RU123356U1 - CUTTING PLATE FOR TREATMENT OF TITANIUM ALLOYS - Google Patents

CUTTING PLATE FOR TREATMENT OF TITANIUM ALLOYS Download PDF

Info

Publication number
RU123356U1
RU123356U1 RU2012117069/02U RU2012117069U RU123356U1 RU 123356 U1 RU123356 U1 RU 123356U1 RU 2012117069/02 U RU2012117069/02 U RU 2012117069/02U RU 2012117069 U RU2012117069 U RU 2012117069U RU 123356 U1 RU123356 U1 RU 123356U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
titanium
cutting
coating
nanostructured
Prior art date
Application number
RU2012117069/02U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Георгиевич Кабалдин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority to RU2012117069/02U priority Critical patent/RU123356U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU123356U1 publication Critical patent/RU123356U1/en

Links

Abstract

Режущая пластина для обработки титановых сплавов, содержащая основу из твердого сплава и нанесенное на нее покрытие, включающее слои карбида титана, карбонитрида титана, слой металла, расположенный между наружным слоем из наноструктурного нитрида твердого тугоплавкого металла и слоем из карбонитрида титана, при этом наружный слой выполнен из наноструктурных нитридов ниобия и молибдена, а слой металла - из молибдена.A cutting insert for processing titanium alloys containing a hard alloy base and a coating applied to it, including layers of titanium carbide, titanium carbonitride, a metal layer located between the outer layer of nanostructured nitride of hard refractory metal and a layer of titanium carbonitride, while the outer layer is made from nanostructured niobium and molybdenum nitrides, and the metal layer is from molybdenum.

Description

Решение относится к области машиностроения, в частности, к металлообработке, а именно к металлорежущему инструменту, включающему режущую пластину из спеченного твердого сплава с износостойким покрытием.The solution relates to the field of mechanical engineering, in particular, to metalworking, and in particular to a metal-cutting tool, including a cutting plate of sintered hard alloy with a wear-resistant coating.

Известны режущие пластины с многослойными покрытиями из тугоплавких соединений (Верещака А.С. Работоспособность инструмента с износостойким покрытием. М.: Машиностроение, 1993. - 336 с), в частности, двухслойное покрытие TiC+Ti(CN), т.е. из карбида титана и карбонитридов титана. Покрытие позволяет повысить работоспособность режущей пластины до 2…3 раз при обработке конструкционных сталей, чугунов. Такие покрытия наносят осаждением из газовой фазы толщиной 5…6 мкм.Known cutting inserts with multilayer coatings of refractory compounds (Vereshchak A.S. Serviceability of the tool with a wear-resistant coating. M .: Mechanical Engineering, 1993. - 336 s), in particular, a two-layer coating TiC + Ti (CN), i.e. from titanium carbide and titanium carbonitrides. The coating allows you to increase the efficiency of the cutting plate up to 2 ... 3 times when machining structural steels, cast irons. Such coatings are applied by vapor deposition with a thickness of 5 ... 6 microns.

Известна режущая пластина, где осаждение покрытия проводят как газофазным методом (CVD), так и физическим методом (PVD), в частности конденсацией с ионной бомбардировкой частицами из тугоплавких металлов (метод КИБ). Мягкий слой из хрома осаждается методом КИБ с зернами порядка 30 нанометров, т.е. является наноструктурным (см. О.В.Волхонский, Н.В.Блинов и др. Влияние наноструктурного финишного слоя TiN в комбинированных PVD/CVD/PVD покрытиях на свойства режущего инструмента / Труды международной научно-технической конференции <Нанотехнологии функциональных материалов> С.-Петербург, 2010). Данная режущая пластина с покрытием Cr-NiC-Ti(CN)-TiN позволяет повысить износостойкость в 1,5…2 раза по сравнению с режущей пластиной с покрытием TiC-Ti(CN).A known insert, where the deposition of the coating is carried out both by gas-phase method (CVD) and physical method (PVD), in particular by condensation with ion bombardment by particles of refractory metals (CIB method). A soft layer of chromium is deposited by the CIB method with grains of the order of 30 nanometers, i.e. is nanostructured (see O.V. Volkhonsky, N.V. Blinov et al. Effect of a nanostructured TiN finish layer in combined PVD / CVD / PVD coatings on the properties of a cutting tool / Proceedings of the International Scientific and Technical Conference <Functional Materials Nanotechnology> C. Petersburg, 2010). This cutting insert coated with Cr-NiC-Ti (CN) -TiN allows you to increase the wear resistance by 1.5 ... 2 times compared with a cutting insert coated with TiC-Ti (CN).

