CZ26186U1 - Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje - Google Patents
Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje Download PDFInfo
- Publication number
- CZ26186U1 CZ26186U1 CZ2013-28380U CZ201328380U CZ26186U1 CZ 26186 U1 CZ26186 U1 CZ 26186U1 CZ 201328380 U CZ201328380 U CZ 201328380U CZ 26186 U1 CZ26186 U1 CZ 26186U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- protective
- titanium
- tin
- layer
- tibc
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 title description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 48
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 46
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 18
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 16
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 15
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims description 12
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 7
- -1 titanium nitrides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition 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
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 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
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000000427 thin-film deposition Methods 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
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
Technické řešení se týká ocelových lisovacích nebo tvářecích nástrojů, jejichž povrch je opatřen povlakem pro zvýšení životnosti a také jejich kvality.
Dosavadní stav techniky
V současné době existuje velký zájem o zvýšení životnosti různých druhů nástrojů, mezi které patří např. lisovací nástroje. Pro výrobu různých strojních dílů nebo hotových výrobků se používají různé tvářecí či lisovací nástroje. Tento proces je velmi náročný na samotný lisovací nebo tvářecí nástroj a z tohoto důvodu jsou jako základní materiály pro tyto nástroje používány dražší druhy ocelí s vyššími užitnými vlastnostmi. Výroba samotného nástroje je také často velice nákladná, a proto výrobci v posledních letech hledají další technologie pro prodloužení životnosti lisovacích či tvářecích nástrojů za účelem úspory výrobních nákladů.
Lisovací nebo tvářecí proces se provádí za studená anebo za tepla, a to ve více stupních podle technologického postupu. V celém technologickém procesu jsou použité lisovací nástroje silně mechanicky namáhány. Zvýšení životnosti lisovacích nástrojů lze dosáhnout pomocí depozice tenkých vrstev vytvářených plazmatickými metodami. V tomto případě se jedná především o zvýšení tvrdosti a snížení koeficientu tření.
V současnosti existuje mnoho publikovaných informací týkajících se povlakování lisovacích nebo tvářecích nástrojů tenkými tvrdými vrstvami s cílem zlepšení jejich užitných vlastností. Realizují se různé typy nitridových, oxidických nebo karbídických povlaků, příkladně na bázi karbidu wolframu, které jsou charakterizovány dobrou tvrdostí, což zaručuje velkou odolnost nástrojů proti opotřebení.
Ochranné povlaky proti opotřebení povrchu nástrojů mají velké využití v průmyslu v mnoha oblastech jako je například lisování nebo tváření. Opotřebení povrchu těchto nástrojů nejen snižuje životnost nástrojů samotných, ale může také vést k zhoršení kvality výlisku. Při styku lisovacího nástroje s obrobkem dochází ke značnému mechanickému namáhání. Opotřebené nástroje jsou podle stavu opotřebení znovu repasovány nebo vyhozeny. Ke zvyšování životnosti lisovacích nástrojů jsou používány různé technologické postupy, přičemž v posledních letech nejrozšířenější je vytváření tenkých vrstev pomocí metody CVD, což je obchodní zkratka pro Chemical Vapour Deposition. Rovněž je známa metoda označená PACVD (Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) nebo PVD (Physical Vapour Deposition). Tyto metody kladou specifické požadavky na vlastnosti tenkých vrstev vytvářených plazmatickými technologiemi na povrchu nástrojů. Ve všech těchto případech by měly být povlaky charakterizovány vysokou tvrdostí a hladkým povrchem s nízkým koeficientem tření.
Podstata technického řešení
Jednou z možných cest pro řešení výše uvedených problémů u lisovacích nebo tvářecích nástrojů z kalené oceli 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 uvedených obou vrstev TiBC/TiB2 k ocelovému substrátu je jako první nanesena spodní vrstva nitridu titanu TiN. V tomto případě je většina nežádoucích zbytkových pnutí takto konstruované multivrstvy vyloučena v důsledku lokální deformace materiálu měkčí první spodní vrstvy z TiN. Ochranná multivrstva tvořená ve směru od ocelového substrátu TiN, TiBC a TiB2 je shora opět zakončena homí vrstvou nitridu titanu TiN. Takže mezi první spodní vrstvou z TiN a homí vrstvou rovněž z TiN se nachází střední ochranná mezivrstva na bázi titanu, bóru a uhlíku TiBC, na níž je nanesena vrchní ochranná mezivrstva diboridu titanu TiB2.
