RU2658567C1 - Твердосплавная микрофреза с алмазным износостойким покрытием - Google Patents
Твердосплавная микрофреза с алмазным износостойким покрытием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658567C1 RU2658567C1 RU2017107014A RU2017107014A RU2658567C1 RU 2658567 C1 RU2658567 C1 RU 2658567C1 RU 2017107014 A RU2017107014 A RU 2017107014A RU 2017107014 A RU2017107014 A RU 2017107014A RU 2658567 C1 RU2658567 C1 RU 2658567C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- resistant coating
- wear
- coating
- rad
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 abstract description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
- B23B27/18—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing
- B23B27/20—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing with diamond bits or cutting inserts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/48—Ion implantation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к модификации изделий из твердых сплавов, применяемых в машиностроении для холодной и горячей механической обработки неметаллов, металлов и металлических сплавов, например, фрезерованием. Твердосплавная микрофреза с алмазным износостойким покрытием, у которой алмазное износостойкое покрытие представляет собой алмазное покрытие, модифицированное гамма-облучением от радиоизотопного источника Cs137 при значениях поглощенной дозы излучения от 4500 рад до 6000 рад. Обеспечивается повышение эксплуатационной стойкости покрытия микрофрезы, характеризующейся длиной пути фрезерования.
Description
Область техники
Изобретение относится к области металлургии, преимущественно, к способам модификации изделий из твердых сплавов, применяемых в машиностроении для холодной и горячей механической обработки неметаллов, металлов и металлических сплавов, например, фрезерованием.
Уровень техники
Известно использование карбида титана TiC или нитрида титана TiN в качестве износостойких покрытий, наносимых на поверхности изделий из твердых сплавов [Третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. М: Металлургия, 1976. - 528 с. С. 506-507]. Недостатком подобных покрытий является недостаточная твердость карбида и нитрида титана, приводящая к относительно малому увеличению износостойкости.
Известен способ радиационной обработки бурового инструмента с алмазными покрытиями [Рябчиков С.Я. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук «Объемное упрочнение твердосплавного и алмазного породоразрушающего инструмента с целью повышения его эксплуатационных показателей», Томск, 2002 г.], заключающийся в его предварительном наводороживании и последующим облучении гамма-квантами, эмитируемыми природным источником Со60. Недостатками данного технического решения являются: его излишнее усложнение и использование изотопа Со60, обладающего излишне высокой энергией гамма-квантов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ радиационной обработки инструмента из твердых сплавов с алмазными покрытиями [Патент РФ №2101456 от 10.01.1998 г. «Способ упрочнения твердосплавного и алмазного инструмента для бурения горных пород». Патентообладатель: Томский политехнический университет. Авторы: Рябчиков С.Я., Мамонтов А.П.], а также инструмент с модифицированным алмазным покрытием, полученный указанным способом. При этом способ заключается в ударном погружении инструмента в жидкий азот и последующим облучении его гамма-квантами радиоактивного источника Со60 с экспозиционной дозой 103 рентген. Недостатками способа [Патент РФ №2101456 от 10.01.1998 г. «Способ упрочнения твердосплавного и алмазного инструмента для бурения горных пород». Патентообладатель: Томский политехнический университет. Авторы: Рябчиков С.Я., Мамонтов А.П.] являются: охрупчивание материала инструмента вследствие быстрого охлаждения до 77 K, излишне высокая энергия гамма-квантов источника Со60 и использование только одного значения экспозиционной дозы гамма-квантов. Известный инструмент обладает высокой хрупкостью алмаза, при этом повышенная степень его износостойкости за счет облучения гамма-квантами от радиоактивного изотопа Со60, не является достаточной для отдельных вариантов применения инструмента, например, для обработки закаленных сталей.
Раскрытие изобретения
Задачей заявляемого технического решения является создание инструмента - микрофрезы из твердых сплавов с износостойким покрытием.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении эксплуатационной стойкости покрытия микрофрезы, характеризующейся длиной пути фрезерования.
