FR2558087A1 - CUTTING TOOL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE L'USINAGE DES METAUX. L'OUTIL DE COUPE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE COMPORTANT UNE BASE 1 DONT LA SURFACE ACTIVE 2 PORTE UN REVETEMENT RESISTANT A L'USURE 3 COMPRENANT DES MICROCRISTAUX D'UN COMPOSE A POINT DE FUSION ELEVE CONSTITUE PAR AU MOINS UN METAL ET AU MOINS UN ELEMENT DU GROUPE C, N, O, B, ET EST CARACTERISE EN CE QUE LE PLUS GRAND NOMBRE DES MICROCRISTAUX DUDIT COMPOSE A POINT DE FUSION ELEVE, CONSTITUE PAR AU MOINS UN METAL ET AU MOINS UN ELEMENT DU GROUPE C, N, O, B, ET COMPRENANT EN OUTRE SI, EST ORIENTE PARALLELEMENT A LA SURFACE ACTIVE 2 DE LA BASE 1 PAR UN MEME PLAN CRISTALLOGRAPHIQUE 4, 5. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA FABRICATION D'OUTILS DE COUPE A PARTIR DE DIFFERENTS MATERIAUX A OUTILS.THE INVENTION CONCERNS METAL MACHINING. THE CUTTING TOOL WHICH IS THE SUBJECT OF THE INVENTION IS OF THE TYPE INCLUDING A BASE 1 WHOSE ACTIVE SURFACE 2 IS A WEAR-RESISTANT COATING 3 INCLUDING MICROCRYSTALS OF A COMPOUND WITH A HIGH MELTING POINT CONSTITUTED BY AT LEAST A METAL AND AT LEAST ONE ELEMENT OF GROUP C, N, O, B, AND IS CHARACTERIZED IN THAT THE GREATEST NUMBER OF MICROCRYSTALS OF THE SAID CONSISTS OF A HIGH MELTING POINT, CONSTITUTES AT LEAST ONE METAL AND AT LEAST ONE ELEMENT OF THE GROUP C, N, O, B, AND FURTHER INCLUDING IF, IS ORIENTED PARALLEL TO THE ACTIVE SURFACE 2 OF THE BASE 1 BY A SAME CRYSTALLOGRAPHIC PLANE 4, 5. THE INVENTION APPLIES IN PARTICULAR TO THE MANUFACTURE OF CUTTING TOOLS FROM DIFFERENT TOOL MATERIALS.
Description
La présente invention concerne l'usinage des métaux et a notamment pourThe present invention relates to the machining of metals and in particular to
objet un outil de coupe et un procédé object a cutting tool and a method
de fabrication dudit outil.of manufacturing said tool.
L'invention s'applique notamment à la fabrication d'outils de coupe à partir de différents matériaux à outils. L'une des tendances actuelles du développement de The invention is particularly applicable to the manufacture of cutting tools from different tool materials. One of the current trends in the development of
l'usinage des métaux consiste à perfectionner les carac- metal machining consists in perfecting the characteristics
téristiques d'utilisation de l'outil de coupe en recouvrant characteristics of use of the cutting tool overlapping
sa surface d'une couche résistant à l'usure. its surface a wear-resistant layer.
Jusqu'à maintenant, les efforts dans ce domaine ont tendu à perfectionner les propriétés de l'outil de So far, efforts in this area have tended to improve the properties of the
coupe en choisissant d'une manière appropriée la composi- cut by choosing in an appropriate manner the
tion chimique des revêtements susceptibles d'être la chemical composition of coatings likely to be the
plus efficace dans les; conditions concrètes de l'utili- more effective in them; concrete conditions of the use
sation. Toutefois, il est aussi possible d'améliorer tion. However, it is also possible to improve
les propriétés de l'outil en-perfectionnant la structure des revêtements. the properties of the tool by improving the structure of the coatings.
