RU188050U1 - Replaceable carbide insert for a turning tool holder for machining railway wheelsets - Google Patents

Replaceable carbide insert for a turning tool holder for machining railway wheelsets Download PDF

Info

Publication number
RU188050U1
RU188050U1 RU2018124004U RU2018124004U RU188050U1 RU 188050 U1 RU188050 U1 RU 188050U1 RU 2018124004 U RU2018124004 U RU 2018124004U RU 2018124004 U RU2018124004 U RU 2018124004U RU 188050 U1 RU188050 U1 RU 188050U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
coating
nitride
aluminum
plate
Prior art date
Application number
RU2018124004U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Александрович КУЖНЕНКОВ
Вячеслав Зиновьевич МОНАСТЫРСКИЙ
Александр Иванович Пьянов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ВПТ-НН"
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 Общество с ограниченной ответственностью "ВПТ-НН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ВПТ-НН"
Priority to RU2018124004U priority Critical patent/RU188050U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU188050U1 publication Critical patent/RU188050U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области металлообработки, а именно к режущему инструменту для обработки железнодорожных колёсных пар.The utility model relates to the field of metalworking, namely to a cutting tool for processing railway wheelsets.

Предлагается сменная твердосплавная пластина резца токарного для обработки железнодорожных колёсных пар, выполненная на основе карбида вольфрама и иных карбидов, а также кобальта, у которой на режущую кромку слоями нанесено нитридное покрытие, в котором первый слой, примыкающий к пластине, состоит из нитрида титана, второй и третий слой состоят из нитрид-титан-алюминия, четвертый слой состоит из окисленного нитрид-титан-алюминия.A replaceable carbide insert of a turning tool for machining railway wheelsets is proposed, based on tungsten carbide and other carbides, as well as cobalt, in which a nitride coating is deposited on the cutting edge, in which the first layer adjacent to the plate consists of titanium nitride, the second and the third layer consists of titanium aluminum nitride, the fourth layer consists of oxidized titanium aluminum nitride.

Технический результат состоит в повышении износостойкости и работоспособности режущего инструмента.The technical result consists in increasing the wear resistance and performance of the cutting tool.

Description

Полезная модель относится к области металлообработки, а именно, к режущему инструменту для обработки железнодорожных колесных пар.The utility model relates to the field of metalworking, namely, to a cutting tool for processing railway wheelsets.

В качестве прототипа известны сверла, изготовленные способом получения износостойкого покрытия, патент РФ №2494172, С23С 14/24, С23С 14/06, 2013, включающий вакуумное ионно-плазменное нанесение покрытия на основе сложного нитрида металлов с помощью нескольких дуговых испарителей, нанесение покрытия осуществляют в среде азотокислородной смеси с содержанием кислорода 1÷3 масс. % при давлении 0,07÷0,45 Па с использованием по меньшей мере двух дуговых испарителей, один из которых содержит гафниевый или циркониевый катод, остальные титановые. На поверхности обрабатываемого инструмента образуется покрытие из нитридов титана и гафния (Ti, Hf)N или циркония (Ti, Zr)N, в объеме которого случайно расположены наноразмерные частицы оксидов гафния или циркония. В процессе осаждения покрытия в среде азотокислородной смеси в первую очередь образуются кристаллы HfO2 или ZrO2. Оптимальный диапазон содержания кислорода в реакционной газовой смеси - 1÷3 масс. %. Покрытие обладает высокой твердостью, превышающей почти в 2 раза твердость покрытия из нитридов титана и циркония или гафния.As a prototype of the known drill made by a method of obtaining a wear-resistant coating, RF patent No. 2494172, C23C 14/24, C23C 14/06, 2013, including vacuum ion-plasma coating based on complex metal nitride using several arc evaporators, coating is carried out in the environment of a nitrogen-oxygen mixture with an oxygen content of 1 ÷ 3 mass. % at a pressure of 0.07 ÷ 0.45 Pa using at least two arc evaporators, one of which contains a hafnium or zirconium cathode, the rest are titanium. A coating of titanium and hafnium nitrides (Ti, Hf) N or zirconium (Ti, Zr) N is formed on the surface of the tool being machined, in the volume of which nanosized particles of hafnium or zirconium oxides are randomly located. In the process of coating deposition in a nitrogen-oxygen mixture, first of all, HfO 2 or ZrO 2 crystals are formed. The optimal range of oxygen content in the reaction gas mixture is 1 ÷ 3 mass. % The coating has a high hardness exceeding almost 2 times the hardness of a coating of titanium and zirconium or hafnium nitrides.

