×
13.01.2017
217.015.753e

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. Затем наносят промежуточный слой из нитрида соединения титана и циркония при их соотношении, мас.%: титан 76,0-82,0, цирконий 18,0-24,0, на который наносят верхний слой из нитрида соединения титана, циркония и ниобия при их соотношении, мас.%: титан 74,0-82,0, цирконий 12,0-16,0, ниобий 6,0-10,0. Нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый катод выполняют из титана, второй - составным из титана и циркония и располагают противоположно первому, а третий - составным из титана и ниобия и располагают между ними. Полученное покрытие обрабатывают лазерным излучением с плотностью мощности 38…46 кВт/см. В результате повышаются трещиностойкость и прочность многослойного покрытия и соответственно 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 ниобия при их соотношении, мас.%: титан 74,0-82,0, цирконий 12,0-16,0, ниобий 6,0-10,0, 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 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, 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 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 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 TiZrNbN 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 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 таблице 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 1,65-2,13 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 76,0-82,0, цирконий 18,0-24,0, и верхнего - нитрида соединения титана, циркония и ниобия при их соотношении, мас.%: титан 74,0-82,0, цирконий 12,0-16,0, ниобий 6,0-10,0, а затем осуществляют обработку полученного покрытия лазерным излучением с плотностью мощности 38…46 кВт/см, причем 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 ниобия и располагают между ними, при этом 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 111-120 из 331.
20.04.2015
№216.013.44b0

Способ работы системы горячего водоснабжения

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах горячего водоснабжения. Способ работы системы горячего водоснабжения, по которому горячую воду из подающего и обратного трубопроводов теплосети направляют в смесительное устройство, в котором устанавливают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549082
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.44b7

Способ работы открытой двухтрубной системы теплоснабжения

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения. Способ работы открытой двухтрубной системы теплоснабжения, по которому сетевую воду потребителям подают из теплоисточника по подающему и отводят по обратному трубопроводам теплосети для покрытия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549089
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4524

Рекуператор электроэнергии для преобразователей частоты со звеном постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники. Рекуператор электроэнергии для преобразователей частоты со звеном постоянного тока, содержащий однофазный транзисторный мост, состоящий из четырех транзисторов, параллельно которым соединены четыре диода. Устройство содержит конденсатор, первый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549198
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.06.2015
№216.013.56d6

Устройство для шлифования

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано на операциях шлифования с подачей смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Устройство содержит шлифовальный круг и узлы отвода воздуха от торцов шлифовального круга. Последние установлены на торцах круга и выполнены в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553760
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56d7

Устройство для микроподачи заготовок при плоском шлифовании

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для точной подачи заготовок при их окончательной обработке шлифованием. Устройство содержит основание и расположенную параллельно ему верхнюю плиту, в которых закреплены две цилиндрические направляющие и четыре клина. На верхней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553761
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56db

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: 0002553765
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56dc

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. Наносят нижний слой из нитрида соединения титана, циркония и хрома при их соотношении, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553766
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56dd

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: 0002553767
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56e1

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, кремния и хрома при их соотношении, мас....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553771
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.56e2

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: 0002553772
Дата охранного документа: 20.06.2015
Показаны записи 111-120 из 498.
20.01.2014
№216.012.990b

Устройство для сброса гололедных отложений с проводов линий электропередачи

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности при упрощении конструкции. Устройство для сброса мокрого снега и гололедных отложений (1) с проводов (2) включает элемент (3) для импульсного встряхивания проводов, действующий от веса отложений и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504878
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.990c

Устройство для сброса отложений с проводов линий электропередачи

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности при упрощении конструкции. Устройство для сброса гололедных отложений (1) с проводов (2) содержит узел импульсного встряхивания проводов, встроенный в механическую цепь подвески провода, состоящую из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504879
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.990d

Устройство для сброса гололедных отложений с проводов линий электропередачи

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности при упрощении конструкции. Устройство для сброса гололедных отложений (1) с проводов (2) включает элемент (3) для импульсного встряхивания проводов, действующий от веса отложений на нем и встроенный в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504880
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.9921

Аналоговый мультиплексор

Изобретение предназначено для воспроизведения функций многозначной логики и может быть использовано в системах вычислительной техники как средство обработки многозначных данных. Техническим результатом является обеспечение реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от n...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504900
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.02.2014
№216.012.9f7a

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. Способ заключается в том, что при сопротивлении нагрузки R>500 кОм определяют температурный коэффициент чувствительности (ТКЧ) мостовой цепи и при температуре t, и t, соответствующей верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506534
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a320

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. Способ заключается в том, что определяют ТКЧ мостовой цепи α  и α  при температуре t и t, соответствующей верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур, нелинейность ТКЧ мостовой цепи (Δα=α -α ). Если полученное значение Δα является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507475
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a321

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. Способ заключается в том, что определяют температурный коэффициент чувствительности (ТКЧ) мостовой цепи α  и α  при температуре t и t, соответствующей верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур, нелинейность ТКЧ мостовой цепи (Δα=α -α...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507476
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a322

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. Способ заключается в том, что при сопротивлении нагрузки R>500кОм определяют температурный коэффициент чувствительности (ТКЧ) мостовой цепи α  и α  при температуре t и t, соответствующей верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507477
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a34f

Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в возбуждении кратковременным электрическим импульсом в LC-контурах измерительного и опорного плеч датчика колебательных сигналов и аналого-цифровом преобразовании их в числовые массивы данных, временной инверсии путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507522
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a353

Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов с использованием полигармонической модуляции греющей мощности

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров полупроводниковых диодов. Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов, заключающийся в том, что через полупроводниковый диод пропускают последовательность импульсов греющего тока, период следования которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507526
Дата охранного документа: 20.02.2014
+ добавить свой РИД