×
10.11.2014
216.013.053f

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида титана. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, ниобия и молибдена при их содержании, в мас.%: титан 84,5-90,0, ниобий 6,0-10,0, молибден 4,0-5,5. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый катод выполняют составным из титана и ниобия, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними. Нижний слой покрытия наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов. Повышается работоспособность режущего инструмента. 1 табл.
Основные результаты: Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, отличающийся тем, что наносят нижний слой из нитрида титана и верхний - из нитрида соединения титана, ниобия и молибдена при их содержании, в мас.%: титан 84,5-90,0, ниобий 6,0-10,0, молибден 4,0-5,5, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и ниобия, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке.

Известен способ повышения стойкости режущего инструмента (РИ), при котором на его поверхность вакуумно-плазменным методом наносят износостойкое покрытие (ИП) из нитрида титана (TiN) (см. Табаков В.П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана. Ульяновск: УлГТУ, 1998. 123 с.). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе покрытия имеют относительно низкую твердость. В результате этого покрытие в большей мере подвергается износу, в нем быстро зарождаются и распространяются трещины, приводящие к разрушению покрытия, что снижает стойкость РИ с покрытием.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ нанесения многослойного покрытия, состоящего из нижнего слоя нитрида титана TiN и верхнего слоя нитрида титана и циркония TiZrN (см. Табаков В.П., Чихранов А.В. Износостойкие покрытия режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. - 255 с.), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, принятого за прототип, относится то, что в известном способе многослойное покрытие обладает недостаточной твердостью, а, следовательно, трещиностойкостью. В результате покрытие плохо сопротивляется процессам износа и разрушения и быстро разрушается при резании.

Повышение в последнее время стоимости металлорежущего инструмента и ужесточение требований к точности обрабатываемых деталей сделало еще более актуальной проблему повышения стойкости РИ. Одним из путей повышения стойкости и, как следствие, работоспособности РИ с покрытием является нанесение покрытий многослойного типа со слоями с различными физико-механическими свойствами. Наличие в покрытии верхнего слоя, обладающего высокой твердостью, способствует снижению интенсивности износа РИ с многослойным покрытием. Для повышения прочности сцепления покрытия с инструментальной основой оно должно иметь в своем составе нижний слой с повышенными адгезионными свойствами. Кроме того, создание микрослоистости в верхнем слое покрытия приводит к увеличению его твердости и трещиностойкости и, как следствие, работоспособности РИ с покрытием.

Технический результат - повышение работоспособности РИ.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что наносят нижний слой из нитрида титана и верхний - из нитрида соединения титана, ниобия и молибдена при их соотношении, мас.%: титан 84,5-90,0, ниобий 6,0-10,0, молибден 4,0-5,5, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и ниобия, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов.

Такая структура покрытия позволяет получить высокую прочность сцепления с основой из-за наличия в покрытии нижнего слоя нитрида титана, обладающего высокой адгезией с инструментальной основой. При этом верхний слой обладает высокой твердостью из-за дополнительного легирования материала слоя и наличия в их структуре микрослоистости, получаемой при нанесении покрытий по предлагаемой схеме расположения катодов.

Сущность изобретения заключается в следующем. В покрытии при резании происходят процессы трещинообразования, приводящие к его разрушению. В этих условиях покрытие должно иметь слоистую структуру для торможения трещин. Нижний слой покрытия должен обладать высокой адгезией с инструментальным материалом. Слои покрытия должны обладать высокой твердостью для повышения износо- и трещиностойкости. При этом слои многослойного покрытия должны иметь высокую прочность связи между собой, что обеспечивается их высоким сродством друг с другом из-за наличия общих элементов.

Пластины с покрытиями, полученные с отклонениями от указанной технологии получения, показали более низкие результаты.

Для экспериментальной проверки заявленного способа было нанесено покрытие-прототип, а также двухслойное покрытие по предлагаемому способу.