On connaît un outil de coupe (cf., par exemple, demande acceptée Grande Bretagne n 1303910, classe C23C 11/08, 24.01 1973) dont la base en alliage dur porte un A cutting tool is known (see, for example, application accepted United Kingdom No. 1303910, class C23C 11/08, 24.01.1973) whose hard alloy base bears a
revêtement résistant à l'usure qui comprend des micro- wear-resistant coating that includes micro-
cristaux d'un composé à point de fusion élevé d'un métal et d'éléments du groupe C, N et/ou B. Dans cet outil de coupe,on utilise des métaux du groupe Ti, Zr, Hf,V,Nb, Ta crystals of a compound with a high melting point of a metal and elements of group C, N and / or B. In this cutting tool, metals of the group Ti, Zr, Hf, V, Nb are used, Your
en tant que métaux de revêtement résistant à l'usure. as wear-resistant coating metals.
On connaît aussi un procédé de fabrication d'outils de coupe (cf., par exemple, la même demande acceptée Grande Bretagne n 1303910, classe C23C 11/08, 24.0141973) qui consiste à porter la base à une température de 10000 C à 1100 C, à introduire des agents contenant des métaux et des éléments du groupe C,N,B, et à effectuer une réaction chimique entre ceuxci pour former un revêtement comprenant Also known is a method of manufacturing cutting tools (see, for example, the same application accepted Great Britain No. 1303910, class C23C 11/08, 24.0141973) which consists in bringing the base to a temperature of 10000 C to 1100 C, introducing agents containing metals and elements of group C, N, B, and performing a chemical reaction between them to form a coating comprising
des microcristaux de composé à haut point de fusion. microcrystals of high melting point compound.
Cependant, l'outil de coupe considéré, fabriqué selon le procédé décrit, possède une énergie superficielle élevée, ce qui assure son action active, par adhésion et diffusion, sur le matériau à usiner. On connaît un autre outil de coupe (cf., par exemple, brevet d'invention Etats-Unis d'Amérique n 4169913, classe B 23 15/18, 1979) ayant une base dont la surface active porte un revêtement résistant à l'usure, comprenant des cristaux d'un composé à point de fusion élevé de métaux et d'éléments du groupe C, N, B, O. However, the cutting tool considered, manufactured according to the method described, has a high surface energy, which ensures its active action, by adhesion and diffusion, on the material to be machined. Another cutting tool is known (see, for example, United States of America Patent No. 4169913, class B 23 15/18, 1979) having a base whose active surface bears a coating resistant to wear, comprising crystals of a high-melting compound of metals and elements of group C, N, B, O.
Toutefois, cet outil de coupe possède lui aussi une éner- However, this cutting tool also has an energy
gie superficielle élevée, ce qui entraîne son action active high superficial level, which leads to its active action
sur le matériau à usiner, par adhésion et diffusion. on the material to be machined, by adhesion and diffusion.
On connaît aussi un procédé de fabrication d'outils de coupe (cf. même brevet d'invention Etats-Unis d'Amérique n 4169913, classe B 23 B 15/18, 1979), qui consiste à évaporer et ioniser un métal sous vide, à introduire ensuite dans le vide un agent gazeux comprenant des éléments du groupe C, N, B, O et à faire réagir avec celui-ci des métaux jusqu'à formation du revêtement résistant à l'usure. Selon ce procédé on évapore les métaux à l'aide d'un faisceau électronique avec utilisation d'une électrode d'un type spécial destinée à leur ionisation, la réaction des métaux avec les éléments du groupe C, N, O, B s'effectuant sur la There is also known a method of manufacturing cutting tools (see same United States Patent No. 4169913, class B 23 B 15/18, 1979), which consists of evaporating and ionizing a metal under vacuum. subsequently introducing into the vacuum a gaseous agent comprising C, N, B, O group elements and reacting therewith metals until the wear-resistant coating is formed. According to this method the metals are evaporated by means of an electron beam using an electrode of a special type intended for their ionization, the reaction of the metals with the elements of group C, N, O, B is performing on the
base non chauffée.unheated base.
Dans ce procédé de fabrication de l'outil de coupe, le régime thermique pour l'application du revêtement cause l'absorption de l'énergie des métaux en réaction avec des éléments du groupe C, N, O, B par la base non chauffée, ce qui aboutit à la formation d'un revêtement présentant un haut niveau d'énergie superficielle libre, ce qui, à son In this method of manufacturing the cutting tool, the thermal regime for the application of the coating causes the absorption of the energy of the metals in reaction with elements of the group C, N, O, B by the unheated base , resulting in the formation of a coating having a high level of free surface energy, which, at its
tour, diminue la tenue de l'outil de coupe. turn, decreases the holding of the cutting tool.
