RU2679264C1 - Способ получения керамической пластины для режущего инструмента - Google Patents

Способ получения керамической пластины для режущего инструмента Download PDF

Info

Publication number
RU2679264C1
RU2679264C1 RU2018110017A RU2018110017A RU2679264C1 RU 2679264 C1 RU2679264 C1 RU 2679264C1 RU 2018110017 A RU2018110017 A RU 2018110017A RU 2018110017 A RU2018110017 A RU 2018110017A RU 2679264 C1 RU2679264 C1 RU 2679264C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alumina
molybdenum
nickel
titanium carbide
plate
Prior art date
Application number
RU2018110017A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Николаевич Пучкин
Владимир Гаврилович Корниенко
Анатолий Андреевич Рыжкин
Эътибар Юсиф Оглы Балаев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2018110017A priority Critical patent/RU2679264C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2679264C1 publication Critical patent/RU2679264C1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15Hot isostatic pressing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/12Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on oxides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения керамических пластин режущего инструмента для обработки резанием труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочные и легированные стали. Способ включает прокаливание глинозема, его виброизмельчение, обогащение, сушку с получением оксида алюминия модификации α-АlO. Полученный оксид алюминия смешивают с легирующими компонентами при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия 58-60, карбид титана 30-32, оксид хрома 5-7, никель 2-3, молибден 1-2. Далее осуществляют пластификацию и горячее прессование с получением отпрессованной пластины, спекание и отжиг с выдержкой 5-10 мин в области температурного максимума полученной пластины и ее механическую обработку. Изобретение обеспечивает повышение стойкости полученных керамических пластин при обработке труднообрабатываемых материалов до 35-40 мин, твердость и прочность при изгибе до 990 МПа. 1 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к способу получения керамических пластин режущего инструмента для обработки резанием труднообрабатываемых материалов, в частности и для обработки труднообрабатываемых, жаропрочных и легированных сталей, например марки 12Х18Н10Т, 40X13, 14Х17Н2 и др.
Известен способ получения керамической пластины режущего инструмента для обработки резанием марки ВО-13, включающий прокаливание до температуры 1500-1550°С глинозема (включающего α-Al2O3 и γ-Al2O3), его виброизмельчение в течение 1-2 часов до размера частиц 1-2 мкм, обогащение, сушку с получением оксида алюминия, и дальнейшее его смешивание с оксидом магния и диоксидом циркония при следующем соотношении масс. %:
оксид алюминия 99
оксид магния 0,5
диоксид циркония 0,5
пластификацию и холодное прессование при комнатной температуре 20°С с получением отпрессованных пластин, спеканию при температуре 1750°С и кратковременный отжиг с выдержкой в течении 5-10 минут в области температурного максимума полученных пластин, и механическую обработку полученной платины [Зарахов О.В., Балаев А.Ф. Токарные резцы. - Саратов: Саратовский государственный университет, 2008. С 12 и Жедь В.П., Боровский Г.В., Музыкант Я.А., Ипполитов Г.М. Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение: Справочник - М.: Машиностроение, 1987. - стр. 15-26].
Недостатком данного способа являются низкая стойкость керамических пластин, обусловленная ее низкими физико-механическими характеристиками, а именно прочностью при изгибе, твердостью, износостойкостью, и как следствие низкая продолжительность работы пластин.
Прототипом изобретения является способ получения керамической пластины режущего инструмента для обработки резанием марки ВОК-60, включающий прокаливание до температуры 1500-1550°С глинозема (включающего α-Al2O3 и γ-Al2O3), его виброизмельчение в течение 1-2 часов до размера частиц 1-2 мкм, обогащение, сушку с получением оксида алюминия, и дальнейшее его смешивание с карбидом титана при следующем соотношении мас.%:
оксид алюминия 60
карбид титана 40,
