CZ25402U1 - Vodící kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu - Google Patents
Vodící kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ25402U1 CZ25402U1 CZ201327520U CZ201327520U CZ25402U1 CZ 25402 U1 CZ25402 U1 CZ 25402U1 CZ 201327520 U CZ201327520 U CZ 201327520U CZ 201327520 U CZ201327520 U CZ 201327520U CZ 25402 U1 CZ25402 U1 CZ 25402U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- titanium
- tib
- hardened steel
- tibc
- boron
- Prior art date
Links
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 title claims description 6
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 title description 8
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims description 15
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 15
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 31
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- -1 TiN nitride Chemical class 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 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
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká ocelových kalených vodicích kladek pro tažení drátu.
Dosavadní stav techniky
V současné době existuje velký zájem o zvýšení životnosti různých druhů nástrojů, mezi které patří např. nástroje používané při tažení drátů. Tažení je proces, který spočívá v protahování polotovaru kuželovým otvorem (průvlakem), při kterém se zmenšuje příčný průřez tvářeného drátu a zvětšuje jeho délka. V důsledku tažení se zlepšují mechanické vlastnosti, jakost povrchu a dosahuje se přesných rozměrů a tvaru. Na vlastnosti taženého drátu mají vliv především průvlaky. Nicméně v tomto případě velmi důležitou roli hrají také vodicí kladky.
Tvářecí proces se provádí za studená a to ve více stupních. Mezi jednotlivými fázemi procesuje drát veden z jednoho průvlaku ke druhému pomocí vodicích kladek. Ve většině případů se vodicí kladky vyrábí z kalené nástrojové oceli. Nástroje vyrobené z tohoto druhu oceli jsou charakteristické nízkou výrobní cenou, avšak také nízkými užitnými vlastnostmi. Zvýšení životnosti vodicích kladek lze dosáhnout pomocí tenkých vrstev vytvářených plazmatickými metodami. V tomto případě jde především o zvýšení jejich tvrdosti a snížení koeficientu tření.
V současnosti je málo publikovaných informací týkajících se povlakování vodicích kladek pro tažení drátu s cílem zlepšení jejich užitných vlastností. Nicméně jsou známá řešení, při kterých se v těchto aplikacích využívá např. tenké tvrdé vrstvy na bázi karbidu wolframu, které jsou charakterizovány vysokou tvrdostí, což zaručuje velkou odolnost nástrojů proti opotřebení.
Ochranné povlaky proti opotřebení povrchu mají velké využití v průmyslu v mnoha oblastech jako je například tažení drátu. Opotřebení povrchu vodicích kladek nejen snižuje životnost nástrojů, může také vést k zhoršení parametrů taženého drátu. V důsledku kontaktu drátu s vodícími kladkami dochází k poškození jejich povrchu. Opotřebené kladky mohou vést k poškození drátu a vzniku trhlin na jeho povrhu, což podstatným způsobem zhoršuje kvalitu finálního produktu. Tato skutečnost klade specifické požadavky na vlastnosti tenkých vrstev vytvářených plazmatickými technologiemi na povrchu vodicích kladek. V tomto případě by měly být povlaky charakterizovány hladkým povrchem a nízkým koeficientem tření.
Podstata technického řešení
Jednou z možných cest pro řešení výše uvedených problémů u vodicích kladek je použití tenkých ochranných multivrstev na bázi titanu, bóru a uhlíku, to je zkráceně TiBC v kombinaci s diboridem titanu TiB2. K zajištění dobré adheze obou vrstev TiBC/TiB2 k ocelovému substrátu je jako první nanesena mezivrstva nitridu titanu TiN. V tomto případě je většina nežádoucích zbytkových pnutí multivrstvy vyloučena v důsledku lokální deformace materiálu měkčí spodní mezivrstvy z TiN.
V další fázi jsou střídavě deponovány vrstvy TiBC a TiB2 s cílem zvýšení tvrdosti a snížení •vnitřních pnutí v takto vytvořené nanokompozitní multi vrstvě. Potom tedy střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku je tvořena několika vrstvami umístěnými nad sebou a také vrchní vrstva diboridu titanu je tvořena několika umístěnými nad sebou, přičemž střední vrstvy z titanu, bóru a uhlíku se pravidelně střídají s vrchními vrstvami z diboridu titanu. Ochranná nanokompozitní multivrstva je vždy zakončena vrchní vrstvou tvořenou z diboridu titanu. Na základě provedených studií životnosti vodicích kladek bylo zjištěno, že k dosažení požadovaného cíle je nutné vytvořit systém vrstev z TiBC/TiB2 v počtu vyšším než dvacet.
