RU2302925C1 - Способ изготовления сменных многогранных пластин - Google Patents
Способ изготовления сменных многогранных пластин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302925C1 RU2302925C1 RU2005137294/02A RU2005137294A RU2302925C1 RU 2302925 C1 RU2302925 C1 RU 2302925C1 RU 2005137294/02 A RU2005137294/02 A RU 2005137294/02A RU 2005137294 A RU2005137294 A RU 2005137294A RU 2302925 C1 RU2302925 C1 RU 2302925C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- hard
- cobalt
- mixture
- tips
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству градиентных твердосплавных пластин для оснащения металлорежущего инструмента. Для изготовления твердосплавных сменных многогранных пластин смесь порошков тугоплавких соединений и кобальта прессуют и проводят предварительное спекание при 830-900°С. Затем осуществляют поверхностное легирование пропиткой суспензией из порошка низкокобальтового твердого сплава в смеси спирта и глицерина в соотношении 2:1 в ультразвуковом поле в течение 4-8 минут. После поверхностного легирования проводят окончательное спекание и нанесение износостойкого покрытия. Полученная пластина имеет вязкую сердцевину и твердый поверхностный слой, что обеспечивает ее стойкость при обработке различных материалов. 1 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлообработки, а именно к изготовлению градиентных твердосплавных пластин с износостойким покрытием для оснащения металлорежущего инструмента.
Известен способ получения композиционного слоистого материала, включающий нанесение износостойких слоев из тугоплавких соединений титана химическим осаждением из газовой фазы на основу из твердого сплава с кобальтовой связкой (Патент Швеции №332328, кл. С 23 11/00, 1971 г.), полученного стандартным способом.
Недостатком известного способа является резкое снижение прочности композита (до 50%) при нанесении покрытия.
Известен способ получения твердого сплава с переменным содержанием связки, когда при прессовании заготовки пластины изменяется состав: ВК3-ВК6-ВК10-ВК15-ВК10-ВК6-ВК3.
Таким образом, теоретически возможно получить градиентную прочность пластины от вязкой и высокопрочной сердцевины до износостойкой поверхности. (Панов B.C., Чувилин A.M. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. М.: МИСиС, 2001 г.)
Недостатком способа является проблематичность дозирования засыпки несколькими питателями матрицы пресса-автомата при высоте пластины 4,75 мм, что на практике не позволяет получить пластину с оптимальным сочетанием износостойкости, твердости и вязкости.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ изготовления режущего инструмента, включающий прессование смеси порошков тугоплавких соединений и кобальта, предварительное спекание, нанесение слоя металла IV-VI групп, поверхностное легирование и окончательное спекание (а.с. №1730784, СССР, 20.08.2005 г., МПК B22F 7/02, В23В 27/14).
Задачей предлагаемого технического решения является создание способа, позволяющего получить режущую сменную многогранную пластину из слоистого градиентного материала с вязкой сердцевиной и более твердым поверхностным слоем, что обеспечивает ее стойкость при обработке различных материалов.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления твердосплавных сменных многогранных пластин, включающем прессование смеси порошков тугоплавких соединений и кобальта, предварительное спекание, поверхностное легирование, окончательное спекание и нанесение износостойкого покрытия, предварительное спекание проводят при температуре 830÷900°С, а поверхностное легирование осуществляют пропиткой суспензией из порошка низкокобальтового твердого сплава в смеси спирта и глицерина в соотношении 2:1 в ультразвуковом поле в течение 4÷8 минут.
Градиентная пластина состоит из вязкой сердцевины, которая служит демпфером и хорошо гасит ударные нагрузки, но может не обладать высокой износостойкостью, а переходная зона - «поверхность пластины - покрытие» отвечает за свойства сменной многогранной пластины, зависящие от ее конкретного применения. Переходная зона формируется таким образом, чтобы она обладала оптимальным сочетанием износостойкости, твердости и вязкости.
Толщина переходной зоны должна быть ~ 300 мкм. Это связано с тем, что эффективный износ сменной многогранной пластины находится на этом же уровне.
Предлагаемый способ получения градиентного материала отличается тем, что переходная зона между вязкой сердцевиной и высокотвердым износостойким слоем формируется после предварительной стадии спекания сменной многогранной пластины, когда тело пластины пронизано высокоразвитой открытой пористостью.
Предварительное спекание проводят при температуре 830-900°С.
При температуре предварительного спекания ниже 830°С прессовка пластины будет иметь недостаточную прочность - возможно выкрашивание режущей кромки при перемещениях пластины по технологической цепочке, что недопустимо.
При температуре предварительного спекания выше 900°С резко повышается гетерофазная подвижность дислокаций, что приводит к резкому снижению пористости и, следовательно, к понижению сорбционной способности заготовки к насыщению легирующей добавкой - частиц мелкозернистого сплава.