Недостатком такого вида режущей пластины является низкий прирост износостойкости. Это связано с тем, что, как показало наше исследование, разрушение покрытия происходит путем его растрескивания, начинается с верхних слоев и трещины прорастают в подложку. При этом образуется сетка микротрещин, а отрыв частиц покрытия происходит из-за адгезии с обрабатываемым металлом. При отрыве частиц покрытия обнажается основа (подложка) из твердого сплава. Поэтому необходимо повышать как прочность сцепления нижнего слоя покрытия с твердосплавной основой, так и трещиностойкость верхних слоев покрытия режущей пластины, которые растрескиваются с самого начала резания. Поэтому мягкий слой из металла следует располагать перед верхним слоем покрытия. Кроме того, недостатком такого вида пластин является низкая износостойкость при обработке нержавеющих и коррозионноустойчивых сталей и сплавов. Дело в том, что при их резании наблюдаются более высокие температуры, чем при обработке конструкционных сталей. Верхний слой из нитридов титана не обеспечивает такие требования.The disadvantage of this type of cutting insert is the low increase in wear resistance. This is due to the fact that, as our study has shown, the destruction of the coating occurs by cracking it, begins with the upper layers and cracks grow into the substrate. In this case, a network of microcracks is formed, and the detachment of coating particles occurs due to adhesion with the metal being treated. Upon separation of the coating particles, a base (substrate) of hard alloy is exposed. Therefore, it is necessary to increase both the adhesion strength of the lower coating layer with the carbide base and the crack resistance of the upper coating layers of the cutting insert, which crack from the very beginning of cutting. Therefore, a soft layer of metal should be placed in front of the top layer of the coating. In addition, the disadvantage of this type of plates is the low wear resistance in the processing of stainless and corrosion-resistant steels and alloys. The fact is that when they are cut, higher temperatures are observed than when machining structural steels. The top layer of titanium nitrides does not provide such requirements.

Прототипом настоящего изобретения является патент РФ на полезную модель №112657, В23В 27/14, С23С 14/00, опубл. 20.01.2012.The prototype of the present invention is a patent of the Russian Federation for utility model No. 112657, B23B 27/14, C23C 14/00, publ. 01/20/2012.

В режущей пластине, содержащей основу из твердого сплава и нанесенное на него покрытие, включающее слои: карбида титана, карбонитрида титана, слой из металла и наружный слой из наноструктурного нитрида твердого тугоплавкого металла, наружный слой выполнен из наноструктурного нитрида циркония, а слой из металла выполнен из циркония и расположен между верхним слоем из наноструктурного нитрида циркония и слоем из карбонитрида титана.In a cutting plate containing a base of hard alloy and a coating deposited on it, including layers: titanium carbide, titanium carbonitride, a layer of metal and an outer layer of nanostructured hard refractory metal nitride, the outer layer is made of nanostructured zirconium nitride, and the layer of metal is made of zirconium and is located between the upper layer of nanostructured zirconium nitride and a layer of titanium carbonitride.

Однако недостатком этой пластины является невысокая работоспособность режущего инструмента при резании титановых сплавов, содержащих в своей структуре цирконий. Это вызывает повышенную адгезию титановых сплавов с верхними слоями покрытия. В результате работоспособность инструмента снижается.However, the disadvantage of this plate is the low efficiency of the cutting tool when cutting titanium alloys containing zirconium in their structure. This causes increased adhesion of titanium alloys to the upper layers of the coating. As a result, tool performance is reduced.

Этот недостаток устраняется предлагаемым решением.This disadvantage is eliminated by the proposed solution.

Решаемая задача - совершенствование структуры покрытия режущих пластин при обработке титановых сплавов, содержащих в своей структуре цирконий.The problem to be solved is improving the structure of the coating of cutting inserts during processing of titanium alloys containing zirconium in their structure.

Технический результат - повышение износостойкости режущих пластин при обработке титановых сплавов, содержащих цирконий.EFFECT: increased wear resistance of cutting inserts during processing of titanium alloys containing zirconium.

Этот технический результат достигается тем, что в режущей пластине для обработки титановых сплавов, содержащей основу из твердого сплава и нанесенное на нее покрытие, включающее слои: карбида титана и карбонитрида титана, слой металла, расположенный между наружным слоем из наноструктурного нитрида твердого тугоплавкого металла и слоем из карбонитрида титана, наружный слой выполнен из наноструктурных нитридов ниобия и молибдена, а слой металла - из молибдена.This technical result is achieved in that in a cutting plate for processing titanium alloys containing a base of hard alloy and a coating deposited on it, including layers: titanium carbide and titanium carbonitride, a metal layer located between the outer layer of nanostructured solid refractory metal nitride and the layer made of titanium carbonitride, the outer layer is made of nanostructured niobium and molybdenum nitrides, and the metal layer is made of molybdenum.

