NL8320322A

NL8320322A - CUTTING TOOL AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF.

Info

Publication number: NL8320322A
Application number: NL8320322A
Authority: NL
Original assignee: Vni Instrument Inst
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1985-08-01
Also published as: JPS61500014A; NO162546B; WO1985001461A1; NO162546C; AU2122283A; GB2156388B; FI851957A0; SE8502084L; DK212785A; NO852147L; SE8502084D0; AU563115B2; DK212785D0; DE3390533C2; DE3390533T1; ATA908783A; DK153926B; SE448214B; BR8307752A; GB8510515D0

Description

8 3 2 0 3 2/¾ N.O. 33182 18 3 2 0 3 2 / ¾ N.O. 33182 1

Aanvraagster noemt als uitvinder:The applicant mentions as inventor:

Viktor Petrovich ZHED,Viktor Petrovich ZHED,

Alexei Georgievich GAVRILOV,Alexei Georgievich GAVRILOV,

Andrei Karlovich SINELSCHIKOV,Andrei Karlovich SINELSCHIKOV,

Elena Ivanovna KURBATOVA,Elena Ivanovna KURBATOVA,

Sara Ganievna URADOVSKIKH,Sara Ganievna URADOVSKIKH,

Gennady Vasilievich LUKYANENKO,Gennady Vasilievich LUKYANENKO,

Igor Andreevich ORDINARTSEV.Igor Andreevich ORDINARTSEV.

Snijgereedschap en werkwijze ter vervaardiging daarvan»Cutting tools and method for their manufacture »

Technisch gebied.Technical area.

De uitvinding heeft betrekking op de metaalbewerking en heeft in 5 het bijzonder betrekking op snijgereedschappen en werkwijzen ter vervaardiging daarvan.The invention relates to metalworking and in particular relates to cutting tools and methods for the manufacture thereof.

Stand der techniekState of the art

De grote stappen vooruit in de machinebouw en machinale metaalbewerking vereisen verbetering van slijtvastheid en uitbreiding van de 10 gebruiksduur van snijgereedschappen. De traditionele metallurgische technieken, zoals bijvoorbeeld legeren, lijken echter niet zeer doelmatig te zijn.The major advances in machine building and machining require improvement of wear resistance and extension of cutting tool life. However, traditional metallurgical techniques, such as alloying, do not seem to be very effective.

Vorming van slijtvaste bekledingen van hoge kwaliteit is een van de moderne ontwikkelingen die zijn ingezet om de slijtvastheid van 15 snijgereedschappen te verbeteren.The formation of high-quality wear-resistant coatings is one of the modern developments that have been used to improve the wear resistance of 15 cutting tools.

Een verbetering in de kwaliteit van snijgereedschappen en in de werkwijzen ter vervaardiging daarvan, is een andere ontwikkeling.An improvement in the quality of cutting tools and in the methods of their manufacture is another development.

Bekend in de techniek is een snijgereedschap (zie bijvoorbeeld Zweeds octrooischrift 330.470), waarvan het basismetaal bekleed is met 20 een basislaag, waar bovenop een slijtvaste bekleding wordt gevormd, waarvan de samenstelling soortgelijk is aan die van de basislaag.Known in the art is a cutting tool (see, for example, Swedish Patent 330,470), the base metal of which is coated with a base layer, on top of which a wear resistant coating is formed, the composition of which is similar to that of the base layer.

Eveneens bekend is een werkwijze ter vervaardiging van het bekende snijgereedschap (zie bijvoorbeeld het Zweedse octrooischrift 330.470), die daarin bestaat, dat het bewerkingoppervlak van het basismetaal van 25 het gereedschap wordt verhit en een reagensgas onder een verminderde druk wordt ingevoerd, waarbij de gasbestanddelen met elkaar reageren onder achtereenvolgens vorming van een basislaag en een slijtvaste bekleding op het bewerkingsoppervlak van het basismetaal.Also known is a method of manufacturing the known cutting tool (see, for example, Swedish Patent 330,470), which consists in heating the working surface of the base metal of the tool and introducing a reagent gas under reduced pressure, the gas components being react with each other to successively form a base coat and an abrasion resistant coating on the work surface of the base metal.

De bekende techniek van vervaardiging van het bekende gereedschap 30 zorgt echter voor een mechanische of moleculaire adhesie van de basislaag aan het basisraetaal en van de slijtvaste bekleding aan de basis- 8320322 2 laag met het resultaat, dat de aldus aangebrachte bekledingen kunnen scheiden. Dit benadeelt de duurzaamheid van het gereedschap.The known technique of manufacturing the known tool 30, however, provides a mechanical or molecular adhesion of the base coat to the base metal and the abrasion resistant coating to the base 8320322 2 with the result that the coatings so applied can separate. This adversely affects the durability of the tool.

Bovendien wordt het basismetaal van het gereedschap, vervaardigd volgens bekende werkwijzen, verhit tot een temperatuur, die tamelijk 5 hoog is en daardoor schadelijk voor de hardheid van het metaal. Dit benadeelt eveneens de duurzaamheid van het gereedschap.In addition, the base metal of the tool, manufactured according to known methods, is heated to a temperature which is quite high and thereby harmful to the hardness of the metal. This also impairs the durability of the tool.