De plus, l'opération d'évaporation et d'ionisation In addition, the operation of evaporation and ionization
des métaux ne permet pas d'obtenir un haut degré d'ioni- metals do not provide a high degree of ioni-
sation de ceux-ci et entraîne elle aussi la formation d'un revêtement à haut niveau d'énergie superficielle libre et diminue, comme on vient de le mentionner, la of the latter and also leads to the formation of a coating with a high level of free surface energy and decreases, as has just been mentioned, the
tenue de l'outil de coupe.holding the cutting tool.
On connaît aussi un autre procédé de fabrication d'outils de coupe (cf. les thèses de Kasianov S.V., "Etude des propriétés de coupe et recherche de nouvelles Another method of manufacturing cutting tools is also known (see Kasianov S.V.'s thesis, "Study of cutting properties and search for new
voies de perfectionnement des outils à revêtement résis- ways of improving tools with a resistant coating
tant à l'usure", Moscou, 1979, "Moskovsky Stanko-instru- so much to wear ", Moscow, 1979," Moskovsky Stanko-instru-
mentalny institut", p. 50), qui consiste à évaporer et à ioniser sous vide au moins un métal, à chauffer la base de l'outil de coupe et à nettoyer sa surface active par bombardement ionique d'au moins un métal, à introduire dans le vide un réactif gazeux et à faire réagir au moins un métal avec au moins l'un de ses éléments jusqu'à la mentalny institut ", p.50), which consists in evaporating and vacuum ionizing at least one metal, heating the base of the cutting tool and cleaning its active surface by ion bombardment of at least one metal, introducing into the vacuum a gaseous reactant and reacting at least one metal with at least one of its elements up to the
formation d'un revêtement résistant à l'usure. formation of a wear-resistant coating.
Toutefois, ce procédé de fabrication de l'outil ne permet pas d'obtenir une valeur minimale de l'énergie libre de la surface active. Ceci entraine une interaction intense de la surface active avec le matériau à usiner, par adhésion et diffusion et, par conséquent, une baisse However, this method of manufacturing the tool does not make it possible to obtain a minimum value of the free energy of the active surface. This causes an intense interaction of the active surface with the material to be machined, by adhesion and diffusion and, consequently, a decrease
de la tenue de l'outil de coupe.the holding of the cutting tool.
On s'est donc proposé de créer un outil de coupe dont le revêtement aurait une structure permettant d'accroître sa tenue, et de mettre au point un procédé de fabrication dudit outil de coupe, dans lequel le régime thermique et la pression utilisée pour l'application du revêtement résistant à l'usure permettraient d'augmenter la tenue It was therefore proposed to create a cutting tool whose coating would have a structure to increase its strength, and to develop a method of manufacturing said cutting tool, wherein the thermal regime and the pressure used for the cutting. application of the wear-resistant coating would make it possible to increase
de l'outil de coupe.of the cutting tool.
Ce problème est résolu du fait que l'outil de coupe du type comportant une base dont la surface active porte This problem is solved by the fact that the cutting tool of the type comprising a base whose active surface carries
un revêtement résistant à l'usure comprenant des micro- a wear-resistant coating comprising micro-
cristaux d'un composé à point de fusion élevé d'au moins un métal avec au moins un élément du groupe C, N. 0, B,est caractérisé, suivant l'invention, en ce le plus grand nombre des microcristaux du composé à point de fusion élevé constitue par au moins un métal avec au moins un élément du groupe C, N, 0, Bycomprenant en outre Si, est orientée parallèlement à la surface active de la base crystals of a compound with a high melting point of at least one metal with at least one element of the group C, N. 0, B, is characterized, according to the invention, in that the greatest number of microcrystals of the compound to high melting point formed by at least one metal with at least one element of the group C, N, O, further comprising Si, is oriented parallel to the active surface of the base
par un même plan cristallographique. by the same crystallographic plane.
