DE19709980A1 - Beschichtetes Schneidwerkzeug mit einer TiC-Außenschicht - Google Patents
Beschichtetes Schneidwerkzeug mit einer TiC-AußenschichtInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Schneidwerk
zeug zum Fräsen sowie auf ein Verfahren zur Herstellung des
Schneidwerkzeugs und auf ein Fräsverfahren unter Verwendung
des Schneidwerkzeugs. Die Erfindung bezieht sich insbeson
dere auf ein verbessertes Schneidwerkzeug sowie auf ein Ver
fahren zur Herstellung des Schneidwerkzeugs und ein Verfah
ren zum Fräsen von Gußeisenlegierungen unter Verwendung des
Schneidwerkzeugs, wobei das Schneidwerkzeug eine durch
chemisches Aufdampfen (CVD) auf das Schneidwerkzeug aufge
brachte Außenschicht aus Titancarbid aufweist.
Das Fräsen ist dasjenige der verschiedenen Metallschneide
verfahren, bei dem die höchsten Anforderungen an das
Schneidwerkzeug gestellt werden. Das Fräsen beinhaltet ein
diskontinuierliches Entfernen des Spans bei konstanter
Geschwindigkeit. Die Schneidwerkzeugspitze tritt wiederholt
in das Werkstück ein, schneidet und verläßt danach das Werk
stück, und muß daher sowohl mechanische als auch thermische
Wechselbeanspruchungen zusammen mit den damit verbundenen
Veränderungen des Spannungsfeldes aushalten.
Das Ausmaß dieser Wechselbeanspruchungen bzw. Schocks ist
abhängig von der Schnittlänge und den Intervallen zwischen
den Schnitten. Die Eintritts- und Austrittsparameter können
ebenfalls das Ausmaß bestimmen, in dem das Schneidwerkzeug
einer mechanischen Wechselbeanspruchung ausgesetzt ist.
Sogar bei niedrigen Geschwindigkeiten, wie z. B. weniger als
1,78 Oberflächerimeter pro Sekunde (etwa 350 Oberflächenfuß
pro Minute (sfm)), ist die mechanische Wechselbeanspruchung
noch bedeutend.
Bei einem Anstieg der Schneidgeschwindigkeit verschlimmert
sich die mechanische und insbesondere die thermische Wech
selbeanspruchung. Das Hochgeschwindigkeitsfräsen bei
Geschwindigkeiten zwischen etwa 3,05 Oberflächenmeter pro
Sekunde (etwa 600 Oberflächenfuß pro Minute (sfm)) und etwa
4,06 Oberflächenmeter pro Sekunde (etwa 800 Oberflächenfuß
pro Minute (sfm)) verstärkt daher die mechanische und die
thermische Wechselbeanspruchung des Schneidwerkzeugs.
Typischerweise tritt die mechanische und die thermische
Wechselbeanspruchung nur innerhalb eines kleinen Material
volumens nahe der Schneidkante des Schneidwerkzeugs auf. Die
auf dieses kleine Materialvolumen einwirkenden extremen
mechanischen und thermischen Schocks führen zu der Erschei
nung der diskontinuierlichen thermomechanischen Belastung.
Die diskontinuierliche thermomechanische Belastung erzeugt
Risse in dem Substrat und in der Beschichtung.
Wenn die mechanische und die thermische Wechselbeanspruchung
getrennt betrachtet werden, ist zu erkennen, daß die diskon
tinuierliche mechanische Wechselbeanspruchung zu einer Riss
bildung (oder Risserzeugung) in dem Substrat führt. Die
thermische Wechselbeanspruchung hat die Bildung von Rissen
in der Beschichtung zur Folge. Risse im Substrat können zu
einem vollständigen Erliegen des Schneidwerkzeugs führen,
während Risse in der Beschichtung eine Verkürzung der Stand
zeit des Schneidwerkzeugs zur Folge haben können. Beim Hoch
geschwindigkeitsfräsen ist eine verstärkte Bildung von Ris
sen im Substrat und in der Beschichtung zu beobachten.
Zusätzlich zu der Einzelwirkung einer thermischen und einer
mechanischen Wechselbeanspruchung wirken diese auch zusam
men. Dieses Zusammenwirken äußert sich darin, daß durch wie
derholte thermische Schocks sich die Risse in der Beschich
tung in das Substrat fortpflanzen. Die Verknüpfung der durch
mechanische und thermische Schocks erzeugten Risse an oder
nahe der Oberfläche des Substrats bildet die Grundlage für
eine Verschleißart, die als Mikroausbrechen (micro-chipping)
bekannt ist. Die Existenz des Mikroausbrechens verkürzt die
Standzeit eines Schneidwerkzeugs.
Es besteht daher Bedarf an der Bereitstellung eines
beschichteten Schneidwerkzeugs, das der einem Fräsvorgang
und insbesondere einem Hochgeschwindigkeitsfräsvorgang eige
nen mechanischen Wechselbeanspruchung besser widersteht als
die zur Zeit bekannten Schneidwerkzeuge. Es besteht ferner
Bedarf an der Bereitstellung eines beschichteten Schneid
werkzeugs, das der einem Fräsvorgang und insbesondere einem
Hochgeschwindigkeitsfräsvorgang eigenen thermischen Wechsel
beanspruchung besser widersteht als zur Zeit bekannte
Schneidwerkzeuge.
In der Vergangenheit wurden Schneidwerkzeuge mit einem ein
zigen Überzug aus TiC hergestellt. Diesbezüglich erwähnt der
Artikel von Santhanam et al ("Cemented Carbides", Metals
Handbook, Band 16, 9. Auflage, Machining, (1989), ASM Inter
national, Metals Park, Ohio, Seiten 71-89) auf Seite 80 im
allgemeinen die Verwendung eines einzelnen TiC-Überzugs, der
mittels eines chemischen Aufdampfverfahrens (CVD) aufge
bracht wurde.
Andere Artikel beschreiben die Verwendung eines Titancarbid
überzugs für ein Schneidwerkzeug, jedoch nicht notwendiger
weise als Außenschicht. Diese Artikel sagen aber nichts über
die Natur des Verfahren zum Aufbringen des Titancarbidüber
zugs aus. Im folgenden wird eine kurze Beschreibung dieser
Artikel gegeben.
Der Artikel von Schumacher ("TiC Coated Hardmetals", Tech
nische Mitteilungen, Band 64, Nr. 1/2 (1971)) offenbart ein
mit TiC beschichtetes Substrat aus WC mit 9% Co, gibt
jedoch keinen Hinweis auf die Natur des Beschichtungsver
fahrens. Fig. 4 des Artikels von Schumacher zeigt eine Probe
mit einem Substrat aus WC und 6% Co sowie einer feinkör
nigen TiC-Beschichtung, die gemäß Schumacher eine gute Ver
schleißfestigkeit, eine gute Hochtemperaturverschleißfestig
keit, eine verminderte Haftungsneigung und eine höhere
chemische Beständigkeit aufweist. Schumacher offenbart, daß
die beschichteten Einsätze TT10, TT15 und TT25 eine Verbes
serung beim Zerspanen von Eisenmaterialien bringen.
