RU60014U1 - Инструмент деформации с электроэрозионным покрытием - Google Patents
Инструмент деформации с электроэрозионным покрытием Download PDFInfo
- Publication number
- RU60014U1 RU60014U1 RU2006120691/22U RU2006120691U RU60014U1 RU 60014 U1 RU60014 U1 RU 60014U1 RU 2006120691/22 U RU2006120691/22 U RU 2006120691/22U RU 2006120691 U RU2006120691 U RU 2006120691U RU 60014 U1 RU60014 U1 RU 60014U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- coating
- layer
- tool
- electroerosive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрофизическим методам обработки в частности к электроискровому легированию инструмента деформации, штамповой оснаски и деталей машин. Технической задачей полезной модели является повышение эффективности процесса легирования, повышение сплошности, твердости покрытия изделий, а также увеличение производительности процесса. Техническая задача достигается за счет того, что упрочняющее покрытие выполнено в виде двух электроэрозионных слоев, имеющих разную твердость, причем для формирования первого слоя используют электрод из сплава, содержащего, мас.%: никель 22-30; хром 14-20; углерод 0,07-0,20; остальное - железо, а для формирования второго слоя в качестве материала электрода используют хром, кроме того вибрирующий электрод обдувается охладителем, в качестве которого используют сжатый воздух или нейтральный газ. Формирование первого слоя проводят до достижения толщины наносимого покрытия в пределах 0,6-0,8 толщины износа детали. Кроме того ось электрода расположена к восстанавливаемой поверхности под углом 5-12°.
Description
Полезная модель относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использована для повышения износостойкости, восстановления размеров, упрочнения и повышения коррозионной стойкости инструмента деформации и деталей машин.
Известен способ упрочнения инструмента из быстрорежущей стали, включающий насыщение из обмазки, содержащей, %:
ферротитан 50-60, карбид бора 20-30, краснокровяная соль 15-25, хлористый аммоний 2-3, и последующий трехкратный отпуск совместно с сульфидированием в герметическом муфеле в среде сульфата натрия при 550-570°С в течении 1 ч.
Перед насыщением из обмазки инструмент шлифуют, затачивают и подвергают цементации при 980-1020°С с выдержкой в течение 1,5 ч. и охлаждением вместе с муфелем, состав обмазки разводят в этилсиликате до получения сметанообразной пасты, а в качестве ферротитана используют FeTi-75 (П-2172360, 7 С 23 С 12/00, С 23 F 17/00, опубл. 2001.08.20).
Недостатком данного способа является его сложность воспроизводства и невысокая прочность сцепления наносимого покрытия с материалом инструмента.
Известны способы упрочнения инструментов, заключающиеся в том, что на предварительно подготовленную поверхность наносится износостойкое покрытие из нитрида титана, при этом образуется переходная зона между поверхностью инструмента и покрытием, величина которой влияет на сцепление покрытия с материалом инструмента (П-2062817, С 23 С 14/00, 14/26, опубл. 1996.06.27.). Недостатком данного способа является то, что такой способ требует нагрева покрываемого инструмента, а с ростом температуры увеличивается толщина переходной зоны, что приводит к снижению прочности покрытия.
Известен инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесение на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из верхнего слоя покрытия нитрида титана и нижнего слоя карбонитрида титана (пол. модель №23076, 7 С 23 С 14/32, опубл. 2002.05.20).
Наиболее близким к предлагаемому является инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно- плазменное покрытие, состоящее из внешнего слоя покрытия нитрида титана TiN, нижнего слоя карбонитрида титана TiCN и дополнительно содержащий промежуточный слой, подвергнутый ионной бомбандировке.
В качестве материала промежуточного слоя выбран нитрид титана -алюминия TiAIN или нитрид титана - циркония NiZrN (пол. модель №37721,37722, 7 С 23 С 14/32, опубл. 2004.05.10).
Основными недостатками таких покрытий является то, что упрочняющие покрытия, обладающие хорошей адгезией к инструментальному материалу, имеют относительно низкую твердость и уровень сжимающих напряжений, либо имеют высокую микротвердость, но недостаточную прочность сцепления с инструментальной основой. В результате этого покрытие легко подвергается абразивному износу, в нем быстро зарождаются и распространяются трещины, приводящие к разрушению покрытия, что снижает стойкость инструмента деформации.
Наибольший интерес при этом представляют методы, с помощью которых достигается значительное упрочнение поверхностных слоев инструмента. Основным достоинством поверхностной обработки инструмента является сочетание высокой твердости и прочности поверхностного слоя с вязкостью и высокой пластичностью основы изделия.
Значительный эффект поверхностного упрочнения достигается за счет повышения не только твердости, но и износо- и коррозионной стойкости рабочей поверхности инструмента.
Для реализации указанных достоинств в промышленных условиях представляют интересы методы упрочнения концентрированными потоками энергии, в том числе с использованием электрических разрядов.