Il est rationnel que ledit plan cristallographique d'orientation des microcristaux possède une énergie It is rational that said crystallographic plane of orientation of the microcrystals has an energy
superficielle minimale. -minimal superficial. -
Le problème exposé plus haut est aussi résolu du fait The problem explained above is also solved by
que le procédé de fabrication de l'outil de coupe reven- that the manufacturing process of the cutting tool
diqué, du type consistant à- évaporer et à ioniser sous vide au moins un métal, à chauffer la base de l'outil de coupe et à nettoyer sa surface active par bombardement aux ions d'au moins un métal, à introduire dans ledit vide un réactif gazeux et faire réagir au moins un métal avec au moins un élément jusqu'à formation d'un revêtement résistant à l'usure constitué d'un composé à point de fusion élevé comprenant des microcristaux, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que la température à laquelle est portée la base de l'outil de coupe est de moins de C inférieure à la température de son adoucissement, dique, of the type consisting of evaporating and ionizing under vacuum at least one metal, heating the base of the cutting tool and cleaning its active surface by bombarding ions of at least one metal, to introduce into said vacuum a gaseous reactant and reacting at least one metal with at least one element to form a wear-resistant coating consisting of a high-melting compound comprising microcrystals, is characterized, according to the invention, in that the temperature at which the base of the cutting tool is carried is less than C less than the temperature of its softening,
que cette température de chauffage de la base est mainte- that this heating temperature of the base is now
nue,pendant la formation du revêtement, dans une plage bare, during the formation of the coating, in a beach
allant de cette température de chauffage de la base jus- ranging from this heating temperature of the base jus-
qu'à la température de +50 C, en réglant simultanément than at +50 C, adjusting simultaneously
2558087,2558087,
la pression du réactif gazeux dans la plage de 13,33 Pa the pressure of the gaseous reagent in the range of 13.33 Pa
à 1,33.10 2 Pa.at 1.33 × 10 2 Pa.
Grâce à la présente invention, l'interaction des mo- Thanks to the present invention, the interaction of
lécules de l'outil de coupe et du matériau à usiner est réduite à un minimum, ce qui aboutit à une diminution de l'intensité des processus d'adhésion, chimique et de diffusion entre l'outil de coupe et le matériau à usiner, ce qui contribue, à son tour, à une augmentation de la the liner of the cutting tool and the material to be machined is reduced to a minimum, which results in a decrease in the intensity of the adhesion, chemical and diffusion processes between the cutting tool and the material to be machined, which, in turn, contributes to an increase in
tenue de l'outil de coupe.holding the cutting tool.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la The invention will be better understood and other purposes, details and advantages thereof will become more apparent in the
lumière de la description explicative qui va suivre de light of the explanatory description which will follow from
différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un outil de coupe fabriqué selon le procédé conforme à l'invention (avec arrachement partiel); - la figure 2 représente une vue d'ensemble de l'outil en coupe de la figure 1, avec les plans cristallographiques des microcristaux ayant l'énergie superficielle minimale various embodiments given solely by way of nonlimiting example, with reference to the appended nonlimiting drawings in which: FIG. 1 represents an overall view of a cutting tool manufactured according to the method according to the invention ( with partial tearing); FIG. 2 represents an overall view of the sectional tool of FIG. 1, with the crystallographic planes of the microcrystals having the minimum surface energy;
(vue avec arrachement partiel).(seen with partial tearing).
L'outil de coupe comprend une base 1 (figure 1) dont la surface active 2 porte un revêtement 3 formé par le The cutting tool comprises a base 1 (FIG. 1) whose active surface 2 carries a coating 3 formed by the
composé TiN.TiN compound.
Sur la figure 1 apparaissent schématiquement -<à-une échelle très agrandie)les microcristaux du composé TiN In FIG. 1, the microcrystals of the TiN compound appear schematically (on a very enlarged scale).
orientés parallèlement à la base 1 par leurs plans cris- oriented parallel to the base 1 by their crys-
tallographiques 4 identiques.4 identical.
La figure 2 montre schématiquement (à une échelle très agrandie) les microcristaux du composé TiN orientés Figure 2 shows schematically (on a very enlarged scale) the microcrystals of the TiN compound oriented
parallèlement à la base 1 par leurs plans cristallogra- parallel to the base 1 by their crystallographic planes
phiques 5 à énergie superficielle minimale. 5 with minimal surface energy.
