RU77196U1 - MULTI-LAYER DEFORMATION TOOL - Google Patents

MULTI-LAYER DEFORMATION TOOL Download PDF

Info

Publication number
RU77196U1
RU77196U1 RU2008119416/22U RU2008119416U RU77196U1 RU 77196 U1 RU77196 U1 RU 77196U1 RU 2008119416/22 U RU2008119416/22 U RU 2008119416/22U RU 2008119416 U RU2008119416 U RU 2008119416U RU 77196 U1 RU77196 U1 RU 77196U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tool
layer
electrode
coating
thickness
Prior art date
Application number
RU2008119416/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Иванович Астафьев
Евгений Михайлович Файншмидт
Владимир Федорович Пегашкин
Владимир Васильевич Пилипенко
Владимир Ильич Воротников
Андрей Владимирович Андриянов
Василий Францевич Пилипенко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ"
Priority to RU2008119416/22U priority Critical patent/RU77196U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU77196U1 publication Critical patent/RU77196U1/en

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электроэрозионным и электрохимическим методам обработки металлов и может быть использована для повышения износостойкости, восстановления размеров, упрочнения и повышения коррозионной стойкости любого инструмента, в частности инструмента деформацииThe utility model relates to electroerosive and electrochemical methods of metal processing and can be used to increase wear resistance, restore size, hardening and increase the corrosion resistance of any tool, in particular a deformation tool

Техническим результатом полезной модели является повышение работоспособности и эксплуатационной стойкости инструмента деформации.The technical result of the utility model is to increase the operability and operational stability of the deformation tool.

Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что на поверхность инструмента специальными электродами нанесено упрочняющее покрытие в виде трех легирующих электроэрозионных слоев, имеющих разную твердость, причем для формирования первого слоя используют никелевый электрод, второй слой формируют из сплава, содержащего, масс.%:The technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that a reinforcing coating in the form of three alloying electroerosion layers having different hardness is applied to the surface of the tool with special electrodes, moreover, a nickel electrode is used to form the first layer, the second layer is formed from an alloy containing, wt.%:

никель 25-40, хром 20-30, углерод 0,08-0,22, железо - остальное, а для формирования третьего слоя в качестве материала электрода используют хром, при этом толщина первого слоя составляет 0,2-0,35, а толщина второго слоя 0,3-0,4 от общей толщины упрочненного слоя, кроме того электроэрозионное покрытие наносят при следующих режимах: напряжении холостого хода 60-210 В, токе короткого замыкания 1,0-5,5 А, энергии импульсного разряда 1,5-8,5 Дж, частоте вибрации электрода-инструмента 50-200 Гц, частоте вращения электрода-инструмента вокруг своей оси 150-450 с-1 и амплитуде 10-110мкм в течении удельного времени 1,5-8,0 мин/см2, кроме того вибрирующий электрод обдувается охладителем, а в качестве охладителя используют сжатый воздух или нейтральный газ.nickel 25-40, chromium 20-30, carbon 0.08-0.22, iron - the rest, and chromium is used as the electrode material to form the third layer, while the thickness of the first layer is 0.2-0.35, and the thickness of the second layer is 0.3-0.4 of the total thickness of the hardened layer, in addition, the erosion coating is applied under the following conditions: open circuit voltage 60-210 V, short circuit current 1.0-5.5 A, pulse discharge energy 1, 5-8.5 J, vibration frequency of the electrode-tool 50-200 Hz, frequency of rotation of the electrode-tool around its axis 150-450 s -1 and amplitude 10-110m km during a specific time of 1.5-8.0 min / cm 2 , in addition, the vibrating electrode is blown by a cooler, and compressed air or neutral gas is used as a cooler.

Description

Полезная модель относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использована для повышения износостойкости, восстановления размеров, упрочнения и повышения коррозионной стойкости любого инструмента, в частности инструмента деформации.The utility model relates to electrophysical and electrochemical processing methods and can be used to increase wear resistance, restore size, hardening and increase the corrosion resistance of any tool, in particular a deformation tool.

