CZ22536U1 - Surovinová vsázka - Google Patents
Surovinová vsázka Download PDFInfo
- Publication number
- CZ22536U1 CZ22536U1 CZ201023718U CZ201023718U CZ22536U1 CZ 22536 U1 CZ22536 U1 CZ 22536U1 CZ 201023718 U CZ201023718 U CZ 201023718U CZ 201023718 U CZ201023718 U CZ 201023718U CZ 22536 U1 CZ22536 U1 CZ 22536U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- carbon
- wood
- cutting
- titanium
- layer
- Prior art date
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims description 27
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 9
- 238000003754 machining Methods 0.000 title claims description 8
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 40
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 19
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims description 15
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 14
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- -1 tungsten carbides Chemical class 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 description 1
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
Obráběcí a řezné nástroje z rychlořezné oceli pro opracování dřeva a dřevěných kompozitu
Oblast techniky
Technické řešení se týká obráběcích a řezných nástrojů k opracování dřeva a dřevěných kompozitů, kteréžto nástroje jsou vyrobeny z rychlořezné oceli.
Dosavadní stav techniky
V současné době existuje velký zájem o prodloužení životnosti nástrojů k obrábění dřeva a dřevěných kompozitu. Dřevo a dřevěné kompozity, mezi které náleží např. dřevotříska, laminát, dýha apod., jsou charakterizované vnitřní nehomogenní strukturou. Jedná se o vícesložkovou, hydroskopickou, vláknitou a pórovitou strukturu o anizotropních vlastnostech. Jelikož mají tyto in materiály velmi specifické vlastnosti, je obtížné jejich obrábění. Procesy obrábění v dřevařském průmyslu jsou prováděné při vysokých otáčkách, kde hlavní mechanismus opotřebení nástrojů a nářadí je ovlivněn erozními procesy. Nástroje a nářadí, které se používají k obrábění těchto materiálů, by měly být charakterizovány vysokou odolností proti opotřebení a jeho hladkým povrchem.
K obrábění dřeva se používají nástroje a nářadí vyráběné z různých materiálů. Například slinuté karbidy wolframu. Jejich modifikace pomocí multivrstev na bázi Cr-W-N může přinést i další pozitivní efekty. Ukazuje se, že vrstvy tohoto druhu jsou schopné prodloužit životnost obráběcích nástrojů v případě OSB desek pětinásobně.
Jiným materiálem široko používaným pří obrábění dřeva je rychlořezná ocel. Nástroje a nářadí
2o vyrobené z tohoto materiálu jsou charakterizované nízkou výrobní cenou, avšak také nízkými užitnými vlastnostmi. Současně ke zlepšení životnosti nástrojů a nářadí k obrábění dřeva a dřevěných kompozitů z rychlořezné oceli se používá plazmové technologie. Pomocí této technologie se na povrchu takto modifikovaných nástrojů a nářadí vytvářejí tenké vrstvy zlepšující jejich užitné vlastnosti, např. součinitel tření a odolnost proti opotřebení. Jsou známá řešení, při kte25 rých se v těchto aplikacích využívá tenkých tvrdých vrstev na bázi Ti-W-N nebo Cr-W-N nebo také na bázi uhlíku.
