RU188136U1 - Сменная твердосплавная пластина резцедержателя токарного для обработки железнодорожных колёсных пар - Google Patents
Сменная твердосплавная пластина резцедержателя токарного для обработки железнодорожных колёсных пар Download PDFInfo
- Publication number
- RU188136U1 RU188136U1 RU2018124006U RU2018124006U RU188136U1 RU 188136 U1 RU188136 U1 RU 188136U1 RU 2018124006 U RU2018124006 U RU 2018124006U RU 2018124006 U RU2018124006 U RU 2018124006U RU 188136 U1 RU188136 U1 RU 188136U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitride
- titanium
- coating
- plate
- aluminum
- Prior art date
Links
- 238000003754 machining Methods 0.000 title description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N azane;chromium Chemical compound N.[Cr] SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 16
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- -1 tantalum carbides Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 abstract description 5
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynechromium Chemical compound [Cr]#N CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N molecular nitrogen;molecular oxygen Chemical compound N#N.O=O DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 210000004283 incisor Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating 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.
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 хрома, второй слой состоит из нитрида титана, третий и четвёртый слои состоят из нитрид-титан-алюминия, пятый слой состоит из окисленного нитрид-титан-алюминия.
Технический результат состоит в повышении износостойкости и работоспособности режущего инструмента.
Description
Полезная модель относится к области металлообработки, а именно, к режущему инструменту для обработки железнодорожных колесных пар.
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.
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 покрытии расположены случайно и не образуют сплошного слоя, кроме того покрытие не защищает поверхность материала основы от окисления при действии высоких температур.
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).
Сущность предлагаемой полезной модели заключается следующем.
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 хрома (CrN), второй слой состоит из нитрида титана (TiN), третий и четвертый слой состоят из нитрид-титан-алюминия (AlTiN), пятый слой состоит из окисленного нитрид-титан-алюминия.
Окисленный нитрид-титан-алюминий преобразуется в новый материал и представляет собой совокупность таких веществ как TiNzOy+Al2O3, где z+y<1;
В частном случае в качестве иных карбидов для изготовления основы применяются карбиды титана и тантала: (Ti, Та) С. Кобальт во всех случаях является для материала пластины связующим материалом (связкой).
Технический результат состоит в повышении износостойкости и работоспособности режущего инструмента.
Покрытие образуется в результате химической реакции замещения.
При определенной температуре (600-1200°С) в системе металлов IV-V групп MeN→MeO образуется непрерывный ряд твердых растворов оксинитридов, например, титана.
Механизм окисления нитридов металлов IV-V групп можно представить следующей схемой:
MeNx+O2-MeNxOy+Me+N2
Окисление нитрида (до полного оксида)алюминия, в зависимости от условий получения, происходит по следующим реакциям:
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.
Предлагаемая полезная модель изображается на чертежах. Фиг. 1 - сменная твердосплавная пластина резцедержателя, вид в три четверти;
Фиг. 2 - кассета (державка) резца, вид в три четверти;
Фиг. 3 - резцедержатель резца, вид в три четверти;
Фиг. 4 - срез пластины, вид фрагмента сбоку, изображения слоев.
На фиг. 1 изображена сменная твердосплавная пластина 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.
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.
На фиг. 4 условно изображены слои покрытия 2, расположенного на основе 1. Последовательность материалов такая: основа+CrN+TiN+AlTiN+TiNzOy+Al2O3
Использование пластины
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.
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.
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 пяти слоев, при этом первый слой покрытия, примыкающий к пластине, состоит из нитрида хрома, второй слой - из нитрида титана, третий и четвертый слои - из нитрид-титан-алюминия, а пятый слой - из окисленного нитрид-титан-алюминия.
2. Сменная твердосплавная пластина по п. 1, отличающаяся тем, что пятый слой из окисленного нитрид-титан-алюминия выполнен из TiNzOy+Al2O3, где z+y<l.
3. Сменная твердосплавная пластина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она включает не менее 80 мас.% карбида вольфрама.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018124006U RU188136U1 (ru) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | Сменная твердосплавная пластина резцедержателя токарного для обработки железнодорожных колёсных пар |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018124006U RU188136U1 (ru) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | Сменная твердосплавная пластина резцедержателя токарного для обработки железнодорожных колёсных пар |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU188136U1 true RU188136U1 (ru) | 2019-04-01 |
Family
ID=66087900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018124006U RU188136U1 (ru) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | Сменная твердосплавная пластина резцедержателя токарного для обработки железнодорожных колёсных пар |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU188136U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2131329C1 (ru) * | 1994-07-20 | 1999-06-10 | Сандвик Аб | Вставка режущего инструмента и способ ее изготовления |
| RU2196026C2 (ru) * | 2001-03-11 | 2003-01-10 | Государственное научно-производственное предприятие "Технология" | Колесотокарная режущая пластина и способ ее изготовления |
| 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 (ru) * | 2013-02-21 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" | Колесотокарная пластина |
-
2018
- 2018-07-02 RU RU2018124006U patent/RU188136U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2131329C1 (ru) * | 1994-07-20 | 1999-06-10 | Сандвик Аб | Вставка режущего инструмента и способ ее изготовления |
| RU2196026C2 (ru) * | 2001-03-11 | 2003-01-10 | Государственное научно-производственное предприятие "Технология" | Колесотокарная режущая пластина и способ ее изготовления |
| 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 (ru) * | 2013-02-21 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" | Колесотокарная пластина |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2013128471A (ru) | Режущая пластина с покрытием | |
| JPWO2007046299A1 (ja) | 刃先交換型切削チップ | |
| EP1487619A1 (en) | Self-sharpening cutting tool with hard coating | |
| JP6635340B2 (ja) | 表面被覆切削工具およびその製造方法 | |
| KR101710501B1 (ko) | 절삭 공구 | |
| JP6519057B2 (ja) | 表面被覆切削工具の製造方法 | |
| KR20180123703A (ko) | 표면 피복 절삭 공구 | |
| JP2007119859A (ja) | 表面被覆部材およびその製造方法および表面被覆部材を用いた切削工具 | |
| SE528107C2 (sv) | Belagt hårdmetallskär, speciellt användbart för höghastighetsbearbetning av metalliska arbetsstycken | |
| JP2535866B2 (ja) | 表面被覆硬質合金製切削工具 | |
| CN108472749B (zh) | 覆盖工具 | |
| JPWO2021024737A1 (ja) | 切削工具 | |
| JP2009061540A (ja) | 非晶質炭素膜被覆工具 | |
| RU188136U1 (ru) | Сменная твердосплавная пластина резцедержателя токарного для обработки железнодорожных колёсных пар | |
| JP2008006546A (ja) | 刃先交換型切削チップ | |
| RU188050U1 (ru) | Сменная твердосплавная пластина резцедержателя токарного для обработки железнодорожных колёсных пар | |
| JP6642836B2 (ja) | 被覆ドリル | |
| JP2001259903A (ja) | 潤滑コーティングを有する被覆工具及びその製造プロセス | |
| WO2021069492A1 (en) | A coated cutting tool | |
| KR101386384B1 (ko) | 표면피복 절삭공구 | |
| JP2005022073A (ja) | Ｄｌｃ被覆工具 | |
| JP2005271106A (ja) | 被覆切削工具 | |
| JPWO2019181220A1 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP2004066361A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| KR20200010252A (ko) | 코팅된 절삭 공구의 제조 방법 및 코팅된 절삭 공구 |