. ― 2011. ― № 10. ― С. 75‒80. Kuzin, V. V. Stress–strain state of ceramic cutting plate / V. V. Kuzin, V. I. Myachenkov // Russ. Eng. Res. ― 2011. ― Vol. 31, № 10. ― Р. 994‒1000.

5. Григорьев, С. Н. Автоматизированная система термопрочностных расчетов керамических режущих пластин / С. Н. Григорьев, В. И. Мяченков, В. В. Кузин // Вестник машиностроения. ― 2011. ― № 11. ― С. 26‒31. Grigor’ev, S. N. Automated thermal-strength calculations of ceramic cutting plates / S. N. Grigor’ev, V. I. Myachenkov, V. V. Kuzin // Russ. Eng. Res. ― 2011. ― Vol. 31, № 11. ― Р. 1060‒1066.

6. Григорьев С. Н. Напряженно-деформированное состояние инструментов из нитридной керамики с покрытием / С. Н. Григорьев, В. В. Кузин, М. А. Волосова // Вестник машиностроения. ― 2012. ― № 6. ― С. 64‒69. Grigor'ev, S. N. Stress-strain state of a coated nitride-ceramic tool / S. N. Grigor'ev, V. V. Kuzin, M. A. Volosova // Russ. Eng. Res. ― 2012. ― Vol. 32, № 7/8. ― Р. 561‒566.

7. Волосова, М. А. Влияние покрытия из нитрида титана на структурную неоднородность напряжений в оксидно-карбидной керамике. Часть 4. Действует тепловой поток / М. А. Волосова, С. Н. Григорьев, В. В. Кузин // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 2. ― С. 47‒52. Volosova, M. A. Effect of titanium nitride coating on stress structural inhomogeneity in oxide-carbide ceramic. Part 4. Action of heat flow / M. A. Volosova, S. N. Grigor’ev, V. V. Kuzin // Refract. Ind. Ceram. ― 2015. ― Vol. 56, № 1. ― Р. 91‒96.

8. Волосова, М. А. Влияние покрытия из нитрида титана на структурную неоднородность напряжений в оксидно-карбидной керамике. Часть 5. Действует комбинированная нагрузка / М. А. Волосова, С. Н. Григорьев, В. В. Кузин // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 4. ― С. 49‒53. Volosova, M. A. Effect of titanium nitride coating on stress structural inhomogeneity in oxide-carbide ceramic. Part 5. A combined load operates / M. A. Volosova, S. N. Grigor’ev, V. V. Kuzin // Refract. Ind. Ceram. ― 2015. ― Vol. 56, № 2. ― Р. 197‒200.

9. Кузин, В. В. Влияние покрытия TiC на напряженнодеформированное состояние пластины из высокоплотной нитридной керамики в условиях нестационарной термоупругости / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2013. ― № 9. ― С. 52‒57. Kuzin, V. V. Effect of a TiC coating on the stressstrain state of a plate of a high-density nitride ceramic under nonsteady thermoelastic conditions / V. V. Kuzin, S. N. Grigor’ev, M. A. Volosova // Refract. Ind. Ceram. ― 2014. ― Vol. 54, № 5. ― Р. 376‒380.

10. Grigoriev, S. The stress-strained state of ceramic tools with coating / S. Grigoriev, V. Kuzin, D. Burton [et al.] // Proceedings of the 37th International MATADOR 2012 Conference. ― Springer, 2013. ― С. 181‒184.

11. Кузин, В. В. Влияние теплового потока на неоднородность напряжений в поверхности оксидной керамики с развитым рельефом / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. Р. Портной // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 6. ― С. 66‒68. Kuzin, V. V. The Influence of heat flow on the nonuniformity of the stresses in the surface of oxide ceramic with fully developed relief / V. V. Kuzin, S. N. Grigor’ev, M. R. Portnoi // Refract. Ind. Ceram. ― 2015. ― Vol. 56, № 3. ― Р. 314‒317.

12. Кузин, В. В. Неоднородность напряжений в поверхности оксидно-карбидной керамики с развитым рельефом под действием теплового потока / В. В. Кузин, М. Р. Портной, С. Ю. Фёдоров // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 10. ― С. 63‒66. Kuzin, V. V. Stress inhomogeneity in oxide-carbide ceramic surface with developed relief under action of heat flow / V. V. Kuzin, M. R. Portnoi, S. Yu. Fedorov // Refract. Ind. Ceram. ― 2016. ― Vol. 56, № 5. ― Р. 557‒560.