Le procédé de fabrication de l'outil de coupe reven- The manufacturing process of the cutting tool
diqué consiste à évaporer et ioniser sous vide au moins un métal. Ensuite on chauffe la base de l'outil de coupe et on nettoie sa surface active par bombardement aux ions du métal. La température à laquelle est portée la base de l'outil de coupe est de moins de 100 C inférieure a la température de son adoucissement et la température diqué consists in evaporating and vacuum ionizing at least one metal. Then the base of the cutting tool is heated and its active surface is cleaned by ion bombardment of the metal. The temperature at which the base of the cutting tool is carried is less than 100 ° C. lower than the temperature of its softening and the temperature
de chauffage de la base pendant la formation du revête- heating the base during the formation of the coating
ment est maintenue dans la plage allant de cette tempéra- is maintained within the range of this temperature
ture à la température + 50 C. Ceci fait, on introduit un réactif gazeux contenant au moins un élément du groupe C, N, 0, B, Si, dont on règle la pression dans les limites de 13,33 Pa à 1,33.10-2 Pa, et on fait réagir au moins un métal avec au moins un élément du groupe C, N, O, This is done, introducing a gaseous reactant containing at least one element of the group C, N, O, B, Si, whose pressure is adjusted within the limits of 13.33 Pa to 1.33 × 10. -2 Pa, and reacts at least one metal with at least one element of the group C, N, O,
B, Si, cette réaction entraînant la formation du:-revête- B, Si, this reaction leading to the formation of: -revet-
ment résistant à l'usure comprenant des microcristaux d'un composé à point de fusion élevé d'au moins un métal avec au moins un élément du groupe C, N, 0, B, Si, ces wear-resistant composition comprising microcrystals of a compound having a high melting point of at least one metal with at least one element of the group C, N, O, B, Si, these
monocristaux étant orientés, par un même plan cristallo- monocrystals being oriented, by the same crystallographic plane.
graphique, parallèlement à la surface active de la base. parallel to the active surface of the base.
L'outil de coupe travaille de la façon suivante. The cutting tool works as follows.
Pendant l'usinage du métal, le revêtement résistant à l'usure 3 (figuresl, 2) agit sur le métal à usiner dans les conditions de températures et pressions élevées qui se créent dans la zone de coupe. Le fait qu'un nombre maximal During machining of the metal, the wear-resistant coating 3 (FIGS. 1, 2) acts on the metal to be machined under the conditions of high temperatures and pressures which are created in the cutting zone. The fact that a maximum number
de microcristaux soit orienté, par un même plan crista- of microcrystals is oriented, by the same plane,
llographique 4, parallèlement à la surface active 2 de la base 1, permet de réduire l'énergie libre de la surface llographic 4, parallel to the active surface 2 of the base 1, reduces the free energy of the surface
acive 2 de la base 1 et de diminuer par cela mêmel'inten- 2 of base 1 and to decrease by the same
sité de l'interaction des molécules de la surface active interaction of active surface molecules
2 et du matériau à usiner.2 and the material to be machined.
Quand l'énergie superficielle du plan cristallogra- When the surface energy of the crystallographic plane
phique 5 (figure 2) d'orientation des microcristaux est minimale, l'interaction des molécules diminue jusqu'à une valeur minimale,ce qui accroit encore la tenue de (Figure 2) microcrystal orientation is minimal, the interaction of the molecules decreases to a minimum value, which further increases the holding of
l'outil de coupe.the cutting tool.
Des exemples concrets mais non limitatifs de réalisation Concrete but non-limiting examples of realization
de l'invention sont décrits ci-après. of the invention are described below.