Voorts is een snijgereedschap bekend (zie bijvoorbeeld "Fisika i khimiya obrabotki materialov" Journal, "Nauka Publishers", Moskou, 1979, nr. 2, blz. 169 in het Russisch), waarvan het basismetaal bekleed 10 is met een basislaag, waar bovenop een slijtvaste bekleding wordt gevormd, waarbij de samenstelling van de laatstgenoemde identiek is aan die van de basislaag.Furthermore, a cutting tool is known (see, for example, "Fisika i khimiya obrabotki materialov" Journal, "Nauka Publishers", Moscow, 1979, no. 2, p. 169 in Russian), the base metal of which is coated with a base layer, on top of which a wear-resistant coating is formed, the composition of the latter being identical to that of the base layer.

In de stand der techniek is eveneens een werkwijze bekend ter vervaardiging van een snijgereedschap (zie bijvoorbeeld "Fisika i khimiya 15 obrabotki materialov" Journal, "Nauka Publishers", Moskou 1979, nr. 2, blz. 169) die daarin bestaat, dat ten minste een kathode vervaardigd uit een vuurvast materiaal onder een verminderde druk door een elektrische boog verdampt wordt, een spanning op het snijgereedschap wordt aangebracht, het bewerkingsoppervlak van het basismetaal van het ge-20 reedschap onder een verminderde druk wordt gereinigd en verhit door het kathodebombardement door de ionen van het verdampte materiaal, vervolgens de spanning verlaagd wordt en een reagensgas onder druk in de onder een verminderde druk staande ruimte wordt ingevoerd onder vorming van een slijtvaste bekleding. Volgens deze werkwijze is het krachtens 25 dit kathodebombardement onder verminderde druk door de ionen van het verdampte materiaal, dat de basislaag op het bewerkingsoppervlak van het basismetaal van het gereedschap gevormd wordt.The prior art also discloses a method of manufacturing a cutting tool (see, for example, "Fisika i khimiya 15 obrabotki materialov" Journal, "Nauka Publishers", Moscow 1979, No. 2, p. 169), which comprises at least one cathode made of a refractory material is evaporated under reduced pressure by an electric arc, a voltage is applied to the cutting tool, the working surface of the base metal of the tool is cleaned under reduced pressure and heated by the cathode bombardment by the ions of the evaporated material, then the voltage is lowered and a pressurized reactant gas is introduced into the vacuum space to form a wear-resistant coating. According to this method, it is by virtue of this cathode bombardment under reduced pressure by the ions of the evaporated material that the base layer is formed on the working surface of the base metal of the tool.

Echter condenseren de atomen van het desintegrerende kathodemetaal snel onder een verminderde druk, die varieert tussen 6,67x10“^ tot 30 6,67x10“-* Pa, zodat het metaal, dat aan het bewerkingsoppervlak van het basismetaal van het gereedschap, vervaardigd volgens deze werkwijze, grenst nagenoeg koud blijft. Dit benadeelt het difussiemechanisme bij het grensvlak tussen het basismetaal en de basislaag, hetgeen dientengevolge de grensvlakbindingen verzwakt en de fysische en mechanische 35 eigenschappen van het metaal nadelig beïnvloedt. Een slechte duurzaamheid van het gereedschap tijdens gebruik is in dit geval onvermijdelijk.However, the atoms of the disintegrating cathode metal rapidly condense under a reduced pressure, which varies between 6.67x10 "to 6.67x10" * Pa, so that the metal attached to the base metal machining surface of the tool is manufactured according to this method, remains almost cold. This disadvantages the diffusion mechanism at the interface between the base metal and the base layer, which consequently weakens the interface bonds and adversely affects the physical and mechanical properties of the metal. In this case, poor tool durability during use is inevitable.

Bovendien voorkomt de basislaag, gevormd tijdens de reiniging en de verhitting van het bewerkingsoppervlak van het basismetaal volgens 40 de bekende werkwijze, dat het reagensgas, dat wordt ingevoerd, op dit 8320322 3 oppervlak met een hoge snelheid diffundeert. Dit vermindert de sterkte van de bindingen bij het grensvlak tussen het basisraetaal en de basislaag en benadeelt dientengevolge de duurzaamheid van het snijgereed-schap.In addition, the base layer formed during the cleaning and heating of the base metal working surface according to the known method prevents the reagent gas being introduced from diffusing on this 8320322 surface at a high speed. This reduces the strength of the bonds at the interface between the base metal and the base layer and consequently disadvantages the durability of the cutting tool.

