RU2401720C1 - Method of producing article from multilayer solid alloy based on tungsten carbide - Google Patents
Method of producing article from multilayer solid alloy based on tungsten carbide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2401720C1 RU2401720C1 RU2009106344/02A RU2009106344A RU2401720C1 RU 2401720 C1 RU2401720 C1 RU 2401720C1 RU 2009106344/02 A RU2009106344/02 A RU 2009106344/02A RU 2009106344 A RU2009106344 A RU 2009106344A RU 2401720 C1 RU2401720 C1 RU 2401720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten carbide
- hard alloy
- solid alloy
- cobalt
- layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу создания многослойного твердого сплава на основе карбида вольфрама разного состава - прочного, но недостаточно износостойкого для основы, и высокоизносостойкого для поверхностного слоя, которым оснащают буровой инструмент.The invention relates to powder metallurgy, in particular to a method for creating a multilayer hard alloy based on tungsten carbide of different composition - strong, but not wear-resistant for the base, and highly wear-resistant for the surface layer, which is equipped with a drilling tool.
Одним из путей повышения износостойкости твердых сплавов является создание твердых износостойких покрытий на неперетачиваемых пластинах из твердых сплавов [1]. Применение таких покрытий создает целый ряд преимуществ по сравнению с твердым сплавом без покрытий: повышение срока службы и производительности инструмента; уменьшение потребности в дорогих материалах W, Со; снижение стоимости обработки.One of the ways to increase the wear resistance of hard alloys is to create hard wear-resistant coatings on non-turning plates made of hard alloys [1]. The use of such coatings creates a number of advantages compared to uncoated carbide: increased tool life and productivity; reduced need for expensive materials W, Co; reduction in processing costs.
Помимо нанесения покрытий на твердосплавный инструмент известны и другие способы повышения его износостойкости. К ним относятся метод изготовления «многослойного» инструмента из твердых сплавов [1].In addition to coating carbide tools, other methods are known to increase its wear resistance. These include the method of manufacturing a "multilayer" tool from hard alloys [1].
Наиболее близким техническим решением является разработанный в Институте твердых материалов (ФГУП ВНИИТС, Россия) способ получения сплавов с переменным содержанием кобальта по высоте твердосплавных пластин для оснащения металлорежущего инструмента методом пропитки спеченного твердого сплава [2]. Для достижения этой цели авторы данной работы смесь порошков тугоплавких соединений и кобальта сначала 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, состоящее из TiC/TiCN/TiN общей толщиной 5-11 мкм. Полученная пластина имеет вязкую сердцевину и твердый поверхностный слой, что обеспечивает ее стойкость при обработке различных материалов.The closest technical solution is the method developed at the Institute of Solid Materials (FSUE VNIITS, Russia) for producing alloys with a variable cobalt content by the height of carbide plates to equip a metal cutting tool with the method of impregnation of sintered hard alloy [2]. To achieve this goal, the authors of this work, the mixture of powders of refractory compounds and cobalt is first pressed and pre-sintering at 830-900 ° C. Then, surface alloying is carried out by impregnation of a suspension of low-cobalt hard alloy powder in a mixture of alcohol and glycerol in a ratio of 2: 1 in an ultrasonic field for 4-8 minutes. After surface alloying, final sintering and deposition of a wear-resistant coating is carried out, consisting of TiC / TiCN / TiN with a total thickness of 5-11 μm. The resulting plate has a viscous core and a hard surface layer, which ensures its resistance to the processing of various materials.
Однако известный способ имеет следующие недостатки. Такой способ получения многослойного твердого сплава с градиентной структурой достаточно сложный, энергоемкий и длительный по времени, требует наличия сложного оборудования. Получение таким способом многослойного твердого сплава возможно только на ровной поверхности, не всегда достигается прочность сцепления нанесенного слоя покрытия с высококобальтовой подложкой.However, the known method has the following disadvantages. This method of obtaining a multilayer hard alloy with a gradient structure is quite complex, energy-intensive and time-consuming, requires sophisticated equipment. Obtaining a multilayer hard alloy in this way is possible only on a flat surface; the adhesion of the applied coating layer to a high-cobalt substrate is not always achieved.