13. Кузин, В. В. Трансформация напряженного состояния поверхностного слоя нитридной керамики при изменении толщины TiC-покрытия. Вариант нагружения ― тепловой поток / В. В. Кузин, М. Ю. Федоров, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 2. ― С. 54‒60.

14. Кузин, В. В. Трансформация напряженного состояния поверхностного слоя нитридной керамики при изменении толщины TiC-покрытия. Вариант нагружения ― комбинированная нагрузка / В. В. Кузин, М. Ю. Фёдоров, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 4. ― С. 53‒59.

15. Кузин, В. В. Напряженное состояние границы между керамикой и покрытием под действием комбинированной нагрузки / В. В. Кузин, М. Ю. Фёдоров // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 6. ― С. 43‒48. Kuzin, V. V. Stressed state of a boundary between ceramic and coating under action of a combined load / V. V. Kuzin, M. Yu. Fedorov // Refract. Ind. Ceram. ― 2016. ― Vol. 57, № 3. ― Р. 308‒312.

16. Kuzin, V. Method of investigation of the stressstrain state of surface layer of machine elements from a sintered nonuniform material / V. Kuzin, S. Grigoriev // Applied Mechanics and Materials. ― 2014. ― Vol. 486. ― Р. 32‒35.

17. Kuzin, V. Applications of multi-level method of stress-strain state analysis in ceramic tools design / V. Kuzin, S. Grigoriev, M. Fedorov // Applied Mechanics and Materials. ― 2016. ― Vol. 827. ― Р. 173‒176.

18. Volosova, M. Cutting ceramic inserts: the influence of abrasive machining and surface coatings on the operational characteristics / M. Volosova, S. Grigoriev // Mechanics and Industry. ― 2016. ― Vol. 17 (7). ― С. 705.

19. Кузин, В. В. Разработка и исследование режущих инструментов из нитридной керамики c покрытием / В. В. Кузин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. ― 2006. ― № 9. ― С. 48‒52.

20. Vereschaka, A. S. Improving the efficiency of the cutting tools made of mixed ceramics by applying modifying nanoscale multilayered coatings / A. S. Vereschaka, S. N. Grigoriev, E. S. Sotova, A. A. Vereschaka // Advanced Materials Research. ― 2013. ― Vols. 712‒715. ― Р. 391‒394.

21. Кузин, В. В. Эффективное применение высокоплотной керамики для изготовления режущих и деформирующих инструментов / В. В. Кузин // Новые огнеупоры. ― 2010. ― № 12. ― С. 13‒19. Kuzin, V. V. Effective use of high density ceramic for manufacture of cutting and working tools / V. V. Kuzin // Refract. Ind. Ceram. ― 2010. ― Vol. 51, № 6. ― Р. 421‒426.

22. Huang, L. L. Overview on double ceramic layer thermal barrier coatings / L. L. Huang, H. M. Meng, J. Tang [et al.] // Advanced Materials Research. ― 2014. ― Vol. 1053. ― Р. 364‒372.

23. Верещака, А. С. Исследование теплового состояния режущих инструментов с помощью термоиндикаторных веществ / А. С. Верещака, В. М. Провоторов, В. В. Кузин [и др.] // Вестник машиностроения. ― 1986. ― № 1. ― С. 45‒49.

24. Кузин, В. В. Напряженное состояние границы между слоями TiC/TiN-покрытия, нанесенного на нитридную керамику, под действием силовой нагрузки / В. В. Кузин, С. Ю. Фёдоров, П. Дашич // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 6. ― С. 60‒65.

25. Kuzin, V. Method of investigation of the stressstrain state of surface layer of machine elements from a sintered nonuniform material / V. Kuzin, S. Grigoriev // Applied Mechanics and Materials. ― 2014. ― Vol. 486. ― Р. 32‒35.

Supplementary files

For citation: Kuzin V.V., Fedorov M.Y., Dasic P. MATHEMATICAL MODELING OF THE THERMAL AND MECHANICAL PROCESSES AT THE TIC/TIN-INTERFACE OF THE NITRIDE CERAMIC COATING. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2017;(8):64-69. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-8-64-69

Refbacks

There are currently no refbacks.

ISSN 1683-4518 (Print)

Username
Password