ИЗНОСОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ

ИЗНОСОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к обработке металлов резанием и может быть использована на операциях точения заготовок из различных материалов.
Известны износостойкие покрытия на режущий инструмент (РИ) из нитрида титана (TiN) или карбонитрида титана (TiCN), наносимые на рабочие поверхности инструмента методом физического осаждения покрытий (ФОП) (см. Табаков В.П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана. Ульяновск: УлГТУ, 1998. 122 с.). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данных покрытий является либо недостаточная адгезия материала покрытия и инструментальной основы, либо недостаточная микротвердость покрытия, либо низкая стойкость при температурных колебаниях. В результате этого покрытие либо быстро скалывается с поверхности инструмента, либо легко подвергается абразивному износу, либо в нем быстро зарождаются и распространяются трещины, приводящие к разрушению покрытия, что снижает стойкость РИ с покрытием.
Наиболее близким износостойким покрытием того же назначения к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является двухслойное покрытие, внутренний слой которого состоит из TiCN, а наружный слой из TiN, наносимое методом химического осаждения покрытий (ХОП) (см. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. С.300), принятое за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного износостойкого покрытия, принятого за прототип, относится то, что в известном покры2001118808
: |Ш|11{11Шр
МПК С23С14/00
тип верхний слой (TIN) обладает относительно низкой микротвердостью, а нижний (TiCN) недостаточной адгезией с инструментальной матрицей. Кроме того, малая толщина верхнего слоя является недостаточной, чтобы длительное время сопротивляться истиранию. В результате покрытие плохо сопротивляется абразивному износу, что приводит к разрушению покрытия и снижению стойкости РИ.
Повышение в последнее время стоимости металлорежущего инструмента и ужесточение требований к точности обрабатываемых деталей сделало еще более актуальной проблему повышения стойкости РИ. Одним из путей повышения стойкости и работоспособности РИ с покрытием является нанесение покрытий многослойного типа. Наличие в покрытии слоев с определенными теплофизическими и механическими свойствами позволяет тормозить процессы разрушения покрытия без снижения микротвердости, улучшить термонапряженное состояние РИ с покрытием и повысить стойкость РИ.
Технический результат - повышение работоспособности РИ и качества обработки.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что износостойкое покрытие является многослойным. Особенность заявляемой полезной модели заключается в том, что верхний слой состоит из TiCN, обеспечивающего высокую микротвердость многослойной композиции, а нижний слой - TIN, который является более мягким по сравнению с TiCN и обладает хорошей адгезией с инструментальным материалом. Кроме того, толщина внутреннего слоя составляет 30 - 50% от общей толщины покрытия.
На рисунке изображена схема износостойкого покрытия.
Заявляемая полезная модель содержит износостойкое покрытие 1, наносимое на режущий инструмент 2, состоящее из двух слоев. Нижний слой 3 состоит из TiN, а верхний слой 4 - из TiCN. Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе
непрерывного резания, каковым является точение, инструмент в большей степени подвергается абразивному износу. При этом зона резания характеризуется постоянной высокой температурой. Поэтому покрытие 1, наносимое на РИ 2 должно обеспечивать высокую твердость и сохранять ее при высоких температурах. Кроме того, покрытие не должно скалываться с рабочих поверхностей РИ. Вследствие этого верхний слой покрытия 4 должен обладать как можно большей микротвердостью, а нижний слой 3 - наилучшей адгезией с инструментальным материалом и материалом верхнего слоя. Механические свойства однослойных покрытий приведены в табл. 1.
Для экспериментальной проверки заявленной полезной модели было нанесено покрытие-прототип с соотношением слоев, указанным в известном износостойком покрытии, а также предлагаемое двухслойное покрытие. Покрытия наносили на твердосплавные пластины в вакуумной камере установки «Булат - 6Т, снабженной тремя вакуумно-дуговыми испарителями, расположенными горизонтально в одной плоскости. В качестве катодов испаряемого металла использовали титановый сплав ВТ1-0.
Пластины с покрытиями, полученные с отклонениями от указанных в формуле полезной модели пределов толщины внутреннего слоя, показали более низкие результаты. Увеличение толщины внутреннего слоя приводило к снижению микротвердости многослойной композиции покрытия. Уменьшение при этом толщины верхнего слоя приводило к тому, что он бьютрее разрушался в процессе резания. Уменьшение толщины внутреннего слоя приводило к снижению адгезии покрытия с инструментальной матрицей и, как следствие, снижению стойкости инструмента.
3
ем-прототипом в 1,5- 1,7 раз. Таким образом, предлагаемое покрытие позволяет повысить износостойкость инструментов и сократить расход инструментальных материалов, что повышает эффективность применения инструмента с покрытиями.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного износостойкого покрытия на РИ следующей совокупности условий:
-Износостойкое покрытие, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно, в металлообработке на операциях точения;
-для заявленного износостойкого покрытия в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью известных до даты приоритета средств и методов;
-износостойкое покрытие, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость. Механические свойства однослойных покрытий
Таблица 1
Результаты испытаний РИ с покрытием
1.Инструментальный материал - МК8.
2.ОМ - Сталь ЗОХГСА,  м/мин, ,3 мм, .
Таблица 2