Нанесение предлагаемого покрытия осуществляется следующим образом. Твердосплавные пластины МК8 (размером 4,7x12x12 мм) промывают в ультразвуковой ванне, протирают ацетоном, спиртом и устанавливают на поворотном устройстве в вакуумной камере установки «Булат-6», снабженной тремя катодами, расположенными горизонтально в одной плоскости. При нанесении покрытия используют первый катод, изготовленный составным из титана и ниобия, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними.

Камеру откачивают до давления 6,65·10-3 Па, включают поворотное устройство, подают на него отрицательное напряжение 1,1 кВ, включают второй катод и при токе дуги 100 А производят ионную очистку и нагрев пластин до температуры 560-580°С. Ток фокусирующей катушки 0,4 А. Затем при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А и подаче реакционного газа - азота включают второй катод и осаждают нижний слой покрытия TiN толщиной 3,0 мкм. Верхний слой покрытия TiNbMoN толщиной 3,0 мкм наносят при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А, включенных первом и третьим катодах и подаче реакционного газа - азота. Затем отключают испарители, подачу реакционного газа, напряжение и вращение приспособления. Через 15-20 мин камеру открывают и извлекают инструмент с покрытием.

Микротвердость покрытий определяли на микротвердомере «ПМТ-3» под нагрузкой 100 г.

Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при продольном точении заготовок из стали 30ХГСА на токарном станке 16К20. Режимы резания: скорость резания V=160 м/мин, подача S=0,3 мм/об, глубина резания t=1,0 мм, обработка производилась без применения СОЖ. Испытывали твердосплавные пластины марки МК8, обработанные по известному и предлагаемому способам. Критерием износа служила фаска износа по задней поверхности шириной 0,4 мм.

В табл.1 приведены результаты испытаний РИ с полученными покрытиями.

Как видно из приведенных в таблице 1 данных, стойкость пластин, с покрытиями, нанесенными по предлагаемому способу, выше стойкости пластин с покрытием, нанесенным по способу-прототипу в 1,21-1,40 раза.

Таблица 1
Результаты испытаний РИ с покрытием
Материал покрытия Химический состав верхнего слоя покрытия (соотношение металлических компонентов), % мас. Микротвердость, ГПа Стойкость, мин Примечание
Ti Mo Nb
1 2 3 4 5 6 7
TiN - 29,2 23 Аналог
TiN-TiZrN 92,0 - 8,0* 36,3 72 Прототип
89,25 4,75 6,0 39,1 87
88,0 4,0 8,0 39,8 92
TiN-TiNbMoN 87,25 4,75 8,0 40,0 101
86,5 5,5 8,0 39,4 93
85,25 4,75 10,0 39,0 89
* - содержание циркония в верхнем слое покрытия

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, отличающийся тем, что наносят нижний слой из нитрида титана и верхний - из нитрида соединения титана, ниобия и молибдена при их содержании, в мас.%: титан 84,5-90,0, ниобий 6,0-10,0, молибден 4,0-5,5, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и ниобия, второй - из титана и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 331 items.
27.07.2015
№216.013.6882

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента включает вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, при этом наносят нижний слой из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558307
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6883

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Способ включает вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, при этом наносят нижний слой из нитрида соединения титана, циркония и хрома при их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558308
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6884

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента включает вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, при этом наносят нижний слой из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558309
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6885

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента включает вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, при этом наносят нижний слой из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558310
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6886

Способ обработки маложестких заготовок сложнопрофильных деталей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при поверхностном пластическом деформировании маложестких заготовок с криволинейными поверхностями. Устанавливают на опорных шариках в акустических концентраторах напротив друг друга по обе стороны заготовки сферические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558311
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6887

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента включает вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, при этом наносят нижний слой из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558312
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6888

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида титана. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558313
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.08.2015
№216.013.6948

Ремень безопасности для транспортного средства

Изобретение относится к ремню безопасности для транспортного средства. Ремень включает пряжку 1 с прорезью 2, сквозь которую с возможностью скольжения пропущена лямка 3 ремня, и язычковой защелкой 4, вводимой в запирающий пряжку замок 5, укрепленный на боковине 6 кресла 7. Перемычка 8 между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558505
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6972