Schumacher erwähnt außerdem, daß TiC-beschichtete Einsätze
für das Planfräsen von grauem Gußeisen gut geeignet sind.
Der Artikel von Rieter ("Hard Metal Cutting Materials -
State of the Art and Prospects", VDI-Z, 122, Nr. 13 (1980),
Seiten 155-159) beschreibt die Vorzüge der Verwendung eines
feinkörnigen Wolframcarbid-Hartmetallsubstrats mit einem
niedrigen Binderanteil. Ein derartiges Material weist eine
hohe Härte, eine hohe Druckfestigkeit und eine hohe Ver
schleißfestigkeit auf. Rieter erwähnt außerdem, daß
TiC-beschichtete Substrate vielfach anwendbar sind. Tabelle 4 in
dem Artikel von Rieter offenbart die Verwendung eines TiC-Über
zugs für Substrate der ISO-Klassifizierung M15, P25, P40
und K10. Rieter sagt jedoch nichts darüber aus, ob das
Beschichtungsverfahren ein CVD- oder ein PVD-Verfahren ist.
Die Tabelle 4 des Rieter-Artikels zeigt außerdem Kombinati
onen von TiC mit TiN und Ti(C, N). Rieter erwähnt, daß das
Hauptanwendungsgebiet der beschichteten Schneidwerkzeuge das
Drehen von Gußeisen ist.
Es gibt außerdem einige Patente, die die Verwendung einer
Titancarbidbeschichtung zusammen mit einem Schneidwerkzeug
beschreiben. Das US-Patent Nr. 4 150 195 von Tobioka et al
offenbart diesbezüglich das chemische Aufdampfen einer Ein
zelschicht aus TiC auf ein WC-Co-Substrat. Beispiel Nr. 1
betrifft z. B. ein P30-Substrat, das eine durch chemisches
Aufdampfen auf das Substrat aufgebrachte, 5 µm dicke
TiC-Schicht aufweist.
Das U.S.-Patent Nr. 3 640 689 von Glaski et al beschreibt
das chemische Aufdampfen einer TiC-Schicht auf eine über dem
Substrat liegende Sperr- oder Barriereschicht. In diesem
Patent wird darauf hingewiesen, daß das Sperrschichtmaterial
aufgrund der Verarbeitungstemperaturen eingeschränkt ist.
Glaski et al schlagen Titannitrid zur Verwendung als Sperr
schicht vor (siehe Spalte 3, Zeilen 54-71), was in Beispiel
7 (Spalte 8, Zeilen 59-75) gezeigt wird.
Das US-Patent Nr. 4 686 156 von Baldoni, II et al zeigt ein
Schneidwerkzeug mit einem WC-Co-Substrat (Binderanteil 5
bis 30%), das eine über einer Grundschicht aus TiN oder TiCN
liegende TiC-Außenschicht aufweist, wobei die Grundschicht
wiederum über einer TiC-Schicht liegt. Es scheint, daß das
TiC mittels eines CVD-Verfahrens aufgebracht wurde.
Tabelle 1 des Patents von Baldoni, II et al zeigt ein
TiC/TiN/TiC-Schema.
Weitere Patente umfassen das US-Patent Nr. 3 755 866 von
Ohlsson mit dem Titel "INSERT FOR CUTTING OR STEEL, CAST
IRON OR SIMILAR MATERIAL", das ein Hartmetallsubstrat mit
zwei darauf aufgebrachten Schichten zeigt. Die innere
Schicht ist aus der aus Titancarbid, Tantalcarbid, Vanadium
carbid, Zirkoniumcarbid, Hafniumcarbid und Niobcarbid beste
henden Gruppe ausgewählt. Die Außenschicht ist aus Wolfram
carbid, Molybdäncarbid und Chromcarbid ausgewählt.
Das US-Patent Nr. 4 268 569 von Hale mit dem Titel "COATING
UNDERLAYERS" zeigt eine Vielzahl von unterliegenden Schich
ten für ein beschichtetes Schneidwerkzeug, bei dem die
Außenschicht entweder Hafniumcarbonitrid und/oder Zirkonium
carbonitrid ist.
Das US-Patent Nr. 4 497 874 von Hale mit dem Titel "COATED
CARBIDE CUTTING TOOL INSERT" zeigt die Abscheidung mehrerer
Schichten auf einem Substrat, wobei die Außenschicht entwe
der Titannitrid oder Aluminiumoxid ist. Das Substrat zeigt
eine Binderanreicherung an seiner Oberfläche.
US-Patent Nr. 4 640 869 von Loth mit dem Titel "HARD METAL
WATCH CASE WITH RESISTANT COATING" zeigt die Abscheidung
einer mehrlagigen Beschichtungsanordnung für ein Uhrgehäuse.
Der erste Überzug besteht aus durch ein CVD-Verfahren aufge
brachtem Titannitrid. Der zweite Überzug besteht aus Titan
nitrid, das durch PVD (physikalisches Aufdampfen) aufge
bracht wurde.
US-Patent Nr. 4 720 437 von Chudo et al mit dem Titel
"SUFACE-COATED CEMENTED CARBIDE ARTICLE OR PART" zeigt die
Verwendung einer Innenschicht aus Titancarbid zusammen mit
einer Außenschicht aus Titancarbid. Dieses Patent zeigt
außerdem die Verwendung einer Zwischenschichtanordnung aus
entweder einer einzelnen Schicht aus Titannitrid oder einem
Schichtenverbund, in dem eine Titannitridschicht sandwich
artig zwischen Titancarbonitridschichten eingelagert ist.
US-Patent Nr. 4 828 612 von Yohe mit dem Titel "SURFACE
MODIFIED CEMENTED CARBIDES" zeigt die Abscheidung von
Beschichtungen auf einem Substrat mit einer durch die Abrei
cherung von Aluminiumnitrid hervorgerufenen Binderanreiche
rung nahe der Oberfläche.
US-Patent Nr. 4 902 395 von Yoshimura zeigt ein beschich
tetes Schneidwerkzeug, bei dem das Substrat ein Cermet auf
der Grundlage von Titancarbonitrid ist. Die Beispiele zeigen
eine Außenschicht aus Titancarbid mit einer Innenschicht aus
Titannitrid. Sowohl die Innenschicht als auch die Außen
schicht werden durch physikalisches Aufdampfen (Ionenpla
tieren) aufgebracht.