Задачей предложенного способа является создание изделия из многослойного твердого сплава на основе карбида вольфрама для буровых коронок, используя простое, низкоэнергоемкое оборудование малых габаритов в виде портативной установки UR - 121, при этом появляется возможность на различных участках обрабатываемой поверхности производить сложные микрометаллургические процессы, несмотря на простоту ведения этого процесса, а также получать чрезвычайно высокую прочность сцепления нанесенного слоя покрытия с обрабатываемой поверхностью без коробления обрабатываемой детали. В этом случае менее прочная сердцевина выдерживает ударные нагрузки, а более твердая режущая кромка обладает повышенной износостойкостью, что обеспечит эксплуатационную стойкость твердого сплава.The objective of the proposed method is to create a product from a tungsten carbide-based multilayer hard alloy for drill bits using simple, low-energy, small-sized equipment in the form of a portable UR-121 installation, and it is possible to perform complex micrometallurgical processes in various areas of the machined surface, despite its simplicity conducting this process, as well as obtaining extremely high adhesion strength of the applied coating layer to the treated surface without warpage of the workpiece. In this case, a less durable core withstands shock loads, and a harder cutting edge has increased wear resistance, which will ensure the operational stability of the hard alloy.
Сущность состоит в том, что в способе получения изделия из многослойного твердого сплава на основе карбида вольфрама, включающем формирование на поверхности изделия из высококобальтового твердого сплава графитовой прослойки и последующее нанесение электроэрозионным методом одного слоя низкокобальтового твердого сплава или двух слоев низкокобальтового твердого сплава с формированием между ними графитовой прослойки. В результате получается изделие из многослойного твердого сплава на основе карбида вольфрама для буровых коронок с сердцевиной из высококобальтового сплава ВК10КС или ВК15КС, а периферийные участки - из малокобальтовых сплавов ВК6-ОМ и ВК3.The essence is that in a method for producing a product from a tungsten carbide-based multilayer hard alloy, comprising forming a graphite interlayer on the surface of a product from a high-cobalt hard alloy and then applying one layer of a low-cobalt hard alloy or two layers of a low-cobalt hard alloy by electroerosion and forming between them graphite layer. The result is a tungsten carbide-based multilayer solid alloy product for drill bits with a core made of high-balt alloy VK10KS or VK15KS, and the peripheral sections are made of low-balt alloys VK6-OM and VK3.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что изделия из многослойного твердого сплава на основе карбида вольфрама получаются способом электроэрозионного упрочнения легированием (ЭЭУЛ). Сущность процесса ЭЭУЛ состоит в том, что при искровом разряде происходит эрозия электрода и перенос продуктов эрозии на деталь-пластину из твердых сплавов ВК10КС и ВК15КС. В качестве электродов используются твердые сплавы ВК6-ОМ и ВКЗ.A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the inventive method differs from the known one in that products from a tungsten carbide-based multilayer hard alloy are obtained by electrospark hardening by alloying (EEUL). The essence of the EEUL process is that in the case of a spark discharge, erosion of the electrode and the transfer of erosion products to the part plate made of hard alloys VK10KS and VK15KS occur. Hard alloys VK6-OM and VKZ are used as electrodes.
Предлагаемый способ получения многослойных твердых сплавов (на примере ВК10КС и ВК15КС) реализован следующим образом: поверхность пластины высококобальтового твердого сплава перед процессом ЭЭУЛ обрабатывается до полного удаления следов масла и жира. Перед ЭЭУЛ на обрабатываемую поверхность высококобальтового твердого сплава наносится слой, состоящий из графита (для избежания образования поверхностного обезуглероживания и, как следствие, образования недопустимой ГОСТ 4411-79 охрупчивающей η1-фазы - двойного карбида вольфрама и кобальта). После этого с помощью установки UR - 121, предназначенной для ЭЭУЛ, наносились последовательно на высококобальтовый твердый сплав ВК10КС или ВК15КС слой сначала ВК6-ОМ, а затем ВКЗ с применением режимов установки «Норма 3»+«Turbo». Между слоями вновь наносился графитовый слой. В результате получался упрочненный слой с градиентной прочностью толщиной 20-30 мкм. Результатом данного технического решения является повышение поверхностной твердости и износостойкости в 2 раза и эксплуатационной стойкости бурового инструмента. На высококобальтовый сплав возможно нанесение одного низкокобальтового слоя ВК6-ОМ или ВК3, либо двух слоев из ВК6-ОМ и ВК3 в зависимости от крепости обрабатываемых горных пород буровыми коронками.The proposed method for producing multilayer hard alloys (for example, VK10KS and VK15KS) is implemented as follows: the surface of a plate of a high-cobalt hard alloy before the EEUL process is processed to completely remove traces of oil and fat. Before EEUL, a layer consisting of graphite is applied to the treated surface of the high-cobalt hard alloy (to avoid the formation of surface decarburization and, as a consequence, the formation of an unacceptable GOST 4411-79 embrittlement η 1 phase - double tungsten carbide and cobalt). After that, with the help of the UR - 121 installation, designed for EEUL, a VK6KM or VK15KS layer of VK6KS-OM and then VKZ were applied sequentially on a high-balt hard alloy VK10KS and then VKZ using the “Norm 3” + “Turbo” installation modes. A graphite layer was again applied between the layers. The result was a hardened layer with a gradient strength of a thickness of 20-30 microns. The result of this technical solution is to increase the surface hardness and wear resistance by 2 times and the operational stability of the drilling tool. On a high-cobalt alloy, it is possible to apply one low-cobalt layer VK6-OM or VK3, or two layers of VK6-OM and VK3, depending on the strength of the processed rocks with drill bits.
