Режущий инструмент с многослойным покрытием
Полезная модель относится к области нанесения покрытий, в частности к нанесению покрытий испарением и конденсацией в вакууме, и предназначена для получения износостойких покрытий на режущем инструменте в инструментальном производстве. Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента. Предлагается режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие, отличающееся тем, что состоит из внешнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN, промежуточного слоя нитрида титана TiN и нижнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN.
Полезная модель относится 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.
Известен режущий инструмент с износостойким ионно-плазменным покрытием TiN, содержащим один слой 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 условиях прерывистого резания, в частности, при фрезеровании, режущий инструмент с однослойным покрытием не обеспечивает такой же высокой эффективности, как при непрерывном резании.
Наиболее близким режущим инструментом с покрытием того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионно-плазменное покрытие, состоящее из верхнего слоя нитрида титана TiN, промежуточного слоя карбонитрида титана TiCN и нижнего слоя TiN (см. Смирнов М.Ю. Повышение работоспособности торцовых фрез путем совершенствования конструкций износостойких покрытий. Дисс....канд. техн. наук., - Ульяновск. - 2000. - 232 с.), принятый за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного режущего инструмента с многослойным покрытием, принятого за прототип, относится низкие трещиностойкость и период стойкости.
Технический результат - повышение стойкости режущего инструмента. Предлагается режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие, отличающееся тем, что состоит из внешнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN, промежуточного слоя нитрида титана TiN и нижнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что, во-первых, слои карбонитрида титана-циркония TiZrCN обладают высокой прочностью за счет твердорастворного и микростуктурно-го упрочнения, а также высокими микротвердостью, трещиностойкостью, прочностью сцепления с основой и остаточными сжимающими напряжениями. Во-вторых, возрастает демпфирующая способность и прочность сцепления слоев многослойного покрытия при использовании промежуточного слоя. В-третьих, возрастает трещиностойкость многослойного покрытия за счет введения дополнительных препятствий распространению трещин в виде промежуточного слоя. В-четвертых, высокие перепады твердости (максимально возможные для покрытий КИБ именно при таком сочетании соседних слоев) способствующие хорошему торможению трещин.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата.
Сущность полезной модели заключается в следующем. Предлагаемый режущий инструмент с многослойным покрытием, содержит инструментальную основу 1 из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие 2, состоящее из внешнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN 3, промежуточного слоя нитрида титана TiN 4, и нижнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN 5.
Стойкостные испытания режущего инструмента проводили при симметричном торцовом фрезеровании заготовок из стали 5ХНМ на станке 6Р12. Режимы резания были следующими: скорость резания V=157-247 м/мин,
подача S=0,25-0,4 мм/мин, глубина резания t=1,5 мм, ширина фрезерования В=20 мм. Обработка производилась без СОЖ. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности h3=0,4 мм. Эффективность режущего инструмента определяли по величине коэффициента повышения стойкости, определяемого как отношение стойкости режущего инструмента с предлагаемым трехслойным покрытием, к стойкости инструмента с покрытием-прототипом.
В ходе исследований установлено, что стойкость режущего инструмента с предлагаемым многослойным покрытием, повышается в 2,23 раза по сравнению с покрытием-прототипом.
Режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную основу из твердого сплава и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионо-плазменное покрытие, отличающееся тем, что состоит из внешнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN, промежуточного слоя нитрида титана TiN и нижнего слоя карбонитрида титана-циркония TiZrCN.
