×
13.01.2017
217.015.70e1

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 нижний слой из нитрида титана. Далее наносят промежуточный слой из нитрида соединения титана и циркония при их соотношении, мас.%: титан 53,3, цирконий 46,7. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана, циркония, алюминия и ниобия при их соотношении, мас.%: титан 44,3-52,8, цирконий 29,9-32,4, алюминий 1,3-3,3, ниобий 16,0-20,0. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый катод выполняют из титана, второй - из циркония и располагают противоположно первому, а третий - из сплава титана, алюминия и ниобия и располагают между ними. Затем полученное покрытие обрабатывают лазерным излучением с плотностью мощности 38…46 кВт/см. Многослойное покрытие имеет высокую прочность и трещиностойкость, что повышает работоспособность режущего инструмента с указанным покрытием. 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 53,3, цирконий 46,7, и верхнего - нитрида соединения титана, циркония, алюминия и ниобия при их соотношении, мас. %: титан 44,3-52,8, цирконий 29,9-32,4, алюминий 1,3-3,3, ниобий 16,0-20,0, а нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют из титана, второй - из циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают из сплава титана, алюминия и ниобия 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, наличия 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 катод, изготовленный из циркония и расположенный противоположно первому, и третий, изготовленный из сплава титана, алюминия и ниобия 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 и второй катоды 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 TiZrAINbN толщиной 2,0 мкм наносят при отрицательном напряжении 240 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 1,61-1,99 раза.

Способ получения многослойного покрытия для 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 53,3, цирконий 46,7, и верхнего - нитрида соединения титана, циркония, алюминия и ниобия при их соотношении, мас.%: титан 44,3-52,8, цирконий 29,9-32,4, алюминий 1,3-3,3, ниобий 16,0-20,0, а затем полученное покрытие обрабатывают 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 - из циркония и располагают противоположно первому, а третий - из сплава титана, алюминия и ниобия 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

Показаны записи 101-110 из 331.
20.04.2015
№216.013.43d1

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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 хрома. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548859
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.43d2

Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к нанесению износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение износостойкого покрытия из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, хрома и ниобия при их соотношении, мас.%: титан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548860
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.43d3

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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 циркония. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548861
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.43d4

Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к нанесению износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение износостойкого покрытия из нитрида или карбонитрида титана, кремния, алюминия, хрома и молибдена при их соотношении, мас.%: титан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548862
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.43d5

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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 ниобия. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548863
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.43d6

Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента

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 циркония. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения титана,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548864
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.43d7

Способ изготовления осесимметричных полых изделий с отверстием в донной части

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам отбортовки отверстий, и может быть использовано при изготовлении осесимметричных полых изделий с отверстием в донной части. Способ включает вырубку плоской кольцевой заготовки, последующую отбортовку отверстия до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548865
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4413

Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода

Изобретение относится к технике измерения электрофизических параметров полупроводниковых диодов и может быть использовано на выходном и входном контроле их качества. Технический результат - повышение точности измерения последовательного сопротивления базы диода путем исключения саморазогрева...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548925
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4430

Ремень безопасности транспортного средства

Изобретение относится к области обеспечения пассивной безопасности водителя и пассажиров транспортных средств. Ремень включает лямку 1, пряжку 2, замок 3, укрепленный на боковине 4 рамы сиденья 5 с помощью соединительного устройства, выполненного в виде прикрепленной к замку стержневой скобы 6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548954
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4438

Способ деаэрации воды для тепловой электрической станции

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях и котельных установках, работающих на природном газе. Способ деаэрации воды для тепловой электрической станции включает подачу в деаэратор исходной воды и десорбирующего агента и отвод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548962
Дата охранного документа: 20.04.2015
Показаны записи 101-110 из 498.
20.01.2014
№216.012.9812

Устройство для усиления ребристой железобетонной плиты

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству для усиления ребристой железобетонной плиты. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности конструкции. Устройство для усиления ребристой железобетонной плиты содержит уголки разгружения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504629
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.9813

Устройство для укрепления перекрытия с деревянными балками

Изобретение относится к области строительства и может быть применено при ремонте и реконструкции зданий с деревянными перекрытиями без отселения жильцов или пользователей ремонтируемого здания. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности реконструируемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504630
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.9856

Способ соединения деталей

Изобретение относится к машино- и приборостроению и используется для соединения деталей из различных материалов, в том числе и хрупких, и направлено для упрощение процесса соединения деталей. Способ соединения деталей через сквозное отверстие в них посредством вставления в это отверстие с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504697
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.985b

Устройство для включения вентилятора

Изобретение 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: 0002504702
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.9870

Теплообменник типа "труба в трубе"

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в подогревательных системах тепловых электростанций. Теплообменник типа "труба в трубе" содержит две трубы, расположенные с зазором между ними, одна из которых представляет из себя тор, а вторая - полую ленту Мебиуса, причем по ленте...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504723
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.98b6

Способ определения теплового импеданса цифровых кмоп интегральных микросхем

Изобретение предназначено для использования на выходном и входном контроле качества цифровых КМОП интегральных микросхем и оценки их температурных запасов. Сущность: на входы одного или нескольких логических элементов контролируемой микросхемы подают последовательность высокочастотных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504793
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.98d6

Устройство сравнения двоичных чисел

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом является упрощение устройства. Устройство содержит четыре элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четыре замыкающих и четыре размыкающих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504825
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.98d7

Логический вычислитель

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой вычислительной техники как средство преобразования кодов. Техническим результатом является уменьшение аппаратурных затрат. Устройство содержит n D-триггеров, n элементов ИЛИ-НЕ, n размыкающих ключей и n...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504826
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.9909

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи относится к электроэнергетике и может быть использована для механического удаления гололедных отложений с проводов. Распорка содержит тягу, выполненную в виде пластинки (1), прикрепленной к проводам (2) с помощью отверстий (3) с упругими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504876
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.990a

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений. Распорка выполнена в виде плоского шарнирного многозвенного механизма и включает узел соединения тяг и зажимы для крепления тяг к проводам. Узел соединения представляет собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504877
Дата охранного документа: 20.01.2014
+ добавить свой РИД