Известен способ упрочнения инструмента из быстрорежущей стали, включающий насыщение из обмазки, содержащей, %:A known method of hardening a tool made of high speed steel, comprising saturation from a coating containing,%:

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 С23С 12/00, С23F 17/00, опубл. 2001.08.20).ferrotitanium 50-60, boron carbide 20-30, red blood salt 15-25, ammonium chloride 2-3, and subsequent triple tempering together with sulfidation in an airtight muffle in sodium sulfate at 550-570 ° C for 1 hour. Before saturation from the coating, the tool is ground, grinded and carburized at 980-1020 ° C with holding for 1.5 hours and cooling together with the muffle, the composition of the coating is diluted in ethyl silicate until a creamy paste is obtained, and FeTi - 75 is used as ferrotitanium (P -2172360, 7 C23C 12/00, C23F 17/00, publ. 2001.08.20).

Недостатком данного способа является его сложность воспроизводства и невысокая прочность сцепления наносимого покрытия с материалом инструмента.The disadvantage of this method is its complexity of reproduction and low adhesion strength of the applied coating to the tool material.

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, С23С 14/00, 14/26, опубл. 1996.06.27.). Недостатком данного способа является то, что такой способ требует нагрева упрочняемого инструмента, а с ростом температуры увеличивается толщина переходной зоны, что приводит к снижению прочности покрытия.Known methods for hardening tools, namely, that a wear-resistant coating of titanium nitride is applied to a pre-prepared surface, and a transition zone is formed between the tool surface and the coating, the value of which affects the adhesion of the coating to the tool material (P-2062817, C23C 14/00 , 14/26, publ. 1996.06.27.). The disadvantage of this method is that this method requires heating the hardened tool, and with increasing temperature, the thickness of the transition zone increases, which leads to a decrease in the strength of the coating.

Известен инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесение на нее трехслойного износостойкого ионно-плазменного покрытия, состоящего из верхнего слоя покрытия нитрида титана и нижнего слоя карбонитрида титана (пол. модель №23076, 7 С23С 14/ 32, опубл. 2002.05.20).A well-known tool with a multilayer coating containing a hard alloy tool base and applying a three-layer wear-resistant ion-plasma coating on it, consisting of an upper layer of titanium nitride coating and a lower layer of titanium carbonitride (floor model No. 23076, 7 C23C 14/32, publ. 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.Closest to the proposed tool is a multilayer coating containing a hard alloy tool base and a three-layer wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, consisting of an outer layer of titanium nitride TiN, a lower layer of titanium carbonitride TiCN and additionally containing an intermediate layer subjected to ion bombardment .

В качестве материала промежуточного слоя выбран нитрид титана-алюминия TiAlN или нитрид титана - циркония NiZrN (пол. модели №№37721, 37722, 7 С23С 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.As the material of the intermediate layer, titanium-aluminum nitride TiAlN or titanium-zirconium nitride NiZrN was selected (model no. 37721, 37722, 7 C23C 14/32, publ. 2004.05.10). The main disadvantages of such coatings are that reinforcing coatings having good adhesion to the tool material have a relatively low hardness and level of compressive stresses, or have high microhardness, but insufficient adhesion to the tool base. As a result of this, the coating easily undergoes abrasive wear, cracks quickly nucleate and propagate in it, leading to the destruction of the coating, which reduces the resistance of the deformation tool.

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.In this case, the most interesting are the methods by which significant hardening of the surface layers of the tool is achieved. The main advantage of the surface treatment of the tool is the combination of high hardness and strength of the surface layer with the viscosity and high ductility of the base of the product.