Exemple n 1Example 1
On a fabriqué des forets de 5 mm de diamètre et des échantillons pour examen aux rayons X de la structure d'un revêtement en acier de composition suivante: C Cr W V Mo Fe 0,85 3,6 6,0 2,0 5,0 le reste La température de revenu de l'acier est de 560 C. On a placé dans aes boîtiers spéciaux les forets nettoyés et l'échantillon d'essai à soumettre à l'examen aux rayons X de la structure des revêtements et on les a Drill bits 5 mm in diameter and X-ray examination samples were made of the structure of a steel coating of the following composition: C Cr WV Mo Fe 0.85 3.6 6.0 2.0 5, 0 rest The steel tempera- ture is 560 C. The cleaned drills and the test specimen to be X-rayed in the coating structure are placed in special cases and at
introduits simultanément dans une chambre à vide renfer- introduced simultaneously into a vacuum chamber containing
mant une cathode en titane. On a créé dans la chambre une dépression de 6, 65.10-3 Pa et on a amorcé un arc électrique en réalisant de la sorte l'évaporation et l'ionisation du titane. mant a titanium cathode. A depression of 65.10-3 Pa was created in the chamber and an electric arc was initiated thereby effecting evaporation and ionization of the titanium.
On a appliqué aux forets et à l'échantillon à sou- The drills and sample were applied to
mettre à l'examen aux rayons X une tension négative accé- put on X-ray examination an accelerated negative voltage
lérant les ions de titane chargés positivement et, en bombardant avec les ions de titane la surface active des forets et de l'échantillon, on a nettoyé leurs surfaces the positively charged titanium ions and, by bombarding the active surface of the drills and the sample with the titanium ions, their surfaces were cleaned
et chauffé la base. Ensuite on a diminué la tension appli- and heated the base. Then the voltage applied was
quée aux forets et à l'échantillon. En même temps, on a introduit dans la chambre de l'azote, qui est entré en to the drills and the sample. At the same time, nitrogen was introduced into the chamber, which
2558087.2558087.
réaction avec le titane en formant un revêtement en reaction with titanium forming a coating
composé à point de fusion élevé TiN, comprenant des micro- high melting point TiN compound, comprising microparticles
cristaux. L'application du revêtement TiN sur la surface active des forets et de l'échantillon a été réalisée à différents régimes de chauffage des forets et des échan- tillons d'essai ainsi qu'à différentes valeurs de la crystals. The application of the TiN coating on the active surface of the drills and the sample was carried out at different drill heating regimes and test samples as well as at different values of the
pression d'azote.nitrogen pressure.
Chaque régime a été essayé sur un autre lot de forets en présence d'un autre échantillon. Le degré d'orientation des microcristaux du composé à point de fusion élevé TiN a été évalué en appliquant la méthode d'examen aux rayons X de la structure du revêtement d'après la hauteur de la Each diet was tested on another batch of drills in the presence of another sample. The degree of orientation of the microcrystals of the high-melting compound TiN was evaluated by applying the X-ray examination method of the coating structure according to the height of the
pointe de diffraction des rayons X sur le plan cristallo- X-ray diffraction point on the crystallographic plane
graphiques 4 (5) du microcristal à énergie superficielle graphs 4 (5) of surface energy microcrystal
minimale. La plus grande hauteur de la pointe de diffrac- minimal. The highest height of the diffrac-
tion des rayons X sur le plan 4 (5) enregistrée pour la série considérée des essais a été prise pour 100 %, et c'est par rapport à cette hauteur qu'on a évalué la hauteur des pointes de diffraction sur ce plan des microcristaux X-ray on the 4 (5) plane recorded for the relevant series of tests was taken for 100%, and it is with respect to this height that the height of the diffraction points in this plane of the microcrystals was evaluated.
TiN au cours des autres essais.TiN during the other tests.
Cinq forets prélevés sur chaque lot de-foretsfabriqués avec le revêtement de composé à point de fusion élevé TiN ont été essayés pour percer des trous profonds de 15 mm dans un acier de composition suivante: C Fe 0,42 0,49 le reste sur une perceuse verticale aux régimes suivants: - vitesse: 45 m/min Five drills taken from each batch of drills made with the TiN high-melting compound coating were tested to drill 15 mm deep holes in a steel of the following composition: C Fe 0.42 0.49 the rest on a vertical drill at the following speeds: - speed: 45 m / min
- avance: 0,13 mm.- advance: 0.13 mm.