Недостатком изделий с данным покрытием является их низкая работоспособность при высоких температурах резания (1000°С-1200°С). Это связано с тем, что наноразмерные частицы оксидов гафния или циркония в покрытиирасположены случайно и не образуют сплошного слоя, кроме того покрытие не защищает поверхность материала основы от окисления при действии высоких температур.The disadvantage of products with this coating is their low performance at high cutting temperatures (1000 ° C-1200 ° C). This is due to the fact that nanosized particles of hafnium or zirconium oxides in the coating are randomly located and do not form a continuous layer, moreover, the coating does not protect the surface of the base material from oxidation under high temperatures.

В качестве ближайшего прототипа (аналога) известна сменная твердосплавная пластина токарного резца для обработки железнодорожных колесных пар, выполненная на основе карбида вольфрама, содержащая карбиды титана и тантала и кобальт и имеющая режущую кромку, на которую нанесено покрытие (US 8440314, В32В 9/00, 14.03.2013).As the closest prototype (analog), a replaceable carbide turning tool insert for machining railway wheelsets, based on tungsten carbide, containing titanium and tantalum carbides and cobalt and having a cutting edge coated (US 8440314, B32B 9/00, is known) 03/14/2013).

Сущность предлагаемой полезной модели заключается следующем.The essence of the proposed utility model is as follows.

Сменная твердосплавная пластина токарного резца для обработки железнодорожных колесных пар (далее также может упоминаться как сменная твердосплавная пластина для резцедержателя токарного для обработки железнодорожных колесных пар) выполняется на основе карбида вольфрама (не менее 80% масс), иных карбидов, а также кобальта, при этом на ее режущую кромку слоями нанесено нитридное покрытие, в котором первый слой, примыкающий к пластине, состоит из нитрида титана (TiN), второй и третий слой состоят из нитрид-титан-алюминия (AlTiN), четвертый слой состоит из окисленного нитрид-титан-алюминия.The replaceable carbide plate of a turning tool for processing railway wheelsets (hereinafter also referred to as a replaceable carbide plate for a tool holder of turning for processing railway wheelsets) is based on tungsten carbide (at least 80% of the mass), other carbides, as well as cobalt, while nitride coating is applied in layers on its cutting edge, in which the first layer adjacent to the plate consists of titanium nitride (TiN), the second and third layers consist of nitride-titanium aluminum (AlTiN), the fourth layer with It is oxidized nitride of titanium-aluminum.

Окисленный нитрид-титан-алюминий преобразуется в новый материал и представляет собой совокупность таких веществ как TiNzOy+Al2O3, где z+y<1;Oxidized nitride-titanium-aluminum is converted into a new material and is a combination of substances such as TiN z O y + Al 2 O 3 , where z + y <1;

В частном случае в качестве иных карбидов применяются карбиды титана и тантала: (Ti, Та)С. Кобальт во всех случаях является для материала пластины связующим материалом (связкой).In a particular case, titanium and tantalum carbides are used as other carbides: (Ti, Ta) C. In all cases, cobalt is a binder material (binder) for the plate material.

Технический результат состоит в повышении износостойкости и работоспособности режущего инструмента.The technical result consists in increasing the wear resistance and performance of the cutting tool.

Покрытие образуется в результате химической реакции замещения.The coating is formed as a result of a chemical substitution reaction.

При определенной температуре (600-1200°С) в системе металлов IV-V групп MeN→MeO образуется непрерывный ряд твердых растворов оксинитридов, например, титана.At a certain temperature (600-1200 ° С), a continuous series of solid solutions of oxynitrides, for example, titanium, is formed in the system of metals IV-V of MeN → MeO groups.

Механизм окисления нитридов металлов IV-V групп можно представить следующей схемой:The oxidation mechanism of metal nitrides of groups IV-V can be represented by the following scheme:

MeNx+O2→MeNxOy+Me+N2 MeN x + O 2 → MeN x O y + Me + N 2

Окисление нитрида (до полного оксида)алюминия, в зависимости от условий получения, происходит по следующим реакциям:The oxidation of nitride (to the full oxide) of aluminum, depending on the conditions of preparation, occurs according to the following reactions:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Таким образом образуется сплошное многослойное покрытие. Полученный верхний слой из окисленного нитрид-титан-алюминия обладает высокой теплостойкостью, инертностью к обрабатываемому материалу, защищает нижележащие слои покрытия от окисления.Thus, a continuous multilayer coating is formed. The obtained top layer of oxidized nitride-titanium-aluminum has high heat resistance, inertness to the material being processed, and protects the underlying coating layers from oxidation.