Значительный эффект поверхностного упрочнения достигается за счет повышения не только твердости, но и износо- и коррозионной стойкости рабочей поверхности инструмента деформации. Для реализации указанных достоинств в промышленных условиях представляют интересы методы упрочнения концентрированными потоками энергии, в том числе с использованием электрических разрядов.A significant effect of surface hardening is achieved by increasing not only the hardness, but also the wear and corrosion resistance of the working surface of the deformation tool. To realize these advantages under industrial conditions, methods of hardening by concentrated energy flows, including using electric discharges, are of interest.

Наиболее простым при этом является способ электроэрозионного легирования.The simplest method is electroerosive alloying.

Электроэрозионное легирование особенно эффективно для повышения износостойкости инструмента деформации в условиях острейшего дефицита инструментальных сталей.Electroerosive alloying is especially effective for increasing the wear resistance of a deformation tool in the conditions of an acute shortage of tool steels.

Технической результатом полезной модели является повышение работоспособности и стойкости инструмента деформации.The technical result of the utility model is to increase the health and durability of the deformation tool.

Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что на поверхность инструмента специальными электродами нанесено покрытие в виде трех легирующих электроэрозионных слоев, имеющих разную твердость, причем для формирования первого слоя используют никелевый электрод, второй слой формируют из сплава, содержащего, масс.%: никель 25-40, хром 20-30, углерод 0,08-0,22, железо - остальное, а для формирования третьего слоя в качестве материала электрода используют хром, при этом толщина первого слоя составляет 0,2-0,35, а толщина второго слоя - 0,3-0,4 от общей толщины упрочненного слоя, кроме того электроэрозионное покрытие наносят при следующих режимах: напряжении холостого хода 60-210 В, токе короткого замыкания 1,0-5,5 А, энергии импульсного разряда 1,5-8,5 Дж, частоте вибрации электрода-инструмента 50-200 Гц, частоте вращения электрода-инструмента вокруг своей оси 150-450 с-1 и амплитуде 10-110 мкм в течении удельного времени 1,5-8,0 мин/см2, кроме того вибрирующий электрод обдувается охладителем, а в качестве охладителя используют сжатый воздух или нейтральный газ.The technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that the surface of the instrument is coated with special electrodes in the form of three alloying electroerosion layers having different hardness, moreover, a nickel electrode is used to form the first layer, the second layer is formed from an alloy containing, wt.%: Nickel 25-40, chromium 20-30, carbon 0.08-0.22, iron - the rest, and chromium is used as the electrode material to form the third layer, while the thickness of the first layer is 0.2-0.35, and the thickness second o layer - 0.3-0.4 of the total thickness of the hardened layer, in addition, the erosion coating is applied under the following conditions: open circuit voltage of 60-210 V, short circuit current of 1.0-5.5 A, pulse discharge energy 1, 5-8.5 J, the vibration frequency of the electrode-tool is 50-200 Hz, the frequency of rotation of the electrode-tool around its axis is 150-450 s -1 and the amplitude is 10-110 microns for a specific time of 1.5-8.0 min / cm 2 , in addition, the vibrating electrode is blown by a cooler, and compressed air or neutral gas is used as a cooler.

Полезная модель поясняется чертежом - фиг.1, на котором показан инструмент с электроэрозионным покрытием.The utility model is illustrated by the drawing - figure 1, which shows a tool with an EDM coating.

Инструмент состоит из основного материала 1, выполненного из инструментальной стали и нанесенного электроэрозионного покрытия в виде трех слоев 2, 3 и 4, которые имеют разную твердость.The tool consists of the main material 1, made of tool steel and applied electroerosive coating in the form of three layers 2, 3 and 4, which have different hardness.

Для осуществления предлагаемого технического решения обрабатываемый инструмент 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 упрочнения материал электрода переносится на обрабатываемую поверхность инструмента, образуя слой высокопрочного покрытия из легирующего материала.To implement the proposed technical solution, the machined tool is subjected to electrical discharge machining by known methods. Depending on the initial physicochemical properties of the treated surface, the treatment regimes and the type of alloying electrode material are established. In the process of electroerosive hardening, the electrode material is transferred to the machined surface of the tool, forming a layer of high-strength coating of alloying material.