Les résultats des essais des lots de forets et d'échan- The results of the tests of the lots of forests and samples
tillons à soumettre à l'examen aux rayons X de la structure, fabriqués à 9 régimes différents, sont résumés dans le Tableau 1 donné plus loin. Comme il ressort des résultats des essais, la plus grande tenue des forets est obtenue lorsque la température de chauffage de la base du foret avant l'introduction de l'azote est de 500 à 550 C, la The samples to be subjected to X-ray examination of the structure, manufactured at 9 different regimes, are summarized in Table 1 given below. As shown by the results of the tests, the greatest resistance of the drills is obtained when the heating temperature of the base of the drill before the introduction of the nitrogen is 500 to 550 C, the
pression d'azote est de 1,19 Pa et la température de chauf- nitrogen pressure is 1.19 Pa and the heating temperature is
fage des forets pendant la réaction entre le titane et l'azote se situe dans les limites de + 50 à 500 C. Il est à signaler que les forets pourvus d'un revêtement en Drilling of the drills during the reaction between titanium and nitrogen is within the range of + 50 to 500 C. It should be noted that drills with a coating of
composé à point de fusion élevé TiN comprenant des micro- high melting point TiN compound comprising microparticles
cristaux dont le plus grand nombre sont orientés, par leur plan 4 (5), parallèlement à la surface active de la crystals, the majority of which are oriented, by their plane 4 (5), parallel to the active surface of the
basese distinguent par leur plus grande tenue. basese distinguish by their greater holding.
Exemple n 2Example 2
On a fabriqué des forets de 5 mm de diamètre et des échantillons en alliage dur contenant 92 % de WC, le reste étant Co, à température d'adoucissement de 700 à 720 C, afin de soumettre leur structure à l'examen aux rayons X. On introduit simultanément les forets nettoyés et l'échantillon à soumettre à l'examen aux rayons X dans une chambre à vide renfermant une cathode en alliage 50 % Ti et 50 % Hf. L'application du revêtement a été réalisée d'une façon analogue à celle utilisée dans le cas de l'exemple 1, à cette différence près que la chambre à vide renfermait une cathode en alliage 50 % Ti et 50 % Hf. Le revêtement en composé à point de fusion élevé (Ti, Hf) N Drills 5 mm in diameter and hard alloy samples containing 92% WC were manufactured, the remainder being Co, at a softening temperature of 700 to 720 C, in order to subject their structure to X-ray examination. The cleaned drill bits and the sample to be X-rayed are simultaneously introduced into a vacuum chamber containing a 50% Ti and 50% Hf alloy cathode. The application of the coating was carried out in a manner analogous to that used in the case of Example 1, with the difference that the vacuum chamber contained a 50% Ti and 50% Hf alloy cathode. The high melting compound (Ti, Hf) N coating
a été appliqué sur la surface des forets et des échantil- was applied to the surface of the drills and samples
lons à différents régimes de chauffage des forets et des to different forest heating regimes and
échantillons, ainsi qu'à différentes pressions de l'azote. samples, and at different nitrogen pressures.
Le degré d'orientation des microcristaux du composé à point de fusion élevé a été évalué de la même manière que dans The degree of orientation of the microcrystals of the high melting compound was evaluated in the same manner as in
l'exemple n 1.example n 1.
Cinq forets prélevés sur chaque lot de foret fabriqués avec le revêtement en composé à point de fusion élevé (Ti, Hf) N ont été essayes pour percer des trous dans le graphite sur une perceuse verticale fonctionnant aux régimes de coupe suivants: - vitesse: 68 m/min - avance: 0,18 mm/tr Five drills taken from each batch of drill bits manufactured with high melting compound (Ti, Hf) N coating were tested to drill holes in the graphite on a vertical drill operating at the following cutting speeds: - speed: 68 m / min - advance: 0.18 mm / rev
- profondeur du trou: 16 mm.- depth of the hole: 16 mm.
Les résultats des essais des forets et des échantil- The results of the tests of the drills and samples
lons farbiqués suivant différents régimes sont réunis dans le Tableau ciaprès. Comme le montrent les résultats des essaisla plus grande tenus des forets est obtenue lorsque la température de chauffage de la base en alliage dur avant l'introduction de l'azote est de 600 à 7000 C, la pression d'azote est de 6,65.10-1 Pa et la température de chauffage de la base en alliage dur pendant l'application The following diets are given in the table below. As shown by the results of the largest tests held of the drills is obtained when the heating temperature of the hard alloy base before the introduction of nitrogen is 600 to 7000 C, the nitrogen pressure is 6.65.10 -1 Pa and the heating temperature of the hard alloy base during application
du revêtement est de 100 à 600 C. the coating is 100 to 600 C.
