RU30143U1

RU30143U1 - Coated Cutting Tools

Info

Publication number: RU30143U1
Application number: RU2002131517/20U
Authority: RU
Inventors: В.П. Табаков; Н.А. Ширманов; М.Ю. Смирнов; А.В. Рандин; А.В. Чихранов
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2003-06-20

Description

Режущий инструмент с покрытиемCoated Cutting Tools

Полезная модель отноеится к области нанесения покрытий, в частности к нанесению покрытий испарением и конденсацией в вакууме, и может быть использована в инструментальном производстве для получения износостойких покрытий на режущем инструменте.The utility model relates to the field of coating, in particular to coating by evaporation and condensation in a vacuum, and can be used in tool production to obtain wear-resistant coatings on a cutting tool.

Известен режущий инструмент с износостойким ионо-Ш1азменш.1м покрытием TiN толщиной 3-8 мкм (см. Верещака А.С. Работоспособность режущего инстрз енга с износостойкими покрытиями. М.: Мащиностроение, 1993. С.252).Known cutting tool with a wear-resistant ion-Sh1azmensh.1m TiN coating with a thickness of 3-8 μm (see Vereshchak A.S. Performance of the cutting tool with wear-resistant coatings. M: Machine-building, 1993. S. 252).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, относится то, что в известном режущем инструменте с покрытием наносимое покрытие имеет недостаточную мшфотвердость и высокие остаточные напряжения, что приводит к снижению стойкости режущего инструмента при его эксплуатации.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known coated cutting tool include the fact that in the known coated cutting tool, the applied coating has insufficient hardness and high residual stresses, which leads to a decrease in the resistance of the cutting tool during its operation.

Наиболее близким режущим инстрз ментом с покрытием того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является режущий инструмент с покрытием, содержащий инструментальную основу и нанесенное на нее износостойкое ионо-плазменное покрытие нитрида титана и циркония (см. Табаков В. П., Езерский В. И., Полянсков Ю. В. Повышение работоспособности режущего ршструмента путем направленого изменения состава износостойкого покрытия // Вестник мапшностроения. 1989. № 12. С. 45), прршятый за прототип.The closest cutting tool with a coating of the same purpose to the claimed utility model according to the totality of features is a cutting tool with a coating containing a tool base and a wear-resistant ion-plasma coating of titanium and zirconium nitride deposited on it (see Tabakov V.P., Yezersky V I., Polyanskov Yu. V. Increasing the working capacity of a cutting tool by means of a directed change in the composition of a wear-resistant coating // Map of Construction Engineering. 1989. No. 12. P. 45), for the prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инсзрумента с покрытием, принятого за прототип, относится то, что в известном режущем ршструменте с покрьггием не обеспечиваетсяThe reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known coated cutting tool adopted for the prototype include the fact that the known cutting tool with cover is not provided

ч |nJt4 iiffii шмг-..,.. h | nJt4 iiffii shmg - .., ..

МПКС 23 С 14/32 MPKS 23 C 14/32

достаточная MHKpoTBq)AOCTb покрытия и низкие остаточные напряжения, в результате чего снижается стойкость режущего инструмента при его эксплуатации.sufficient MHKpoTBq) AOCTb coatings and low residual stresses, resulting in reduced resistance of the cutting tool during its operation.

Сущность полезной модели заключается в следующем. На инструментальную основу наносится износостойкое по1фытие нитрида тжгш1а и кремния.The essence of the utility model is as follows. A wear-resistant coating of nitride tzhgsh1a and silicon is applied to the tool base.

Технический результат - повыщение стойкости режущего инструмента.The technical result is an increase in the resistance of the cutting tool.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что известный режущий инструмент с покрытием содержит инструментальную основу и нанесенное на нее износостойкое ионоплазменное покрытие из нитрида титана и кремния.The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that the known cutting cutting tool contains a tool base and a wear-resistant ion-plasma coating of titanium nitride and silicon applied to it.

Особенность заключается в том, что покрытие содержит кремний и выполнено из нитрида титана и кремния.The peculiarity is that the coating contains silicon and is made of titanium nitride and silicon.

Нанесение покрытия, выполненного из нитрида титана и кремния, приводит к снижению напряжений в покрытии, к повыщению микротвердости и, как следствие, к увеличению стойкости режущего инстр5 енга при его эксплуатащш.The application of a coating made of titanium nitride and silicon leads to a decrease in stresses in the coating, to an increase in microhardness, and, as a result, to an increase in the resistance of the cutting tool during its operation.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, вюиочаюпщй поиск по патентным и научно-техническим источникам информащш и выявление источников, содержапщх сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели, определенным из перечня выявленных аналогов прототрпта, как наиболее б.ггазкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отнощешпо к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном режущем инструменте с покрытием, изложенных в формуле полезной модели.The analysis of the prior art, the search by patent and scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed utility model, made it possible to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed utility model, determined from the list of identified prototrpt analogues, as the most B. gaseous in terms of the totality of the attributes of the analogue, made it possible to establish a set of significant relative to the applicant's perceived technical result of the distinguishing features in the claimed coated cutting tool set forth in the utility model formula.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модеш с получением вышеуказанного технического результата:Information confirming the possibility of implementing a useful modem with obtaining the above technical result:

Cj HocTb полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен режущий инструмент с покрытием.Cj HocTb utility model is illustrated in the drawing, which shows a cutting tool with a coating.

Режущий инструмент с по1фытием содержит инструментальную основу 1 и нанесенное на нее покрытие 2, выполненное из нигрвда титана и кремния.The cutting cutting tool comprises a tool base 1 and a coating 2 applied thereon, made of titanium and silicon nigrvd.

