RU27104U1 - Режущий инструмент с покрытием - Google Patents

Abstract

Режущий инструмент с покрытием, содержащий инструментальную основу и нанесенное на нее износостойкое ионно-плазменное покрытие нитрида титана и алюминия, отличающийся тем, что покрытие содержит дополнительно железо и выполнено из нитрида титана, алюминия и железа.

Description

2002119877

IllJIipiipjiPplpiМПК с 23 с 14/32

Режущий инструмент с нокрытием

Полезная модель относится к области нанесения покрытий, в частности к нанесению покрытий 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 толщиной 3-8 мкм (см. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Мащиностроение, 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 с покрытием наносимое покрытие имеет недостаточную микротвердость и прочность сцепления с инструментальной основой, что приводит к снижению стойкости режущего инструмента при его эксплуатации.

Наиболее близким режущим инструментом с покрытием того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является режущий инструмент с покрытием, содержащий инструментальную основу и нанесенное на нее износостойкое ионно-плазменное покрытие нитрида титана и алюминия (см. Табаков В.П. Износостойкие покрытия на основе нитрида титана, легированного железом и алюминием, для режущих пластин // Станки и инструмент. 1991. № 3. С. 29), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, принятого за прототип, относится то, что в известном режущем инструменте с покрытием не обеспечивается достаточная прочность сцепления покрытия с инструментальной основой, в результате чего снижается стойкость режущего инструмента при его эксплуатации.

Сущность полезной модели заключается в следующем. На инструментальную основу наносится износостойкое покрытие нитрида титана и алюминия, содержащее дополнительно железо и выполненное из нитрида титана, алюминия и железа.

Технический результат - повыщение стойкости режущего инструмента.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что известный режущий инструмент с покрытием содержит инструментальную основу и нанесенное на нее износостойкое ионноплазменное покрытие нитрида титана и алюминия.

Особенность заключается в том, что покрытие содержит дополнительно железо и выполнено из нитрида титана, алюминия и железа.

Нанесение покрытия нитрида титана и алюминия, содержащего дополнительно железо и выполненного из нитрида титана, алюминия и железа, приводит к снижению напряжений в покрытии, к повыщению прочности сцепления покрытия с инструментальной основой и микротвердости и, как следствие, к увеличению стойкости режущего инструмента при его эксплуатации.

Нроведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели, определенные из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность сз ественных по отнощению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном режущем инструменте с покрытием, изложенных в формуле полезной модели.

визна.

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

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен инструмент с покрытием.

Режущий инструмент с покрытием содержит инструментальную основу 1 и нанесенное на нее покрытие 2, выполненное из нитрида титана, алюминия и железа.

Покрытия наносили следующим образом.

Покрытия наносили методом КИБ (конденсацией из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой). Пеперетачиваемые пластины, изготовленные из быстрорежущей стали Р6М5К5, размещали в камере установки Булат-бТ с установленными в ней электродуговыми испарителями, материалы катодов которых включают элементы покрытия.

В пространстве между пластинами и катодом зажигали дуговой разряд для испарения материала катода, в камеру подавали азот для взаимодействия с испаряемым материалом катода. Осуществляли конденсацию покрытия нитрида титана, алюминия и железа (Ti, А1, Fe)N толщиной 5 мкм. После этого подачу азота в камеру прекращали, выключали дуговой разряд. Пластины с нанесенным износостойким покрытием охлаждали в камере до комнатной температуры.

Остаточные напряжения в покрытии определяли на рентгеновском дифрактометре «ДРОП - 3.

Прочность сцепления покрытия с инструментальной основой оценивали методом воздействия импульсного лазерного излучения на лазерной технологической установке «Квант - 15. За критерий оценки адгезионных свойств композиции «покрытие - инструментальная основа был принят коэффициент отслоения Ко, определяемый как отношение площади отслоения покрытия к площади лазерного пятна. Микротвердость покрытия измеряли на микротвердомере «ПМТ - 3.

Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при продольном точении заготовок из стали ЗОХГСА на токарном станке 16К20. Пластины устанавливались и закреплялись в державках, которые обеспечивали следующую геометрию рабочей части: у 10°, а 8°, ф 45°, ф1 15°, X О, г 0. Режимы резания были следующими: скорость резания V 55 м/мин, подача S 0,3 мм/об, глубина резания t 0,75 мм. В качестве СОЖ применяли 5 % - ный водный раствор эмульсола Укринол - 1М. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности Ьз 0,4 мм. Эффективность инструмента определяли по величине коэффициента повышения стойкости, определяемого как отношение стойкости инструмента с покрытием (Ti, А1, Fe)N к стойкости инструмента с покрытием (Ti, AI)N.

Величина остаточных напряжений, коэффициент отслоения, микротвердость покрытий (Ti, A1)N и (Ti, Al, Fe)N и стойкость режущего инструмента с данными покрытиями приведены в таблице.

..

Как видно из таблицы, наличие в покрытии нитрида титана и алюминия железа способствует снижению остаточных напряжений в покрытии, повышению прочности сцепления покрытия с инструментальной основой (о чем свидетельствует уменьшение коэффициента отслоения) и микротвердости и увеличению стойкости режущего инструмента с покрытием (Ti, Al, Fe)N по сравнению с инстрз ментом с покрытием (Ti, A1)N.

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

-средство, воплощающее заявленный режущий инструмент с покрытием при его осуществлении, предназначено для использования в промыщленности, 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 пол5Д1ения износостойких покрытий на режущем инструменте;

-для заявленного режущего инструмента с 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 (1)

1. Режущий инструмент с покрытием, содержащий инструментальную основу и нанесенное на нее износостойкое ионно-плазменное покрытие нитрида титана и алюминия, отличающийся тем, что покрытие содержит дополнительно железо и выполнено из нитрида титана, алюминия и железа.