5 Beschrijving van de uitvindingDescription of the invention

Het hoofddoel van de uitvinding is het verschaffen van een snijge-reedschap, waarvan het basismetaal zodanig machinaal is bewerkt dat de duurzaamheid van het gereedschap wordt verlengd, en het verschaffen van een werkwijze ter vervaardiging van het snijgereedschap door middel 10 waarvan een reagensgas op het juiste moment en met de juiste temperatuur wordt ingevoerd om de sterkte van de bindingen tussen het basismetaal en de basislaag te vergroten.The main object of the invention is to provide a cutting tool, the base metal of which is machined to extend the durability of the tool, and to provide a method of manufacturing the cutting tool by means of which a reagent gas is properly moment and with the correct temperature is introduced to increase the strength of the bonds between the base metal and the base layer.

Dit doel wordt bereikt bij een snijgereedschap, waarbij op het basismetaal van het bewerkingsoppervlak ervan wordt gevormd een basislaag 15 en een slijtvaste bekleding, die uit dezelfde bestanddelen bestaat als de basislaag en lagen op het oppervlak van de basislaag, welk snijgereedschap volgens de uitvinding bovendien voorzien is van een thermisch stabiele overgangsbekleding, die in het basismetaal aan de zijde, die grenst aan het bewerkingsoppervlak, is ingebed en bestaat uit de be-20 standdelen van het basismetaal en van die van de basislaag, waarbij de concentratie van de bestanddelen van de basislaag geleidelijk afneemt met de diepte van het basisraetaal, beginnende bij het bewerkingsoppervlak ervan.This object is achieved in a cutting tool, in which a base layer 15 and an abrasion-resistant coating consisting of the same components as the base layer and layers on the surface of the base layer are formed on the base metal of its working surface, which cutting tool according to the invention additionally is of a thermally stable transition coating embedded in the base metal on the side adjacent to the machining surface and consists of the base metal and base layer components, the concentration of the base layer constituents gradually decreases with the depth of the base rite, starting from its machining surface.

Het is raadzaam, dat de dikte van de thermisch stabiele overgangs-25 laag van het snijgereedschap van de uitvinding 0,1 tot 10 ym is.It is recommended that the thickness of the thermally stable transition layer of the cutting tool of the invention be 0.1 to 10 µm.

Hiertoe wordt bij de werkwijze ter vervaardiging van snijgereed-schappen door verdamping ten minste een kathode, vervaardigd uit een vuurvast materiaal, door middel van een elektrische boog onder verminderde druk, het aanbrengen van een spanning op het snijgereedschap, het 30 reinigen en verhitten van het bewerkingsoppervlak van het basismetaal van het snijgereedschap door het kathodebombardement met de ionen van het verdampte materiaal onder verminderde druk, het verminderen van de spanning en het invoeren van een reagensgas on een slijtvaste bekleding te vormen, waarbij, het reagensgas volgens de uitvinding ingevoerd 35 wordt tijdens de reiniging en verhitting van het bewerkingsoppervlak van het basismetaal van het snijgereedschap, wanneer de temperatuur van dit oppervlak gelijk is aan de temperatuur, waarbij het voornaamste bestanddeel van het gas in het basismetaal oplost en waarbij verder verhitting van het bewerkingsoppervlak van het basismetaal gelijktijdig 40 plaats heeft met de afzetting van het basislaag en van de thermisch 8320322 4 stabiele overgangsbekleding totdat de temperatuur van fase-evenwicht tussen de bestanddelen van de bekledingen bereikt is.To this end, in the method of manufacturing cutting tools by evaporation, at least one cathode, made of a refractory material, is applied by means of an electric arc under reduced pressure, applying a voltage to the cutting tool, cleaning and heating the working surface of the base metal of the cutting tool by cathode bombardment with the ions of the evaporated material under reduced pressure, reducing the stress and introducing a reactant gas to form a wear resistant coating, wherein the reactant gas of the invention is introduced during the cleaning and heating of the working surface of the base metal of the cutting tool, when the temperature of this surface is equal to the temperature, whereby the main constituent of the gas dissolves in the base metal and where further heating of the working surface of the base metal simultaneously takes place has d The deposition of the base coat and of the thermal transition coating 8320322 4 until the phase-equilibrium temperature between the components of the coatings is reached.

Het is eveneens raadzaam, dat bij de werkwijze volgens de uitvinding het reagensgas wordt ingevoerd onder omstandigheden tot een ver-5 minderde druk, die varieert van 667x10“^ tot 800x10-^ Pa, is ingesteld.It is also advisable that in the process of the invention, the reactant gas is introduced under conditions until a reduced pressure ranging from 667x10 4 to 800 x 10 Pa is set.

Tengevolge van de onderhavige uitvinding wordt het snijgereedschap ten dele bevrijd van de hoge thermische, elastische en andere inwendige spanningen, die tijdens de bewerking ontstaan, omdat deze spanningen 10 worden overgebracht naar het basismetaal, dat een goede plasticiteit vertoont. Dit vergroot de duurzaamheid van het gereedschap.As a result of the present invention, the cutting tool is partially freed from the high thermal, elastic and other internal stresses that arise during machining because these stresses are transferred to the base metal, which has good plasticity. This increases the durability of the tool.