Podstata technického řešení
Tenké a tvrdé vrstvy odolné proti opotřebení mohou být používány jako ochranné povlaky na nástroje pro obrábění dřeva. Opotřebení nejen snižuje životnost nástrojů, ale může také vést k o zhoršení stavu povrchu vlastních výrobků. Během procesu řezání jsou nástroje silně zatížené termicky, mechanicky, chemicky a tribologicky. Tato omezení způsobují velmi specifické požadavky na vlastnosti povlaku nástrojů a nářadí. V tomto případě je jednou z možných cest pro řešení zmíněných problémů použití tenkých vrstev na bázi uhlíku. Hlavní nevýhodou tenkých uhlíkových vrstev je často jejich relativně nízká adheze na kovových substrátech, což je zapříči35 něno velmi velkým vnitřním tlakovým pnutím v těchto vrstvách. Pnutí v uhlíkových vrstvách lze snížit použitím technologie depozice tzv. vícevrstvý, která zahrnuje vytvoření přechodných tenkých mezi vrstev přímo na kovovém povrchu modifikovaného nástroje a následné vytvoření vnější či vrchní uhlíkové vrstvy. Zlepšení adheze uhlíkové vrstvy modifikovaného nástroje se dosáhne za použití prvé mezivrstvy z titanu, to je prvku o výrazně nižší tvrdosti. V tomto případě je většina nežádoucích zbytkových pnutí uhlíkové vrstvy modifikovaného nástroje zcela vyloučena v důsledku lokální deformace materiálu měkčí titanové mezivrstvy. Jako materiál pro vytvoření prvé mezivrstvy je použit prvek s vysokou chemickou afinitou k uhlíku. Tento prvek zajišťuje dobrou přilnavost prvé mezivrstvy k povrchu modifikovaného nástroje.
Druhá mezi vrstva, nanesená na prvou mezivrstvu, je tzv. přechodová gradientní mezi vrstva vy45 tvořená tak, že v počáteční fázi je nanášena vrstva titanu a uhlíku, ve které se vyskytují rovněž karbidy titanu. V konečné závěrečné fázi je deponována vrchní uhlíková vrstva, nazvaná DLC. Takto vytvořený systém vícevrstvý zajišťuje silné a trvalé spojení mezi modifikovaným nástro- I CZ 22536 Ul jem a vrchní uhlíkovou vrstvou, zakotvenou v přechodové gradientní mezivrstvě, čímž se dosáhlo zlepšené adheze vytvořené ochranné nanokompozitní vícevrstvý na povrchu obráběcích a řezných nástrojů z rychlořezných ocelí. Ochranná nanokompozitní vrstva vykazuje tloušťku 1 až 2 gm, zatímco tloušťka přechodové gradientní mezivrstvy nepřesahuje 0,1 gm. V přechodové gradientní mezivrstvě obsažený titanový a uhlíkový základ přechází ve směru k vrchní uhlíkové vrstvě.
Vrchní uhlíková vrstva zajišťuje vysokou tvrdost, odolnost proti opotřebení a nízký koeficient tření. Takto připravené nástroje a nástroje bude charakterizované nízkým součinitelem tření. Nízký součinitel tření snižuje opotřebení nástrojů a tím zvyšuje jeho životnost. Tato technologie zajistí i lepší užitné hodnoty výrobků.
Nástroje a nářadí z rychlořezné oceli opatřené těmito povlakovými vrstvami jsou vhodné mimo jiné k snížení opotřebení řezných nástrojů pro obrábění dřeva a dřevěných kompozitů.
Přehled obrázku na výkresu
Schematicky a názorně je na obr. 1 ukázána konstrukce ochranné nanokompozitní vícevrstvý nanesené na substrátu řezného nástroje z rychlořezné oceli, přičemž vícevrstvu nejprve tvoří spodní titanová mezivrstva (Ti), na níž je umístěna přechodová gradientní mezivrstva s obsahem titanu (Ti), uhlíku (C) a karbidu titanu (TÍC), nesoucí vrchní vrstvu označenou (DLC- Diamond Li ke Car bon) a tvořenou výhradně uhlíkem, který je zakotven v přechodové gradientní mezivrstvě.
Příklady provedení technického řešení
Podle obr. 1 je na substrátu 1 řezného nástroje či nářadí z rychlořezné oceli nanesena ochranná nanokompozitní vícevrstvá složená ze tří vrstev tvořených postupně ve směru od substrátu i řezného nástroje či nářadí spodní titanovou mezivrstvou, na níž je nanesena přechodová gradientní mezivrstva s obsahem titanu, uhlíku a karbidu titanu. Vrchní vrstvu DLC, v pořadí třetí vrstvu, tvoří výhradně uhlík zakotvený v přechodové gradientní mezivrstvě. Tloušťka ochranné nanokompozitní vícevrstvý nanesené na nástrojích z rychlořezné oceli se pohybuje v rozmezí 1 až 2 gm.
