×
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 131-140 из 331.
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
10.07.2015
№216.013.5c99

Ремень безопасности для транспортного средства

Изобретение относится к ремню безопасности для транспортного средства. Ремень включает пряжку 1 с прорезью 2, сквозь которую с возможностью скольжения пропущена лямка 3 ремня, и язычковой защелкой 4, вводимой в замок 5, укрепленный на боковине 6 сиденья 7. Средняя часть 8 перемычки между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555246
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5e6f

Ограждение автомобильной дороги

Ограждение автомобильной дороги предназначено для повышения безопасности движения. Ограждение содержит упругую подвижную магнитную опору со средствами ее крепления. При этом средства крепления опоры выполнены в виде заглубленных в грунт дорожного полотна вертикальных стоек, попарно соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555716
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.07.2015
№216.013.667e

Тепловая электрическая станция

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Тепловая электрическая станция, содержащая турбину с отопительными отборами пара, подключенными к нижнему и верхнему сетевым подогревателям, включенным по нагреваемой среде между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557791
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.6680

Газотурбинный двигатель

Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом. Электролизер-кавитатор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557793
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.66c7

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 хрома. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557864
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.66cb

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 хрома. Затем наносят верхний слой из нитрида соединения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557868
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.66f2

Установка для комплексного физиотерапевтического воздействия

Изобретение относится к медицинской технике. Установка для комплексного физиотерапевтического воздействия на организм человека содержит размещенную на кушетке емкость для помещения в нее пациента. Емкость выполнена в виде двух вставленных друг в друга упругих эластичных мешков. Промежуток между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557907
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.670e

Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение износостойкого покрытия из нитрида или карбонитрида титана, кремния, алюминия, циркония и хрома при их соотношении, мас....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557935
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.07.2015
№216.013.67ab

Карниз крыши здания

Изобретение относится к области строительства, в частности к карнизу крыш зданий. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши. Карниз крыши, обеспечивающий автоматический сброс сосулек при действиях порывов ветра, содержит параллельный стене...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558092
Дата охранного документа: 27.07.2015
Показаны записи 131-140 из 498.
20.03.2014
№216.012.ac63

Устройство для предотвращения образования сосулек

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству для предотвращения образования сосулек с крыш зданий. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши. Устройство содержит на выступающих деталях крыши сбивающий орган, имеющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509846
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.03.2014
№216.012.acd3

Способ теплоснабжения

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения городов. Способ теплоснабжения, по которому на теплоисточнике осуществляют центральное качественное регулирование суммарной тепловой нагрузки водяной системы теплоснабжения по температурному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509958
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.03.2014
№216.012.acd4

Система обеспечения микроклимата

Изобретение относится к вентиляции и может быть использовано в гражданских зданиях. Система обеспечения микроклимата содержит устройство для забора наружного воздуха, воздушный фильтр 2 для очистки воздуха, элемент Пельтье, вентилятор, электродвигатель, сеть воздуховодов, дроссель-клапан,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509959
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.03.2014
№216.012.ad15

Способ определения адгезии золотистого стафилококка

Изобретение относится к медицине, а именно к микробиологии, и может быть использовано для определения адгезии золотистого стафилококка. Для этого исследуют чистую культуру золотистого стафилококка в концентрации 1 млрд/мл. Определяют среднее количество микробов, адгезированных на одном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510024
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.03.2014
№216.012.ad6e

Воздушная линия электропередачи

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности. Линия снабжена средством противогололедной защиты, включающим размещенные на проводе (1) подвижные элементы (2) для механического удаления отложений, выполненные в виде системы замкнутых рамок вытянутой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510113
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.03.2014
№216.012.ad6f

Устройство для удаления гололедных отложений с проводов

Использование: в области электроэнергетики для удаления гололедных отложений с проводов. Технический результат заключается в повышении эффективности. Устройство содержит установленные на проводе (1) с зазором витые цилиндрические пружины (2) с аэродинамическими элементами (3) и расположенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510114
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.04.2014
№216.012.b17a

Устройство для автоматического механического удаления сосулек

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству для автоматического механического удаления сосулек с крыш здания. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши. Устройство для удаления сосулек со свесов кровли включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511149
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b555

Карниз крыши здания

Изобретение относится к области строительства, в частности к карнизу крыши здания. Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши. Карниз крыши здания содержит выступающую полосу из упругой стали, задерживающую на своей поверхности слой льда, снега и сосульки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002512145
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c679

Импульсный селектор

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения средств автоматики, функциональных узлов систем управления. Техническим результатом является возможность воспроизведения операции min(τ, τ) либо операции mах(τ, τ), где τ, τ есть длительности положительных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516568
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.05.2014
№216.012.c86e

Способ торможения роста усталостных трещин в толстолистовом материале

Изобретение относится к ремонту широкого класса техники, содержащей толстолистовые элементы конструкции и изделия с поверхностными трещинами, и может быть использовано при восстановлении авиационной, сельскохозяйственной и автотракторной техники. В способе осуществляют создание структурного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517076
Дата охранного документа: 27.05.2014
+ добавить свой РИД