Режущий инструмент с многослойным покрытием

Полезная модель относится к области создания ножей и других режущих инструментов, имеющих лезвие, снабженное покрытием.

Заявляемое техническое решение содержит инструментальную вязкую сердцевину, зону упрочнения и нанесенное на режущие кромки металлическое покрытие. Промежуточное упрочненное бездефектное покрытие осуществляется методом легирования импульсным электрическим разрядом, а формирование верхнего защитно-восстановительного покрытия методами поверхностно-пластического деформирования в поверхностно-активной металлоплакирующей среде.

Использование полученной модели обеспечивает снижение отрицательного влияния водородного изнашивания, упрощение технологического процесса и повышение производительности обработки поверхностей, обеспечение обработки режущей кромки без демонтажа инструмента с основного оборудования.

Полезная модель относится к области создания ножей и других режущих инструментов, имеющих лезвие, снабженное покрытием.

Известный режущий инструмент, описанный в патенте РФ на полезную модель 79292, по классу С23С 14/32 от 27.05.2008 г. имеет инструментальную основу и нанесенное на нее трехслойное износостойкое ионноплазменное покрытие с использованием соединений титана, железа, аллюминия, хрома и легированных молибденом.

Недостатком данного технического решения является достаточно высокая стоимость оборудования, высокая требовательность к культуре производства, невысокая производительность процесса, жесткие требования к качеству и чистоте поверхности заготовок, невозможность нанесения покрытия непосредственно на режущем оборудовании без демонтажа режущего инструмента, незащищенность от водородного изнашивания.

Получение покрытия вакуумным ионно-плазменным методом - сложный физический процесс, осуществляемый на специальном стационарном оборудовании, включающий в себя откачивание в вакуумной камере до заданного технологического давления (10^-310^-5 Па), обработку в тлеющем разряде для глубокой очистки поверхности, ионную бомбардировку для достижения активации процесса, непосредственно напыление и охлаждение.

Длительность процесса составляет не менее двух часов, при этом предварительная подготовка может занимает больше времени, чем само напыление. Конструкция и принцип действия установок предусматривает систему охлаждения, а управление и контроль осуществляется с помощью шкафов управления, также требуется отдельная рабочая площадь для подготовки изделий к нанесению покрытий.

При этом размер рабочего пространства камеры ограничивает размер обрабатываемой детали. Например, серийно выпускаемое в РФ вакуумное оборудование ионно-плазменного напыления покрытий ННВ-6.6-И1 имеет следующие параметры: максимальный размер обрабатываемой детали - 400×250 мм; скорость нанесения покрытия - 13-40 мкм/час; масса оборудования 3 480 кг.

Для обслуживания оборудования необходим отдельный персонал - слесарь, оператор установок вакуумного напыления, вакуумщик, электрик, электронщик, рабочие для подготовки инструмента.

Техническим результатом настоящей полезной модели является снижение отрицательного влияния водородного изнашивания, упрощение технологического процесса и повышение производительности обработки поверхностей, обеспечение обработки режущей кромки без демонтажа инструмента с основного оборудования.

Поставленная задача решается за счет того, что на начальном этапе поверхность инструмента подвергается легированию импульсным электрическим разрядом, в результате чего образуется промежуточное упрочненное бездефектное покрытие заданного химического состава и требуемой твердости. Затем методами поверхностно-пластического деформирования в поверхностно-активной металлоплакирующей среде, с одновременным формированием защитно-восстановительного покрытия из плакирующего металла, устраняются дефекты на поверхности режущей кромки и в сформированном покрытии.

Созданное на поверхности деталей защитно-восстановительное покрытие, предотвращает проникновение атомарного водорода в структуру металла, что защищает поверхностный и подповерхностный слои металла от разрушения. Кроме того, часть компонентов покрытия проникает в металл, постепенно восстанавливая его структуру и повышая прочность, поврежденных атомарным водородом, его поверхностного и подповерхностного слоев.

Легирование импульсным электрическим разрядом осуществляется наиболее высокогабаритным оборудованием в заявленной полезной модели - переносными компактными, малогабаритными и приспособленными для работы в любых производственных условиях установками массой не более 22 кг («Элитрон-22А»). Это позволяет обрабатывать поверхности режущей кромки без демонтажа инструмента с основного оборудования.

Нанесение покрытий по заявленной полезной модели осуществляется одним рабочим.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлена режущая кромка ножа с двухсторонней обработкой.

При легировании лезвия импульсным электрическим разрядом с последующей упрочняющей обработкой в металлсодержащей поверхностно-активной среде достигается получение промежуточного упрочненного бездефектного покрытия (1), зоны упрочнения (2), сохранение вязкой сердцевины лезвия (3) и формирование защитно-восстановительного покрытия из плакирующего металла (4).

Во время процесса резания сформированный поверхностный слой обеспечит высокую стойкость за счет улучшенной в результате легирования структуры и существенного уменьшения водородного изнашивания, которому будет препятствовать защитно-восстановительное покрытие из пластичного металла.

Режущий инструмент с многослойным покрытием, содержащий инструментальную вязкую сердцевину, зону упрочнения и нанесенное на режущие кромки металлическое покрытие, отличающийся тем, что формирование промежуточного упрочненного бездефектного покрытия и зоны упрочнения осуществляется методом легирования импульсным электрическим разрядом, а формирование верхнего защитно-восстановительного покрытия методами поверхностно-пластического деформирования в поверхностно-активной металлоплакирующей среде.