Поставленная задача решается тем, что у твердосплавной микрофрезы с алмазным износостойким покрытием, согласно техническому решению, алмазное покрытие модифицировано гамма-облучением от радиоизотопного источника Cs137 при значениях поглощенной дозы излучения от 4500 рад до 6000 рад.
Осуществление изобретения
Для реализации заявляемого способа на твердосплавные микрофрезы, а именно, на их рабочую часть, наносили алмазное покрытие осаждением из газовой фазы [Третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. М.: Металлургия, 1976. - 528 с. С. 506-507]. Алмазосодержащее покрытие является в определенной степени износостойким в силу использования вещества повышенной твердости. Однако для повышения его износостойкости, микрофрезы с алмазным покрытием были облучены гамма-квантами, эмитированными природным источником радиоактивного изотопа цезия Cs137. Энергия гамма квантов равнялась 661 кэВ, что делает облученные гамма-квантами твердосплавные изделия, в том числе и микрофрезы, абсолютно безопасными для обслуживающего персонала и пригодными для эксплуатации без ограничений.
Интервал поглощенных доз гамма-излучения составил от 4500 рад до 6000 рад.
После облучения были проведены лабораторные испытания таких микрофрез по установлению их эксплуатационной стойкости (износостойкости) в сравнении с обычными, необлученными микрофрезами.
Во время испытания микрофрез проводили сравнительное фрезерование при одинаковых условиях обычными и заявляемыми микрофрезами листа алюминия толщиной 2 см до достижения их режущими кромками одинаковых значений износа, контролируемых визуально.
В качестве критерия износостойкости покрытий могут быть использованы различные относительные величины, характеризующие степень износа режущих кромок микрофрез и, как следствие, их эксплуатационную стойкость. Так, для оценки износостойкости заявляемых микрофрез в качестве такого критерия принята длина пути фрезерования L. Длина пути L названа нами эксплуатационной стойкостью.
Проводилась оценка длина пути фрезерования Lγ заявляемой микрофрезы и сравнение его с длиной пути фрезерования L0 обычных микрофрез посредством вычисления коэффициента стойкости Кст=Lγ/L0.
Обычные микрофрезы обеспечивают длину пути фрезерования L0=120 м.
Что касается длины пути фрезерования Lγ микрофрез, полученных заявляемым способом, то длина пути составила от 190,8 м до 234 м. Таким образом, коэффициент стойкости Кст составил от 1,59 до 1,95.
Таким образом, применение заявленного изобретения позволяет повысить эксплуатационную стойкость твердосплавных микрофрез с алмазными износостойкими покрытиями, что свидетельствует о повышенной степени износостойкости микрофрез в соответствии с выбранным критерием оценки.
Claims (1)
- Твердосплавная микрофреза с алмазным износостойким покрытием, характеризующаяся тем, что алмазное износостойкое покрытие представляет собой алмазное покрытие, модифицированое гамма-облучением от радиоизотопного источника Cs137 при значениях поглощенной дозы излучения от 4500 рад до 6000 рад.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107014A RU2658567C1 (ru) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | Твердосплавная микрофреза с алмазным износостойким покрытием |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107014A RU2658567C1 (ru) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | Твердосплавная микрофреза с алмазным износостойким покрытием |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2658567C1 true RU2658567C1 (ru) | 2018-06-21 |
Family
ID=62713604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017107014A RU2658567C1 (ru) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | Твердосплавная микрофреза с алмазным износостойким покрытием |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658567C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2101456C1 (ru) * | 1995-11-17 | 1998-01-10 | Томский политехнический университет | Способ упрочнения твердосплавного и алмазного инструмента для бурения горных пород |
| RU2398661C2 (ru) * | 2005-08-08 | 2010-09-10 | Кеннаметал Видиа Продукционс Гмбх Энд Ко. Кг. | Режущая пластина |
| RU2412024C2 (ru) * | 2005-07-11 | 2011-02-20 | Кеннаметал Видиа Продукционс Гмбх Энд Ко. Кг. | Способ механической обработки коленчатых валов и устройство для реализации способа |