Пример: процесс получения изделия из многослойного твердого сплава на основе карбида вольфрама заключает в себе следующее: поверхность пластины высококобальтового твердого сплава ВК10КС перед процессом ЭЭУЛ обезжиривается, а также на обрабатываемую поверхность этого твердого сплава наносится слой, состоящий из графита, с целью предотвращения поверхностного обезуглероживания и образования η1-фазы - двойного карбида вольфрама и кобальта. Далее с помощью установки UR - 121, используя режим сначала «Норма 3», а затем «Turbo», наносились последовательно на высококобальтовый твердый сплав ВК10КС и ВК15КС сначала слой ВК6-ОМ, а затем слой ВК3. Между слоями вновь наносился графитовый слой. Таким образом, градиентная пластина состоит из вязкой сердцевины, которая служит демпфером и хорошо гасит ударные нагрузки, но может не обладать высокой износостойкостью, а поверхностный слой обладает повышенной износостойкостью по сравнению с вязкой сердцевиной.Example: the process of obtaining a product from a tungsten carbide-based multilayer hard alloy comprises the following: the surface of the VK10KS high-cobalt hard alloy plate surface is degreased before the EEUL process, and a graphite layer is applied to the surface of this hard alloy to prevent surface decarburization and the formation of the η 1 phase — double tungsten carbide and cobalt. Then, using the UR - 121 installation, using the “Norm 3” and then “Turbo” modes, the VK10KS and VK15KS high-cobalt hard alloy was applied sequentially first to a VK6-OM layer and then to a VK3 layer. A graphite layer was again applied between the layers. Thus, the gradient plate consists of a viscous core that serves as a damper and dampens shock loads well, but may not have high wear resistance, and the surface layer has increased wear resistance compared to a viscous core.
Использование предлагаемого способа получения изделия из многослойного твердого сплава на основе карбида вольфрама (ВК10КС и ВК15КС) с графитовой прослойкой обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: возможность на различных участках обрабатываемой поверхности производить сложные микрометаллургические процессы; чрезвычайно высокую прочность сцепления нанесенного слоя покрытия с обрабатываемой поверхностью; простоту ведения процесса; отсутствие коробления обрабатываемой детали; малые габариты и низкую энергоемкость оборудования. Using the proposed method for producing a product from a multilayer hard alloy based on tungsten carbide (VK10KS and VK15KS) with a graphite interlayer provides the following advantages compared to existing methods: the ability to perform complex micrometallurgical processes on different parts of the processed surface; extremely high adhesion strength of the applied coating layer to the treated surface; simplicity of the process; lack of warping of the workpiece; small dimensions and low power consumption of equipment.
ЛитератураLiterature
1. Панов В.С. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. / В.С.Панов, А.М.Чувилин, В.А.Фальковский. - М.: МИСИС, 2004 - 464 с.1. Panov V.S. Technology and properties of sintered hard alloys and products from them. / V.S. Panov, A.M. Chuvilin, V.A. Falkovsky. - M.: MISIS, 2004 - 464 p.