Bovendien maakt de onderhavige uitvinding het mogelijk een sterke chemische binding te waarborgen tussen het basismetaal en de basislaag van het snijgereedschap, hetgeen eveneens bijdraagt aan de duurzaamheid 15 van het gereedschap.Moreover, the present invention makes it possible to ensure a strong chemical bond between the base metal and the base layer of the cutting tool, which also contributes to the durability of the tool.

Bovendien wordt het praktische gebruik van de snijgereedschappen volgens de voorgestelde uitvinding gekenmerkt door een verminderde diffusie bij het grensvlak tussen het basismetaal en de thermisch stabiele overgangsbekleding en omgekeerd met als resultaat het voorkomen van de 20 sterktevermindering van de snijgereedschappen en een toename in hun duurzaamheid.Moreover, the practical use of the cutting tools according to the proposed invention is characterized by a reduced diffusion at the interface between the base metal and the thermally stable transition coating and vice versa, resulting in the prevention of the reduction in strength of the cutting tools and an increase in their durability.

De onderhavige uitvinding maakt het tenslotte mogelijk, dat een plotselinge verandering van de fysische en mechanische eigenschappen van het materiaal in het grensvlak tussen het basismetaal en de basis-25 laag vermeden wordt, hetgeen eveneens bijdraagt aan de duurzaamheid van de snijgereedschappen.The present invention finally makes it possible to avoid a sudden change in the physical and mechanical properties of the material in the interface between the base metal and the base layer, which also contributes to the durability of the cutting tools.

Korte beschrijving van de figurenBrief description of the figures

Specifieke uitvoeringen van de onderhavige uitvinding zullen nu bij wijze van voorbeeld gedetailleerd beschreven worden onder verwij-30 zing naar de bijgevoegde figuren, waarin:Specific embodiments of the present invention will now be described in detail by way of example with reference to the accompanying figures, in which:

Fig. 1 een algemeen schematisch aanzicht (dwarsdoorsnede) van het volgens de werkwijze van de uitvinding vervaardigde snijgereedschap laat zien;Fig. 1 shows a general schematic view (cross section) of the cutting tool manufactured according to the method of the invention;

Fig. 2 een grafiek is, die de verdeling van het basismetaalbe-35 standdeel in de thermisch stabiele overgangsbekleding voorgesteld in fig. 1 volgens de uitvinding laat zien.Fig. 2 is a graph showing the distribution of the base metal constituent in the thermally stable transition coating shown in FIG. 1 according to the invention.

De beste wijze van uitvoering van de uitvindingThe best mode of carrying out the invention

Het volgens de werkwijze van de uitvinding vervaardigde snijge-reedschap bevat een basismetaal 1 (fig. 1), waarbij in het bewerkings-40 oppervlak 2 daarvan een thermisch stabiele overgangsbekleding 3 ingebed 8320322 5 is met een dikte van 0,1 tot 10 ym. De overgangsbekleding 3 is samengesteld uit de bestanddelen van het basismetaal 1 en basislaag 4. De basislaag 4 bevat een slijtvaste bekleding 5.The cutting tool manufactured according to the method of the invention contains a base metal 1 (fig. 1), in which the machining surface 2 thereof is embedded a thermally stable transition coating 3 of a thickness of 0.1 to 10 µm. The transition coating 3 is composed of the components of the base metal 1 and base layer 4. The base layer 4 contains a wear-resistant coating 5.

Voorgesteld in fig. 2 is een grafiek, die de variatie laat zien 5 van de concentratie van het bestanddeel van de basislaag 4 (fig. 1) gevormd door titaancarbonitride (TiCN) in de thermisch stabiele overgangsbekleding 3. Staal wordt genomen als het materiaal van het basismetaal 1. Op de abscis wordt de afstand L in ym vanaf het bewerkingsop-pervlak 2 van het basismetaal 1 uitgezet. De ordinaat is de concentra-10 tie N van titanium in procenten.Fig. 2 is a graph showing the variation of the concentration of the constituent of the base layer 4 (Fig. 1) formed by titanium carbonitride (TiCN) in the thermally stable transition coating 3. Steel is taken as the material of the base metal 1. The distance L in ym from the machining surface 2 of the base metal 1 is plotted on the abscissa. The ordinate is the concentration N of titanium in percent.

De werkwijze ter vervaardiging van het snijgereedschap van de uitvinding bestaan daarin, dat ten minste een kathode, vervaardigd uit een vuurvast materiaal, onder een verminderde druk te danken aan een elektrische boog wordt verdampt en een spanning op het snijgereedschap 15 wordt aangebracht. Het bewerkingsoppervlak van het basismetaal van het gereedschap wordt vervolgens onder een verminderde druk door kathode-bombardement met ionen van het verdampte materiaal gereinigd en verhit. Tijdens de reiniging en verhitting van het bewerkingsoppervlak van het basismetaal wordt een reagensgas in de onder een verminderde druk 20 staande ruimte gevoerd zodra de temperatuur van dit oppervlak op de waarde komt, waarbij het hoofdbestanddeel van het reagensgas in het basismetaal oplost.The method of manufacturing the cutting tool of the invention consists in that at least one cathode made of a refractory material is vaporized under reduced pressure due to an electric arc and a voltage is applied to the cutting tool. The tool base metal working surface is then cleaned and heated under reduced pressure by cathode bombardment with ions of the evaporated material. During the cleaning and heating of the working surface of the base metal, a reactant gas is introduced into the space under reduced pressure as soon as the temperature of this surface rises to value, the main component of the reagent gas dissolving in the base metal.

