RU31244U1 - Режущий инструмент с покрытием - Google Patents

Description

2002121011

iiimiHi МПК С 23 С 14/32

Режущий инструмент с покрытием

Полезная модель относится к области нанесения покрытий, в частности к нанесению нокрытий испарением и конденсацией в вакууме, и может быть использована в инструментальном производстве для получения износостойких покрытий на режущем инструменте.

Известен режущий инструмент с износостойким ионно-плазменным покрытием TIN толщиной 3-8 мкм (см. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.; Машиностроение, 1993. С.252).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с покрытием, относится то, что в известном режущем инструменте с покрытием наносимое покрытие имеет недостаточную микротвердость и прочность сцепления с инструментальной основой, что приводит к снижению стойкости режущего инструмента при его эксплуатации.

Наиболее близким режущим инструментом с покрытием того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является режущий инструмент с покрытием, содержащий инструментальную основу и нанесенное на нее износостойкое ионно-плазменное покрытие нитрида титана и циркония (см. Табаков В.П. Исследование износостойкости покрытий режущего инструмента, полз енных с применением составных катодов // СТИН. 1996. № 3. С. 15), принятый за прототип.

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

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

Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента.

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

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

Нанесение покрытия нитрида титана и циркония, содержащего дополнительно алюминий и выполненного из нитрида титана, циркония и алюминия, приводит к повышению прочности сцепления покрытия с инструментальной основой и микротвердости и, как следствие, к увеличению стойкости режущего инструмента при его эксплуатации.

Нроведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и назд1но-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели, определенные из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном режушем инструменте с покрытием, изложенных в формуле полезной модели.

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

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

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

Покрытия наносили следующим образом.

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

В пространстве между пластинами и катодом зажигали дуговой разряд для испарения материала катода, в камеру подавали азот для взаимодействия с испаряемым материалом катода. Осуществляли конденсацию покрытия нитрида титана, циркония и алюминия (Ti, Zr, A1)N толщиной 5 мкм. После этого подачу азота в камеру прекращали, выключали дуговой разряд. Пластины с нанесенным износостойким покрытием охлаждали в камере до комнатной температуры.

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

Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при продольном точении заготовок из стали ЗОХГСА на токарном станке 16К20. Режимы резания были следующими: скорость резания V 200 м/мин, подача

S 0,3 мм/об, глубина резания t 1 мм. Обработка производилась без СОЖ. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности Ьз 0,4 мм. Эффективность инструмента определяли по величине коэффициента повышения стойкости, определяемого как отношение стойкости инструмента с покрытием (Ti, Zr, A1)N к стойкости инструмента с покрытием (Ti, Zr)N.

Коэффициент отслоения, микротвердость покрытий (Ti, Zr)N и (Ti, Zr, A1)N и стойкость режуш;его инструмента с данными покрытиями приведены в таблице.

Как видно из таблицы, наличие в покрытии нитрида титана и циркония алюминия способствует повышению прочности сцепления покрытия с инструментальной основой (о чем свидетельствует уменьшение коэффициента отслоения) и микротвердости и увеличению стойкости режуш,его инструмента с покрытием (Ti, Zr, A1)N по сравнению с инструментом с покрытием (Ti, Zr)N.

Стойкость режуш,его инструмента с покрытием (Ti, Zr, A1)N повышается в 1,3 раза по сравнению с инструментом с покрытием (Ti, Zr)N.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного режущего инструмента с покрытием следуюп1;ей совокупности условий:

сти, а именно в области нанесения покрытий, в частности в области нанесения покрытий испарением и конденсацией в вакууме, и может быть использовано в инструментальном производстве для пол5Д1ения износостойких покрытий на режущем инструменте;

-для заявленного режущего инструмента с покрытием в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

-средство, воплощающее заявленную полезная модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.

Claims (1)

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