2. Патент РФ 2302925, МПК B22F 3/26, С22С 29/00. Способ изготовления сменных многогранных пластин. / Аникин В.Н., Золотарева Н.Н., Казанцев Н.И. [и др.]. ФГУ ВНИИТС // №2005137294/02; Заявл. 01.12.2005; Опубл. 20.07.2007 (прототип).2. RF patent 2302925, IPC B22F 3/26, C22C 29/00. A method of manufacturing interchangeable polyhedral plates. / Anikin V.N., Zolotareva N.N., Kazantsev N.I. [and etc.]. FGU VNIITS // No. 2005137294/02; Claim 12/01/2005; Publ. 07/20/2007 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106344/02A RU2401720C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of producing article from multilayer solid alloy based on tungsten carbide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106344/02A RU2401720C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of producing article from multilayer solid alloy based on tungsten carbide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009106344A RU2009106344A (en) | 2010-08-27 |
| RU2401720C1 true RU2401720C1 (en) | 2010-10-20 |
Family
ID=42798498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009106344/02A RU2401720C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of producing article from multilayer solid alloy based on tungsten carbide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2401720C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747054C1 (en) * | 2020-09-12 | 2021-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" (ООО "Вириал") | Multilayer carbide plate and method for its production (options) |
| RU2749734C1 (en) * | 2020-12-02 | 2021-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" (ООО "Вириал") | Multilayer carbide plate and method for its production |
-
2009
- 2009-02-24 RU RU2009106344/02A patent/RU2401720C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747054C1 (en) * | 2020-09-12 | 2021-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" (ООО "Вириал") | Multilayer carbide plate and method for its production (options) |
| RU2749734C1 (en) * | 2020-12-02 | 2021-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" (ООО "Вириал") | Multilayer carbide plate and method for its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009106344A (en) | 2010-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Algodi et al. | Wear performance of TiC/Fe cermet electrical discharge coatings | |
| Kumar et al. | Surface modification of die steel materials by EDM method using tungsten powder-mixed dielectric | |
| JP5636052B2 (en) | Coated cutting tool with platinum group metal concentration gradient and related process | |
| Patowari et al. | Taguchi analysis of surface modification technique using W-Cu powder metallurgy sintered tools in EDM and characterization of the deposited layer | |
| Liu et al. | Novel method to fabricate Ti–Al intermetallic compound coatings on Ti–6Al–4V alloy by combined ultrasonic impact treatment and electrospark deposition | |
| KR20080106124A (en) | Fine grained cemented carbide for turning in heat resistant super alloys (hrsa) and stainless steels | |
| JP2003328067A (en) | Cemented carbide structure member having structure showing gradual transition | |
| Prakash et al. | Potential of silicon powder-mixed electro spark alloying for surface modification of β-phase titanium alloy for orthopedic applications | |
| Tijo et al. | Hard and wear resistance TiC-composite coating on AISI 1020 steel using powder metallurgy tool by electro-discharge coating process | |
| Tabakov et al. | Multilayer composition coatings for cutting tools: formation and performance properties | |
| CN104162676A (en) | Fracturing pump valve body and valve seat vacuum fusion covering surface strengthening method | |
| Gill et al. | Surface alloying by powder metallurgy tool electrode using EDM process | |
| Ilyuschenko et al. | On the properties of PVD coating based on nanodiamond and molybdenum disulfide nanolayers and its efficiency when drilling of aluminum alloy | |
| Arun et al. | Synthesis of electrical discharge metal matrix composite coating through compacted semi-sintered electrode and its tribological studies | |
| RU2401720C1 (en) | Method of producing article from multilayer solid alloy based on tungsten carbide | |
| Elaiyarasan et al. | Effect of parameters on microstructure of electrical discharge coated ZE41A magnesium alloy with tungsten carbide-copper composite electrode | |
| CN102211428A (en) | Cavitation corrosion gradient reparation coating of water pump blade and producing method thereof | |
| Xiao et al. | Titanium carbonitride coating by pulsed electrical discharge in an aqueous solution of ethanolamine | |
| 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 | |
| Gill et al. | Surface roughness evaluation for EDM of En31 with Cu-Cr-Ni powder metallurgy tool | |
| CN109267008B (en) | Y-AlYN-AlYNC multi-element coating cutter and preparation method thereof | |
| CN104264150B (en) | TiN coating die with good wear resistance and fatigue performance | |
| CN104264151A (en) | Preparation method for TiN coating by adopting in situ synthesis through reactive plasma cladding | |
| CN108588628A (en) | The surface graded coating of high speed mold cutter and its preparation process | |
| Kumari | Study of TiC coating on different type steel by electro discharge coating |