Преимущество заявляемого технического решения заключается в том, что качественный и количественный состав теплопроводного материала, используемого в качестве первого слоя 2, обеспечивает образование неограниченного твердого раствора с материалом инструмента 1, состав третьего слоя 4 образует неограниченный твердый раствор с материалом первого слоя 2, что в первом и во втором случае обеспечивает хорошую сцепляемость. Второй слой 3 является промежуточным между первым 2 и третьим 4 слоями.The advantage of the proposed technical solution is that the qualitative and quantitative composition of the heat-conducting material used as the first layer 2 provides the formation of an unlimited solid solution with the material of the tool 1, the composition of the third layer 4 forms an unlimited solid solution with the material of the first layer 2, which in the first and in the second case provides good adhesion. The second layer 3 is intermediate between the first 2 and third 4 layers.

Нанесение основного покрытия способствует более плавному изменению физико-механических свойств от покрытия к основе, что приводит к снижению градиента напряжений на границе между основой инструмента и нанесенным покрытием, к повышению прочности сцепления покрытия с инструментальной основой и, как следствие, к увеличению стойкости инструмента деформации при его эксплуатации.The application of the main coating contributes to a smoother change in the physicomechanical properties from the coating to the base, which leads to a decrease in the stress gradient at the boundary between the tool base and the applied coating, to an increase in the adhesion strength of the coating to the tool base, and, as a result, to an increase in the tool resistance when its operation.

Первый слой 2 покрытия, имеющий высокую жаростойкость до 1000°С и теплопроводность, соответствующую материалу детали инструмента 1, обеспечивает изменение внутреннего напряжения растяжения и напряжения сжатия, а также равномерность распределения толщины слоя покрытия.The first coating layer 2, having high heat resistance up to 1000 ° C and thermal conductivity corresponding to the material of the tool part 1, provides a change in the internal tensile stress and compression stress, as well as the uniform distribution of the thickness of the coating layer.

Материал третьего слоя 4 обеспечивает повышенную износостойкость, локализацию пор покрытия (улучшает сплошность покрытия) и способствует быстрому периоду приработки.The material of the third layer 4 provides increased wear resistance, localization of the pores of the coating (improves the continuity of the coating) and contributes to a quick break-in period.

Средний слой 3 является плавным переходом от первого 2 слоя к третьему 4 и способствует хорошей сцепляемости наносимых слоев.The middle layer 3 is a smooth transition from the first 2 layers to the third 4 and contributes to good adhesion of the applied layers.

В момент соприкосновения электрода с деталью инструмента 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 инструмент.At the moment of contact of the electrode with the tool part, large short-circuit currents occur and the electrode starts to heat up, and if cooling is not performed, the electrode may become hot and droplets of the electrode material will stick to the tool.

Кроме того происходит окисление нагретого электрода за счет взаимодействия с кислородом воздуха, что приводит к быстрому износу электрода.In addition, the heated electrode is oxidized due to interaction with atmospheric oxygen, which leads to rapid electrode wear.

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.To eliminate this drawback, it is proposed to perform electrode cooling with a cooler. As a cooler, compressed air or neutral gas is used, which is supplied to the electrode through a special nozzle.

Исследования режимов электроэрозионного легирования инструмента из инструментальных марок сталей с применением тугоплавких электродов типа ВК6, ВК8, ВК15, Т15К6, Cr, Ni, сормайт и др., показали, что наилучший эффект упрочнения инструмента был достигнут при нанесении первого (нижнего) слоя покрытия из никелевого электрода, второго (среднего) слоя из материала электрода, состоящего из, масс.%: никель 25-40, хром 20-30, углерод 0,08-0,22, железо - остальное и третьего (верхнего) слоя из материала электрода в виде хрома. Кроме того толщина первого слоя составляет 0,2-0,3, а толщина второго слоя - 0,3-0,4 от общей толщины упрочненного слоя.Studies of the modes of electroerosive alloying of tools made of tool steels using refractory electrodes such as VK6, VK8, VK15, T15K6, Cr, Ni, Sormait, etc., showed that the best tool hardening effect was achieved when applying the first (lower) nickel coating layer the electrode, the second (middle) layer of electrode material, consisting of, wt.%: nickel 25-40, chromium 20-30, carbon 0.08-0.22, iron - the rest and the third (upper) layer of electrode material in the form of chrome. In addition, the thickness of the first layer is 0.2-0.3, and the thickness of the second layer is 0.3-0.4 of the total thickness of the hardened layer.