- 1 CZ 26186 Ul
Podle technického řešení je výhodné, když v další fázi úpravy nástroje jsou střídavě deponovány ochranné mezivrstvy TiBC a TiB2 s cílem zvýšení tvrdosti a snížení vnitřních pnutí v takto vytvořené multivrstvě. Potom tedy střední ochranná mezivrstva složená z titanu, bóru a uhlíku je tvořena několika vrstvami umístěnými nad sebou a také následná vrchní ochranná mezivrstva diboridu titanu je tvořena několika umístěnými vrstvami nad sebou, přičemž střední ochranné mezivrstvy z titanu, bóru a uhlíku se pravidelně střídají s vrchními ochrannými mezivrstvami z diboridu titanu. Ochranná nanokompozitní multivrstva je vždy zakončena homí vrstvou tvořenou z nitridu titanu. Na základě provedených studií životnosti nástrojů bylo zjištěno, že k dosažení požadovaného cíle je nutné vytvořit systém ochranných mezivrstev z TiBC/TiB2 v počtu vyšším než dvacet.
Takto vytvořený systém jednotlivých nanesených vrstev zajišťuje silné a trvalé spojení mezi ochrannou multivrstvou a ocelovým povrchem nástroje. Ochranná multivrstva vykazuje tloušťku 2 až 4 pm, zatímco tloušťka první spodní vrstvy z TiN nepřesahuje 0,5 pm. Ochrannou multivrstvu tvoří první spodní vrstva z TiN, střední ochranná mezivrstva z TiBC, vrchní ochranná mezivrstva z TiB2 a konečná horní vrstva z NiT. Střední ochranná mezivrstva resp. střední ochranné mezivrstvy složené z titanu, bóru a uhlíku a vrchní ochranná mezivrstva resp. vrchní ochranné mezivrstvy z diboridu titanu vykazují tvrdost kolem 45 GPa. Tloušťka konečné homí vrstvy z TiN vykazuje tloušťku 0,5 pm.
Přehled obrázku na výkrese
Schematicky a názorně je na připojeném obrázku ukázána konstrukce ochranné nanokompozitní multivrstvy nanesené na povrch ocelového lisovacího nástroje, přičemž ve směru od ocelového substrátu je vytvořena nejprve první spodní vrstva z nitridu titanu, na kterou navazuje střední ochranná mezivrstva složená z titanu, bóru a uhlíku, na níž je nanesena vrchní ochranná mezivrstva z diboridu titanu a následně je ochranná multivrstva zakončena homí vrstvou z nitridu titanu.
Příklad provedení technického řešení
Podle obrázku je na povrchu lisovacího nástroje nanesena ochranná nanokompozitní multivrstva složená z několika vrstev tvořených postupně ve směru od ocelového substrátu. První spodní vrstva je tvořena nitridem titanu TiN, na níž je nanesena střední ochranná mezivrstva TiBC, složená z titanu, bóru a uhlíku, která obsahuje nitridy bóru a nitridy titanu, a následně vrchní ochranná mezivrstva diboridu titanu TiB2. Ve výhodném provedení technického řešení jsou střední ochranná mezivrstva TiBC a vrchní ochranná mezivrstva TiB2 uspořádány vzájemně střídavě a toto vzájemné střídání obou mezivrstev se několikrát opakuje, příkladně alespoň dvacetkrát. Takto konstruovaná ochranná multivrstva je nakonec zakončena homí vrstvou vytvořenou opět z nitridu titanu TiN. Tato homí vrstva nitridu titanu má tloušťku 0,5 pm. Tloušťka první spodní vrstvy z TiN nanesená na ocelový substrát nepřesahuje 0,5 pm.
Tloušťka celé ochranné nanokompozitní multivrstvy se pohybuje v rozmezí 2 až 4 pm a je vždy zakončena homí vrstvou tvořenou nitridem titanu.
Ochranná nanokompozitní multivrstva je nanášena postupně a k jejímu vytvoření je využita technologie PACVD (plasma assisted Chemical vapour deposition). V komoře zařízení jsou pomocí plazmy při teplotě ~ 500 °C rozkládány plyny: titanium tetrachlorid (TiCl4 - zdroj Ti), chlorid boritý (BCf - zdroj B), metan (CH4 - zdroj C) a dusík. Zlepšení adheze střední ochranné mezivrstvy z TiBC a následně vrchní ochranné mezivrstvy z TiB2 na kovový substrát je dosaženo za použití první spodní vrstvy 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 ochranné mezivrstvy TiBC a TiB2 a to v počtu vyšším než 20 opakování pro dosažení potřebné tvrdosti a snížení vnitřních pnutí. Nakonec je nanesena homí vrstva z TiN, zakončující ochrannou multivrstvu.
CZ 26186 Ul
Zařízení pro nanášení jednotlivých vrstev ochranné nanokompozitní multivrstvý 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 multivrstvý 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 povrch ocelového substrátu lisovacího nástroje.
Realizací depozice tenkých vrstev TiN/TiBC/TiB2/TiN na povrch lisovacího nástroje podle technického řešení bylo prokázáno, že koeficient tření pro třecí dvojici tvořenou ocelí a vzorkem z kalené oceli opatřeným vrchní ochrannou nanokompozitní multivrstvou nepřesahuje hodnotu 0,6 (na leštěném vzorku). Bylo dokázáno, že povlak tvořený z ochranných mezivrstev TiBC/TiB2 je charakterizován tvrdostí 45 GPa, Youngův modul pružnosti 380 GPa. Nástroje opatřené těmito uváděnými vrstvami a mezivrstvami byly úspěšně vyzkoušeny v průmyslových aplikacích, kde výrazně zvýšily životnost a užitné vlastnosti lisovacích či tvářecích nástrojů.
