Режущий инструмент с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов и способ его изготовления

Режущий инструмент с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Рсжус1ий инструмент с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов, у которого между основой и .покрытием вьтолнен промежуточный слой из чистого металла, отличающийся тем, что, с целью повьцнения стойкости инструмента, основа выполнена из керамического или металлокерамического материала на основе окиси алюминия , а-промежуточный слой выполнен несплошным., 2. Способ изготовления режущего инструмента с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов методом конденсации с ионной бомбардировкой, при котором между основой и покрытием наносят промежуточный слой из чистого металла , отличающийся тем, что промежуточный слой наносят при тем (Л пературе инструмента 1/2 , TS, где Tj. - температура плавления наносимого металла; 1ин температура инструмента, °К, со скоростью конденсации 10-20 А/с в течение 2-3 мин, что обеспечивает осаждение чистого металла только на дефектах поверхности. 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) В 23 В 27/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1/2 Т )Т )1/3 Т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3300301/25-08 (22) 21.01.81 (46) 30.06.84. Бюл. Ф 24 (72) А.Г. Гаврилов, Г.К. Галицкая, В.П. Жедь, А.К. Синельщиков, В.Г. Падалка, А.M. Боярунас, В.Н. Панин и В.Н ° Баринов (71) Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институт (53) 621.914.22(088.8) (56) 1. Деревлев fI.A. Исследование работоспособности инструмента с тонкими покрытиями в условиях прерывистого резания. Дисс. на соиск, звания канд. техн. наук. M., 1978, с. 65-68.

2. Прогрессивные технологические процессы в инструментальном производстве. Под ред. Семко M.Ô. М., 1979, с; 26-28. (54) РЕЖУЩИЙ ИЙСТРУМЕНТ С ИЗНОСОСТОЙКИМ ПОКРЫТИЕМ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И СПОСОБ

ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ. (57) 1. Режущ«й инструмент с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов, у которого между основой и покрытием выпол„,SU„„1100049 A нен промежуточный слой из чистого металла, отличающийся тем, что, с целью повьщ ения стойкости инструмента, основа выполнена из керамического или металлокерамического материала на основе окиси алюминия, а промежуточный слой выполнен несплошным.

2. Способ изготовления режущего инструмента с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов методом конденсации с ионной бомбардировкой, при котором между основой и покрытием наносят промежуточный слой из чистого металла, отличающийся тем, что Pg промежуточный слой наносят при температуре инструмента где Т вЂ” температура плавления нано5 симого металла;

Т„„- температура инструмента, К, со скоростью конденсации 10-20 A/с в течение 2-3 мин, что обеспечивает осаждение чистого металла только на дефектах поверхности..Ф 11

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при изготовлении режущего инструмен-! та с износостойкими покрытиями, Известны режущие инструменты из металлокерамических материалов на оенове тугоплавкнх металлов с износостойким покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов. В таких инструментах между основой и покрытием выполнен сплошной промежуточный слой из чистого металла толщиной 0,5-1 мкм, создающий границу поверхности раздела инструмент— покрытие I 13.

Однако инструмент из металлокерамических материалов на основе тугоплавких металлов является дефицитным и дорогостоящим.

Известен способ изготовления режущего инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов с покрытием из жаропрочных соединений тугоплавких металлов методом конденсации вещества с ионной бомбардировкой, при котором между инструментальной основой и покрытием наносится промежуточный сплошной слой из чистого металла. Такие режущие инструменты из керамических и металлокерамических материалов на основе окиси алюминия используются в металлообрабатывающей промышленности (2 3.

Недостатком этих режущих инструментов, препятствующим их широкому внедрению, является низкая устойчивость режущих кромок к разрушению вследствие. низкого сопротивления поперечному изгибу и высокой чувствительности к тепловым ударам..

Целью изобретения является повышение стойкости инструмента. ., Поставленная цель достигается тем, что в инструменте с износостойкими покрытиями из жаропрочных соединений с тугоплавких металлов, у которого .между основой и покрытием выполнен про.межуточный слой .из чистого металла, основа выполнена из керамического или металлокерамического материала на основе окиси алюминия, а промежуточный слой выполнен несплошным.

Промежуточный слой наносят при температуре инструмента

1/2 Т5 >Тин>1/3 Т где Т вЂ” температура плавления металS ла, К;

Т„„- температура инструмента, К, 00049 2 со скоростью конденсации 10-20 A/ñ в течение 2-3 мин, что обеспечивает осаждение чистого металла только на дефектах поверхности.

Количество осажденного металла выбирается исходя из степени дефектности поверхности инструмента и подбирается опытным путем посредством просмотра поверхности с нанесенным под1б слоем в оптическом микроскопе при увеличении Х 300 в темном поле. Выбирается такой режим (в указанных пределах нагрева инструмента), при котором пленка подслоя не нарастает на/бездефектных участках.

Условия кристаллизации подслоя (температура инструмента 1/2 Т > Т >

s ин

> 1/3 Т5) позволяют адсорбированным на поверхйости режущего инструмента атомам металла осуществлять поверхностную миграцию, в результате которой они достигают локальных участков поверхности с повышенной поверхностной энергией, которыми являются: трещи>5 ны, поры, сколы, выделения, структуры разрыхления, межзеренные границы, фигуры роста и др. Процесс миграции дополнительно активизируется воздействием излучений, возникающих в камере.

30 при горении дугового разряда. Адсорбированные атомы передают участкам ,поверхности, являющимся концентраторами поверхностной энергии, тепловую энергию перехода пар-кристалл, кристаллизируются на них и ослабляЗ5 ют их влияние на образование (развитие) трещин в инструменте за счет снижения уровня поверхностной свободной энергии.

Осажденная металлическая фаза на дефектных участках поверхности, осуществляя залечивание указанных несовершенств, выравнивает электронные оболочки расположенных на поверхности атомов, за счет чего образуется силь45 ная связь на поверхности раздела оса нова режуще о инструмента — подслой.

Образующийся несплошной подслой положительно влияет.на снижение внутренних напряжений на границе

5б раздела инструментальная основа — уппрочняющий слой из жаропрочного соединения тугоплавких металлов, возникающих за счет различного температурного коэффициента расширения материа55лов основы и жаропрочного слоя.

После нанесения промежуточного слоя на режущий инструмент наносится слой упрочняющего соединения, напри1100049

Составитель В. Карлаков

Редактор И. Товтин ТехредЖ.Кастелевич Корректор Г. Огар

Заказ 4529/10 Тираж 103 7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 . мер из нитрида титана, который выполняет три функции: в системе инструментальная основа - упрочняющее покрытие происходит перераспределение поверхностной энергии, которая отводится с поверхности основы на поверхность осажденного жаропрочного слоя; вследствие того, что нанесение слоя методом КИБ осуществляется .

;в неравновесных. условиях (ударное . 10 . воздействие плазменного пучка, состоящего, например, .из ионов титана . и азота, высокая температура разогрева поверхности в процессе нанесения

4 покрытия и др ) в наносимых слоях жаропрочного материала создаются сжимающие,внутренние напряжения, которые сообщают режущему инструменту увеличение механических свойств; жаронрочный слой, как в известном инструменте с покрытием, повышает его износостойкость.

Изобретение позволит расширить внедрение, режущего инструмента из металлокерамики на основе окиси алю:миния в металлообрабатывающую промышленность и экономить вольфрамосодержащие инструментальные материалы.