×
27.07.2015
216.013.6887

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: 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 нитрида соединения титана, алюминия и хрома при их соотношении, мас.%: титан 70,5-79,5, алюминий 14,0-20,0, хром 6,5-9,5, и верхний слой из нитрида циркония, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - из циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием второго катода. В результате нанесения многослойного покрытия 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 соединения титана, алюминия и хрома при их соотношении, мас.%: титан 70,5-79,5, алюминий 14,0-20,0, хром 6,5-9,5, и верхний слой из нитрида циркония, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - из циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием второго катода.

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 и алюминия TiAlN и верхнего слоя нитрида титана TiN, раскрытый в описании к свидетельству на полезную модель RU 27099 U1, 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 недостаточными твердостью и остаточными сжимающими напряжениями, 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. В двухслойном покрытии нижний слой должен обладать хорошей адгезией к инструментальной основе, высокими сжимающими напряжениями, что должно препятствовать образованию и развитию трещин в покрытии. Кроме того, создание микрослоистости 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 соединения титана, алюминия и хрома при их соотношении, мас.%: титан 70,5-79,5, алюминий 14,0-20,0, хром 6,5-9,5, и верхний слой из нитрида циркония, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - из циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием второго катода.

Такая структура покрытия позволяет получить более высокую твердость нижнего слоя покрытия. При этом нижний слой обладает высокими трещиностойкостью и уровнем сжимающих напряжений 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. 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 4,7×12×12 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 из сплава титана и алюминия, второй - из циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома 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 первый катод и при токе дуги 100 А производят ионную очистку и нагрев пластин до температуры 560-580°C. Ток фокусирующей катушки 0,4 А. Затем при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А и подаче реакционного газа - азота включают первый и третий катоды и осаждают нижний слой покрытия TiAlCrN толщиной 3,0 мкм. Верхний слой покрытия ZrN толщиной 3,0 мкм наносят при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А и включенном втором катоде 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.

Остаточные напряжения в покрытии определяли на рентгеновском дифрактометре «ДРОН-3М» с использованием фильтрованного Cu-излучения.

Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при симметричном торцовом фрезеровании заготовок из стали 5ХНМ на станке 6Р12. Испытывали твердосплавные пластины марки МК8, обработанные по известному и предлагаемому способам. Режимы резания были следующими: скорость резания V=247 м/мин, подача S=0,4 мм/зуб, глубина резания t=1,5 мм, ширина фрезерования В=20 мм. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности h3=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 1,19-1,36 раза.

Таблица 1
Результаты испытаний РИ с покрытием
Материал покрытия Химический состав нижнего слоя покрытия (соотношение металлических компонентов), % мас. Микротвердость, ГПа Остаточные напряжения, МПа Стойкость, мин Примечание
Ti Me* Al
1 2 3 4 5 6 7 8
TiN - 29,2 -775 45 Аналог
TiAlN-TiN 83,0 - 17,0 35,4 -869 131 Прототип
TiAlCrN-ZrN 78,0 8,0 14,0 36,1 -962 156
76,5 6,5 17,0 36,9 -1026 168
75,0 8,0 17,0 37,2 -1076 178
73,5 9,5 17,0 36,8 -1029 171
72,0 8,0 20,0 36,1 -979 160

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, отличающийся тем, что наносят нижний слой из нитрида соединения титана, алюминия и хрома при их соотношении, мас.%: титан 70,5-79,5, алюминий 14,0-20,0, хром 6,5-9,5, и верхний слой из нитрида циркония, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - из циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием первого и третьего катодов, а верхний слой - с использованием второго катода.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 121-130 of 331 items.
20.06.2015
№216.013.56e3

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 ниобия. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553773
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56e5

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 соединения титана, алюминия и хрома при их соотношении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553775
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56e7

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 соединения титана, алюминия и хрома при их соотношении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553777
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56e8

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 соединения титана, хрома и ниобия при их соотношении, мас....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553778
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56fe

Ограждение автомобильной дороги

Ограждение предназначено для повышения безопасности движения. Ограждение содержит заглубленные в грунт дорожного полотна вертикальные стойки, попарно соединенные привернутыми к ним винтами горизонтальными упругими стальными полосами. Полосы отодвинуты от наружной поверхности стоек и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553800
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.57d2