Claims (6)
1. Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje z oceli, vyznačující se tím, že alespoň jejich pracovní plochy jsou opatřeny ochrannou nanokompozitní multivrstvou složenou z několika vrstev tvořených postupně ve směru od substrátu z kalené oceli první spodní vrstvou z nitridu titanu (TiN), na níž navazuje střední ochranná mezivrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC), obsahující nitridy bóru a nitridy titanu, přičemž na střední ochrannou mezivrstvu (TiBC) je nanesena vrchní ochranná mezivrstva diboridu titanu (TiB2) a ochranná nanokompozitní multivrstva je zakončena homí vrstvou z nitridu titanu (TiN).
2. Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje z oceli podle nároku 1, vyznačující se tím, že první spodní vrstva z nitridu titanu (TiN) vykazuje tloušťku nepřesahující 0,5 pm.
3. Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje z oceli podle nároku 1, vyznačující se tím, že zakončující homí vrstva z nitridu titanu (TiN) vykazuje tloušťku 0,5 pm.
4. Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje z oceli podle nároku 1, vyznačující se tím, že střední ochranná mezivrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC) je tvořena několika vrstvami umístěnými nad sebou, mezi kterými jsou pravidelně umístěny jednotlivé vrchní ochranné mezivrstvy diboridu titanu (TiB2), přičemž ochranná nanokompozitní multivrstva je vždy zakončena homí vrstvou z nitridu titanu (TiN ), která je umístěna na vrchní ochranné mezivrstvě diboridu titanu (TiB2).
5. Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje z oceli podle nároku 1, vyznačující se tím, že ochranná nanokompozitní multivrstva vykazuje tloušťku 2 až 4 pm.
6. Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje z oceli podle nároku 1, vyznačující se tím, že střední ochranná mezivrstva složená z titanu, bóru a uhlíku (TiBC), vrchní ochranná mezivrstva diboridu titanu (TiB2) a zakončující homí vrstva nitridu titanu (TiN) vykazují tvrdost kolem 42 GPa.
1 výkres
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-28380U CZ26186U1 (cs) | 2013-07-11 | 2013-07-11 | Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-28380U CZ26186U1 (cs) | 2013-07-11 | 2013-07-11 | Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ26186U1 true CZ26186U1 (cs) | 2013-12-05 |
Family
ID=49753656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-28380U CZ26186U1 (cs) | 2013-07-11 | 2013-07-11 | Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ26186U1 (cs) |
-
2013
- 2013-07-11 CZ CZ2013-28380U patent/CZ26186U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1762637B1 (en) | PVD Coated cutting tool | |
| CN107532279B (zh) | 包覆模具及其制造方法 | |
| CN103826773B (zh) | 滑动特性优异的被覆构件 | |
| JP5920681B2 (ja) | 摺動特性に優れた塑性加工用被覆金型及びその製造方法 | |
| CN101549381A (zh) | 耐磨涂层金属板模具及制造耐磨涂层金属板成型模的方法 | |
| CN104271792B (zh) | 切削工具用硬质涂层 | |
| CN105142831B (zh) | 表面被覆切削工具及其制造方法 | |
| CN107427930B (zh) | 被覆工具 | |
| EP3135395A1 (en) | MOLD FOR HOT-FORMING Zn-PLATED STEEL SHEET | |
| JPH06173009A (ja) | 耐摩耗性に優れた被覆超硬合金及びその製造方法 | |
| CN108103505A (zh) | 一种提高冷镦模具寿命的pvd/cvd/pcvd涂层处理方法 | |
| EP3387164B1 (en) | Coated extrusion tool | |
| JP2009293110A (ja) | 被覆部材の製造方法および被覆部材 | |
| CZ26186U1 (cs) | Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje | |
| CZ304957B6 (cs) | Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje | |
| WO2017057456A1 (ja) | 被覆工具 | |
| US20160130694A1 (en) | Tin/tic coating and method for manufacturing the tin/tic coating and articles so coated | |
| CN101831616B (zh) | 一种纳米复合钛铬硅氮化物刀具涂层及其制备方法 | |
| Behrens et al. | Potential of duplex plasma deposition processes for the improvement of wear resistance of hot forging dies | |
| CZ2013109A3 (cs) | Vodicí kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu | |
| CZ25402U1 (cs) | Vodící kladky z tvrzené oceli pro tažení drátu | |
| CN101851738A (zh) | 纳米复合钛硅氮化物刀具涂层及其制备方法 | |
| WO2010084982A1 (ja) | 硬質皮膜被覆部材および成形用治工具 | |
| RU2829171C1 (ru) | Многослойное нанокомпозитное покрытие на режущем инструменте | |
| CN103741100A (zh) | 一种含高硅pvd硬质涂层工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20131205 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20170711 |