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 (TiN) (см. Табаков В.П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 2008. - 311 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 износостойкого покрытия из 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 износостойкое 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, обладающих высокой твердостью, трещино- и износостойкостью. Такой эффект может быть достигнут целенаправленным легированием и созданием микрослоистости покрытия при его осаждении.
Технический результат - повышение работоспособности РИ.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что наносят износостойкое покрытие из нитрида или карбонитрида ниобия, титана и алюминия при их соотношении, ат.%: ниобий 64,6, титан 27,6, алюминий 7,8, а нанесение покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый и второй из которых изготавливают из ниобия и располагают противоположно друг другу, а третий изготавливают из сплава титана и алюминия и располагают между ними.
Такое расположение катодов позволяет получить при осаждении покрытия наибольшее количество микрослоев в покрытии с хорошей адгезией между ними и максимальным их упрочнением за счет взаимного легирования элементами из разных 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. Покрытие должно обладать высокой твердостью для повышения износо- и трещиностойкости.
Пластины с покрытиями, полученные с отклонениями от указанной технологии получения, показали более низкие результаты.
Для экспериментальной проверки заявленного способа были нанесены покрытие-прототип, а также износостойкие покрытия по предлагаемому способу.
Нанесение предлагаемых покрытий 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 и второй катоды, изготовленные из ниобия и расположенные противоположно друг другу, а третий изготавливают из сплава титана и алюминия 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 катод из сплава титана и алюминия и при токе дуги 100 А производят ионную очистку и нагрев пластин до температуры 560-580°С. Ток фокусирующей катушки 0,4 А. Затем при отрицательном напряжении 160 В, токе катушек 0,3 А и подаче реакционного газа (азота для нанесения нитридных покрытий или 70% азота и 30% ацетилена для нанесения карбонитридных покрытий) включают все три катода и осаждают износостойкое покрытие NbTiAlN или NbTiAlCN толщиной 6 мкм. 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=180 м/мин, подача S=0,3 мм/об, глубина резания t=1,5 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 табл. 1 данных, стойкость пластин, с покрытиями, нанесенными по предлагаемому способу, выше стойкости пластин с покрытием, нанесенным по способу-прототипу в 1,30-1,59 раза.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2548860C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2561577C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2558306C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2548550C2 |
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента | 2017 |
|
RU2691810C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2015 |
|
RU2596528C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2548854C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2015 |
|
RU2622543C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2015 |
|
RU2622529C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2548856C2 |
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 ниобия, титана и алюминия при их соотношении, ат.%: ниобий 64,6, титан 27,6, алюминий 7,8. Нанесение покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами. Первый и второй катоды изготавливают из ниобия и располагают противоположно друг другу, а третий изготавливают из сплава титана и алюминия и располагают между ними. Повышается работоспособность режущего инструмента. 1 табл.
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение покрытия, отличающийся тем, что наносят износостойкое покрытие из нитрида или карбонитрида ниобия, титана и алюминия при их соотношении, ат.%: ниобий 64,6, титан 27,6, алюминий 7,8, а нанесение покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый и второй из которых изготавливают из ниобия и располагают противоположно друг другу, а третий изготавливают из сплава титана и алюминия и располагают между ними.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2561577C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2558306C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2548860C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2013 |
|
RU2548550C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ | 2012 |
|
RU2494172C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА | 2009 |
|
RU2423547C2 |
US 7592076 B2, 22.09.2009 | |||
Способ очистки растворов | 1989 |
|
SU1736565A1 |
Авторы
Даты
2017-09-12—Публикация
2016-10-11—Подача