Die japanische Offenlegungsschrift Kokai-Nr. 54-73 392 mit
dem Titel "A COATED TIP FOR MILLING CUTTERS" zeigt die Ver
wendung eines Überzugs aus den Carbiden oder Carbonitriden
von Titan, Hafnium oder Zirkonium in Verbindung mit einem
Schneideinsatz zum Fräsen. Beispiel Nr. 1 zeigt die Abschei
dung einer 3 Mikrometer dicken Schicht aus Titancarbid auf
dem Substrat und einer 1 Mikrometer dicken Schicht aus
Titancarbid auf der ersten Titancarbidschicht. Beispiel Nr.
2 zeigt die Abscheidung einer Grundschicht aus Titancarbid,
einer Zwischenschicht aus Titancarbonitrid und einer Außen
schicht aus Titannitrid. Beispiel Nr. 3 beschreibt eine
Reihe von Probestücken mit einer Grundschicht aus Titancar
bid, einer Zwischenschicht aus Titancarbonitrid und einer
Außenschicht aus Titannitrid. Dieses Patent weist außerdem
daraufhin, daß das Substrat vorzugsweise freien Kohlenstoff
enthalten soll.
Die japanische Offenlegungsschrift Kokai-Nr. 57-192 260 mit
dem Titel "COATED SINTERED HARD ALLOY TOOL" zeigt ein
beschichtetes Schneidwerkzeug, bei dem die Innenschicht aus
der Gruppe Siliziumnitrid, SiAlON oder Siliziumcarbid ausge
wählt ist. Die Außenschicht ist aus Titancarbid, Titancarbo
nitrid oder Titancarbid ausgewählt.
Das japanische Dokument Nr. Sho 59-18474 mit dem Titel
"COATED HARDMETAL CUTTING INSERT" zeigt ein beschichtetes
Schneidwerkzeug mit einer einzelnen Schicht aus Titancarbid
(Beispiel Nr. 1) oder Titannitrid (Beispiel Nr. 2).
Die japanische Offenlegungsschrift Kokai-Nr. 60-25 605 mit
dem Titel "COATED CERMET TIP FOR A CUTTING TOOL" zeigt die
Abscheidung eines Beschichtungsschemas auf einem Substrat,
das eine weichgemachte Schicht nahe der Oberfläche auf
weist.
Die japanische Offenlegungsschrift Kokai-Nr. 62-56564 mit
dem Titel "SURFACE COATED HARD ELEMENT WITH GOOD WEAR
RESISTANCE" zeigt in ihren Beispielen die Verwendung von
(Ti, Zr)C oder (Ti, Zr)CN oder (Ti, Zr)N in dem Beschich
tungsschema, das eine oder mehrere Schichten umfaßt. Es
scheint, daß diese Beschichtungen durch physikalisches Auf
dampfen aufgebracht werden.
Die japanische Patentanmeldung Nr. 3528/88 mit dem Titel
"THROWAWAY MILLING TOOL TIP COMPRISING A TUNGSTEN ULTRA-HARD
ALLOY WITH SURFACE COATING" zeigt verschiedene Beispiele, in
denen Titancarbid eine Innenschicht ist. Die Außenschichten
scheinen entweder Titannitrid, Titancarbonitrid, Aluminium
oxid oder Molybdänoxid zu sein.
Das britische Patent Nr. 1 601 224 mit dem Titel "COATED
HARD METAL BODY" zeigt die Abscheidung eines Überzugs aus
Titannitrid oder Titancarbonitrid auf einer Titancarbid
schicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines verbesserten Schneidwerkzeugs für das Fräsen von Guß
eisenlegierungen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereit
stellung eines verbesserten Schneidwerkzeugs zum Fräsen von
Gußeisenlegierungen, wobei das Schneidwerkzeug eine verbes
serte Beständigkeit gegenüber mechanischen Wechselbeanspru
chungen aufweist.
Darüber hinaus besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung in
der Bereitstellung eines verbesserten Schneidwerkzeugs zum
Fräsen von Gußeisenlegierungen, wobei das Schneidwerkzeug
eine verbesserte Beständigkeit gegenüber thermischen Wech
selbeanspruchungen aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist ein beschichtetes Schneidwerk
zeug zum Fräsen von Gußeisen, wobei das Schneidwerkzeug eine
Spanfläche, eine Freifläche und eine am Zusammentreffen der
Spanfläche und der Freifläche gebildete Schneidkante auf
weist. Das Schneidwerkzeug weist einen Überzug und ein Sub
strat auf. Das Substrat umfaßt ein Hartmetall auf der Grund
lage von Wolframcarbid mit einer Rohzusammensetzung von
höchstens 7 Gewichtsprozent Tantal, höchstens 3 Gewichtspro
zent Niob, höchstens 5 Gewichtsprozent Titan, höchstens 1
Gewichtsprozent Chrom, zwischen etwa 5 und etwa 13 Gewichts
prozent Kobalt, Rest Wolframcarbid. Der Überzug weist ein
inneres Beschichtungsschema auf, das wenigstens eine an das
Substrat angrenzende Schicht umfaßt. Der Überzug beinhaltet
ferner eine Außenschicht, die eine durch chemisches Aufdamp
fen aufgebrachte Titancarbidschicht umfaßt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung eines beschichteten Schneidwerkzeugs, welches
die folgenden Schritte umfaßt: Bereitstellen eines Sub
strats, wobei als Substrat ein Wolframcarbidhartmetall mit
einer Rohzusammensetzung von höchstens 7 Gewichtsprozent
Tantal, höchstens 3 Gewichtsprozent Niob, höchstens 5
Gewichtsprozent Titan, höchstens 1 Gewichtsprozent Chrom,
zwischen etwa 5 und etwa 13 Gewichtsprozent Kobalt, Rest
Wolframcarbid verwendet wird, Aufbringen eines inneren
Beschichtungsschemas auf das Substrat und Aufbringen einer
Außenschicht aus Titancarbid auf das innere Beschichtungs
schema durch chemisches Aufdampfen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum
Fräsen von Gußeisen, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Fräsen des Gußeisens bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit
mit einem Hartmetall-Schneidwerkzeug, welches ein Substrat
und eine Beschichtung aufweist. Das Substrat umfaßt ein
Wolframcarbidhartmetall mit einer Rohzusammensetzung von
höchstens 7 Gewichtsprozent Tantal, höchstens 3 Gewichtspro
zent Niob, höchstens 5 Gewichtsprozent Titan, höchstens 1
Gewichtsprozent Chrom, zwischen etwa 5 und etwa 13 Gewichts
prozent Kobalt, Rest Wolframcarbid. Die Beschichtung umfaßt
ein inneres Beschichtungsschema, das wenigstens eine an das
Substrat angrenzende Schicht beinhaltet, sowie eine außenlie
gende Beschichtung, die eine durch chemisches Aufdampfen
aufgebrachte Schicht aus Titancarbid umfaßt.