Verdere verhitting van het bewerkingsoppervlak van het basismetaal heeft gelijktijdig plaats met de vorming van de basislaag en van de 25 thermisch stabiele overgangsbekleding tot de temperatuur van fase-even-wicht tussen de bestanddelen van deze bekledingen is bereikt. Vervolgens wordt de spanning verminderd en wordt een slijtvaste bekleding op de hoofdbekleding gevormd.Further heating of the working surface of the base metal occurs simultaneously with the formation of the base layer and of the thermally stable transition coating until the temperature of phase balance between the components of these coatings is reached. Then the tension is reduced and a wear-resistant coating is formed on the main covering.

Om de werkwijze van vorming van de thermisch stabiele overgangsbe-30 kleding tijdens de vervaardiging van het snijgereedschap te vergemakkelijken, wordt een reagensgas in de onder een verminderde druk staande ruimte gebracht onder omstandigheden tot een verminderde druk, die van 667x10“^ tot 800x-^ Pa varieert, is ingesteld.To facilitate the process of forming the thermally stable transition coating during the manufacture of the cutting tool, a reactant gas is introduced into the vacuum space under conditions of reduced pressure, which is from 667x10 4 to 800x. Pa varies, it is set.

Het snijgereedschap werkt als volgt 35 Bij het proces van bewerking ontstaan hoge thermische, elastische en andere inwendige spanningen in de materialen van de zeer harde, slijtvaste bekleding (fig. 1) en van de basislaag 4. De thermisch stabiele overgangsbekleding 3, waarin de concentratie van het titaanbe-standdeel (Ti) geleidelijk verandert met de dikte van de bekleding 40 (fig. 2), draagt deze spanningen over naar het basismetaal 1, geken- 8320322 6 merkt door een goede plasticiteit met een daaruitvolgende opheffing van de inwendige spanningen. De grens tussen het basismetaal en de basislaag wordt dus sterker gemaakt, hetgeen resulteert in een grotere duurzaamheid van het snijgereedschap.The cutting tool works as follows 35 The machining process produces high thermal, elastic and other internal stresses in the materials of the very hard, wear-resistant coating (fig. 1) and of the base layer 4. The thermally stable transition coating 3, in which the concentration of the titanium component (Ti) gradually changes with the thickness of the coating 40 (Fig. 2), it transfers stresses to the base metal 1, characterized by good plasticity with subsequent elimination of the internal stresses. Thus, the boundary between the base metal and the base layer is made stronger, resulting in greater durability of the cutting tool.

5 Voor een beter begrip van de onderhavige uitvinding zullen nu de volgende uitvoeringsvormen van de uitvinding bij wijze van voorbeeld beschreven worden.For a better understanding of the present invention, the following embodiments of the invention will now be described by way of example.

Voorbeeld 1Example 1

Spiraalboren uit staal met de volgende samenstelling werden voor 10 gebruik als snijgereedschappen vervaardigd: C Cr W Mo V Fe 15 0,80-0,88 3,8-4,4 5,5-6,5 5,0-5,5 1,7-2,1 restSteel twist drills with the following composition were manufactured for use as cutting tools for 10 uses: C Cr W Mo V Fe 15 0.80-0.88 3.8-4.4 5.5-6.5 5.0-5.5 1.7-2.1 remainder

Titaan (Ti) werd als kathodemateriaal gebruikt.Titanium (Ti) was used as the cathode material.

Gereinigde boren, in speciale houders opgesteld, werden voor bekleding in een onder een verminderde druk staande ruimte geplaatst. Na-20 dat een verminderde druk van 6,67x10”^ Pa in de ruimte was opgewekt, werd een elektrische boog in de ruimte op gang gebracht om de ti-taankathode te verdampen en te ioniseren. Een spanning van 1500 V werd op de spiraalboren aangebracht met het doel de bewerkingsoppervlakken van de boor te reinigen door het bombarderen ervan met de titaanionen, 25 die uit de kathode emitteren en de oppervlakken tot een temperatuur van 200°C verhitten. Bij die temperatuur begint het hoofdbestanddeel (¾) van het reagensgas (technische stikstof) in het staal op te lossen. Wanneer de temperatuur was bereikt, een infrarood pyrometer raadplegend, werd stikstof in de ruimte geperst tot een verminderde druk van 30 400x10-^ Pa was opgewekt. Met de reiniging en verhitting van de be- werkingsoppervlakken van de boren werd voortgegaan door het bombarderen van de oppervlakken met de ionen van titaan en stikstof tot de temperatuur van het oppervlak tot 520°C was gestegen. Een fase-evenwicht tussen de bestanddelen van de hoofdbekleding en de thermische stabiele 35 overgangsbekleding werd bij die temperatuur ingesteld.Cleaned drills, arranged in special holders, were placed in a room under reduced pressure for coating. After generating a reduced pressure of 6.67x10 10 Pa in space, an electric arc was initiated in space to evaporate and ionize the titanium cathode. A voltage of 1500 V was applied to the twist drills for the purpose of cleaning the machining surfaces of the drill by bombarding it with the titanium ions emitting from the cathode and heating the surfaces to a temperature of 200 ° C. At that temperature, the main component (¾) of the reagent gas (technical nitrogen) begins to dissolve in the steel. When the temperature was reached, referring to an infrared pyrometer, nitrogen was forced into the space until a reduced pressure of 400x104 Pa was generated. The cleaning and heating of the working surfaces of the drills was continued by bombarding the surfaces with the ions of titanium and nitrogen until the temperature of the surface had risen to 520 ° C. A phase equilibrium between the components of the main coat and the thermally stable transition coat was set at that temperature.