Технический результат достигается путем осаждения двухэлементного тугоплавкого соединения в наружном слое покрытия и использования слоя металла (мягкого слоя) из более жаропрочных тугоплавких соединений.The technical result is achieved by the deposition of a two-element refractory compound in the outer coating layer and the use of a metal layer (soft layer) from more heat-resistant refractory compounds.

Осаждение слоя металла (мягкого слоя) из чистого молибдена и верхнего соя покрытия из наноструктурных нитридов циркония и молибдена повышает жаростойкость и трещиностойкость покрытия, а следовательно, и износостойкость режущей пластины в целом за счет уменьшения отрыва частиц покрытия. Данный эффект особенно является значительным при резании титановых сплавов, содержащих в своей структуре цирконий.The deposition of a metal layer (soft layer) from pure molybdenum and the upper soybean coating of nanostructured zirconium and molybdenum nitrides increases the heat resistance and crack resistance of the coating, and hence the wear resistance of the cutting insert as a whole by reducing the separation of coating particles. This effect is especially significant when cutting titanium alloys containing zirconium in their structure.

Предлагаемая режущая пластина приведена на чертеже. Она содержит основу 1 из твердого сплава и нанесенное на нее покрытие, включающее слои: слой 2 - карбида титана, слой 3 - карбонитрида титана, слой 4 (мягкий слой) из молибдена, наружный слой 5 - из наноструктурных нитридов ниобия и молибдена.The proposed cutting insert is shown in the drawing. It contains a base 1 of hard alloy and a coating deposited on it, including layers: layer 2 — titanium carbide, layer 3 — titanium carbonitride, layer 4 (soft layer) of molybdenum, and outer layer 5 — of nanostructured niobium and molybdenum nitrides.

Режущие пластины изготавливают следующим образом. На основу 1 из твердого сплава, например, ТТ10К8Б осаждают нижние слои покрытия как методом CVD (осаждение из газовой фазы), так и PVD (ионно-плазменное, либо магнетронное напыление), слой 2 из карбида титана и слой 3 из карбонитрида титана толщиной по 2,5 мкм. Затем методом КИБ (например, в установке ННВ) осаждают слой металла 4 (мягкий слой) - молибдена толщиной 1 мкм и испаряют два катода: из ниобия и молибдена в среде азота, формируя нитрид ниобия и молибдена (NbMo)N толщиной 1-1,5 мкм с размером зерен порядка 30…50 нанометров.Cutting inserts are made as follows. The base layer 1 of a hard alloy, for example, TT10K8B, is deposited by the lower layers of the coating by both CVD (gas phase deposition) and PVD (ion-plasma or magnetron sputtering), layer 2 of titanium carbide and layer 3 of titanium carbonitride with a thickness of 2.5 microns. Then, a metal layer 4 (soft layer) of molybdenum 1 μm thick is deposited by the CIB method (for example, in the NNV installation) and two cathodes are evaporated: from niobium and molybdenum in a nitrogen medium, forming niobium nitride and molybdenum (NbMo) N 1-1 thick, 5 microns with a grain size of the order of 30 ... 50 nanometers.

Осуществляли точение титанового сплава ВТ20 Режим резания: скорость резания V=40 м/мин, глубина резания t=2 мм, подача S=0,21 мм/об. Определяли Т - время резания при достижении износа режущей пластины по задней поверхности h3=0,4 мм. Испытаниям подвергали предлагаемые четырехгранные режущие пластины и режущие пластины по прототипу. Результаты испытаний приведены в таблице.The titanium alloy VT20 was turned. Cutting mode: cutting speed V = 40 m / min, cutting depth t = 2 mm, feed S = 0.21 mm / rev. T was determined - the cutting time when the wear of the cutting insert on the rear surface h3 = 0.4 mm was achieved. Tests were subjected to the proposed tetrahedral cutting inserts and cutting inserts of the prototype. The test results are shown in the table.

По результатам испытаний режущих пластин видно, что предлагаемая пластина обеспечивает повышение износостойкости свыше 2-х раз по сравнению с прототипом.According to the test results of the cutting inserts it is seen that the proposed insert provides an increase in wear resistance over 2 times in comparison with the prototype.

Преимущество предлагаемой пластины обеспечивается тем, что уменьшается процесс трещинообразования наружного наноструктурного слоя покрытия и отрыв частиц покрытия от твердосплавной основы. Это способствует повышению износостойкости режущей пластины.The advantage of the proposed plate is provided by the fact that the cracking process of the outer nanostructured coating layer and the separation of coating particles from the carbide base are reduced. This helps to increase the wear resistance of the insert.