Takto vytvořený systém jednotlivých vrstev zajišťuje silné a trvalé spojení mezi ochrannou nanokompozitní multivrstvou a ocelovým povrchem vodicí kladky. Ochranná nanokompozitní multivrstva vykazuje tloušťku 2 až 3 pm, zatímco tloušťka první mezivrstvy z TiN nepřesahuje
-1 CZ 25402 Ul
0,5 μπι. Střední vrstva resp. střední vrstvy složené z titanu, bóru a uhlíku a vrchní vrstva resp. vrchní vrstvy z diboridu titanu vykazují tvrdost kolem 45 GPa.
Přehled obrázku na výkrese
Schematicky a názorně je na připojeném obrázku ukázána konstrukce ochranné nanokompozitní multivrstvy nanesené na povrch ocelové vodicí kladky pro tažení drátu, přičemž ve směru od substrátu je vytvořena nejprve spodní vrstva z nitridu titanu na kterou navazuje střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku a následně je ochranná nanokompozitní multivrstva zakončena vrchní vrstvou z diboridu titanu.
Příklady provedení technického řešení
Podle obrázku je na povrchu ocelové vodicí kladky pro tažení drátu nanesena ochranná nanokompozitní multivrstva složená z několika vrstev tvořených postupně ve směru od ocelového substrátu. Spodní mezivrstva je tvořena nitridem titanu TiN, na níž je nanesena vrstva TiBC, složená z titanu, bóru a uhlíku, která obsahuje nitridy bóru a nitridy titanu a následně vrstva diboridu titanu TiB2. Vrstvy TiBC a TiB2 jsou uspořádány střídavě. Tloušťka ochranné nanokompozitní multivrstvy se pohybuje v rozmezí 2 až 3 pm a je zakončena vrchní vrstvou tvořenou diboridem titanu.
Ochranná nanokompozitní multivrstva je nanášena postupně a k jejímu vytvoření je využita technologie PA CVD (plasma assisted Chemical vapour deposition). V komoře zařízení jsou pomocí plazmy při teplotě ~ 500 °C rozkládány plyny: titanium tetrachlorid (TÍCI4 - zdroj Ti), chlorid boritý (BC13 - zdroj B), metan (CH4 - zdroj C) a dusík. Zlepšení adheze vrstev z TiBC a následně z TiB2 na kovový substrát je dosaženo za použití mezivrstvy z nitridu titanu TiN, která je nanesena na ocelový substrát jako první a jejíž tloušťka nepřesahuje 0,5 pm. V další fázi jsou střídavě deponovány vrstvy TiBC a TiB2 a to v počtu vyšším než 20 opakování pro dosažení potřebné tvrdosti a snížení vnitřních pnutí.
Zařízení pro nanášení jednotlivých vrstev ochranné nanokompozitní multivrstvy využívá pulzní technologie DC-PECVD, kde hlavním zdrojem plazmy je DC pulzní výboj (impulsy stejnosměrného proudu). Použití tohoto depozičního systému umožňuje realizovat vytváření ochranné nanokompozitní multivrstvy bez nutnosti přerušení procesu a otevírání reakční komory. Široký rozsah parametrů plazmového generátoru, možnost řízení teploty a tlaku v kombinaci s přesným systémem dávkování plynu umožňují plnou kontrolu během procesu tvorby jednotlivých vrstev, což dává možnost ovlivnit chemické složení a vlastnosti deponovaných vrstev nanášených na ocelový substrát vodicí kladky pro tažení drátu.
Realizací vodicích kladek podle technického řešení bylo prokázáno, že koeficient tření pro třecí dvojici tvořenou ocelovým drátem a vodicí kladkou z kalené oceli opatřenou vrchní ochrannou nanokompozitní multivrstvou nepřesahuje hodnotu 0,6 (na leštěném vzorku). Bylo dokázáno, že povlak TiBC/TiB2 je charakterizován tvrdostí 45 GPa, Youngův modul pružnosti 417 GPa. Vodicí nástroje opatřené těmito vrstvami byly úspěšně vyzkoušeny v průmyslových aplikacích, kde výrazně zvýšili životnost a užitné vlastnosti vodicích kladek pro tažení drátu.
