СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2017 года по МПК C23C14/06 C23C14/22 B23B27/14 C23C30/00 

Описание патента на изобретение RU2637860C1

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 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 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 и циркония при их соотношении, % ат.: ниобий 50,1, цирконий 49,9, 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 циркония 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 было нанесено 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 циркония 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 циркония и при токе дуги 100 А производят ионную очистку и нагрев пластин до температуры 560-580°C. 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 NbZrN или NbZrCN 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 1,24-1,43 раза.

Похожие патенты RU2637860C1

название год авторы номер документа
Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента 2023
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Долженко Яна Артуровна
  • Лукин Александр Владимирович
RU2809108C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА 2013
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Власов Станислав Николаевич
  • Горностаев Дмитрий Васильевич
RU2548550C2
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента 2019
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Долженко Яна Артуровна
  • Галаутдинов Ринат Рафикович
RU2716385C1
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента 2017
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Сагитов Дамир Ильдарович
  • Полозов Михаил Вячеславович
RU2691810C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА 2013
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Власов Станислав Николаевич
  • Гатауллов Ильмир Наилевич
RU2561577C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА 2011
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Власов Станислав Николаевич
  • Смирнов Максим Юрьевич
  • Романов Александр Александрович
RU2464352C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА 2012
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Власов Станислав Николаевич
RU2495956C1
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента 2019
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Долженко Яна Артуровна
  • Толубаев Иван Николаевич
RU2720012C1
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента 2019
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Долженко Яна Артуровна
  • Толубаев Иван Николаевич
RU2716388C1
Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента 2019
  • Табаков Владимир Петрович
  • Чихранов Алексей Валерьевич
  • Долженко Яна Артуровна
  • Галаутдинов Ринат Рафикович
RU2717133C1

Реферат патента 2017 года 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 ниобия и циркония при их соотношении, ат. %: ниобий 50,1, цирконий 49,9. 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 циркония и располагают между ними. В результате нанесения износостойкого покрытия повышается работоспособность режущего инструмента. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 637 860 C1

Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение покрытия, отличающийся тем, что наносят износостойкое покрытие из нитрида или карбонитрида ниобия и циркония при их соотношении, ат. %: ниобий 50,1, цирконий 49,9, при этом 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 циркония и располагают между ними.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2637860C1

ТАБАКОВ В.П
и др
"Износостойкие покрытия режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания", Ульяновск, УлГТУ, 2007, с.255
СПОСОБ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ В ВАКУУМЕ НА ПОВЕРХНОСТЬ ГРАВЮРЫ ШТАМПА ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА 2010
  • Дыбленко Юрий Михайлович
  • Смыслов Анатолий Михайлович
  • Смыслова Марина Константиновна
  • Мингажев Аскар Джамилевич
  • Котельников Геннадий Петрович
  • Павлинич Сергей Петрович
RU2478139C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2008
  • Смыслов Анатолий Михайлович
  • Смыслова Марина Константиновна
  • Мингажев Аскар Джамилевич
  • Дыбленко Юрий Михайлович
  • Селиванов Константин Сергеевич
  • Гордеев Вячеслав Юрьевич
  • Дыбленко Михаил Юрьевич
  • Мингажева Алиса Аскаровна
RU2380456C1
JP 2007136597 A, 07.06.2007
US 5395680 A1, 07.03.1995
Холодильная установка 1989
  • Бакум Эдуард Арестарфович
SU1825943A1

RU 2 637 860 C1

Авторы

Табаков Владимир Петрович

Чихранов Алексей Валерьевич

Мидарова Гузель Ренатовна

Полозов Михаил Вячеславович

Даты

2017-12-07Публикация

2016-10-11Подача