Предлагаемая полезная модель изображается на чертежах.The proposed utility model is depicted in the drawings.

Фиг. 1 - сменная твердосплавная пластина резцедержателя, вид в три четверти;FIG. 1 - replaceable carbide tool holder plate, a three-quarter view;

Фиг. 2 - кассета (державка) резцедержателя, вид в три четверти;FIG. 2 - cartridge (holder) of the tool holder, a three-quarter view;

Фиг. 3 - резцедержатель, вид в три четверти;FIG. 3 - tool holder, three-quarters view;

Фиг. 4 - срез пластины, вид фрагмента сбоку, изображения слоев.FIG. 4 - a slice of the plate, a side view of the fragment, image layers.

На фиг. 1 изображена сменная твердосплавная пластинаIn FIG. 1 shows a replaceable carbide insert

резцедержателя токарного для обработки железнодорожных колесных пар, представляющая собой корпус 1, выполненный на основе карбида вольфрама, режущую кромку 2, на которую наносится в четыре слоя нитридное покрытие из титана, кромка имеет острый край 3, а в корпусе 1 пластины выполнено отверстие 4 для удержания пластины в державке резцедержателя.a turning tool holder for processing railway wheelsets, which is a housing 1 made on the basis of tungsten carbide, a cutting edge 2, on which titanium nitride coating is applied in four layers, the edge has a sharp edge 3, and a hole 4 for holding is made in the plate body 1 plates in the tool holder holder.

На фиг. 2 и 3 изображены кассета (державка) 5 и токарный резцедержатель 6 (изображен двухкассетный держатель) с установленными сменными твердосплавными пластинами. Закрепление пластины осуществляется на кассете 5 через отверстие 4.In FIG. Figures 2 and 3 show a cartridge (holder) 5 and a turning tool holder 6 (a two-cassette holder is shown) with replaceable carbide inserts installed. The plate is fixed on the cassette 5 through the hole 4.

На фиг. 4 условно изображены слои покрытия 2, расположенного на основе 1. Последовательность материалов такая: основа + TiN + AlTiN + TiNzOy + Al2O3, где z+y<1;In FIG. 4, the layers of the coating 2 located on the base 1 are conventionally shown. The sequence of materials is as follows: base + TiN + AlTiN + TiNzOy + Al2O3, where z + y <1;

Использование пластиныUse plate

Предлагаемая пластина представляет собой твердосплавную токарную пластину для обработки железнодорожных колесных пар. Она может устанавливаться на разные типы державок и резцедержателей, в том числе с использованием отдельной кассеты или просто с держателем.The proposed plate is a carbide turning plate for processing railway wheelsets. It can be installed on different types of holders and tool holders, including using a separate cartridge or simply with a holder.

Режущий край (кромка) изделия имеет многослойное покрытие, в котором полученный верхний слой из окисленного нитрид-титан-алюминия обладает высокой теплостойкостью, инертностью к обрабатываемому материалу, защищает нижележащие слои покрытия от окисления.The cutting edge (edge) of the product has a multilayer coating, in which the obtained top layer of oxidized nitride-titanium-aluminum has high heat resistance, inertness to the processed material, protects the underlying coating layers from oxidation.

Claims (3)