ТаблицаTable

Вид пластинType of plates Предлагаемая режущая пластина TT10K8B-(TiC)-Ti(CN9-Mo-(NbMo)NSuggested Cutting Insert TT10K8B- (TiC) -Ti (CN9-Mo- (NbMo) N Прототип (TT10C8E-TiC-Ti(CN)-Zr-(ZrN)Prototype (TT10C8E-TiC-Ti (CN) -Zr- (ZrN) Время резания до износа h3=0,4 мм, в минCutting time to wear h3 = 0.4 mm, in min 1717 88

Claims (1)

Режущая пластина для обработки титановых сплавов, содержащая основу из твердого сплава и нанесенное на нее покрытие, включающее слои карбида титана, карбонитрида титана, слой металла, расположенный между наружным слоем из наноструктурного нитрида твердого тугоплавкого металла и слоем из карбонитрида титана, при этом наружный слой выполнен из наноструктурных нитридов ниобия и молибдена, а слой металла - из молибдена. A cutting plate for processing titanium alloys containing a base of hard alloy and a coating deposited on it, including layers of titanium carbide, titanium carbonitride, a metal layer located between the outer layer of nanostructured solid refractory metal nitride and a layer of titanium carbonitride, while the outer layer is made from nanostructured nitrides of niobium and molybdenum, and the metal layer is from molybdenum.
RU2012117069/02U 2012-04-26 2012-04-26 CUTTING PLATE FOR TREATMENT OF TITANIUM ALLOYS RU123356U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012117069/02U RU123356U1 (en) 2012-04-26 2012-04-26 CUTTING PLATE FOR TREATMENT OF TITANIUM ALLOYS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012117069/02U RU123356U1 (en) 2012-04-26 2012-04-26 CUTTING PLATE FOR TREATMENT OF TITANIUM ALLOYS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU123356U1 true RU123356U1 (en) 2012-12-27

Family

ID=49257668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012117069/02U RU123356U1 (en) 2012-04-26 2012-04-26 CUTTING PLATE FOR TREATMENT OF TITANIUM ALLOYS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU123356U1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553766C1 (en) * 2013-12-03 2015-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for multi-layer coating obtaining for cutting tool
RU2553777C1 (en) * 2013-12-03 2015-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for multi-layer coating obtaining for cutting tool
RU2554268C1 (en) * 2013-12-03 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for multi-layer coating obtaining for cutting tool
RU2585565C1 (en) * 2014-12-01 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for production of multi-layer coating for cutting tool
RU2585572C2 (en) * 2014-10-28 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for production of multi-layer coating for cutting tool
RU176379U1 (en) * 2016-11-29 2018-01-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Cutting insert

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553766C1 (en) * 2013-12-03 2015-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for multi-layer coating obtaining for cutting tool
RU2553777C1 (en) * 2013-12-03 2015-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for multi-layer coating obtaining for cutting tool
RU2554268C1 (en) * 2013-12-03 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for multi-layer coating obtaining for cutting tool
RU2585572C2 (en) * 2014-10-28 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for production of multi-layer coating for cutting tool
RU2585565C1 (en) * 2014-12-01 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for production of multi-layer coating for cutting tool
RU176379U1 (en) * 2016-11-29 2018-01-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Cutting insert

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU123356U1 (en) CUTTING PLATE FOR TREATMENT OF TITANIUM ALLOYS
US7989093B2 (en) Method of making a coated cutting tool and the resulting tool
CN101463461B (en) Method of making a coated cutting tool, and cutting tools thereof
US20030219633A1 (en) PVD-coated cutting tool insert
JP6486885B2 (en) Coated cutting tools
RU2478138C1 (en) Method of vacuum-ion-plasma deposition of multilayer wear-proof coating for cutting tool
US10982313B2 (en) Coated body and method for production of the body
RU2695686C2 (en) Cutting tool with coating and method of making coated cutting tools
JP2007075989A (en) Cutting tool coated by physical vapor deposition
CN102766846B (en) AN/Cr1-xAlxN/Cr30(Al, Y)70N hard gradient coating and its prepn
CN102294854A (en) Hard coating and preparation method thereof and covering element having hard coating
RU116081U1 (en) CUTTING PLATE
JP2012166321A (en) Surface coated cutting tool
RU2414533C1 (en) Procedure for cutting tool multi-layer coating
RU2410466C1 (en) Method of producing multi-layer coat for cutting tool
KR102353655B1 (en) clad cutting tool
RU112657U1 (en) CUTTING PLATE
CN114761606B (en) Cutting tool with hard coating film formed thereon
RU107987U1 (en) CUTTING PLATE
RU217099U1 (en) Multi-coated cutting insert
RU2485208C2 (en) Cutting plate manufacturing method
JP2012139795A (en) Surface coated cutting tool with hard coating layer exhibiting superior resistance against peeling and chipping in high speed cutting of soft hard-to-cut material
JP5858363B2 (en) Substrate for cutting tool and surface-coated cutting tool including the same
RU2502827C1 (en) Method of producing inserts
RU2414544C1 (en) Procedure for cutting tool multi-layer coating

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160427