пластификацию и горячее прессование при температуре 1200-1250°С с получением отпрессованных пластин, спекание при температуре 1750°С и кратковременный отжиг с выдержкой в течении 5-10 минут в области температурного максимума полученных пластин, и их механическую обработку [Зарахов О.В., Балаев А.Ф. Токарные резцы. - Саратов: Саратовский государственный университет, 2008. С 12 и Жедь В.П., Боровский Г.В., Музыкант Я.А., Ипполитов Г.М. Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение: Справочник - М.: Машиностроение, 1987. - стр. 15-26].
Недостатком данного способа являются низкая стойкость керамических пластин, обусловленная ее низкими физико-механическими характеристиками, а именно прочностью при изгибе, твердостью, износостойкостью, и как следствие низкая продолжительность работы пластин.
Задачей изобретения является усовершенствование способа получения керамических пластин для режущего инструмента с высокими физико-механическими характеристиками.
Техническим результатом является повышение стойкости керамических пластин для режущего инструмента при обработке труднообрабатываемых материалов.
Технический результат достигается тем, что способ получения керамической пластины режущего инструмента для обработки резанием включает прокаливание глинозема (включающего α-Al2O3 и γ-Al2O3), его виброизмельчение, обогащение, сушку с получением оксида алюминия модификации α-Al2O3, его смешивание с легирующими компонентами, пластификацию и горячее прессование с получением отпрессованной пластины, спекание и кратковременный отжиг с выдержкой в течении 5-10 минут в области температурного максимума полученной пластины, и ее механическую обработку, при этом в качестве легирующих компонентов используют карбид титана, оксид хрома, никель, молибден, взятые при следующем соотношении компонентов, мас.%:
оксид алюминия 58-60
карбид титана 30-32
оксид хрома 5-7
никель 2-3
молибден 1-2.
Добавление легирующих элементов, взятых в указанном количестве, способствует повышению физико-механических характеристик получаемых керамических пластин. Так добавление карбида титана (TiC) позволяет повысить прочностные свойства оксидной керамики: прочность на изгиб, износостойкость.
В ходе обработки резанием происходит постоянный нагрев режущей кромки инструмента, что приводит к снижению стойкости материалов ко всем видам износа, и преждевременному выходу из строя режущего инструмента. Применение смазочно-охлаждающей жидкости не решает полностью данную проблему, а в ряде случаев существует необходимость в обработке резанием без применения смазочно-охлаждающей жидкости. В связи с этим добавление оксида хрома (CrO) позволяет повысить температурную износостойкость и работоспособность пластины, что является важным критерием для металлорежущего инструмента.
Существует прямая зависимость между твердостью материала и износостойкостью, так чем выше твердость, тем выше стойкость материала ко всем видам износа. Таким образом повысив твердость пластин удается повысить стойкость к износу и как следствие срок эксплуатации. В результате резания пластина работает на сложный вид нагрузки, включающий и изгиб. Многие материалы, имеющие высокую твердость, как правило, хрупкие и не имеют предела текучести и плохо работают на изгиб. Зачастую пластины выходят из строя в результате резкого временного повышение нагрузки, так как все обрабатываемые материалы неоднородны и могут включать участки (зернистая структура) с отличающимися физико-механическими свойствами от всего материала, из которого изготовлена обрабатываемая заготовка. В результате чего платины скалываются и преждевременно выходят из строя. Поэтому предел прочности на изгиб и предел текучести являются важными характеристиками, отражающимися на работоспособности пластин режущего инструмента, которые также могут ограничивать технологов в подборе режимов резания для обработки заготовки. Добавление никеля и молибдена позволило повысить предел текучести, прочность на изгиб и твердость пластин, так как данные компоненты, образовывая соединение Ni3Mo, являются связующими элементами между карбидными и оксидными фазами повышающие физико-механические характеристики получаемой керамической пластины.