Im folgenden werden die einen Teil dieser Patentanmeldung
bildenden Zeichnungen kurz beschrieben. In den Zeichnungen
zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer besonderen Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils des Schneidwerkzeugs
aus Fig. 1 entlang der Schnittlinie 2-2 zur Veranschauli
chung des Beschichtungsschemas, wobei eine einzelne, innere
Schicht der Beschichtung und eine einzelne Außenschicht der
Beschichtung gezeigt wird; und
Fig. 3 eine Schnittansicht einer weiteren besonderen Ausfüh
rungsform der Erfindung zur Veranschaulichung des Beschich
tungsschemas, bei dem eine Innenschicht, eine Zwischen
schicht und eine einzelne Außenschicht der Beschichtung vor
handen ist.
In den Fig. 1 und 2 wird eine erste besondere Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs gezeigt,
das allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet wird. Das
Schneidwerkzeug 10 weist eine Spanfläche 12 und eine Frei
fläche 14 auf.
Das Schneidwerkzeug 10 weist außerdem ein Substrat 18 auf.
Das Substrat 18 weist eine Spanfläche und eine Freifläche
auf. Auf der Spanfläche und der Freifläche (20 und 22) des
Schneidwerkzeugsubstrats 18 ist direkt eine innere Beschich
tung 24 aufgebracht. Die innere Beschichtung 24 kann jede
beliebige Schicht aus einer Reihe von verschiedenen
Beschichtungen umfassen. Die Dicke der Innenschicht 24 liegt
zwischen etwa 2 Mikrometer (µm) und etwa 4 Mikrometer (µm).
Die innere Beschichtung 24 ist beispielsweise eine Titancar
bonitridschicht, die mit Hilfe von herkömmlichen chemischen
Aufdampfverfahren bei einer Temperatur von zwischen etwa
900°C und etwa 1050°C aufgebracht wurde.
Ein weiteres Beispiel für die innere Beschichtung 24 ist
eine durch chemische Aufdampfverfahren aufgebrachte Titan
carbonitridschicht, wobei diese Verfahren bei niedrigeren
Temperaturen ablaufen als die herkömmlichen CVD-Verfahren.
Beispielsweise arbeitet das plasmaunterstützte chemische
Aufdampfen (PACVD) bei Temperaturen zwischen etwa 300°C und
etwa 800°C. So erörtert etwa der Artikel von Archer, mit
dem Titel "The Plasma-Assisted-Chemical Vapour Deposition of
TiC, TiN and TiCxN1-x", Thin Solid Films, Band 80, (1981),
Seiten 221-225, die Abscheidung einer Titancarbonitrid
schicht bei einer Temperatur von 300°C. Das US-Patent
Nr. 5 093 151 von van den Berg et al mit dem Titel "PLASMA CVD
PROCESS FOR COATING A BASIC TOOL BODY" erörtert das plasma
aktivierte CVD-Verfahren zum Aufbringen einer Titancarbo
nitridschicht bei Temperaturen im Bereich zwischen etwa
400°C und etwa 800°C. Ein weiteres Beispiel, das chemische
Aufdampfen bei gemäßigter Temperatur (moderate temperature
chemical vapor deposition; MTCVD) arbeitet bei Temperaturen
zwischen etwa 500°C und etwa 850°C. Hierzu wird in dem
US-Patent Nr. 4 028 142 von Bitzer et al mit dem Titel
"CARBONITRIDING PROCESS USING NITRILES" und in dem US-Patent
Nr. 4 196 233 von Bitzer et al mit dem Titel "PROCESS FOR
COATING INORGANIC SUBSTRATES WITH CARBIDES, NITRIDES AND/OR
CARBONITRIDES" jeweils ein CVD-Verfahren bei einer Tempe
ratur von 500°C beschrieben. Das Verfahren gemäß der
US-PS 4 028 142 verwendet bestimmte Nitrile zusammen mit weite
ren Substanzen zur Herstellung von Diffusionsschichten aus
Carbiden, Nitriden und/oder Carbonitriden. Die Temperatur
liegt im Bereich zwischen 500°C und 1800°C und der Druck
liegt im Bereich zwischen 700 und 800 mm Hg. Die
US-PS 4 196 233 beschreibt ein Verfahren, bei dem ebenfalls
Nitrile zusammen mit weiteren Substanzen zur Herstellung von
Überzügen aus Carbiden, Nitriden und/oder Carbonitriden bei
einer Temperatur im Bereich von 500°C bis 1800°C verwendet
werden.
Aufgrund der Durchführung des CVD-Verfahrens in dem niedri
geren Temperaturbereich (z. B. zwischen 300°C und 800°C)
wird die Wahrscheinlichkeit der Bildung einer Eta-Phase im
Vergleich zu dem herkömmlichen CVD-Verfahren verringert.
Ein weiteres Beispiel für die innere Beschichtung 24 ist
eine durch physikalisches Aufdampfen aufgebrachte Titanalu
miniumnitridschicht. Hierzu beschreibt das US-Patent
Nr. 5 272 014 von Leyendecker et al mit dem Titel
"WEAR-RESISTANT COATING FOR SUBSTRATE AND METHOD FOR APPLYING" das
Aufbringen von Titanaluminiumnitridschichten mit Hilfe von
PVD-Verfahren.
Das Schneidwerkzeug 10 beinhaltet ferner eine durch chemi
sches Aufdampfen direkt auf die Spanfläche und die Frei
fläche (26 und 28) der inneren Beschichtung 24 aufgebrachte
Außenschicht 30. Diese Außenschicht der Beschichtung besteht
aus Titancarbid. Die Dicke der Außenschicht 30 beträgt etwa
1,5 Mikrometer.
Fig. 3 veranschaulicht die Schnittansicht einer zweiten
besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneid
werkzeugs, das im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 32
bezeichnet ist. Das Schneidwerkzeug 32 weist eine Spanfläche
54 und eine Freifläche 56 auf.
Darüber hinaus weist das Schneidwerkzeug 32 ein Substrat 34
auf. Das Substrat 34 weist eine Spanfläche 36 und eine Frei
fläche 38 auf. Eine innere Beschichtung 40 ist direkt auf
die Spanfläche 36 und die Freifläche 38 des Schneidwerkzeug
substrats 34 aufgebracht.
Die innere Beschichtung 40 umfaßt durch physikalisches Auf
dampfen aufgebrachtes Titannitrid. Das US-Patent
Nr. 4 448 802 von Behl et al, mit dem Titel "METHOD AND
APPARATUS FOR EVAPORATING MATERIAL UNDER VACUUM USING BOTH
AN ARC DISCHARGE AND ELECTRON BEAM" beschreibt das Aufbrin
gen einer Titannitridschicht mittels PVD.
Eine Zwischenschicht 46 aus Titancarbonitrid ist direkt auf
die Spanfläche 42 und die Freifläche 44 der inneren
Beschichtung 40 durch physikalisches Aufdampfen aufgebracht.