De voorgaande bewerkingen waren gericht op het vervaardigen van: in het materiaal van het basismetaal een thermisch stabiele overgangsbekleding met een dikte van 3 pm met de volgende samenstelling: staal, Ti, TiC, TiN, Ti(CN), Fe4N, VN, TiFe2, TiFe, (Ti, W, V, Mo)C; 40 een hoofdbekleding met de volgende samenstelling: (Ti, Mo, W, V)CN.The foregoing operations have focused on the production of: in the base metal material a thermally stable transition coating of 3 µm thickness with the following composition: steel, Ti, TiC, TiN, Ti (CN), Fe4N, VN, TiFe2, TiFe, (Ti, W, V, Mo) C; 40 a headcoat of the following composition: (Ti, Mo, W, V) CN.

8320322 78320322 7

De op de boren aangebrachte spanning werd vervolgens verminderd tot 250 V en een bekleding van titaannitride (TiN) werd gedurende een uur gecondenseerd om een bekleding op te bouwen met een dikte van 5 tot 6 ym.The voltage applied to the drills was then reduced to 250 V, and a titanium nitride (TiN) coating was condensed for one hour to build a coating of 5 to 6 µm thick.

5 Daarna werd de spanning van de boren verwijderd, werd de boogont- lading uitgezet en werden de boren afgekoeld tot kamertemperatuur.Then, the power of the drills was removed, the arc discharge was turned off, and the drills were cooled to room temperature.

De duurzaamheidsproeven van de boren werden uitgevoerd door bewerking van staalmonsters met de volgende samenstelling: 10 C Fe 0,42-0,49 rest 15 en onder de volgende snijomstandigheden: snijsnelheid v = 45 m/min; toevoer s = 0,12 mm/omw.; boordiepte 1 = 15 mm 20The durability tests of the drills were carried out by processing steel samples with the following composition: 10 C Fe 0.42-0.49 residue 15 and under the following cutting conditions: cutting speed v = 45 m / min; feed s = 0.12 mm / rev .; drilling depth 1 = 15 mm 20

Voorbeeld 2Example 2

Soortgelijke spiraalboren werden zoals in voorbeeld 1 vervaardigd, behalve dat stikstof in de ruimte werd gebracht tot een verminderde druk van 667x10“^ pa binnen de ruimte was opgewekt.Similar twist drills were prepared as in Example 1, except that nitrogen was introduced into the space until a reduced pressure of 667x10 4 Pa was generated within the space.

25 De duurzaamheidsproeven waren dezelfde als in voorbeeld 1.The durability tests were the same as in example 1.

Voorbeeld 3Example 3

Soortgelijke spiraalboren werden vervaardigd zoals in voorbeeld 1, behalve dat stikstof in de ruimte werd gebracht tot een verminderde druk van 800x10"-* pa binnen de ruimte was bereikt.Similar twist drills were prepared as in Example 1, except that nitrogen was introduced into the space until a reduced pressure of 800 × 10 * * pa within the space was reached.

30 De duurzaamheidsproeven waren dezelfde als in voorbeeld 1.The durability tests were the same as in example 1.

Voorbeeld 4Example 4

Spiraalboren werden op soortgelijke wijze vervaardigd als die in voorbeeld 1 gebruikt, behalve dat de reiniging en verhitting van de bewerking soppervlakken werd uitgevoerd door bombarderen van de oppervlak- 35 ken met titaan- en stikstofionen tot een temperatuur van 450°C was bereikt en een thermisch stabiele overgangsbekleding met een dikte van 0,1 pm was gevormd.Twist drills were fabricated in a similar manner to that used in Example 1 except that the cleaning and heating of the machining surfaces was performed by bombarding the surfaces with titanium and nitrogen ions until a temperature of 450 ° C was reached and a thermal a stable transition coating of 0.1 µm thickness was formed.