Таким образом, температура первого спекания должна быть 870±30°С.
Процесс формирования поверхностного слоя может осуществляться различными способами: пропиткой или ее разновидностью - спрей-методом, сухим электрофорезом или электролизом и ионно-плазменной обработкой.
Поверхностное легирование сменных многогранных пластин осуществляют пропиткой суспензией из порошка низкокобальтового твердого сплава в смеси спирта и глицерина в соотношении 2: 1
Выбранное соотношение в суспензии спирт / глицерин связано с необходимой вязкостью эмульгатора, его способностью удерживать во взвешенном состоянии частицы порошка легирующей добавки. При соотношении спирт / глицерин больше 2:1 происходит выпадение части порошка в осадок, т.е. не весь порошок будет участвовать в пропитке твердосплавной заготовки. При меньшем содержании спирта в составе эмульгатора повышается вязкость раствора, при этом ухудшается смачивание порошка, часть порошка коагулирует, нарушается дисперсность эмульсии.
Таким образом, соотношение спирт / глицерин должно быть 2:1.
Время пропитки в ультразвуковой ванне подобрано для мойки «УЗУ-0.25» (выходная мощность - 0,240 кВт, рабочая частота - 18,3 кГц) и составляет 4÷8 мин.
При выдержке заготовки пластины в суспензии в ультразвуковом поле меньше 4 мин сорбционная емкость пористой пластины используется не в полной мере, из-за этого снижается эффективная толщина переходной зоны, состоящая из мелкодисперсного порошка, подложка - покрытие.
При выдержке заготовки в ультразвуковом поле больше 8 мин уже не происходит насыщение сорбционной поверхности пластины и толщина переходной зоны остается неизменной, да и количество низкокобальтового сплава, внедренного в поры заготовки, остается на постоянном уровне.
Таким образом, эффективное время ультразвукового диспергирования суспензии должно составлять 4÷8 минут.
Использование ультразвукового поля позволяет взвешивать частицы порошка в суспензии, делает их подвижными, внедряет дисперсную компоненту в поры заготовки твердого сплава.
Пример.
Пластинка SNUN 120408 из сплава ВК20 предварительно спекалась при температуре 850°С, затем подвергалась пропитке методом погружения в суспензию, состоящую из спирта и глицерина состава 2:1 и, содержащую частицы твердого сплава ВК3М (при концентрации 40% весовых). Пропитка осуществлялась в ультразвуковой ванне в течение 5 минут. После этого пластинка проходила второе окончательное спекание при температуре 1380°С в атмосфере водорода, после чего на ее поверхность наносилось многослойное покрытие из парогазовой фазы.
В результате получилась градиентная сменная многогранная пластина, имеющая сердцевину из ВК20, переходную зону толщиной ~ 250 мкм, которая состояла из смеси крупных зерен сплава ВК20 и зерен ВК3М толщиной ~150 мкм и ровного слоя мелкозернистого сплава ВК3М. Концентрация кобальта была переменной по сечению слоя и колебалась от 6% у поверхности до 20% к середине пластины. Сверху имелось покрытие, состоящее из TiC / TiCN / TiN (общей толщиной 5 мкм - для фрезерования и 11 мкм - для токарного точения).
Пластины градиентного состава сравнивались при ударном фрезеровании с пластинами из стандартного сплава ВК6 с тем же самым покрытием (опытные пластины с градиентной структурой и пластины из ВК6 были покрыты в одном процессе, при одинаковых условиях.).
Кроме фрезерования, пластины испытывались при токарном точении стали 50 по следующему режиму: t×S=1,0×0,2, V=400 м/мин.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Таблица | |||||||||
Темпера тура предвари тельного спекания, °С | Время пропитки, мин. | Толщина переход ной зоны, мкм | Результаты сравнительных испытаний | ||||||
Марка сплава | Форма размер | Т мин, факт | Износ мм | Кст пласт. | Примечание | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | ||
1 | - | - | - | МС3216 | SNUN 120408 | 5 | 0,5 | 1,0 | |
2 | 810 | 5 |
300 |
ВК20/ВК4+TiC/TiCN+TiN | -"- | - | - | - | сколы |
3 | 830 | -"- | -"- | 0,4 |
2,4 | ||||
4 | 850 | -"- | -"- | 12 | |||||
5 | 870 | 200 | -"- | -"- | 10 | 2,0 | |||
6 | 900 | 150 | -"- | -"- | 6 | 1,2 | |||
7 | 910 | 100 | -"- | -"- | 5 | 1,0 | |||
8 | - | - | - | MC3215 | -"- | 5 | 0,4 | 1,0 | |
9 | 850 | 5 | 300 | BK20/BK4+TiC/TiCN+TiN | -"- | 35 | 0,4 | 7,0 | токарн покр. |
10 | -"- | 2 | 50 | BK20/BK4+TiC/TiCN+TiN | -"- | 5 | 0,5 | 1,0 | фрезер. покр. |
11 | -"- | 4 | 220 | -"- | 10,2 | 0,4 | 2,04 | ||
12 | -"- | 6 | 300 | -"- | 12 | 0,4 | 2,4 | ||
13 | -"- | 8 | 300 | -"- | 12 | 0,4 | 2,4 |
Пластины с градиентной структурой показали результаты в 2,4 раза выше относительно пластин стандартного сплава при фрезеровании и в 7 раз выше, при испытании резанием.