Die Dicke der Innenschicht 40 und der Zwischenschicht 46
beträgt zusammen etwa 2 Mikrometer bis etwa 4 Mikrometer.
Das Schneidwerkzeug 32 beinhaltet ferner eine durch chemi
sches Aufdampfen direkt auf die Spanfläche 48 und die Frei
fläche 50 der Zwischenschicht 46 aufgebrachte Außenschicht
52. Die Außenschicht besteht aus Titancarbid. Die Dicke der
Außenschicht 52 beträgt etwa 1,5 Mikrometer.
Die Substrate (18; 34) der beiden besonderen Ausführungsfor
men der Schneidwerkzeuge 10 bzw. 32 sind Wolframcarbid-Hart
metallzusammensetzungen, wobei das Bindermetall Kobalt
ist. In der folgenden Tabelle I sind spezielle, geeignete
Substrate beschrieben.
Zusammensetzung Nr. 7 zeigt ein Substrat mit einer Binderan
reicherung (Kobaltanreicherung) nahe der Oberfläche des Sub
strats. Das US-Reissue-Patent Nr. 34 180 von Nemeth et al
mit dem Titel "PREFERENTIALLY BINDER ENRICHTED CEMENTED
CARBIDE BODIES AND METHOD OF MANUFACTURE" (übertragen auf
die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung) offenbart
Verfahren zur Herstellung von Substraten mit einer Binderan
reicherung nahe der Oberfläche des Substrats.
Die oben beschriebenen Schneidwerkzeuge weisen überlegene
Eigenschaften in bezug auf das Fräsen von Gußeisenlegierun
gen auf. Die Fähigkeit der Schneidwerkzeuge, den mechani
schen und thermischen Belastungen zu widerstehen, macht sie
zu idealen Kandidaten für eine derartige Verwendung. Es ist
zu erwarten, daß die Zusammensetzung Nr. 5 zusammen mit
jedem der erfindungsgemäßen Beschichtungsschemata hervorra
gende Ergebnisse beim Fräsen von Gußeisen bei niedrigen
Schnittgeschwindigkeiten ergibt, wie z. B. bei Schnittge
schwindigkeiten von höchstens etwa 1,78 Oberflächenmeter pro
Sekunde (etwa 350 Oberflächenfuß pro Minute). Es ist darüber
hinaus zu erwarten, daß die Zusammensetzung Nr. 2 zusammen
mit jedem der erfindungsgemäßen Beschichtungsschemata her
vorragende Ergebnisse beim Hochgeschwindigkeitsfräsen von
Gußeisen mit Geschwindigkeiten von zwischen etwa 3,30 Ober
flächenmeter pro Sekunde (etwa 650 Oberflächenfuß pro
Minute) und etwa 4,06 Oberflächenmeter pro Sekunde (etwa
800 Oberflächenfuß pro Minute) ergibt.
Alle Patente und andere Dokumente die in dieser Anmeldung
genannt sind, werden hiermit durch Inbezugnahme in die
Beschreibung aufgenommen.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich für den
Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung oder einer
Durchführung der darin beschriebenen Erfindung. Die
Beschreibung und die Beispiele sollen jedoch lediglich als
eine Veranschaulichung der Erfindung angesehen werden, wobei
der wahre Umfang und das Wesen der Erfindung in den folgen
den Ansprüchen angegeben ist.
Claims (29)
1. Beschichtetes Schneidwerkzeug zum Fräsen von Gußeisen mit
einer Spanfläche und einer Freifläche und einer am Zusammen
treffen der Spanfläche und der Freifläche gebildeten
Schneidkante, wobei das Schneidwerkzeug eine Beschichtung
und ein Substrat aufweist, wobei das Substrat ein Wolfram
carbid-Hartmetall umfaßt, das eine Rohzusammensetzung von
höchstens 7 Gewichtsprozent Tantal, höchstens 3 Gewichtspro
zent Niob, höchstens 5 Gewichtsprozent Titan, höchstens 1
Gewichtsprozent Chrom, zwischen etwa 5 und etwa 13 Gewichts
prozent Kobalt, Rest Wolframcarbid aufweist, und wobei die
Beschichtung ein wenigstens eine an das Substrat angrenzende
Schicht aufweisendes inneres Beschichtungsschema umfaßt, und
wobei die Beschichtung ferner eine durch chemisches Aufdamp
fen aufgebrachte Titancarbidschicht umfassende Außenschicht
beinhaltet.
2. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das chemische Aufdampfen bei einer Tem
peratur zwischen etwa 900°C und etwa 1050°C abläuft.
3. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das chemische Aufdampfen bei einer Tem
peratur von zwischen etwa 300°C und etwa 850°C abläuft.
4. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das innere Beschichtungsschema eine ein
zelne Schicht aus Titancarbonitrid umfaßt, die durch chemi
sches Aufdampfen bei einer Temperatur von zwischen etwa
900°C und etwa 1050°C aufgebracht ist, und daß die durch
chemisches Aufdampfen aufgebrachte Titancarbidschicht an die
durch chemisches Aufdampfen aufgebrachte Titancarbonitrid
schicht angrenzt.
5. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das innere Beschichtungsschema eine ein
zelne Schicht aus Titancarbonitrid umfaßt, die durch chemi
sches Aufdampfen bei einer Temperatur von zwischen etwa
300°C und etwa 850°C aufgebracht ist, und daß die durch
chemisches Aufdampfen aufgebrachte Titancarbidschicht an die
durch chemisches Aufdampfen aufgebrachte Titancarbonitrid
schicht angrenzt.
6. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das durch chemisches Aufdampfen aufge
brachte Beschichtungsschema unter einem Druck von zwischen
etwa 700 mm Hg und etwa 800 mm Hg aufgebracht ist.
7. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das innere Beschichtungsschema eine
durch physikalisches Aufdampfen (PVD) direkt auf das Sub
strat aufgebrachte Titannitridschicht und eine durch PVD auf
die durch PVD aufgebrachte Titannitridschicht aufgebrachte
Titan-Carbonitridschicht umfaßt, und daß die durch chemi
sches Aufdampfen aufgebrachte Titancarbidschicht an die
durch PVD aufgebrachte Titancarbonitridschicht angrenzt.
8. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das innere Beschichtungsschema eine
durch PVD aufgebrachte Titanaluminiumnitridschicht umfaßt,
und daß die durch chemisches Aufdampfen aufgebrachte Titan
carbidschicht an die durch PVD aufgebrachte Titanaluminium
nitridschicht angrenzt.
9. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das innere Beschichtungsschema eine
Dicke von zwischen etwa 2 Mikrometer und etwa 4 Mikrometer
aufweist.
10. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die durch chemisches Aufdampfen aufge
brachte Außenschicht aus Titancarbid etwa 1,5 Mikrometer
dick ist.
11. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat eine Härte von zwischen
etwa 89 und etwa 94 Rockwell A, eine magnetische Koerzitiv
kraft von zwischen etwa 125 und etwa 320 Oersted und einen
Wert der magnetischen Sättigung von zwischen etwa 80 Prozent
und etwa 100 Prozent aufweist.
12. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohzusammensetzung höchstens 0,1
Gewichtsprozent Tantal, höchstens 0,1 Gewichtsprozent Niob,
höchstens 0,1 Gewichtsprozent Titan, zwischen etwa 0,3 und
etwa 0,5 Gewichtsprozent Chrom, zwischen etwa 5,7 und 6,3
Gewichtsprozent Kobalt, Rest Wolframcarbid umfaßt, und daß
das Wolframcarbid eine mittlere Korngröße von 1 bis 5 Mikro
meter aufweist.
13. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohzusammensetzung zwischen etwa 2,9
und etwa 3,6 Gewichtsprozent Tantal, höchstens etwa 0,3
Gewichtsprozent Niob, höchstens etwa 0,5 Gewichtsprozent
Titan, zwischen etwa 5,7 und etwa 6,4 Gewichtsprozent
Kobalt, Rest Wolframcarbid umfaßt, und daß das Wolframcarbid
eine mittlere Korngröße von 1 bis 6 Mikrometer aufweist.
14. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohzusammensetzung zwischen etwa 3,2
und etwa 3,8 Gewichtsprozent Tantal, zwischen etwa 1,2 und
etwa 1,8 Gewichtsprozent Niob, zwischen etwa 1,7 und etwa
2,3 Gewichtsprozent Titan, zwischen etwa 6,2 und etwa 6,4
Gewichtsprozent Kobalt, Rest Wolframcarbid umfaßt, und daß
das Wolframcarbid eine mittlere Korngröße von 1 bis 7 Mikro
meter aufweist.
15. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohzusammensetzung zwischen etwa 1,4
und etwa 2,3 Gewichtsprozent Tantal, zwischen etwa 0,3 und
etwa 0,6 Gewichtsprozent Niob, höchstens etwa 0,5 Gewichts
prozent Titan, zwischen etwa 11,0 und etwa 12,0 Gewichtspro
zent Kobalt, Rest Wolframcarbid umfaßt, und daß das Wolfram
carbid eine mittlere Korngröße von 1 bis 6 Mikrometer auf
weist.
16. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohzusammensetzung höchstens 0,1
Gewichtsprozent Tantal, höchstens 0,1 Gewichtsprozent Niob,
höchstens etwa 0,1 Gewichtsprozent Titan, zwischen etwa 9,45
und etwa 10,15 Gewichtsprozent Kobalt, Rest Wolframcarbid
umfaßt.
17. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohzusammensetzung zwischen 5,0 und
6,0 Gewichtsprozent Tantal, höchstens 0,4 Gewichtsprozent
Niob, zwischen 1,7 und 2,3 Gewichtsprozent Titan, zwischen
etwa 5,7 und etwa 6,3 Gewichtsprozent Kobalt, Rest Wolfram
carbid umfaßt.
18. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohzusammensetzung zwischen 4,2 und
5,0 Gewichtsprozent Tantal, zwischen 0,6 und 1,4 Gewichts
prozent Niob, zwischen 3,2 und 3,8 Gewichtsprozent Titan,
zwischen etwa 5,8 und etwa 6,2 Gewichtsprozent Kobalt, Rest
Wolframcarbid umfaßt.
19. Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 18 mit einer
Schicht nahe der Umfangsfläche des Substrats, in der Kobalt
angereichert ist.
20. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schneid
werkzeugs, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Bereitstellen eines Wolframcarbid-Hartmetallsubstrats mit einer Rohzusammensetzung von höchstens 7 Gewichtsprozent Tantal, höchstens 3 Gewichtsprozent Niob, höchstens 5 Gewichtsprozent Titan, höchstens 1 Gewichtsprozent Chrom, zwischen etwa 5 und etwa 13 Gewichtsprozent Kobalt, Rest Wolframcarbid; Aufbringen eines inneren Beschichtungsschemas auf das Substrat; und Aufbringen einer Außenschicht aus Titancarbid auf das innere Beschichtungsschema durch chemi sches Aufdampfen.
Bereitstellen eines Wolframcarbid-Hartmetallsubstrats mit einer Rohzusammensetzung von höchstens 7 Gewichtsprozent Tantal, höchstens 3 Gewichtsprozent Niob, höchstens 5 Gewichtsprozent Titan, höchstens 1 Gewichtsprozent Chrom, zwischen etwa 5 und etwa 13 Gewichtsprozent Kobalt, Rest Wolframcarbid; Aufbringen eines inneren Beschichtungsschemas auf das Substrat; und Aufbringen einer Außenschicht aus Titancarbid auf das innere Beschichtungsschema durch chemi sches Aufdampfen.
21. Verfahren Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das
chemische Aufdampfen von Titancarbid bei einer Temperatur
von zwischen 900°C und 1050°C durchgeführt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
das chemische Aufdampfen von Titancarbid bei einer Tempera
tur von zwischen etwa 300°C und etwa 850°C durchgeführt
wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schritt des Aufbringens des inneren Beschichtungsschemas
das Aufbringen einer einzelnen Schicht aus Titancarbonitrid
durch chemisches Aufdampfen bei einer Temperatur von etwa
900°C bis etwa 1050°C umfaßt.
24. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schritt des Aufbringens des inneren Beschichtungsschemas
das Aufbringen einer einzelnen Schicht aus Titancarbonitrid
durch chemisches Aufdampfen bei einer Temperatur von zwi
schen etwa 300°C und etwa 850°C umfaßt.
25. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schritt des Aufbringens des inneren Beschichtungsschemas
das Aufbringen einer Schicht aus Titannitrid durch physika
lisches Aufdampfen direkt auf das Substrat und das Aufbrin
gen einer Titancarbonitridschicht auf die durch physikali
sches Aufdampfen aufgebrachte Titannitridschicht durch phy
sikalisches Aufdampfen umfaßt.
26. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schritt des Aufbringens des inneren Beschichtungs
schemas das Aufbringen einer Titanaluminiumnitridschicht
durch physikalisches Aufdampfen umfaßt.
27. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
das innere Beschichtungsschema eine Gesamtdicke von zwischen
etwa 2 Mikrometer und etwa 4 Mikrometer aufweist.
28. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenschicht aus Titancarbid durch physikalisches Auf
dampfen in einer Dicke von etwa 1,5 Mikrometer aufgebracht
wird.
