×
13.01.2017
217.015.7145

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. Наносят многослойное покрытие. Сначала наносят нижний слой из нитрида титана. Далее наносят промежуточный слой из нитрида соединения титана и циркония при их соотношении, мас. %: титан 76,0-82,0, цирконий 18,0-24,0. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, циркония и молибдена при их соотношении, мас. %: титан 78,5-84,0, цирконий 12,0-16,0, молибден 4,0-5,5. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый катод выполняют из титана, второй - составным из титана циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними. Нижний слой наносят с использованием первого катода, промежуточный слой - с использованием первого и второго катодов, а верхний слой - с использованием всех трех катодов. Затем осуществляют обработку покрытия лазерным излучением с плотностью мощности 38…46 кВт/см. В результате нанесения многослойного покрытия повышается работоспособность режущего инструмента. 1 табл.

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 наносят износостойкое ионно-плазменное покрытие 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 и промежуточном слоях 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 вначале наносят многослойное ионно-плазменное покрытие, состоящее из нижнего слоя - нитрида титана, промежуточного - нитрида соединения титана и циркония при их соотношении, мас. %: титан 76,0-82,0, цирконий 18,0-24,0, и верхнего - нитрида соединения титана, циркония и молибдена при их соотношении, мас. %: титан 78,5-84,0, цирконий 12,0-16,0, молибден 4,0-5,5, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из титана, второй - составным из титана циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием первого катода, промежуточный слой - с использованием первого и второго катодов, а верхний слой - с использованием всех трех катодов, а затем используют обработку покрытия лазерным излучением с плотностью мощности 38…46 кВт/см2.

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. Промежуточный и верхний слои обладают высокой твердостью из-за дополнительного легирования материала слоя, наличию в 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 многослойное 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 титана, второй составной катод, изготовленный из титана и циркония и расположенный противоположно первому, и третий составной катод, изготовленный из титана и молибдена и расположенный 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 580-620°C. Ток фокусирующей катушки 0,4 А. Затем при отрицательном напряжении 220 В, токе дуги 110 А, токе катушек 0,3 А, подаче реакционного газа - азота и включенном первом катоде осаждают нижний слой покрытия TiN толщиной 2,0 мкм. Далее при отрицательном напряжении 250 В, токе дуги 120 А, токе катушек 0,3 А и подаче реакционного газа азота и включенных первом и втором катодах осаждают промежуточный слой покрытия TiZrN толщиной 2,0 мкм. Верхний слой покрытия TiZrMoN толщиной 2,0 мкм наносят при отрицательном напряжении 250 В, токе дуги 120 А, токе катушек 0,3 А, включенных трех 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.

Лазерная обработка покрытий и инструментальной матрицы осуществлялась на импульсной лазерной установке "Квант-15". Образцы устанавливались на стол приспособления, который двигался поступательно со скоростью 0,3…0,42 м/мин.

Диаметр лазерного пучка был равен 1 мм. Лазерную обработку проводили при плотности мощности q=38…46 кВт/см2 и длительности импульса излучения 4 мс.

Перед обработкой лазерным излучением на поверхность образца равномерно наносилось поглощающее покрытие - порошок графита ПИ-15 толщиной 30…50 мкм с целью повышения коэффициента поглощения обрабатываемой поверхности. После обработки поглощающее покрытие с поверхности пластины удалялось этиловым спиртом или аналогичным растворителем.

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 1,54-2,0 раза.

Способ получения многослойного покрытия режущего инструмента, отличающийся тем, что вначале наносят многослойное ионно-плазменное покрытие, состоящее из нижнего слоя - нитрида титана, промежуточного - нитрида соединения титана и циркония при их соотношении, мас. %: титан 76,0-82,0, цирконий 18,0-24,0, и верхнего - нитрида соединения титана, циркония и молибдена при их соотношении, мас. %: титан 78,5-84,0, цирконий 12,0-16,0, молибден 4,0-5,5, а затем осуществляют обработку покрытия лазерным излучением с плотностью мощности 38…46 кВт/см, при этом нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из титана, второй - составным из титана циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и молибдена и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием первого катода, промежуточный слой - с использованием первого и второго катодов, а верхний слой - с использованием всех трех катодов.
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