Claims (4)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Vodicí kladka z tvrzené oceli pro tažení drátu, vyznačující se tím, že alespoň její pracovní plocha je opatřena ochrannou nanokompozitní multivrstvou složenou z několika vrstev tvořených postupně ve směru od substrátu z kalené oceli spodní vrstvou z nitridu titanu (TiN), na níž navazuje střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC), obsahující nitridy-2CZ 25402 Ul boru a nitridy titanu a ochranná nanokompozitní multivrstva je zakončena vrchní vrstvou diboridu titanu (TiB2), přičemž ochranná nanokompozitní multivrstva vykazuje tloušťku 2 až 3 μιη.
- 2. Vodicí kladka z tvrzené oceli pro tažení drátu podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní vrstva z nitridu titanu (TiN) vykazuje tloušťku nepřesahující 0,5 pm.
- 5 3. Vodicí kladka z tvrzené oceli pro tažení drátu podle nároku 1, vyznačující se tím, že střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC) je tvořena několika vrstvami umístěnými nad sebou mezi kterými jsou pravidelně umístěny jednotlivé vrchní vrstvy diboridu titanu (TiB2), přičemž ochranná nanokompozitní multivrstva je zakončena vrchní vrstvou diboridu titanu (TiB2).
- 10 4. Vodicí kladka z tvrzené oceli pro tažení drátu podle nároku 1, vyznačující se tím, že střední vrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC) a vrchní vrstva diboridu titanu (TiB2) vykazují tvrdost kolem 45 GPa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201327520U CZ25402U1 (cs) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Vodící kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201327520U CZ25402U1 (cs) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Vodící kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ25402U1 true CZ25402U1 (cs) | 2013-05-20 |
Family
ID=48485857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201327520U CZ25402U1 (cs) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Vodící kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ25402U1 (cs) |
-
2013
- 2013-02-15 CZ CZ201327520U patent/CZ25402U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103826773B (zh) | 滑动特性优异的被覆构件 | |
| EP2497590B1 (en) | Coated tool | |
| Holzschuh | Deposition of Ti–B–N (single and multilayer) and Zr–B–N coatings by chemical vapor deposition techniques on cutting tools | |
| CN104271792B (zh) | 切削工具用硬质涂层 | |
| US8293359B2 (en) | Multilayer CVD-coating and tool with such a coating | |
| CN105142831B (zh) | 表面被覆切削工具及其制造方法 | |
| CN101831615B (zh) | 一种纳米复合钛铬铝硅氮化物刀具涂层及其制备方法 | |
| CN103108716B (zh) | 表面被覆切削工具 | |
| WO2012144574A1 (ja) | 被覆切削工具 | |
| EP2772330A1 (en) | Diamond-coated tool | |
| EP3135395A1 (en) | MOLD FOR HOT-FORMING Zn-PLATED STEEL SHEET | |
| Müller | Deposition of hard films on hot-working steel dies for aluminium | |
| EP3387164B1 (en) | Coated extrusion tool | |
| CN104321460B (zh) | 切削工具用硬质涂层 | |
| CN103506640A (zh) | 一种具有涂层的切削工具及其制作方法 | |
| CZ25402U1 (cs) | Vodící kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu | |
| CZ2013109A3 (cs) | Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu | |
| KR101740845B1 (ko) | 가공 공구용 경질 피막 및 경질 피막 피복 금속 가공 공구 | |
| Behrens et al. | Potential of duplex plasma deposition processes for the improvement of wear resistance of hot forging dies | |
| CN101831616B (zh) | 一种纳米复合钛铬硅氮化物刀具涂层及其制备方法 | |
| CZ26186U1 (cs) | Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje | |
| CZ304957B6 (cs) | Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje | |
| KR20100068818A (ko) | 절삭공구용 다층경질 박막 | |
| CN101851738A (zh) | 纳米复合钛硅氮化物刀具涂层及其制备方法 | |
| CZ25541U1 (cs) | Povlakované nástroje závitořezné z rychlořezné oceli, zejména závitníky |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20130520 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20170215 |