29. Verfahren zum Fräsen von Gußeisen, welches die folgenden
Schritte umfaßt:
Fräsen des Gußeisens bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit mit einem Hartmetall-Schneidwerkzeug, das ein Substrat und eine Beschichtung aufweist, wobei das Substrat ein Wolfram carbid-Hartmetall mit einer Rohzusammensetzung von höchstens 7 Gewichtsprozent Tantal, höchstens 3 Gewichtsprozent Niob, höchstens 5 Gewichtsprozent Titan, höchstens 1 Gewichtspro zent Chrom, zwischen etwa 5 und etwa 13 Gewichtsprozent Kobalt, Rest Wolframcarbid umfaßt, wobei die Beschichtung ein inneres Beschichtungsschema umfaßt, das wenigstens eine an das Substrat angrenzende Schicht aufweist, und wobei die Beschichtung ferner eine Außenschicht aufweist, die eine durch chemisches Aufdampfen aufgebrachte Titancarbidschicht umfaßt.
Fräsen des Gußeisens bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit mit einem Hartmetall-Schneidwerkzeug, das ein Substrat und eine Beschichtung aufweist, wobei das Substrat ein Wolfram carbid-Hartmetall mit einer Rohzusammensetzung von höchstens 7 Gewichtsprozent Tantal, höchstens 3 Gewichtsprozent Niob, höchstens 5 Gewichtsprozent Titan, höchstens 1 Gewichtspro zent Chrom, zwischen etwa 5 und etwa 13 Gewichtsprozent Kobalt, Rest Wolframcarbid umfaßt, wobei die Beschichtung ein inneres Beschichtungsschema umfaßt, das wenigstens eine an das Substrat angrenzende Schicht aufweist, und wobei die Beschichtung ferner eine Außenschicht aufweist, die eine durch chemisches Aufdampfen aufgebrachte Titancarbidschicht umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/616,800 US5750247A (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Coated cutting tool having an outer layer of TiC |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19709980A1 true DE19709980A1 (de) | 1997-10-02 |
DE19709980C2 DE19709980C2 (de) | 2002-07-11 |
Family
ID=24470992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997109980 Expired - Fee Related DE19709980C2 (de) | 1996-03-15 | 1997-03-11 | Beschichtetes Schneidwerkzeug mit einer TiC-Außenschicht, Verfahren zur Herstellung und Verwendung desselben |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5750247A (de) |
JP (1) | JP2935982B2 (de) |
DE (1) | DE19709980C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10225521A1 (de) * | 2002-06-10 | 2003-12-18 | Widia Gmbh | Hartmetall-Substratkörper und Verfahren zu dessen Herstellung |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6082936A (en) * | 1996-06-12 | 2000-07-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated hard metal tool |
US6447890B1 (en) * | 1997-06-16 | 2002-09-10 | Ati Properties, Inc. | Coatings for cutting tools |
DE19742765A1 (de) * | 1997-09-27 | 1999-04-01 | Heller Geb Gmbh Maschf | Schneidplatte, insbesondere Wendeplatte, Verfahren zur Herstellung einer solchen Schneidplatte, mit solchen Schneidplatten ausgestattetes Werkzeug und Verfahren zum Zerspanen eines Werkstückes unter Verwendung einer solchen Schneidplatte oder unter Einsatz eines solchen Werkzeuges |
US6511265B1 (en) * | 1999-12-14 | 2003-01-28 | Ati Properties, Inc. | Composite rotary tool and tool fabrication method |
US6612787B1 (en) | 2000-08-11 | 2003-09-02 | Kennametal Inc. | Chromium-containing cemented tungsten carbide coated cutting insert |
US6575671B1 (en) | 2000-08-11 | 2003-06-10 | Kennametal Inc. | Chromium-containing cemented tungsten carbide body |
US6554548B1 (en) * | 2000-08-11 | 2003-04-29 | Kennametal Inc. | Chromium-containing cemented carbide body having a surface zone of binder enrichment |
SE0103970L (sv) * | 2001-11-27 | 2003-05-28 | Seco Tools Ab | Hårdmetall med bindefasanrikad ytzon |
US6858333B2 (en) | 2002-10-09 | 2005-02-22 | Kennametal Inc. | Tool with wear resistant low friction coating and method of making the same |
DE10319169A1 (de) * | 2003-04-29 | 2004-12-02 | Fette Gmbh | Verfahren zur Herstellung gewünschter Oberflächen oder Oberflächenmuster für Schneidwerkzeuge |
US20040231843A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-11-25 | Simpson Nell A. A. | Lubricant for use in a wellbore |
DE10342364A1 (de) * | 2003-09-12 | 2005-04-14 | Kennametal Widia Gmbh & Co.Kg | Hartmetall-oder Cermetkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
US7581906B2 (en) * | 2004-05-19 | 2009-09-01 | Tdy Industries, Inc. | Al2O3 ceramic tools with diffusion bonding enhanced layer |
US7513320B2 (en) * | 2004-12-16 | 2009-04-07 | Tdy Industries, Inc. | Cemented carbide inserts for earth-boring bits |
US8637127B2 (en) | 2005-06-27 | 2014-01-28 | Kennametal Inc. | Composite article with coolant channels and tool fabrication method |
US7687156B2 (en) | 2005-08-18 | 2010-03-30 | Tdy Industries, Inc. | Composite cutting inserts and methods of making the same |
SE529856C2 (sv) * | 2005-12-16 | 2007-12-11 | Sandvik Intellectual Property | Belagt hårdmetallskär, sätt att tillverka detta samt dess användning för fräsning |
JP2009535536A (ja) | 2006-04-27 | 2009-10-01 | ティーディーワイ・インダストリーズ・インコーポレーテッド | モジュール型の固定カッターボーリングビット、モジュール型の固定カッターボーリングビット本体及びそれに関連する方法 |
SE530516C2 (sv) * | 2006-06-15 | 2008-06-24 | Sandvik Intellectual Property | Belagt hårdmetallskär, metod att tillverka detta samt dess användning vid fräsning av gjutjärn |
SE530634C2 (sv) * | 2006-06-15 | 2008-07-22 | Sandvik Intellectual Property | Belagt hårdmetallskär, metod att tillverka detta samt dess användning vid torr fräsning av gjutjärn |
EP2078101A2 (de) | 2006-10-25 | 2009-07-15 | TDY Industries, Inc. | Artikel mit erhöhter widerstandsfähigkeit gegenüber thermischem cracken |
SE0602813L (sv) * | 2006-12-27 | 2008-06-28 | Sandvik Intellectual Property | Korrosionsresistent verktyg för kallbearbetningsoperationer |
US8512882B2 (en) * | 2007-02-19 | 2013-08-20 | TDY Industries, LLC | Carbide cutting insert |
US7846551B2 (en) | 2007-03-16 | 2010-12-07 | Tdy Industries, Inc. | Composite articles |
SE531946C2 (sv) * | 2007-08-24 | 2009-09-15 | Seco Tools Ab | Skär för fräsning i gjutjärn |
SE531971C2 (sv) * | 2007-08-24 | 2009-09-15 | Seco Tools Ab | Belagt skärverktyg för allmän svarvning i varmhållfast superlegeringar (HRSA) |