| US20120114442A1 (en) * | 2009-04-03 | 2012-05-10 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool for metal cutting applications generating high temperatures |
| RU2584366C1 (ru) * | 2014-12-22 | 2016-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ импульсного электронно-ионно-плазменного упрочнения твердосплавного инструмента или изделия |
| US20160194748A1 (en) * | 2012-09-04 | 2016-07-07 | FoxyLED GmbH | Coated cutting tool and a method for coating the cutting tool |
-
2017
- 2017-03-03 RU RU2017107014A patent/RU2658567C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2101456C1 (ru) * | 1995-11-17 | 1998-01-10 | Томский политехнический университет | Способ упрочнения твердосплавного и алмазного инструмента для бурения горных пород |
| RU2412024C2 (ru) * | 2005-07-11 | 2011-02-20 | Кеннаметал Видиа Продукционс Гмбх Энд Ко. Кг. | Способ механической обработки коленчатых валов и устройство для реализации способа |
| RU2398661C2 (ru) * | 2005-08-08 | 2010-09-10 | Кеннаметал Видиа Продукционс Гмбх Энд Ко. Кг. | Режущая пластина |
| US20120114442A1 (en) * | 2009-04-03 | 2012-05-10 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool for metal cutting applications generating high temperatures |
| US20160194748A1 (en) * | 2012-09-04 | 2016-07-07 | FoxyLED GmbH | Coated cutting tool and a method for coating the cutting tool |
| RU2584366C1 (ru) * | 2014-12-22 | 2016-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ импульсного электронно-ионно-плазменного упрочнения твердосплавного инструмента или изделия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yanyushkin et al. | Contact processes in grinding | |
| CA3135517A1 (en) | Neutron capture therapy system | |
| Kolomeichenko et al. | Investigationof hardness of tillage tools being hardened by carbo-vibro-arc method with paste application | |
| RU2658567C1 (ru) | Твердосплавная микрофреза с алмазным износостойким покрытием | |
| Chernoivanov et al. | Features of wear of agricultural machinery components strengthened by Fe n B-Fe-B composite boride coatings | |
| Zhu et al. | Temperature dependent surface modification of T91 steel under 3.25 MeV Fe-ion implantation | |
| Lou et al. | Effects of high current pulsed electron beam irradiation on the mechanical properties and cutting performance of TiAlN-coated tools | |
| RU2517632C1 (ru) | Способ повышения физико-механических свойств инструментальных и конструкционных материалов методом объемного импульсного лазерного упрочнения (оилу) | |
| Pinahin et al. | Wear resistance increase of single-carbide hard alloys after bulk pulse-laser hardening | |
| RU2463391C2 (ru) | Способ нанесения двухслойных покрытий | |
| RU2013121967A (ru) | Способ обработки лопатки газотурбинного двигателя | |
| RU2726233C1 (ru) | Способ повышения физико-механических свойств инструментальных материалов методом объемного импульсного лазерного упрочнения | |
| Lebsanft et al. | Residual stresses in different heat treated workpieces after turning | |
| RU2564645C1 (ru) | Способ упрочнения поверхности режущего инструмента из твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой | |
| RU2101456C1 (ru) | Способ упрочнения твердосплавного и алмазного инструмента для бурения горных пород | |
| Yeo et al. | The enhancement of wear resistance for nitrogen-implanted tungsten carbide | |
| RU2057619C1 (ru) | Способ обработки изделий из твердого сплава | |
| RU2649604C2 (ru) | Применение двойного шлифования изделия алмазной пудрой в качестве способа нанесения износостойкого покрытия | |
| Aliofkhazraei et al. | Duplex surface treatment of pre-electroplating and pulsed nanocrystalline plasma electrolytic carbonitriding of mild steel | |
| RU2620209C1 (ru) | Способ импрегнирования абразивных инструментов | |
| RU2221056C1 (ru) | Способ обработки изделий из металлических сплавов на основе железа | |
| RU2789642C1 (ru) | Способ химико-термической обработки твердосплавных пластин | |
| Rakhadilov et al. | High-speed steel surface modification by electron-beam processing | |
| RU2596520C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
| RU2195388C2 (ru) | Способ упрочнения твердосплавного и алмазного инструмента для бурения горных пород |