1. Сменная твердосплавная пластина токарного резца для обработки железнодорожных колесных пар, выполненная на основе карбидов вольфрама, титана и тантала и содержащая кобальт, при этом на режущую кромку пластины нанесено покрытие, отличающаяся тем, что покрытие выполнено из четырех слоев, при этом первый слой покрытия, примыкающий к пластине, состоит из нитрида титана, второй и третий слой - из нитрид-титан-алюминия, а четвертый слой - из окисленного нитрид-титан-алюминия.1. A replaceable carbide plate of a turning tool for processing railway wheelsets, made on the basis of tungsten, titanium and tantalum carbides and containing cobalt, while a coating is applied to the cutting edge of the plate, characterized in that the coating is made of four layers, with the first coating layer adjacent to the plate consists of titanium nitride, the second and third layer of titanium-aluminum-aluminum nitride, and the fourth layer of oxidized titanium-aluminum-aluminum. 2. Сменная твердосплавная пластина по п. 1, отличающаяся тем, что четвертый слой из окисленного нитрид-титан-алюминия выполнен из TiNzOy+Al2O3, где z+y<1.2. A replaceable carbide insert according to claim 1, characterized in that the fourth layer of oxidized nitride-titanium-aluminum is made of TiNzOy + Al2O3, where z + y <1. 3. Сменная твердосплавная пластина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она включает не менее 80 мас. % карбида вольфрама.3. Replaceable carbide plate according to claim 1 or 2, characterized in that it includes at least 80 wt. % tungsten carbide.
RU2018124004U 2018-07-02 2018-07-02 Replaceable carbide insert for a turning tool holder for machining railway wheelsets RU188050U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018124004U RU188050U1 (en) 2018-07-02 2018-07-02 Replaceable carbide insert for a turning tool holder for machining railway wheelsets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018124004U RU188050U1 (en) 2018-07-02 2018-07-02 Replaceable carbide insert for a turning tool holder for machining railway wheelsets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU188050U1 true RU188050U1 (en) 2019-03-28

Family

ID=66087789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018124004U RU188050U1 (en) 2018-07-02 2018-07-02 Replaceable carbide insert for a turning tool holder for machining railway wheelsets

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU188050U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2131329C1 (en) * 1994-07-20 1999-06-10 Сандвик Аб Cutting tool insert and method of its manufacture
RU2196026C2 (en) * 2001-03-11 2003-01-10 Государственное научно-производственное предприятие "Технология" Cutting plate used in lathe for turning rim of railway road wheel and method for making such plate
US8440314B2 (en) * 2009-08-25 2013-05-14 TDY Industries, LLC Coated cutting tools having a platinum group metal concentration gradient and related processes
RU134465U1 (en) * 2013-02-21 2013-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" WHEEL-WHEEL PLATE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2131329C1 (en) * 1994-07-20 1999-06-10 Сандвик Аб Cutting tool insert and method of its manufacture
RU2196026C2 (en) * 2001-03-11 2003-01-10 Государственное научно-производственное предприятие "Технология" Cutting plate used in lathe for turning rim of railway road wheel and method for making such plate
US8440314B2 (en) * 2009-08-25 2013-05-14 TDY Industries, LLC Coated cutting tools having a platinum group metal concentration gradient and related processes
RU134465U1 (en) * 2013-02-21 2013-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" WHEEL-WHEEL PLATE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6478100B2 (en) Surface coated cutting tool with excellent chipping resistance due to hard coating layer
JP5066301B2 (en) Cutting tools
KR20040068476A (en) Coated cemented carbide insert
RU2013128471A (en) COATED CUTTING PLATE
JP2006249574A (en) Hard coating, target for forming hard coating, and method for forming hard coating
EP1487619A1 (en) Self-sharpening cutting tool with hard coating
KR20180123703A (en) Surface-coated cutting tool
JP6519057B2 (en) Method of manufacturing surface coated cutting tool
EP2737967A1 (en) Cutting tool
RU2478731C1 (en) Cutting tool with multilayer coating
JP6863649B1 (en) Cutting tools
JP6642836B2 (en) Covered drill
JP2535866B2 (en) Surface coated hard alloy cutting tool
CN108472749B (en) Covering tool
JP2009061540A (en) Amorphous carbon film coating tool
RU188050U1 (en) Replaceable carbide insert for a turning tool holder for machining railway wheelsets
JP2008006546A (en) Cutting edge changing type cutting tip
RU188136U1 (en) Replaceable carbide insert for a turning tool holder for machining railway wheelsets
KR102172454B1 (en) Multi-layer coated cutting tool material, method of manufacturing the same, and cutting tool insert for mechanical work having the same
JP2001259903A (en) Covering tool having lubricant coating and manufacturing process therefor
WO2021069492A1 (en) A coated cutting tool
JP3950385B2 (en) Surface coated cutting tool
KR101386384B1 (en) Surface-coated cutting tool
CA2983720A1 (en) Hard coating and hard coating-covered member
JP2005271106A (en) Coated cutting tool