Наиболее простым при этом является способ электроэрозионного легирования.
Электроэрозионное легирование особенно эффективно для повышения износостойкости инструмента деформации в условиях острейшего дефицита инструментальных сталей.
Технической задачей полезной модели является повышение работоспособности и стойкости инструмента деформации и качества обрабатываемого материала.
Поставленная задача достигается тем, что упрочняющее покрытие выполнено в виде двух электроэрозионных слоев, имеющих разную твердость, причем для формирования первого слоя используют сплав, содержащий, мае. %: никель 22-30; хром 14-20; углерод 0,07-0,20; остальное - железо, а для формирования второго слоя в качестве металла используют хром, при этом толщина первого слоя составляет 0,6-0,8 общей толщины упрочненного слоя. Ось электрода расположена к восстанавливаемой поверхности под углом 5-12°, кроме того электрод обдувается охладителем.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан инструмент деформации с электроэрозионным покрытием.
Инструмент состоит из основного материала 1, выполненного из инструментальной стали и нанесенного электроэрозионного покрытия в виде двух слоев 2 и 3, которые имеют разную твердость.
Для осуществления предлагаемого технического решения обрабатываемый инструмент деформации подвергают электроэрозионной обработке известными способами. В зависимости от исходных физико-химических свойств обрабатываемой поверхности устанавливают режимы обработки и вид легирующего материала-электрода. В процессе электроэрозионного легирования материал электрода переносится на обрабатываемую поверхность инструмента, образуя слой высокопрочного покрытия из легирующего материала.
Преимущество заявленного технического решения заключается в том, что качественный и количественный состав жаростойкого, теплопроводного материала, используемого в качестве первого слоя, обеспечивает образование неограниченного твердого раствора с материалом детали, состав износостойкого второго слоя образует неограниченный твердый раствор с материалом первого слоя, что в первом и во втором случае обеспечивает хорошую сцепляемость.
Первый слой покрытия, имеющий высокую жаростойкость до 1000°С и теплопроводность, соответствующую материалу детали, обеспечивает изменение внутренних напряжений растяжения и напряжения сжатия, а также равномерность распределения толщины слоя покрытия. Материал второго слоя обеспечивает повышенную износостойкость, локализацию пор покрытия (улучшает сплошность покрытия) и быстрый период приработки.
В момент соприкосновения электрода с деталью возникают большие токи короткого замыкания и электрод начинает греться, и, если не производить охлаждение, то электрод может раскалиться и будет происходить налипание капелек материала электрода на деталь. Кроме того происходит окисление нагретого электрода за счет взаимодействия с кислородом воздуха, что приводит к быстрому износу электрода.
Для устранения этого недостатка предлагается производить охлаждение электрода охладителем. В качестве охладителя используют сжатый воздух или нейтральный газ, который подают к электроду через специальное сопло.
Пример
Матрица для прессования профиля из титанового сплава изготовлена из материала 4Х5В2ФС, имеет износ боковой поверхности до 1,5 мм.
Восстановление размеров изношенной поверхности производили на электроискровой установке электродом из сплава Ni 28%, Cr 15%, С 0,10%, остальное железо. Ось вибрирующего электрода была расположена к восстанавливаемой поверхности под углом от 12°, диаметр электрода составлял 8 мм. Процесс формирования первого слоя выполняли до восстановления изношенной поверхности матрицы на толщину 0,65 величины изношенного размера.
Второй упрочняющий слой формировали на этой же электроискровой установке при том же расположении вибрирующего электрода. Для образования второго слоя использовали электрод из материала Cr, обеспечивающий быстрый период приработки, закрытие пор, образованных в слое, повышенную температуру плавления и теплопроводность по сравнению с материалом матрицы.
При нанесении упрочняющих покрытий в зону контакта электрода с деталью через специальное сопло подавали газ аргон. Используя микроскоп типа МПБ-2 с 24-х кратным увеличением установили, что вся поверхность имела равномерное электроэрозионное покрытие, между отдельными участками разрывов не наблюдалось.
Исследования режимов электроэрозионного легирования инструмента деформации из инструментальных марок сталей с применением тугоплавких электродов типа ВК6, ВК8, ВК15, Cr, сормайт и др., показали, что наилучший эффект упрочнения детали был достигнут при нанесении первого слоя покрытия из сплава содержащего, мас.%: никель 22-30; хром 14-20; углерод 0,07-0,20; остальное - железо, а для формирования второго слоя использовали Cr - электрод.
Таблица №1 | |||
Способ упрочнения | Легирующий материал | Время работы инструмента деформации (кол-во опрессовок) | Коэффициент износостойкости |
2-х слойное электроэрозионное | Cr - верхний слой Ni-Cr-нижний слой | 68 | 3,09 |
ионно-плазменное покрытие (по прототипу) | TiN TiAIN, NiZrN TiCN | 47 | 2,13 |
однослойное электроэрозионное покрытие | BK6, BK8 | 54 | 2,45 |
контрольные без упрочнения | 22 | 1,00 |
Как видно из приведенных в таблице №1 данных, коэффициент износостойкости инструмента, обработанного по предлагаемому техническому решению выше в 2,25-3,1 раза в сравнении с обычным термозакаленным инструментом и в 1,45 раза выше обработанных по способу-прототипу.