Ochranná nanokompozitní vícevrstvá je nanášena postupně a k jejímu vytvoření je využita technika stejnosměrného magnetronového naprašování a chemického usazování z plynné fáze podporovaná plazmou, vytvořenou z metanu a argonu. V plazmě ze směsi metanu a argonu je vytvořena ochranná nanokompozitní vícevrstvá. Argonové ionty, které vykonávají hlavní část procesu magnetronového naprašování, jsou také používané k aktivaci povrchu substrátu 1 řezného nástroje či nářadí plazmou. Při aplikaci vlastního povlakování teplota substrátu 1 řezného nástroje či nářadí nepřekročí 200 °C a důležitým faktorem je rovněž předpětí substrátu 1 řezného nástroje, které ovlivňuje energii argonových iontů během procesu aktivace povrchu substrátu i a naprašovaných iontů titanu z targetu magnetronové trubice během depozičního procesu. Target magnetronové trubice je vyroben z titanu a jako pracovní plyn se používá metan, který je také zdrojem uhlíku.
Zařízení pro nanášení jednotlivých vrstev ochranné nanokompozitní vícevrstvý je postaveno na bázi RF-reaktoru, což je zdroj vysokofrekvenčního výboje a navíc se skládá z magnetronu napájeného impulsy stejnosměrného proudu. Použití tohoto hybridního depozičního systému umožňuje realizovat vytváření ochranné nanokompozitní vícevrstvý bez nutnosti přerušení procesu a otevírání reakční komory. Široký rozsah RF-generátoru, to je plazmové komory včetně zdroje energie magnetronu v kombinaci se systémem zásobování plynem umožňují plnou kontrolu během procesu vytváření jednotlivých vrstev a dává možnost ovlivnit chemické složení a vlastnosti deponovaných vrstev nanášených na substrát I řezného nástroje. Ochranná nanokompozitní vícevrstvá se skládá z mezivrstvy titanu (Ti), přechodové gradientní mezivrstvy s obsahem titanu a
-2CZ 22536 Ul uhlíku (Fi+C), která ještě obsahuje karbid uhlíku (TiC). Obsah uhlíku stoupá směrem k povrchu, kde vzniká samotná uhlíková vrchní vrstva DLC, zakotvená v přechodové gradient ní mezi vrstvě.
Realizací řezných nástrojů podle technického řešení bylo prokázáno, že součinitel tření pro třecí dvojici tvořenou dubovým dřevem a řezným nástrojem z rychlořezné oceli opatřeným na břitech vrchní ochrannou nanokompozitní vícevrstvou nepřesahuje hodnotu 0,11. V případě užití třecí dvojice z bukového dřeva a řezným nástrojem z rychlořezné oceli opatřeným na břitech vrchní ochrannou nanokompozitní vícevrstvou nepřekročil součinitel tření hodnotu 0,12.
V alternativním případě užití třecí dvojice z kompozitní vláknité desky označované MDF a řezným nástrojem z rychlořezné oceli opatřeným na břitech vrchní ochrannou nanokompozitní vícelo vrstvou nepřekročil součinitel tření hodnotu 0,22.
Claims (3)
1. Obráběcí a řezné nástroje z rychlořezné oceli pro opracování dřeva a dřevěných kompozitů, vyznačující se tím, že alespoň břity obráběcích a řezných nástrojů jsou opatřeny ochrannou nanokompozitní vícevrstvou složenou ze tří vrstev tvořených postupně ve směru od !5 substrátu z rychlořezné oceli spodní titanovou mezivrstvou, dále přechodovou gradientní mezivrstvou s obsahem titanu, uhlíku a karbidu titanu, přičemž vrchní vrstvu tvoří uhlík, zakotvený v přechodové gradientní mezi vrstvě.