De duurzaamheidsproeven waren dezelfde als in voorbeeld 1. Voorbeeld 5 40 Spiraalboren werden op soortgelijke wijze vervaardigd als die in voorbeeld 1 gebruikt, behalve dat de bewerkingsoppervlakken van de bo- 8320322 8 ren gereinigd en verhit werden door het bombarderen met ionen van titaan en stikstof tot een temperatuur van 550°C en tot een thermisch stabiele overgangsbekleding met een dikte van 10 ym was gevormd.The durability tests were the same as in Example 1. Example 5 40 Twist drills were fabricated in a similar manner to that used in Example 1, except that the machining surfaces of the bores were cleaned and heated by bombardment with ions of titanium and nitrogen to a temperature of 550 ° C and formed into a thermally stable transition coating of 10 µm thickness.

De duurzaamheidsproeven waren dezelfde als in voorbeeld 1. Voorbeeld 6The durability tests were the same as in Example 1. Example 6

Verspanende inzetplaten werd vervaardigd met een harde legering van de volgende samenstelling, die als basismetaal werd gebruikt:Machining inserts were manufactured with a hard alloy of the following composition, which was used as the base metal:

TiC Co WCTiC Co WC

15 6 rest15 6 rest

Bekledingen werden vervaradigd zoals in voorbeeld 1, behalve dat de reiniging en verhitting van de bewerkingsoppervlakken van de inzet-plaat door het bombarderen ervan met de ionen van titaan, gebruikt als kathode, werd uitgevoerd tot een temperatuur van 350°C. Vervolgens werd stikstof onder druk in de onder een verminderde druk staande ruimte gevoerd om een verminderde druk van 267x1pa op te wekken, waarbij met het reinigen en verhitten van de bewerkingsoppervlakken werd voortgegaan tot een temperatuur van 620°C door de oppervlakken gelijktijdig te bombarderen met de ionen van titaan en stikstof zoals uiteengezet in voorbeeld 5.Coatings were manufactured as in Example 1, except that the cleaning and heating of the working surfaces of the insert plate by bombarding it with the ions of titanium used as the cathode was performed to a temperature of 350 ° C. Subsequently, pressurized nitrogen was introduced into the reduced pressure space to generate a reduced pressure of 267x1pa, continuing to clean and heat the machining surfaces to a temperature of 620 ° C by simultaneously bombarding the surfaces with the ions of titanium and nitrogen as set forth in Example 5.

De voorgaande bewerkingen waren gericht op het vervaardigen: in het basismetaal van de inzetplaat van een thermisch stabiele overgangs-bekleding met een dikte van 2 ym met de volgende samenstelling: harde legering, TiCo, TiN, (TiW)C; op het bewerkingsoppervlak van de inzetplaat van een hoofdbekleding met de volgende samenstelling: (Ti, W)CN.The foregoing operations were aimed at manufacturing: in the base metal of the insert plate of a thermally stable transition coating of 2 µm thickness with the following composition: hard alloy, TiCo, TiN, (TiW) C; on the machining surface of the insert of a main fabric with the following composition: (Ti, W) CN.

De duurzaamheidsproeven werden uitgevoerd door middel van snijge-reedschappen met de inzetplaten gebruikt voor de bewerking van staal-monsters met de in voorbeeld 1 gebruikte samenstelling onder de volgende snijorastandigheden snijsnelheid v = 160 m/min; toevoer s = 0,3 mm/omw.; snijdiepte 1 = 1 mm.The durability tests were performed by cutting tools with the insert plates used for machining steel samples of the composition used in Example 1 under the following cutting conditions cutting speed v = 160 m / min; feed s = 0.3 mm / rev .; cutting depth 1 = 1 mm.

Voorbeeld 7Example 7

Verspanende inzetplaten werden zoals in voorbeeld 6 uitgevoerd, behalve dat stikstof in de ruimte werd gebracht tot een verminderde 8320322 * 9 _o druk van 667x10 ^ Pa daarin was opgewekt.Machining inserts were performed as in Example 6 except that nitrogen was introduced into the space until a reduced 8320322 * 9 ° pressure of 667x10 ^ Pa was generated therein.

De duurzaamheidsproeven waren dezelfde als in voorbeeld 6. Voorbeeld 8The durability tests were the same as in Example 6. Example 8

Verspanende inzetplaten werden zoals in voorbeeld 6 uitgevoerd, 5 behalve dat stikstof onder druk in de ruimte werd ingevoerd tot een verminderde druk van 800x10-^ pa daarin was opgewekt. De duurzaamheidsproeven waren dezelfde als in voorbeeld 6.Machining inserts were performed as in Example 6 except that nitrogen was introduced into the space under pressure until a reduced pressure of 800 x 10 -1 was generated therein. The durability tests were the same as in example 6.

Voorbeel 9Example 9

Verspanende inzetplaten werden zoals in voorbeeld 6 uitgevoerd, 10 behalve dat de reiniging en verhitting van de bewerkingsoppervlakken van de inzetplaat door het bombarderen met ionen van titaan en stikstof werd aangehouden tot een temperatuur van 580°C en tot een thermische stabiele overgangsbekleding met een dikte van 0,1 p was gevormd.Machining inserts were performed as in Example 6 except that the cleaning and heating of the machining surfaces of the insert was maintained by bombardment with ions of titanium and nitrogen to a temperature of 580 ° C and to a thermally stable transition coating with a thickness of 0.1 p was formed.