Керамические пластины для режущего инструмента изготавливают следующим способом. Глинозем прокаливают до 1500-1550°С и подвергают тонкому виброизмельчению в течении 1-2 ч., до получения частиц размером 1 мкм (до 90% основной массы) при максимальном размере частиц 1,5 мкм. и до полного перехода γ-Al2O3 в α-Al2O3. Полученный оксид алюминия модификации α-Al2O3 обогащают и сушат. Затем сухой порошок оксида алюминия модификации α-Al2O3 смешивают с легирующими компонентами, в качестве которых используют карбид титана TiC, оксид хрома CrO, никель Ni и молибден Мо. После чего полученную смесь подвергают пластификации и горячему прессованию при температуре 1200-1250°С с получением отпрессованной пластины. Затем отпрессованную пластину подвергают спеканию при температуре 1750°С и кратковременному отжигу с выдержкой в течении 5-10 минут в области температурного максимума, после чего выполняют механическую обработку заготовок пластин состава 2CrAlO2+TiC+Ni3Mo.
Пример 1.
Керамические пластины для режущего инструмента изготавливают следующим способом. Глинозем прокаливают до 1500°С и подвергают тонкому виброизмельчению в течение 2 ч., до получения частиц размером 1 мкм (до 90% основной массы) при максимальном размере частиц 1,5 мкм. и до полного перехода γ-Al2O3 в α-Al2O3. Полученный оксид алюминия модификации α-Al2O3 обогащают и сушат, Затем сухой порошок оксида алюминия модификации α-Al2O3 смешивают с легирующими компонентами, в качестве легирующих компонентов используют карбид титана, оксид хрома, никель, молибден, взятые при следующем соотношении компонентов, масс. %:
оксид алюминия 60
карбид титана 32
оксид хрома 5
никель 2
молибден 1.
После чего полученную смесь подвергают пластификации и горячему прессованию при температуре 1250°С с получением отпрессованной пластины. Затем отпрессованную пластину подвергают спеканию при температуре 1750°С и кратковременному отжигу с выдержкой в течении 10 минут в области температурного максимума, после чего выполняют механическую обработку заготовок пластин состава 2CrAlO2+TiC+Ni3Mo.
Пример 2.
Керамические пластины для режущего инструмента изготавливают следующим способом. Глинозем прокаливают до 1550°С и подвергают тонкому виброизмельчению в течение 1 ч., до получения частиц размером 1,5 мкм (до 90% основной массы) при максимальном размере частиц 1,5 мкм. и до полного перехода γ-Al2O3 в α-Al2O3. Полученный оксид алюминия модификации α-Al2O3 обогащают и сушат, Затем сухой порошок оксида алюминия модификации α-Al2O3 смешивают с легирующими компонентами, в качестве легирующих компонентов используют карбид титана, оксид хрома, никель, молибден, взятые при следующем соотношении компонентов, масс. %:
оксид алюминия 58
карбид титана 30
оксид хрома 7
никель 3
молибден 2.
После чего полученную смесь подвергают пластификации и горячему прессованию при температуре 1200°С с получением отпрессованной пластины. Затем отпрессованную пластину подвергают спеканию при температуре 1750°С и кратковременному отжигу с выдержкой в течении 5 минут в области температурного максимума, после чего выполняют механическую обработку заготовок пластин состава 2CrAlO2+TiC+Ni3Mo.
Пример 3.
Керамические пластины для режущего инструмента изготавливают следующим способом. Глинозем прокаливают до 1525°С и подвергают тонкому виброизмельчению в течение 1,5 ч., до получения частиц размером 1,2 мкм (до 90% основной массы) при максимальном размере частиц 1,5 мкм. и до полного перехода γ-Al2O3 в α-Al2O3. Полученный оксид алюминия модификации α-Al2O3 обогащают и сушат, Затем сухой порошок оксида алюминия модификации α-Al2O3 смешивают с легирующими компонентами, в качестве легирующих компонентов используют карбид титана, оксид хрома, никель, молибден, взятые при следующем соотношении компонентов, масс. %:
оксид алюминия 59
карбид титана 31
оксид хрома 6
никель 2,5
молибден 1,5.
После чего полученную смесь подвергают пластификации и горячему прессованию при температуре 1225°С с получением отпрессованной пластины. Затем отпрессованную пластину подвергают спеканию при температуре 1750°С и кратковременному отжигу с выдержкой в течении 7 минут в области температурного максимума, после чего выполняют механическую обработку заготовок пластин состава 2CrAlO2+TiC+Ni3Mo.
Figure 00000001
Анализ данных представленных в таблице, позволяет сделать вывод о том, что керамические пластины, изготовленные по заявляемому способу, характеризуются более высокими физико-механическими характеристиками, по сравнению с пластинами, изготовленными по известным способам.
Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет достичь поставленный технический результат.

