Способ упрочнения режущего инструмента из быстрорежущей стали Советский патент 1992 года по МПК C23C14/22 B23B27/14 

Изобретение относится к технологии нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент из быстрорежущей стали и может быть использовано для упрочнения инструмента для повышения его износостойкости

Известен процесс электролитического осаждения хромового покрытия на режущий инструмент Это покрытие обеспечивает повышение износостойкости за счет высокой твердости и низкого коэффициента трения хромового покрытия Толщина слоя хрома при покрытии металлорежущего инструмента может колебаться в пределах 3-4 мкм для метчиков, 20-30 мкм для долбяков. Недостатком известного способа является низкая износоустойчивость режущего инструмента

Известен способ улучшающий свойства упрочнения покрытия комбинированным электрохимическим покрытием (КЭП), сочетающий в себе теплопроводность и пластичность металлов и повышенною твердость абразивных включений КЭП получают из суспензий, представляющи . cofion электролиты с добавкой высокодисперсного порошка. При наложении электрического тока на поверхности покрываемого предмета осаждается металл (первая фаза или матрица) и частицы порошка (вторая фаза), которая армируется матрицей. Повышающиеся требования к точности обработки, производительности процессов и необходимость обработки труднообрабатываемых и хрупких материалов обусловили создание инструмента, упрочняемого комбинированными электрохимическими покрытиями и несущими на своей поверхности композиционное алмазо-гальваническое покрытие (АГП), в котором связкой являются1 хром, никель и др. Повышенными свойствами при обработке труднообрабатываемых и хрупких материалов обладают разработанные АГП на основе ультрадисперсных алмазов (УДА) и хромовой матрицы за счет компактности многослойного абразивного покрытия с размером зерна алмаза менее 0 1 мкм Недостатком известного способа является наличие в хромовой матрице микроскопической сетки трещин и пор, что снижает износоустойчивость режущего инструмента

СП

с

V4 XI

g

Јь 00

Цель изобретения - повышение износоустойчивости режущего инструмента.

Указанная цель достигается тем, что способ упрочнения режущего инструмента из быстрорежущей стали, включающий нанесение на основу инструмента электрохимического покрытия на основе ультрадисперсных алмазов и хромовой связки, причем на слой алмазосодержащего покрытия напыляется слой нитрида титана толщиной 2-3 мкм. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается тем, что на слой алмазосодержащего покры ия напыляется слой нитрида титана толщиной 2- 3 мкм.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна. Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области , и смежных областях, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом способе упрочнения режущего инструмента, и признать заявляемое решение соответствующим критерию существенные отличия.

Формирование слоев упрочняющего покрытия по предлагаемому способу осуществляется в два этапа.

На первом этапе осуществляют нанесение кластерного покрытия на основе продукта УДА на линии электрохимического осаждения. Подготовительные и заключительные операции нанесения покрытия соответствуют стандартным операциям, в гальваническом производстве при нанесении хромовых покрытий. Основной процесс нанесения хромового покрытия содержащего продукт УДА, производится при катодной плотности тока в ванне 40-60 а/дм2. В состав ванны кластирования входят хромовый ангидрид, калий кремнефтористый, барий сернокислый, серная кислота и продукт УДА. Анодами в ванне служат стержни диаметром 50 мм из сплава свинца с 6% сурьмы. Обеспечиваемая скорость осаждения 1-2 мкм/мин. Толщина слоя наносимого покрытия 5-8 мкм.

На втором этапе осуществляется нанесение методом КИБ слоя нитрида титана в

установке типа Булат (ПВН-6.6-И1). Перед загрузкой в камеру установки инструмент проходит обезжиривание в моющем растворе. После загрузки в камеру инструмент подвергается ионной очистке и нагреву. Температура нагрева инструмента с пластерным покрытием доводится до температуры 420-450°С. Напыление нитрида титана производится с двух титановых испарителей при режимах: ток дуги испарителей - 80а, опорное напряжение - 250в, ток стабилизирующих катушек О.ба, ток фокусирующих катушек - 0,2а, давление азота в камере (1-2)-10 мм рт. ст. Время напыления - 20 мин. Для снятия напряжений нанесенные слои подвергаются выдержке в камере установки в вакууме до температуры инструмента 100-110°С.

Использование предлагаемого способа

упрочнения режущего инструмента, обеспечивает:

-увеличение износостойкости инструмента в 1,5 раза за счет дополнительного армирования зерен алмазов кластерного

покрытия с ультрадисперсными алмазами в местах микротрещин и пор хромовой матрицы по сравнению с чисто кластерным покрытием;

-дополнительное увеличение стой°ко- сти инструмента по режущим граням, покрытым нитридом титана, за счет повышенной микротвердости нитрида титана и улучшения теплового баланса в зоне резания, за счет низкого коэффициента трения нитрида титана;

-нагрев хромовой матрицы до температуры 420-450°С, в процессе напыления TIN позволяет повысить усталостную прочность основы инструмента возникающую в процессе нанесения электрогальванического хромового покрытия.

Формула изобретения Способ упрочнения режущего инструмента из быстрорежущей стали, включающий нанесение на инструмент электрохимического покрытия на основе ультрадисперсных алмазов и хромовой связки, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента,

на алмазосодержащее покрытие наносят слой нитрида титана толщиной 2-3 мкм.

Изобретение относится к технологии нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано для упрочнения инструмента из быстрорежущих сталей для повышения его износоустойчивости. Сущность состоит в повышении износостойкости инструмента за счет того, что на алмазосодержащее покрытие наносят слой нитрида титана толщиной 23 мкм.