Узловое соединение стержневых элементов пространственной конструкции

Изобретение относится к области строительства, а именно к узловым соединениям в пространственных конструкциях покрытий. Технический результат изобретения заключается в упрощении монтажа узла за счет возможности соединения стержневых элементов при различных углах наклона к касательной плоскости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558547
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6dcd

Ремень безопасности для транспортного средства

Изобретение относится к ремню безопасности для транспортного средства. Ремень включает пряжку 1 с прорезью 2, сквозь которую протянута лямка 3, и язычковой защелкой 4, вводимой в замок 5, укрепленный на боковине 6 сиденья 7. Перемычка между прорезью пряжки и ее наружним контуром выполнена в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559667
Дата охранного документа: 10.08.2015
Showing 141-150 of 498 items.
27.05.2014
№216.012.c870

Обтяжной пуансон, минимизирующий усилие, затраченное на растяжение образца в процессе гибки с растяжением по рабочей части обтяжного пуансона

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к обтяжным пуансонам. Обтяжной пуансон содержит основание и рабочую часть в виде подшипников качения, наружные кольца которых повторяют формообразующую поверхность рабочей части обтяжного пуансона, по которой осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517078
Дата охранного документа: 27.05.2014
27.05.2014
№216.012.caf2

Логический преобразователь

Устройство предназначено для реализации любой из пяти простых симметричных булевых функций, зависящих от пяти аргументов - входных двоичных сигналов, и может быть использовано в системах цифровой вычислительной техники как средство преобразования кодов. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517720
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.06.2014
№216.012.d00a

Карниз крыши здания

Изобретение относится к области строительства, в частности к карнизу крыши здания. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши. Карниз крыши содержит выступающую за его кромку упругую полосу из стали, выполненную с возможностью задержания снега,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519029
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.06.2014
№216.012.d378

Система обеспечения микроклимата

Изобретение относится к вентиляции и может быть использовано в гражданских зданиях. Система обеспечения микроклимата содержит ветрогенератор 1 с трансмиссией 2, тормозной системой 3 и лопастями 4, сопряженный с ресивером 5, соединенным с одной стороны с пневматическим пусковым двигателем 6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519907
Дата охранного документа: 20.06.2014
10.07.2014
№216.012.daaf

Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием

Изобретение относится к измерительной технике. Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа, включающий в себя микроконтроллер, подключенный к блоку формирования импульсов, выход которого подключен к входам усилителей тока измерительного и опорного плеч преобразователя, выходы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521761
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.dacb

Способ определения теплового импеданса сверхбольших интегральных схем - микропроцессоров и микроконтроллеров

Способ предназначен для использования на выходном и входном контроле качества сверхбольших интегральных схем (СБИС) - микропроцессоров и микроконтроллеров - и оценки их температурных запасов. В контролируемую СБИС, установленную на теплоотводе и подключенную к источнику питания, загружают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521789
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.09.2014
№216.012.f3d3

Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при настройке тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности. Сущность: при сопротивлении нагрузки R≥500 кОм определяют температурный коэффициент чувствительности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528242
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.09.2014
№216.012.f56d

Устройство для удаления сосулек

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству для удаления сосулек с крыш зданий. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши. Устройство для удаления сосулек закреплено под карнизом крыши с водосточными трубами и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528662
Дата охранного документа: 20.09.2014
20.10.2014
№216.013.00c3

Твердый смазочный материал для абразивной обработки

Настоящее изобретение относится к твердому смазочному материалу для абразивной обработки, содержащему стеариновую кислоту, дисульфид молибдена, при этом он дополнительно содержит ультрадисперсный порошок диатомита, пропитанный минеральным маслом с поверхностно-активными веществами и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531587
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.11.2014
№216.013.041c

Устройство для обнаружения участников дорожно-транспортного происшествия

Изобретение относится к устройству для обнаружения участников дорожно-транспортного происшествия (ДТП). Устройство содержит установленную между кузовом и передним бампером автотранспортного средства структуру, разделяющуюся в процессе совершения ДТП на отдельные элементы. Элементы содержат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532450
Дата охранного документа: 10.11.2014
+ добавить свой РИД