×
27.08.2015
216.013.7533

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к нанесению износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия. Сначала наносят нижний слой из нитрида молибдена. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, алюминия и хрома при их соотношении, маc.%: титан 70,5-79,5, алюминий 14,0-20,0, хром 6,5-9,5. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - из молибдена и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома и располагают между ними. Нижний слой 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 молибдена и верхний - 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, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - из молибдена и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома 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 (ΤiΝ) (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 алюминия TiAlN (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 молибдена и верхний - 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, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - из молибдена и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома 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 молибдена, 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 4,7×12×12 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 молибдена 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 второй катод и при токе дуги 100 А производят ионную очистку и нагрев пластин до температуры 560-580ºС. 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 MoN толщиной 3,0 мкм. Верхний слой покрытия TiAlCrN 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 таблице приведены результаты испытаний РИ с полученными покрытиями.

Как видно из приведенных в таблице данных, стойкость пластин, с покрытиями, нанесенными по предлагаемому способу, выше стойкости пластин с покрытием, нанесенным по способу-прототипу, в 1,11-1,35 раза.

Результаты испытаний РИ с покрытием
Материал покрытия Химический состав верхнего слоя покрытия (соотношение металлических компонентов), % мас. Микротвердость, ГПа Стойкость, мин Примечание
Ti Cr Al
1 2 3 4 5 6 7
TiN - 29,2 23 Аналог
TiN-TiAlN 83,0 - 17,0 35,8 65 Прототип
MoN-TiAlCrN 78,0 8,0 14,0 36,3 74
76,5 6,5 17,0 36,6 82
75,0 8,0 17,0 36,8 88
73,5 9,5 17,0 36,5 81
72,0 8,0 20,0 36,2 72

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, отличающийся тем, что наносят нижний слой из нитрида молибдена и верхний - 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, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из сплава титана и алюминия, второй - из молибдена и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и хрома и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 241-250 of 331 items.
25.08.2017
№217.015.be44

Способ определения напряжения локализации тока в мощных вч и свч биполярных транзисторах

Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества. Способ согласно изобретению основан на использовании эффекта увеличения крутизны зависимости напряжения на эмиттерном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616871
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.bea9

Способ контроля дефектности изделий

Использование: для диагностики изделий сложной геометрии. Сущность изобретения заключается в том, что в изделии возбуждают вынужденные колебания электромагнитным способом, измеряют параметры колебаний и разность фаз между опорным сигналом и колебаниями изделия в нескольких различных точках,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616758
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.bec3

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Способ вакуумно-плазменного нанесения многослойного покрытия, включает нанесение нижнего слоя из нитрида хрома и нанесение верхнего слоя из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616720
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c94f

Лексикографический декодер каскадного кода

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах передачи дискретной информации. Техническим результатом является повышение достоверности приема информации и снижение сложности реализации. Устройство содержит блок приема, блок индексов, блок статистических решений, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619533
Дата охранного документа: 16.05.2017
25.08.2017
№217.015.ca54

Система безопасности пользователей пассажирским транспортным средством

Изобретение относится к системе безопасности пользователей пассажирским транспортным средством. Система безопасности содержит располагаемые в наиболее травмоопасных, при ДТП, зонах салона 1 гибкие защитные поверхности, срабатывающие при ударе с помощью силового приводного механизма,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620171
Дата охранного документа: 23.05.2017
25.08.2017
№217.015.cac6

Салон пассажирского транспортного средства

Изобретение относится к оборудованию общественных транспортных средств, обеспечивающих безопасность пользователей и их комфорт при движении. Салон транспортного средства заполнен рядами кресел, состоящих из сиденья 1 и спинки 2 для размещения пассажира 3 и снабженных надетым на спинку 2 чехлом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620147
Дата охранного документа: 23.05.2017
25.08.2017
№217.015.caf4

Способ очистки воздухоподогревателей паровых котлов

Изобретение относится к котельной технике и может быть использовано в котельных установках тепловых электростанций и систем теплоснабжения. Техническим результатом является повышение экономичности и надежности котельной установки. Способ, включающий очистку воздухоподогревателей воздействием на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620140
Дата охранного документа: 23.05.2017
25.08.2017
№217.015.cb06

Адаптивное транспортное кресло повышенной безопасности

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано при создании транспортных средств повышенной безопасности для перевозки людей. Адаптивное транспортное кресло повышенной безопасности развернуто на 180° относительно направления движения и содержит сиденье, спинку, их общие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620144
Дата охранного документа: 23.05.2017
25.08.2017
№217.015.cb14

Адаптивное транспортное кресло с активными спинкой и подголовником

Изобретение относится к области транспорта и касается транспортных средств повышенной безопасности для перевозки людей. Адаптивное транспортное кресло с активными спинкой и подголовником, развернутое на угол 180° относительно направления движения, содержит соединенные с жесткой рамой и между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620145
Дата охранного документа: 23.05.2017
25.08.2017
№217.015.cb44

Система управления движением на пешеходном переходе

На пешеходном переходе (1) установлен наращиваемый по высоте бордюр (5), в полости (6) которого установлены осветительные элементы (7), которые подключены параллельно к лампам красного света светофора и снабжены схемой мигания (10) и упругой подпружиненной кнопкой (12), введенной в механический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620148
Дата охранного документа: 23.05.2017
Showing 241-250 of 498 items.
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
10.07.2015
№216.013.5c98

Ремень безопасности для транспортного средства

Изобретение относится к ремню безопасности для транспортного средства. Ремень безопасности включает натяжитель ремня 2, установленный на средней стойке кузова с помощью зажимной гайки 5, размещенной на выступающей наружу из корпуса 6 натяжителя ламинированной стальной полосе 7 с фальцами 8....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555245
Дата охранного документа: 10.07.2015
+ добавить свой РИД