RU27092U1 - Режущий инструмент с многослойным покрытием - Google Patents

Abstract

1. Режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из промежуточного слоя покрытия нитрида титана TiN, отличающийся тем, что покрытие содержит верхний и нижний слои.2. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала верхнего и нижнего слоев выбран TiZrN.3. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала верхнего и нижнего слоев выбран TiAIN.

Description

IllJlllLllllllllirillllllRlHlllltltiH - МПК С 23 С 14/32

2- О а г 1 л л Т

Режущий инструмент с многослойным нокрытием

Полезная модель относится к области нанесения покрытий, в частности к нанесению нокрытий испарением и конденсацией в вакууме, и может быть использована в инструментальном производстве для получения износостойких покрытий на режущем инструменте.

Известен режущий инструмент с износостойким ионно-плазменным покрытием TIN, содержащим один слой толщиной 3-8 мкм (см. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. С.252).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, относится то, что в известном режущем инструменте многослойное покрытие наносится методом ГТ ВНИИТС (в соответствии с технологией химического осаждения покрытия из газовой фазы) (см. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. С.252). Недостатками метода ГТ является то, что процесс нанесения осуществляется при температурах, не позволяющих упрочнять инструмент из быстрорежущей стали; прочность инструмента с покрытием имеет достаточно широкий разброс значений (то есть технологии присуща нестабильность прочностных параметров продукции - инструмента с покрытием).

Наиболее близким режущим инструментом с покрытием того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее двухслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из верхнего слоя нитрида титана TIN и нижнего слоя карбонитрида титана TiCN (см Смирнов М.Ю.

Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкций износостойких покрытий. Дисс....канд. техн. наук., - Ульяновск. - 2000. - 232 с.), принятый за прототип.

К причинам, препятствуюш;им достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режуш,его инструмента с многослойным покрытием, принятого за прототип, относится то, что данное покрытие имеет низкую треш;иностойкость и низкую стойкость к окислению при высоких температурах.

Технический результат - повышение стойкости режуи ;его инстрзпмента.

Указанный технический результат при осуш;ествлении полезной модели достигается следуюпцим. Возрастает прочность, твердость и трещиностойкость композиции за счет того, что в качестве материала верхнего и нижнего слоя покрытия применяется нитрид титана-циркония TiZrN (или нитрид титана-алюминия TiAlN), обладающие твердорастворным упрочнением и, следовательно, более высокими физико-механическими свойствами, а также большей стойкостью к окислению при высоких температурах по сравнению с нитридом титана TIN.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включаюш,ий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержаш;их сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризуюш;ийся признаками, тождественными всем суш;ественным признакам заявленной полезной модели, определенные из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность суш;ественных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном режуш;ем инструменте с многослойным покрытием, изложенных в формуле изобретения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата.

Сущность полезной модели заключается в следующем. Предлагаемое многослойное ионно-нлазменное покрытие 1 с верхним слоем нитрида титана-циркония TiZrN (или нитрида титана-алюминия TiAlN) 2, промежуточным слоем нитрида титана TIN 3 и нижним нитрида титана-циркония TiZrN (или нитрида титана TiAlN) 4 наносится методом конденсации вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой (метод КИБ) на инструментальную основу из твердого сплава 5. Конструкция многослойного покрытия (толщина и взаимное расположение слоев в составе композиции) разрабатывается на основании исследований теплового и напряженного состояния режущего клина инструмента при прерывистом резании.

Покрытия наносили методом КИБ (конденсацией из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой). Предварительно очищенные от загрязнений неперетачиваемые пластины, изготовленные из твердого сплава МК8, размещали в камере установки Булат-бТ с установленными в ней электродуговыми иснарителями, материалы катодов которых включают элементы покрытия.

Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при симметричном торцовом фрезеровании заготовок из стали 5ХПМ на станке 6Р12. Режимы резания были следующими: скорость резания V 157 - 247 м/мин, подача S 0,25 - 0,4 мм/мин, глубина резания t 1,5 мм, ширина фрезерования В 20 мм. Обработка производилась без СОЖ. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности hs 0,4 мм. Эффективность режущего инструмента определяли по величине коэффициента повышения стойкости, определяемого как отношение стойкости инструмента с многослойным покрытием TiZrN - TIN - TiZrN (или TiAlN - TiN - TiAlN ), к стойкости инструмента с покрытием TiCN - TiN.

ным покрытием TiAlN-TiN-TiAlN в 2,4-2,6 раз выше по сравнению с инструментом с покрытием TiCN-TiN.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного режущего инструмента с многослойным покрытием следующей совокупности условий:

-средство, воплощающее заявленный режущий инструмент с многослойным покрытием при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области нанесения покрытий, в частности в области нанесения покрытий испарением и конденсацией в вакууме, и может быть использовано в инструментальном производстве для получения износостойких покрытий на режущем инструменте;

-для заявленного режущего инструмента с многослойным покрытием в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

-средство, воплощающее заявленную полезная модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.

Claims (3)

1. Режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из промежуточного слоя покрытия нитрида титана TiN, отличающийся тем, что покрытие содержит верхний и нижний слои.

2. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала верхнего и нижнего слоев выбран TiZrN.

3. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала верхнего и нижнего слоев выбран TiAIN.