Антитравматические качели

Антитравматические качели относятся к оборудованию детских игровых площадок, в частности к изготовлению подвесных качелей с повышенной безопасностью эксплуатации. Качели содержат раму с основанием, механизм горизонтального раскачивания пассажирской платформы, подвешенной на цепях на валу....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554012
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.57d3

Антитравматические качели

Антитравматические качели относятся к оборудованию детских игровых площадок, а именно - к подвесным качелям с повышенной безопасностью эксплуатации. Качели содержат раму, состоящую из двух опорных стоек, связанных между собой в верхней части поперечиной, и жесткое пассажирское сиденье с двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554013
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.57d4

Способ работы открытой системы теплоносителя

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения. Способ работы открытой системы теплоснабжения, по которому сетевую воду готовят на ТЭЦ и по подающему трубопроводу теплосети через тепловой пункт направляют в трубопроводы систем отопления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554014
Дата охранного документа: 20.06.2015
27.06.2015
№216.013.58c7

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 соединения титана, хрома и ниобия при их соотношении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554268
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a88

Седельно-сцепное устройство автопоезда

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Седельно-сцепное устройство автопоезда включает корпус, закрытый крышкой, жестко прикрепленный к опорной раме полуприцепа. В корпусе установлена втулка, в которую запрессован сцепной шкворень. Между корпусом и втулкой размещены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554717
Дата охранного документа: 27.06.2015
Showing 121-130 of 498 items.
20.02.2014
№216.012.a379

Устройство сравнения двоичных чисел

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых компараторах, ассоциативных процессорах и машинах баз данных. Техническим результатом является упрощение устройства за счет обеспечения однородности аппаратурного состава. Устройство сравнения двоичных чисел...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507564
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a418

Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи

Изобретение относится к электротермии, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. Технический результат - снижение чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменяющимся параметрам процесса плавки, повышение стабильности режимов работы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507723
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.03.2014
№216.012.a8ee

Способ получения объемных сложнопрофильных наноструктурных конструкционных и функциональных материалов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению объемных наноструктурных материалов. Пористую металломатричную основу формируют путем спекания в состоянии свободной засыпки полиморфных порошковых материалов дисперсностью 1-10 мкм. В основу, нагретую до температуры 0,4 от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508961
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.03.2014
№216.012.a9d4

Устройство для удаления сосулек

Устройство для удаления сосулек относится к строительству крыш жилых и производственных зданий, исключающих опасность схода с крыши снега и льда. Устройство для удаления сосулек 1 с карниза 2 крыши 3 здания 4 содержит гибкие режущие элементы 5, расположенные вдоль карниза параллельно ему....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509191
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.03.2014
№216.012.a9d5

Устройство для сброса сосулек, наледи и снега со свеса кровли

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству для сброса сосулек, наледи и снега со свеса крыши. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши. Устройство для сброса сосулек и наледи и слоя снега со свеса кровли здания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509192
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.03.2014
№216.012.a9ee

Способ работы тепловой электрической станции

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях. Способ работы тепловой электрической станции характеризуется тем, что вырабатываемый в котле пар подают в турбину, паром отборов турбины нагревают сетевую воду в сетевых подогревателях, из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509217
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.03.2014
№216.012.a9f2

Устройство для включения вентилятора

Устройство относится к области машиностроения и может быть использовано для включения и выключения вентилятора охлаждающей системы двигателей внутреннего сгорания. Устройство содержит чувствительный элемент, выполненный из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной критической температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509221
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.03.2014
№216.012.aa03

Торсион для подрессоривания транспортного средства

Изобретение относится к системам подрессоривания транспортных средств. Торсион содержит упругий элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины кручения с переменным шагом витков. Пружина размещена в цилиндрическом корпусе. Внутрь цилиндрической пружины помещен усеченный конусный шток....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509238
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.03.2014
№216.012.aa20

Контактный теплоутилизатор

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для конденсации паров, охлаждения газов водой, нагревания воды газами, охлаждения воды воздухом, мокрой очистки газов. Контактный утилизатор содержит входной патрубок горячих газов; штуцер для отвода нагретой воды; переливной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509267
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.03.2014
№216.012.aa2c

Градирня

Градирня содержит корпус, водораспределительную систему и водоструйные форсунки-эжекторы, водораспределительную систему и осевой вентилятор. Корпус выполнен в виде вертикального короба с воздуховходными окнами, выполненными по периметру в нижней ее части. Форсунки-эжекторы подключены к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509279
Дата охранного документа: 10.03.2014
+ добавить свой РИД