Кроме того электроэрозионное покрытие наносят при следующих режимах: напряжении холостого хода 60-210 В, токе короткого замыкания 1,0-5,5 А, энергии импульсного разряда 1,0-8,5 Дж, частоте вибрации электрода-инструмента 50-200 Гц, частоте вращения электрода-инструмента вокруг своей оси 150-450 с-1 и амплитудой 10-100 мкм в течении удельного времени 1,5-8,0 мин/см2, кроме того вибрирующий электрод обдувается сжатым воздухом или нейтральным газом.In addition, the EDM coating is applied under the following conditions: open circuit voltage 60-210 V, short circuit current 1.0-5.5 A, pulse discharge energy 1.0-8.5 J, vibration frequency of the electrode tool 50-200 Hz , the frequency of rotation of the electrode-tool around its axis is 150-450 s -1 and the amplitude of 10-100 microns for a specific time of 1.5-8.0 min / cm 2 , in addition, the vibrating electrode is blown by compressed air or neutral gas.

Заявляемые пределы параметров операций обосновываются следующим. Установлено, что при нанесении электроэрозионного покрытия с частотой вращения электрода-инструмента вокруг своей оси менее 150 с-1 в течение удельного времени, большего 8,0 мин/см2 невозможно достичь технического результата полезной модели, т.к. образуются слишком толстые слои, обладающие низкой адгезией с подложкой.The claimed limits of the parameters of operations are justified as follows. It was found that when applying an erosion coating with a frequency of rotation of the electrode-tool around its axis less than 150 s -1 for a specific time greater than 8.0 min / cm 2 it is impossible to achieve the technical result of the utility model, because too thick layers are formed that have low adhesion to the substrate.

Увеличение частоты вращения свыше 450 с-1 в течении удельного времени, меньшего 1,5 мин/см2, приводит к образованию слишком тонких слоев, которые быстро изнашиваются. Также установлено, что для достижения технического результата полезной модели кроме вибрации электрода-инструмента и вращения его вокруг своей оси, необходимо перемещать электрод-инструмент в поперечном и продольном направлении. Перемещение в каждом направлении с частотой менее 50 Гц и амплитудой менее 10 мкм не позволяет достичь технического результата, т.к. покрытие получается недостаточно толстым, сплошным и износостойким. Перемещение с частотой более 200 Гц и амплитудой более 100 мкм не приводит к увеличению толщины, сплошности и износостойкости и технически нецелесообразно..An increase in the rotational speed in excess of 450 s -1 during a specific time of less than 1.5 min / cm 2 leads to the formation of too thin layers that wear out quickly. It was also established that in order to achieve the technical result of the utility model, in addition to vibration of the electrode-tool and its rotation around its axis, it is necessary to move the electrode-tool in the transverse and longitudinal directions. Moving in each direction with a frequency of less than 50 Hz and an amplitude of less than 10 microns does not allow to achieve a technical result, because the coating is not thick enough, solid and wear resistant. Moving with a frequency of more than 200 Hz and an amplitude of more than 100 μm does not lead to an increase in thickness, continuity, and wear resistance and is technically impractical ..

ПримерExample

Опытное опробование предлагаемого технического решения проводили на матрицах для прессования слитков. Предложенным решением была упрочнена партия матриц в количестве 35 шт.Experimental testing of the proposed technical solution was performed on ingot pressing dies. The proposed solution strengthened the batch of matrices in the amount of 35 pcs.