De duurzaamheidsproeven waren dezelfde als in voorbeeld 6.The durability tests were the same as in example 6.

15 Voorbeeld 1015 Example 10

Verspanende inzetplaten werden zoals in voorbeeld 6 uitgevoerd, behalve dat de reiniging en verhitting van de bewerkingsoppervlakken van de plaat werd uitgevoerd door het bombarderen ervan met titaan- en stikstofionen tot een temperatuur 700°C en tot een thermische stabiele 20 overgangsbekleding met een dikte van 10 ym was gevormd.Machining inserts were performed as in Example 6 except that the cleaning and heating of the machining surfaces of the sheet was performed by bombarding it with titanium and nitrogen ions to a temperature of 700 ° C and to a thermally stable transition coating with a thickness of 10 ym was formed.

De proefresultaten van de snijgereedschappen, vervaardigd volgens de hiervoor beschreven voorbeelden 1 t/m 10 zijn hierna in tabelvorm gebracht.The test results of the cutting tools manufactured according to Examples 1 to 10 described above are tabulated below.

8320322 ? 108320322? 10

TabelTable

Materiaal Verminderde Dikte van de Gemiddelde levensduur van het druk, thermisch van het snijgereedschap basis- Pa stabiele (aantal bewerkte mon- metaal overgangsbekleding sters onder toepassing pm van één boor of inzet- plaat) staal 400xl0-3 3 320 667x10“^ 3 680 800x10"5 3 390 400x10"3 0,1 240 400x10“3 10 650 harde 267xl0-3 2 36 legering 667x10”^ 2 52 800x1O-5 2 30 267x1O-3 0,1 39 267xl0"3 10 51Material Reduced Thickness of the Average life of the pressure, thermal of the cutting tool base Pa stable (number of machined mon-metal transition cladding sters using one drill or insert plate) steel 400xl0-3 3 320 667x10 "^ 3 680 800x10 "5 3 390 400x10" 3 0.1 240 400x10 "3 10 650 hard 267xl0-3 2 36 alloy 667x10" ^ 2 52 800x1O-5 2 30 267x1O-3 0.1 39 267xl0 "3 10 51

Zoals duidelijk is uit de volgens de voorbeelden 1 t/m 10 uitgevoerde proeven, maakt elke gekozen combinatie van verminderde druk in de ruimte en dikte van de thermisch stabiele overgangsbekleding bereikt in overeenstemming met de voorgestelde trajecten volgens de uitvinding, het mogelijk de duurzaamheid van de snijgereedschap belangrijk te vergroten.As is apparent from the tests conducted according to Examples 1 to 10, any chosen combination of reduced space pressure and thickness of the thermally stable transition coating achieved in accordance with the proposed ranges of the invention allows the durability of the cutting tools important.

Industriële toepasbaarheidIndustrial applicability

De onderhavige uitvinding kan overal worden toegepast waar draai-, boor-, verspanende, of andere bewerkingen dienen te worden uitgevoerd voor de bewerking van werkstukken uit verschillende materialen.The present invention can be applied wherever turning, drilling, machining, or other operations are to be performed for machining workpieces of different materials.

83203228320322

Claims

1. Cutting tool, on the base metal of the working surface of which a base layer and an abrasion-resistant coating are formed, which contains the same components as the base layer and the layers of the surface of the base layer, characterized in that it is additionally provided with a thermally stable transition coating (3) embedded in the base metal (1), facing the machining surface (2) on the side and composed of the base metal (1) and those of the base layer (4) components, the concentration of the constituents of the base layer (4) gradually decreases with the thickness of the base metal (1), starting from the machining surface (2).

Cutting tool according to claim 1, characterized in that the thickness of the thermally stable transition coating (3) can vary from 0.1 to 10 µm.

3. A method of manufacturing the cutting tool by evaporating at least one cathode made of a refractory material by means of an electric arc under reduced pressure, applying a voltage to the cutting tool, cleaning and heating the machining surface of the base metal of the cutting tool by cathode bombardment with the ions of the evaporated material under reduced pressure, decreasing the voltage and introducing a pressurized reagent gas into the reduced pressure space to form a wear-resistant coating, characterized in that the reagent is supplied during the cleaning and heating of the working surface (2) of the base metal (1) of the cutting tool to a temperature, the main component of the gas dissolving in the base metal (1) and further heating of the machining surface (2) of the base metal (1) simultaneously with the formation of the base layer (4) and of the thermally stable transition coating (3) until the temperature of phase equilibrium between the components of these coatings is reached.

4. Process according to claim 3, characterized in that the reactant is introduced under pressure until a reduced pressure of 677 x 10 5 to 800 x 10 * Pa is generated. 41-1-11-1 lilt- 8320322