2. Obráběcí a řezné nástroje z rychlořezné oceli podle nároku 1, vyznačující se tím, že ochranná nanokompozitní vrstva vykazuje tloušťku 1 až 2 pm.
jo
3. Obráběcí a řezné nástroje z rychlořezné oceli podle nároku 1, vyznačující se tím, že titanový a uhlíkový základ přechodové gradientní mezi vrstvy ve směru k vrchní uhlíkové vrstvě obsahuje karbid titanu, přičemž tloušťka přechodové gradientní mezivrstvy nepřesahuje 0,2 pm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201023718U CZ22536U1 (cs) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | Surovinová vsázka |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201023718U CZ22536U1 (cs) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | Surovinová vsázka |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ22536U1 true CZ22536U1 (cs) | 2011-08-01 |
Family
ID=44351983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201023718U CZ22536U1 (cs) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | Surovinová vsázka |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ22536U1 (cs) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305985B6 (cs) * | 2013-02-15 | 2016-06-08 | Technická univerzita v Liberci | Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu |
| CZ305986B6 (cs) * | 2013-02-15 | 2016-06-08 | Technická univerzita v Liberci | Povlakované nástroje závitořezné z rychlořezné oceli, zejména závitníky |
-
2010
- 2010-12-29 CZ CZ201023718U patent/CZ22536U1/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305985B6 (cs) * | 2013-02-15 | 2016-06-08 | Technická univerzita v Liberci | Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu |
| CZ305986B6 (cs) * | 2013-02-15 | 2016-06-08 | Technická univerzita v Liberci | Povlakované nástroje závitořezné z rychlořezné oceli, zejména závitníky |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vereschaka et al. | Nano-scale multilayered composite coatings for cutting tools operating under heavy cutting conditions | |
| CN107636190B (zh) | 具有多层电弧pvd涂层的刀具 | |
| JP5537782B2 (ja) | 切削工具及び切削工具の製造方法 | |
| Warcholinski et al. | Multilayer coatings on tools for woodworking | |
| EP1932947B1 (en) | Coated cutting tool | |
| Hovsepian et al. | Novel TiAlCN/VCN nanoscale multilayer PVD coatings deposited by the combined high-power impulse magnetron sputtering/unbalanced magnetron sputtering (HIPIMS/UBM) technology | |
| CN104271792B (zh) | 切削工具用硬质涂层 | |
| CN101204864A (zh) | 涂层切削刀具 | |
| Wang et al. | Self-lubricating TiN/MoN and TiAlN/MoN nano-multilayer coatings for drilling of austenitic stainless steel | |
| Warcholinski et al. | Hard CrCN/CrN multilayer coatings for tribological applications | |
| KR20080035496A (ko) | 코팅된 절삭 공구 | |
| CN107190229B (zh) | 一种自组装纳米氧氮化物耐高温涂层及其制备方法 | |
| CN116438325B (zh) | 切削工具用硬质涂膜 | |
| JP2009197268A (ja) | 被覆部材 | |
| Fahrussiam et al. | Wear characteristics of multilayer-coated cutting tools in milling wood and wood-based composites | |
| WO2011058637A1 (ja) | 硬質被膜、および硬質被膜被覆工具 | |
| CZ22536U1 (cs) | Surovinová vsázka | |
| CN101200797A (zh) | 一种切削不锈钢用的pvd纳米多层涂层及其制备方法 | |
| Czarniak et al. | Characteristic of the wear of a tool coating based on amorphous carbon during chipboard milling | |
| JP4253184B2 (ja) | 密着性に優れた硬質皮膜およびその製造方法 | |
| KR102297711B1 (ko) | 경질 피막이 형성된 절삭공구 | |
| Bouzakis et al. | Coated tools | |
| RU2674795C1 (ru) | Многослойное износостойкое покрытие на стальной подложке | |
| Grigoriev et al. | Nanostructured Multilayer Composite Coatings for Cutting Tools | |
| CZ27493U1 (cs) | Obráběcí a/nebo řezné nástroje z rychlořezné oceli pro opracování dřeva a dřevěných kompozitů |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20110801 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20141017 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20171229 |