SE531933C2 (sv) | 2007-12-14 | 2009-09-08 | Seco Tools Ab | Belagt hårdmetallskär för bearbetning av stål och rostfria stål |
JP2009166096A (ja) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Tocalo Co Ltd | プレス金型とその寿命管理方法、およびプレス金型のコーティング皮膜とその補修方法 |
US8790439B2 (en) | 2008-06-02 | 2014-07-29 | Kennametal Inc. | Composite sintered powder metal articles |
BRPI0913591A8 (pt) | 2008-06-02 | 2017-11-21 | Tdy Ind Inc | Carboneto cimentado - compósitos de liga metálica |
US8025112B2 (en) | 2008-08-22 | 2011-09-27 | Tdy Industries, Inc. | Earth-boring bits and other parts including cemented carbide |
US8322465B2 (en) | 2008-08-22 | 2012-12-04 | TDY Industries, LLC | Earth-boring bit parts including hybrid cemented carbides and methods of making the same |
CA2685668A1 (en) | 2008-11-24 | 2010-05-24 | Smith International, Inc. | A cutting element and a method of manufacturing a cutting element |
US8272816B2 (en) | 2009-05-12 | 2012-09-25 | TDY Industries, LLC | Composite cemented carbide rotary cutting tools and rotary cutting tool blanks |
US8308096B2 (en) | 2009-07-14 | 2012-11-13 | TDY Industries, LLC | Reinforced roll and method of making same |
US8440314B2 (en) * | 2009-08-25 | 2013-05-14 | TDY Industries, LLC | Coated cutting tools having a platinum group metal concentration gradient and related processes |
US9643236B2 (en) | 2009-11-11 | 2017-05-09 | Landis Solutions Llc | Thread rolling die and method of making same |
US20120070800A1 (en) * | 2010-09-20 | 2012-03-22 | Serim Kayacan Ilday | Dental Drill Bit |
US8800848B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-08-12 | Kennametal Inc. | Methods of forming wear resistant layers on metallic surfaces |
US9016406B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-04-28 | Kennametal Inc. | Cutting inserts for earth-boring bits |
US9849516B2 (en) * | 2012-12-21 | 2017-12-26 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool and method for manufacturing the same |
US9656335B2 (en) * | 2013-03-08 | 2017-05-23 | United Technologies Corporation | Broach tool rake face with a tailored surface topography |
CN113199209B (zh) * | 2021-04-02 | 2022-04-15 | 无锡蓬天工具有限公司 | 一种高强度孔锯及制作方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4610931A (en) * | 1981-03-27 | 1986-09-09 | Kennametal Inc. | Preferentially binder enriched cemented carbide bodies and method of manufacture |
US4720437A (en) * | 1985-03-27 | 1988-01-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated cemented carbide article or part |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3640689A (en) * | 1970-03-04 | 1972-02-08 | Fansteel Inc | Composite hard metal product |
SE338698C (sv) * | 1970-06-26 | 1977-10-17 | Sandvik Ab | For skerande bearbetning av stal, gjutjern eller liknande avsett sker |
CH593346A5 (de) * | 1974-02-07 | 1977-11-30 | Ciba Geigy Ag | |
US4196233A (en) * | 1974-02-07 | 1980-04-01 | Ciba-Geigy Corporation | Process for coating inorganic substrates with carbides, nitrides and/or carbonitrides |
JPS52141183A (en) * | 1976-05-19 | 1977-11-25 | Toshiba Corp | Production of semiconductor devices |
US4150195A (en) * | 1976-06-18 | 1979-04-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated cemented carbide article and a process for the production thereof |
GB1601224A (en) * | 1978-05-30 | 1981-10-28 | Sandco Ltd | Coated hard metal body |
US4268569A (en) * | 1979-02-07 | 1981-05-19 | General Electric Company | Coating underlayers |
CH645137A5 (de) * | 1981-03-13 | 1984-09-14 | Balzers Hochvakuum | Verfahren und vorrichtung zum verdampfen von material unter vakuum. |
JPS58133791A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-09 | 株式会社東芝 | 中空導体の接続方法 |
JPS5918474A (ja) * | 1982-07-22 | 1984-01-30 | Seiko Epson Corp | 平板状物体の反射式検出装置 |
US4497874A (en) * | 1983-04-28 | 1985-02-05 | General Electric Company | Coated carbide cutting tool insert |
JPS60197401A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-05 | Honda Motor Co Ltd | 車両用組立車輪 |
CH655421GA3 (de) * | 1984-06-07 | 1986-04-30 | ||
US4686156A (en) * | 1985-10-11 | 1987-08-11 | Gte Service Corporation | Coated cemented carbide cutting tool |
JPH0745707B2 (ja) * | 1986-11-25 | 1995-05-17 | 三菱マテリアル株式会社 | 高速切削用表面被覆炭窒化チタン基サ−メツト |
DE3825399C5 (de) * | 1988-07-23 | 2005-05-12 | Cemecon Ag | PVD- oder Plasma- CVD-Beschichtung |
JP2684721B2 (ja) * | 1988-10-31 | 1997-12-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具およびその製造法 |
DE3841731C1 (en) * | 1988-12-10 | 1990-04-12 | Krupp Widia Gmbh, 4300 Essen, De | Process for coating a tool base, and tool produced by this process |
WO1992005296A1 (en) * | 1990-09-17 | 1992-04-02 | Kennametal Inc. | Cvd and pvd coated cutting tools |
US5250367A (en) * | 1990-09-17 | 1993-10-05 | Kennametal Inc. | Binder enriched CVD and PVD coated cutting tool |
US5266388A (en) * | 1990-09-17 | 1993-11-30 | Kennametal Inc. | Binder enriched coated cutting tool |
SE9004124D0 (sv) * | 1990-12-21 | 1990-12-21 | Sandvik Ab | Haardmetallverktyg foer klippning och stansning |
US5188489A (en) * | 1991-05-31 | 1993-02-23 | Kennametal Inc. | Coated cutting insert |
-
1996
- 1996-03-15 US US08/616,800 patent/US5750247A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-03-11 DE DE1997109980 patent/DE19709980C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-03-17 JP JP6160397A patent/JP2935982B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4610931A (en) * | 1981-03-27 | 1986-09-09 | Kennametal Inc. | Preferentially binder enriched cemented carbide bodies and method of manufacture |
US4720437A (en) * | 1985-03-27 | 1988-01-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated cemented carbide article or part |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 61-204375 A: Derwent Abstract pmi, Vol.24 (1992), 5, 297-300 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10225521A1 (de) * | 2002-06-10 | 2003-12-18 | Widia Gmbh | Hartmetall-Substratkörper und Verfahren zu dessen Herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5750247A (en) | 1998-05-12 |
DE19709980C2 (de) | 2002-07-11 |
JP2935982B2 (ja) | 1999-08-16 |
JPH1029110A (ja) | 1998-02-03 |
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