Электроискровое покрытие матриц проводили при следующих параметрах:Electrospark coating of matrices was carried out with the following parameters:

- ток короткого замыкания, А- short circuit current, A - 4,5- 4,5 - напряжение холостого хода, В- open circuit voltage, V - 120- 120 - емкость конденсаторов, мкф.- capacitance of capacitors, microfarads. - 900- 900 - энергия импульсного разряда, Дж- pulse discharge energy, J - 5,5- 5.5 - частота вибрации электрода-инструмента, Гц- frequency of vibration of the electrode tool, Hz - 180- 180 - частота вращения электрода-инструмента, с-1 - frequency of rotation of the electrode tool, s -1 - 400- 400

- амплитуда движения электрода- инструмента, мкм- the amplitude of the movement of the electrode tool, microns - 5-60- 5-60 - охлаждение электрода- electrode cooling - сжатый воздух- compressed air - твердость материала инструмента, HRC- hardness of tool material, HRC - 46- 46 - твердость материала 1-го слоя, HRC- hardness of the material of the 1st layer, HRC - 55- 55 - твердость материала 2-го слоя, HRC- hardness of the material of the 2nd layer, HRC - 64- 64 - толщина 1-го слоя покрытия, мкм- thickness of the 1st coating layer, microns - 250- 250 - толщина 2-го слоя покрытия, мкм- thickness of the 2nd coating layer, microns - 200- 200 - сплошность покрытия, %- coating continuity,% - 97- 97

Было установлено, что общий уровень износостойкости инструмента деформации, упрочненного указанными сплавами, оказался значительно выше, чем у неупрочненных термозакаленных контрольных образцов.It was found that the overall level of wear resistance of a deformation tool hardened by the indicated alloys turned out to be significantly higher than that of unreinforced thermally quenched control samples.

Толщину нанесенного покрытия измеряли толщиномером МТ-41 НЦ, сплошность - микроскопом МИМ-8. Износостойкость покрытий определяли на стенде для испытания по схеме "вал-втулка" с частотой возвратно- вращательного движения вала 2,1 Гц, давлением в зоне контакта 27 МПа, углом качания 55° при скорости скольжения 6,5 см/с, использовали смазку ЦИАТИМ-200. Массу до и после испытаний измеряли на аналитических весах, коэффициент трения измеряли тензометрическим устройством.The thickness of the applied coating was measured with a MT-41 NTs thickness gauge, and the continuity was measured with a MIM-8 microscope. The wear resistance of the coatings was determined on a test bench according to the “shaft-bushing” scheme with a frequency of shaft rotation of 2.1 Hz, pressure in the contact zone of 27 MPa, a swing angle of 55 ° at a sliding speed of 6.5 cm / s, TsIATIM grease was used -200. The mass before and after the tests was measured on an analytical balance, the friction coefficient was measured by a tensometric device.

Эффективность упрочненного инструмента деформации определяли по величине коэффициента повышения стойкости, определяемого как отношение стойкости инструмента с покрытием к стойкости инструмента с покрытием по методу способа-прототипа и к стойкости инструмента без упрочнения.The effectiveness of the hardened deformation tool was determined by the value of the coefficient of increase in resistance, defined as the ratio of the resistance of the coated tool to the resistance of the coated tool according to the prototype method and to the tool life without hardening.

При нанесении электроэрозионного покрытия в зону контакта электрода с инструментом через специальное сопло подавали сжатый газ.When applying an EDM coating, compressed gas was supplied through a special nozzle into the zone of contact between the electrode and the tool.

Данные по износостойкости приведены в таблице №1.Data on wear resistance are given in table No. 1.