Claims (2)

  1. Способ получения керамической пластины режущего инструмента для обработки резанием, включающий прокаливание глинозема, его виброизмельчение, обогащение, сушку с получением оксида алюминия модификации α-Al2O3, его смешивание с легирующими компонентами, пластификацию и горячее прессование с получением отпрессованной пластины, спекание и кратковременный отжиг с выдержкой в течение 5-10 мин в области температурного максимума полученной пластины и ее механическую обработку, отличающийся тем, что в качестве легирующих компонентов используют карбид титана, оксид хрома, никель, молибден, взятые при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. оксид алюминия 58-60 карбид титана 30-32 оксид хрома 5-7 никель 2-3 молибден 1-2
RU2018110017A 2018-03-21 2018-03-21 Способ получения керамической пластины для режущего инструмента RU2679264C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110017A RU2679264C1 (ru) 2018-03-21 2018-03-21 Способ получения керамической пластины для режущего инструмента

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110017A RU2679264C1 (ru) 2018-03-21 2018-03-21 Способ получения керамической пластины для режущего инструмента

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2679264C1 true RU2679264C1 (ru) 2019-02-06

Family

ID=65273748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018110017A RU2679264C1 (ru) 2018-03-21 2018-03-21 Способ получения керамической пластины для режущего инструмента

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2679264C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699434C1 (ru) * 2019-04-16 2019-09-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Способ получения керамической пластины для режущего инструмента

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002144109A (ja) * 2000-09-04 2002-05-21 Mitsubishi Materials Corp 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
WO2009111504A2 (en) * 2008-03-04 2009-09-11 Irwin Industrial Tool Company Tools having compacted powder metal work surfaces, and method
JP2012187659A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐欠損性を備える表面被覆切削工具
JP2015188995A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 三菱マテリアル株式会社 耐異常損傷性に優れた表面被覆切削工具
RU2586181C2 (ru) * 2011-09-07 2016-06-10 Зм Инновейтив Пропертиз Компани Способ абразивной обработки заготовки

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002144109A (ja) * 2000-09-04 2002-05-21 Mitsubishi Materials Corp 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
WO2009111504A2 (en) * 2008-03-04 2009-09-11 Irwin Industrial Tool Company Tools having compacted powder metal work surfaces, and method
JP2012187659A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐欠損性を備える表面被覆切削工具
RU2586181C2 (ru) * 2011-09-07 2016-06-10 Зм Инновейтив Пропертиз Компани Способ абразивной обработки заготовки
JP2015188995A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 三菱マテリアル株式会社 耐異常損傷性に優れた表面被覆切削工具

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699434C1 (ru) * 2019-04-16 2019-09-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Способ получения керамической пластины для режущего инструмента

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR960008726B1 (ko) 절삭공구용 고압상 질화붕소 소결체의 제조법 및 그 제조법에 의하여 제조된 소결체
DE69326562T2 (de) Siliziumnitridkeramik und daraus hergestelltes schneidwerkzeug
JPH0662334B2 (ja) セラミック複合材料の焼結体
BRPI0619322A2 (pt) método para produzir uma composição em pó e método para produzir um compacto de cbn policristalino
JPH0791122B2 (ja) 切削工具用のタフネス強化セラミック材料
JP2014217933A (ja) cBN切削工具
RU2679264C1 (ru) Способ получения керамической пластины для режущего инструмента
Wang et al. Wear behavior of an Al 2 O 3/TiC/TiN micro-nano-composite ceramic cutting tool in high-speed turning of ultra-high-strength steel 300 M
JP2017165637A (ja) 切削工具用複合焼結体及びこれを利用した切削工具
US10086437B2 (en) Cutting tool
CN105112756A (zh) 一种碳氮化钛复合氧化铝金属陶瓷刀具材料及其制备方法
JPH04322904A (ja) 酸化物系セラミック切削インサート及びその製造方法
RU2699434C1 (ru) Способ получения керамической пластины для режущего инструмента
JPH1036174A (ja) 焼結セラミック材料、その材料の焼結方法及び高速機械加工方法
RU1838084C (ru) Металлорежуща вставка
JP2971203B2 (ja) 工具用焼結材料
JP6683887B2 (ja) セラミックス焼結体、インサート、切削工具、及び摩擦攪拌接合用工具
JPH01103205A (ja) 炭素加工用工具
JPH06122563A (ja) セラミックス複合材料及びその製造方法
GB2065715A (en) Hot pressed silicon nitride
JPS6059085B2 (ja) 被覆セラミツク工具
JP2005212048A (ja) セラミックスおよびこれを用いた切削工具
JPS6259568A (ja) 精密加工性に優れたセラミツクス材料
JPH06320305A (ja) 溝入れ旋削加工用セラミック工具
JP7393253B2 (ja) セラミックス焼結体、及び切削工具