Предлагаемое техническое решение позволяет существенно повысить износостойкость и жаропрочность инструмента деформации, сократить расход дорогостоящих инструментальных материалов, что существенно повышает эффективность применения инструмента.
Таким образом заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу.
Достоинством данного технического решения является:
- высокая прочность сцепления нанесенного материала электрода
- возможность локального нанесения покрытия без специальной защиты остальной поверхности;
- отсутствие изменений физико-механических свойств деталей.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно- технической информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источников, характеризующихся признаками, тождественным всем существенным признакам заявляемой полезной модели.
Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию "новизна".
Заявляемая полезная модель может быть реализована промышленным способом в условиях серийного производства промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия "промышленная применимость".
Claims (4)
1. Инструмент деформации с электроэрозионным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на него износостойкое покрытие из сплавов и металлов, отличающийся тем, что упрочняющее покрытие выполнено в виде двух электроэрозионных слоев, имеющих разную твердость, причем для формирования первого слоя используют электрод из сплава, содержащего, мас.%: никель 22-30; хром 14-20; углерод 0,07-0,20; остальное - железо, а для формирования второго слоя в качестве материала электрода используют хром, кроме того, вибрирующий электрод обдувается охладителем.
2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве охладителя используют сжатый воздух или нейтральный газ.
3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что формирование первого слоя проводят до достижения толщины наносимого покрытия в пределах 0,6-0,8 толщины износа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006120691/22U RU60014U1 (ru) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Инструмент деформации с электроэрозионным покрытием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006120691/22U RU60014U1 (ru) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Инструмент деформации с электроэрозионным покрытием |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU60014U1 true RU60014U1 (ru) | 2007-01-10 |
Family
ID=37761586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006120691/22U RU60014U1 (ru) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Инструмент деформации с электроэрозионным покрытием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU60014U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484180C2 (ru) * | 2011-07-05 | 2013-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановская государственная текстильная академия" (ИГТА) | Способ нанесения упрочняющего покрытия |
-
2006
- 2006-06-13 RU RU2006120691/22U patent/RU60014U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484180C2 (ru) * | 2011-07-05 | 2013-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановская государственная текстильная академия" (ИГТА) | Способ нанесения упрочняющего покрытия |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU74845U1 (ru) | Инструмент деформации с многослойным покрытием | |
CN111058035B (zh) | 铜及铜合金表面激光熔覆制备耐磨耐蚀合金涂层的工艺及合金涂层 | |
CN100595329C (zh) | 一种冶金铸铁轧辊的表面激光纳米陶瓷合金化处理方法 | |
RU75350U1 (ru) | Инструмент деформации для прессования профилей из титановых сплавов | |
JP2006322042A (ja) | 超高硬度高耐摩窒化鋼 | |
CN1066490C (zh) | 用于铸造铝或铝合金的铜合金铸模,其制造方法和用途 | |
Gill et al. | Surface alloying by powder metallurgy tool electrode using EDM process | |
JP6590213B2 (ja) | 冷間加工用金型の製造方法 | |
RU60014U1 (ru) | Инструмент деформации с электроэрозионным покрытием | |
CN111719152B (zh) | 一种NbC/Fe2B复合梯度耐磨涂层及其制备方法 | |
JP3563587B2 (ja) | 熱間幅圧下プレス用工具およびその製造方法 | |
CN110004372B (zh) | 一种耐高温、抗氧化、耐磨冶金辊及其制备方法 | |
CN100389926C (zh) | 热作模具钢焊接材料 | |
CN116175099A (zh) | 一种耐腐蚀模具用特厚模块钢的生产方法 | |
RU82612U1 (ru) | Штамповый инструмент с защитным покрытием | |
RU64969U1 (ru) | Матрица для прессования профилей из титановых сплавов | |
RU63277U1 (ru) | Инструмент деформации для прессования профилей из титановых сплавов | |
RU63276U1 (ru) | Режущий инструмент с многослойным покрытием | |
WO2009104273A1 (ja) | 複合被膜を備えた鉄基合金製品 | |
RU74592U1 (ru) | Инструмент деформации с многослойным покрытием | |
RU77195U1 (ru) | Матрица для прессования профилей из титановых сплавов | |
RU82613U1 (ru) | Инструмент с защитным покрытием | |
RU2349432C2 (ru) | Способ цианирования стальных или титановых изделий | |
RU82614U1 (ru) | Инструмент с защитным покрытием | |
RU77196U1 (ru) | Инструмент деформации с многослойным покрытием |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20080614 |