Таблица №1Table number 1 Способ упрочненияHardening method Легирующий материалAlloying material Время работы инструмента, кол-во опрессовокTool working time, number of crimping Коэффициент износостойкостиWear coefficient

3-х слойное электроэрозио иное3-layer electroerosio other никель - (нижний) слой; никель 35, хром 25, углерод 0,12, железо - остальное (средний) слой; хром - (верхний) слой.nickel - (lower) layer; nickel 35, chromium 25, carbon 0.12, iron - the rest (middle) layer; chrome - (top) layer. 6767 1,761.76 2-х слойное электроэрозионное2-layer electroerosive никель 55, хром 45
- нижний слой, хром - верхний слой
nickel 55, chrome 45
- bottom layer, chrome - top layer
6060 1,581,58
ионно-плазменное покрытие (по прототипу)ion-plasma coating (prototype) TiN - нижний слой TiAIN, NiZrN - средний слой, TiCN - верхний слойTiN - lower layer TiAIN, NiZrN - middle layer, TiCN - upper layer 4848 1,251.25 однослойное электроэрозионное порытиеsingle layer electrical discharge erosion хромchromium 5353 1,401.40 контрольные без упрочненияcontrol without hardening -- 3838 1,001.00

Как видно из приведенных в таблице №1 данных, коэффициент износостойкости инструмента деформации, обработанного по предлагаемому техническому решению выше в 1,40-1,76 раза в сравнении с обычным термозакаленным инструментом без упрочнения ив 1,25 раза выше, чем обработанные по способу - прототипу.As can be seen from the data in table No. 1, the coefficient of wear resistance of a deformation tool processed according to the proposed technical solution is 1.40-1.76 times higher in comparison with a conventional thermally hardened tool without hardening willows 1.25 times higher than those processed by the method prototype.

Предлагаемое техническое решение позволяет существенно повысить стойкость инструмента деформации, а также сократить расход дорогостоящих инструментальных материалов, что существенно повышает эффективность применения инструмента.The proposed technical solution can significantly increase the resistance of the deformation tool, as well as reduce the consumption of expensive tool materials, which significantly increases the efficiency of the tool.

Таким образом заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу.Thus, the claimed technical solution fully fulfills the task.

Достоинством данного технического решения является:The advantage of this technical solution is:

- высокая прочность сцепления нанесенного материала электрода с инструментальной основой за счет взаимного диффузионного механического перемешивания;- high adhesion strength of the applied electrode material to the instrumental base due to mutual diffusion mechanical mixing;

- возможность локального нанесения покрытия без специальной защиты остальной поверхности;- the possibility of local coating without special protection of the remaining surface;

- отсутствие изменений физико-механических свойств деталей.- the absence of changes in the physical and mechanical properties of parts.

Claims (2)

1. Инструмент деформации с многослойным покрытием, содержащий металлическую основу из твердого сплава и нанесенное на него упрочняющее покрытие, отличающийся тем, что упрочняющее покрытие выполнено в виде трех электроэрозионных слоев, имеющих разную твердость, причем для формирования первого слоя используют никелевый электрод, второй слой формируют из сплава, содержащего, мас.%: никель 25-40, хром 20-30, углерод 0,08-0,22, железо остальное, а для формирования третьего слоя в качестве материала электрода используют хром, при этом толщина первого слоя составляет 0,2-0,35, а толщина второго слоя 0,3-0,4 от общей толщины упрочненного слоя, кроме того, электроэрозионное покрытие наносят при следующих режимах: напряжении холостого хода 60-210 В, токе короткого замыкания 1,0-5,5 А, энергии импульсного разряда 1,5-8,5 Дж, частоте вибрации электрода-инструмента 50-200 Гц, частоте вращения электрода-инструмента вокруг своей оси 150-450 с-1 и амплитуде 10-110 мкм в течение удельного времени 1,5-8,0 мин/см2, кроме того, вибрирующий электрод обдувается охладителем.1. The deformation tool with a multilayer coating containing a metal base of a hard alloy and a reinforcing coating deposited on it, characterized in that the reinforcing coating is made in the form of three electroerosive layers having different hardness, and a nickel electrode is used to form the first layer, the second layer is formed from an alloy containing, wt.%: nickel 25-40, chromium 20-30, carbon 0.08-0.22, the rest is iron, and chromium is used as the electrode material to form the third layer, while the thickness of the first I is 0.2-0.35, and the thickness of the second layer is 0.3-0.4 of the total thickness of the hardened layer, in addition, the erosion coating is applied under the following conditions: open circuit voltage 60-210 V, short circuit current 1, 0-5.5 A, pulse discharge energy 1.5-8.5 J, vibration frequency of the electrode-tool 50-200 Hz, frequency of rotation of the electrode-tool around its axis 150-450 s -1 and amplitude 10-110 microns in for a specific time of 1.5-8.0 min / cm 2 , in addition, the vibrating electrode is blown by a cooler. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве охладителя используют сжатый воздух или нейтральный газ.
Figure 00000001
2. The tool according to claim 1, characterized in that as the cooler using compressed air or neutral gas.
Figure 00000001
RU2008119416/22U 2008-05-16 2008-05-16 MULTI-LAYER DEFORMATION TOOL RU77196U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008119416/22U RU77196U1 (en) 2008-05-16 2008-05-16 MULTI-LAYER DEFORMATION TOOL