Покрытия наносили следующим образом.Coatings were applied as follows.

Покрытия наносили методом КИБ (конденсацией плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой). Предварительно очищенные от загрязнений неперетачиваемые пластины, изготовленные ш твердого сплава МС 318, размещали в камере установки Булат-6Т с установленными в ней электродуговыми испарителями, материалы катодов которых включают элементы покрытия.The coatings were applied by the CIB method (condensation of the plasma phase in vacuum with ion bombardment). Non-grind plates pre-cleaned of contaminants made of MS 318 hard alloy were placed in the chamber of the Bulat-6T installation with electric arc evaporators installed in it, the cathode materials of which include coating elements.

В пространстве между пластршами и катодом зажигали дуговой разряд для испарения материала катода, в камеру подавали азот для взаимодействия с испаряемым материалом катода. Осуществляли конденсащно по1фытия нитрида титана и кремния (Ti, Si)N толш;иной 5 мкм. После этого подачу азота в камеру прекращали, выключали разряд. Пластины с нанесенным износостойким покрытием охлаждали в камере до комнатной температуры.An arc discharge was ignited in the space between the plastics and the cathode to vaporize the cathode material, nitrogen was supplied to the chamber to interact with the vaporized cathode material. Conducted condensation of titanium nitride and silicon (Ti, Si) N thick; another 5 μm. After that, the nitrogen supply to the chamber was stopped, the discharge was turned off. Wear-resistant plates were cooled in a chamber to room temperature.

Остаточные напряжения в покрытии опреде.1яли на рентгеновском дифрактометре «ДРОН - 3.The residual stresses in the coating were determined. 1 on a DRON-3 X-ray diffractometer.

Микротвердость покрытия измеряли на мшсротвердомере - 3.The microhardness of the coating was measured on a MSH-3.

Стойкостные испытаьшя режущего инструмента проводшш при щзодольном точении заготовок из стали 12Х18Н10Т на токарном станке 16К20. Режимы резания были следующими: скорость резания V 150 м/мин, подача S 0,15 мм/об, глубина резания t 0,5 мм. Обработка производилась без СОЖ. 3The resistance tests of the cutting tool were carried out with the schizolny turning of billets from steel 12X18H10T on a lathe 16K20. The cutting conditions were as follows: cutting speed V 150 m / min, feed S 0.15 mm / rev, cutting depth t 0.5 mm. Processing was performed without coolant. 3

поверхности Ьз 0,4 мм. Эффективность инструмента определяли по величине коэффициента повышения стойкости, определяемого как отношение стойкости инструмента с покрытием (Ti, Si)N к стойкости Еиструмента с покрытием (Ti, Zr)N.surface bz 0.4 mm. The effectiveness of the tool was determined by the value of the coefficient of increase in resistance, defined as the ratio of the resistance of a tool with a coating (Ti, Si) N to the resistance of a tool with a coating (Ti, Zr) N.

Величина остаточных напряжений, микротвердость покрытий (Ti, Zr)N и (Ti, Si)N и стойкость режушего инстрзпУЕенга с данными покрытиями приведены в таблице.The value of residual stresses, microhardness of coatings (Ti, Zr) N and (Ti, Si) N and the resistance of the cutting tool with these coatings are given in the table.

Как видно из таблицы, на1шчие в покрытии нитрвда титана - кремния способствует снижению остаточных напряжений в покрытии, повышению микротвердости и увеличению стойкости режущего инструмента с по1фытием (Ti, Si)N по сравнению с инстрзгментом с по1фытием (Ti, Zr)N.As can be seen from the table, the presence of titanium-silicon nitride in the coating reduces the residual stresses in the coating, increases the microhardness and increases the resistance of the cutting tool with polished (Ti, Si) N in comparison with the tool with polished (Ti, Zr) N.

Стойкость режущего инструмента с покрытием (Ti, Si)N повышается в 1,54 раза по сравнению с инструментом с покрытием (Ti, Zr)N.The life of a cutting tool coated with (Ti, Si) N is increased 1.54 times compared to a tool coated with (Ti, Zr) N.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствз ют о выполнении при испо.)п,зовании заявленоного режзпаа;его ршструменга с покрытием следующей совокупности условий:Thus, the above information testifies to the fulfillment, when using.) P, the application of the declared rezpa; its tool with the coating of the following set of conditions:

- средство, воплощающее заявленный режущий инструмент с покрытием при его осуществлении, предназначено для использования в тфомышленности, а именно в области нанесения покрытий, в частности в области нанесения покрытий испарением и конденсацией в вакууме, и может быть использовано в инструментальном производстве для износостойких покрытий на режущем инструменте;- a tool embodying the claimed cutting tool with a coating in its implementation, is intended for use in the industry, namely in the field of coating, in particular in the field of coating by evaporation and condensation in vacuum, and can be used in tool production for wear-resistant coatings on the cutting instrument;

-ДЛЯ заявленного режущего инструмента с покрытием в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приор1ггета средств и методов;- FOR the declared cutting tool with a coating in the form described in the independent clause of the stated utility model formula, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the prior date has been confirmed;

-средство, воплощающее заявленную полезная модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- a tool embodying the claimed utility model in its implementation, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.Therefore, the claimed utility model meets the condition of industrial applicability.

Claims

A coated cutting tool containing a tool base and a wear-resistant ion-plasma coating deposited on it, characterized in that the coating contains silicon and is made of titanium nitride and silicon.