Условия механической обработки подбирались таким образом, чтобы стойкость пластины из исходного сплава ВК 6 с покрытием составляла 5 мин при износе по задней грани (h3) 0,5 мм.
Claims (1)
- Способ изготовления твердосплавных сменных многогранных пластин, включающий прессование смеси порошков тугоплавких соединений и кобальта, предварительное спекание, поверхностное легирование, окончательное спекание и нанесение износостойкого покрытия, отличающийся тем, что предварительное спекание проводят при температуре 830-900°С, а поверхностное легирование осуществляют пропиткой суспензией из смеси спирта и глицерина в соотношении 2:1 и порошка низкокобальтового твердого сплава в ультразвуковом поле в течение 4-8 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005137294/02A RU2302925C1 (ru) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | Способ изготовления сменных многогранных пластин |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005137294/02A RU2302925C1 (ru) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | Способ изготовления сменных многогранных пластин |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2302925C1 true RU2302925C1 (ru) | 2007-07-20 |
Family
ID=38431039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005137294/02A RU2302925C1 (ru) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | Способ изготовления сменных многогранных пластин |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2302925C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558305C2 (ru) * | 2012-04-06 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" | Способ изготовления сменных режущих пластин |
-
2005
- 2005-12-01 RU RU2005137294/02A patent/RU2302925C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558305C2 (ru) * | 2012-04-06 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" | Способ изготовления сменных режущих пластин |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5636052B2 (ja) | 白金族金属濃度勾配を有する塗膜された切削工具および関連プロセス | |
JP2003328067A (ja) | 漸進的な移行を示す組織構造を有する超硬合金構造部材 | |
DE19546357C2 (de) | Harte Beschichtung mit ausgezeichneter Abriebsbeständigkeit zur Substratbeschichtung | |
Kumari et al. | Ceramic-metal composite coating on steel using a powder compact tool electrode by the electro-discharge coating process | |
Uno et al. | Surface modification of EDMed surface with powder mixed fluid | |
EP3436209A1 (en) | Surface hardening of cemented carbide body | |
DE112014001520B4 (de) | Beschichtungen für Schneidwerkzeuge | |
CN111390426A (zh) | 一种用于超硬磨料钎焊的复合钎料及其制备方法、进行钎焊的方法 | |
CN114226734B (zh) | 增材制造钛合金表面的含铜耐磨涂层及其制备工艺 | |
Tijo et al. | Hard and wear resistance TiC-composite coating on AISI 1020 steel using powder metallurgy tool by electro-discharge coating process | |
Arun et al. | Synthesis of electrical discharge metal matrix composite coating through compacted semi-sintered electrode and its tribological studies | |
RU2302925C1 (ru) | Способ изготовления сменных многогранных пластин | |
Tao Le | The evaluation of machining performances and recast layer properties of AISI H13 steel processed by tungsten carbide powder mixed EDM process in the semi-finishing process | |
JP3861055B2 (ja) | 傾斜複合材製金型の製造方法 | |
Ananthi et al. | Effect of WC–Cu composite electrodes on material deposition rate, microhardness and microstructure of electrical discharge coated magnesium alloy | |
JP3861056B2 (ja) | 加工用刃具の製造方法 | |
Kumari et al. | Deposition of TiC-Cu composite coating on AISI 304 stainless steel by EDC process using powder compact tool electrode | |
Muttamara et al. | Effect of TiN powder mixed in electrical discharge machining | |
DE10120046B4 (de) | Schneideinsatz zur Bearbeitung von schwer zerspanbaren Metalllegierungswerkstücken und Verfahren zu dessen Herstellung | |
Yan et al. | Effect of AlTiN-coating oblique guillotine tools on their performance when shearing electrical steel sheets | |
JP5062541B2 (ja) | 刃先交換型切削工具 | |
Ramesh et al. | ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING ANALYSIS OF ZIRCONIUM POWDER MIXED DIELECTRIC ON PERFORMANCE OF HIGH CARBON HIGH CHROMIUM STEEL. | |
Elaiyarasan et al. | A Study on Deposition of Electrode Materials on Magnesium Alloy Using Electrical Discharge Coating Technique | |
JP3531627B2 (ja) | 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
Ditsche et al. | Surface coating for the lubricant-free deep drawing of high-alloy stainless steels |