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008119416/22U RU77196U1 (en) 2008-05-16 2008-05-16 MULTI-LAYER DEFORMATION TOOL

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU77196U1 true RU77196U1 (en) 2008-10-20

Family

ID=40041478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008119416/22U RU77196U1 (en) 2008-05-16 2008-05-16 MULTI-LAYER DEFORMATION TOOL

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU77196U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU74845U1 (en) MULTI-LAYER DEFORMATION TOOL
Chen et al. Surface modification of resistance welding electrode by electro-spark deposited composite coatings: Part I. Coating characterization
JP5435326B2 (en) Die-casting coating mold and manufacturing method thereof
RU2478138C1 (en) Method of vacuum-ion-plasma deposition of multilayer wear-proof coating for cutting tool
RU75350U1 (en) DEFORMATION TOOL FOR PRESSING PROFILES FROM TITANIUM ALLOYS
Gill et al. Investigation of micro-hardness in electrical discharge alloying of En31 tool steel with Cu–W powder metallurgy electrode
BR112014011207B1 (en) LINEAR FRICTION WELDING TOOL, METHOD FOR PRODUCING WELDING TOOL AND WELDING TOOL USE
Gill et al. Surface alloying by powder metallurgy tool electrode using EDM process
Rukanskis Control of metal surface mechanical and tribological characteristics using cost effective electro-spark deposition
Padhee et al. Feasibility of Al− TiC coating on AZ91 magnesium alloy by TIG alloying method for tribological application
Verbitchi et al. Electro-spark coating with special materials
JP2024009364A (en) Method for manufacturing hard film formation target, and hard film formation target
RU2418074C1 (en) Procedure for strengthening items out of metal materials for production of nano structured surface layers
RU77196U1 (en) MULTI-LAYER DEFORMATION TOOL
Paustovskii et al. Optimization of the composition, structure, and properties of electrode materials and electrospark coatings for strengthening and reconditioningof metal surfaces
Birol et al. AlTiN and AlTiON-coated hot work tool steels for tooling in steel thixoforming
RU82614U1 (en) PROTECTED COATING TOOL
RU82613U1 (en) PROTECTED COATING TOOL
RU76591U1 (en) MULTI-LAYERED TOOL
RU74592U1 (en) MULTI-LAYER DEFORMATION TOOL
CN104947157A (en) Electrodeposition-laser remelting strengthening technology for Fe-ZrO2 nano composite layer on 45# steel surface
RU82612U1 (en) PROTECTED COATED STAMP TOOL
RU60014U1 (en) ELECTROEROSIVE COATING DEFORMATION TOOL
Kumari Study of TiC coating on different type steel by electro discharge coating
RU63276U1 (en) MULTI-LAYER-CUTTING TOOL

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20090517