Il est à signaler que les forets ayant un revêtement en composé à point de fusion élevé (Ti, Hf) N, comprenant It should be noted that drills having a coating of high melting point compound (Ti, Hf) N, comprising
aes microcristaux dont la majorité sont orientés paral- microcrystals, the majority of which are oriented
lèlement à la surface active de la base par leur plan 4 same to the active surface of the base by their plan 4
(5) possédant l'énergie superficielle minimale, se dis- (5) possessing the minimum surface energy, discloses
tinguent par leur plus grande tenue. tinguished by their greater hold.
La présente invention peut être utilisée pour usiner The present invention can be used for machining
les métaux par différents modes de coupe. metals by different cutting modes.
De plus, la présente invention permet d'élever la In addition, the present invention makes it possible to raise
qualité des revêtements décoratifs et anticorrosifs. quality of decorative and anticorrosive coatings.
La présente invention permet aussi d'améliorer les ca- The present invention also makes it possible to improve the
ractéristiques d'utilisation des pièces dans les ensembles characteristics of use of parts in assemblies
de frottement.friction.
TABLEAUBOARD
N d'ex- Outil Température de chauffage de la emple base N ex- Tool Heating temperature of the base example
lors du bom- lors de la for-during the bom-
bardement io- mation du revê-lamination of the coating
nique du mé- tement, tal, C Cof cement, tal, C C
1 2 3 41 2 3 4
I1 Forets d'acier 500 400 à revêtement en 500 400 composé à point 500 400 de fusion élevé 500 400 TiN 500 400 I1 Steel drills 500 400 coated 500 400 compound 500 400 high melting 500 400 TiN 500 400
550 40550 40
550 50550 50
550 400550 400
550 500550 500
2 Forets en allia- 650 600 ge dur, à revête- 650 600 ment en composé à 650 600 point de fusion 650 600 élevé (Ti, Hf) N 650 600 2 Alloyed drills 650 600 hard ge, coated 650 650 650 650 650 650 high melting point (Ti, Hf) N 650 600
650 40650 40
650 80650 80
650 100650 100
650 500650,500
750 500750,500
400 400400 400
TABLEAU (suite) N d'exem- Pression Inten- Résul- Coefficient TABLE (cont'd) N of exem- Inten- Pressure- Result- Coefficient
ple d'azote, sité de tats des d'augmen- nitrogen, the state of
Pa diffrac- essais tation de tion des (nombre la tenue rayons X de trous sur les Pa diffrac- test tion tion of the tion of the (number X-ray holding of holes on the
plans d'o-plans of o-
rientationrientation
des micro-micro-
cristauxcrystals
1 5 6 7 81 5 6 7 8
1,33.102 40 450 1,01.33.102 40 450 1.0
1!,33.10-_211!, 33.10-_21
2,66.10_22,66.10_2
6,65.10 '60 650 1,446.65.10 '60 650 1.44
3,99.102 90 750 1,73.99.102 90 750 1.7
1,19 100 810 1,81.19 100 810 1.8
2,66_. - 350 -2,66_. - 350 -
3,99.101 30 450 1,03.99.101 30 450 1.0
3,99.10 80 700 1,63.99.10 80 700 1.6
3,99.101 90 750 1,73.99.101 90 750 1.7
3,99.10 100 800 1,83.99.10 100 800 1.8
2 1,33.10 2 40 410 1,82 1.33.10 2 40 410 1.8
6,65.102 60 500 2,086.65.102 60 500 2.08
1,19 90 800 3,31.19 90 800 3.3
1,33 100 1070 4,41.33 100 1070 4.4
2,66 1 - 240 -2,66 1 - 240 -
6,65.10-1 30 260 1,16.65.10-1 30 260 1.1
6,65.10 60 500 2,16.65.10 60 500 2.1
6,65.10-1 80 750 3,16.65.10-1 80 750 3.1
6,65.10_1 100 1070 4,46.65.10_1 100 1070 4.4
6,65.10_1 100 800 3,36.65.10_1 100 800 3.3
6,65.10 85 580 2,46.65.10 85,580 2.4
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