Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120

1.6. Твердосплавные пластины с износостойкими покрытиями

Сменные многогранные пластины из прочных твердых сплавов (в основном групп применения РЗО, Р40, К20) с тонкими (толщиной 5-15 мкм) покрытиями характеризуются высокими износостойкостью и прочностью.

в качестве материала для покрытия пластин используют карбиды, нитриды, бориды и силициды тугоплавких металлов IV- VI групп периодической системы элементов. Наиболее широко применяемыми соединениями такого рода являются карбид, нитрид, карбонитрид титана.

В результате обработки на поверхности твердосплавной пластины образуется мелкозернистый слой соединений, обладающих высокими твердостью, износостойкостью и химической устойчивостью при высоких температурах.

Разработаны физические и химические методы нанесения покрытий на твердосплавные пластины.

Из физических методов нанесения покрытий наибольшее применение получил метод КИБ (конденсация вещества в процессе ионной бомбардировки), осуществляемый на установках «Булат» и «Пуск».

Применяют два химических метода нанесения покрытий: осаждение покрытий из парогазовой фазы и термодиффузионный.

Технология нанесения покрытий осаждением из парогазовой фазы основана на образовании карбида, карбонитрида или нитрида титана на поверхности пластин, помещенных в реактор, при взаимодействии хлорида титана, водорода, азота или метана при высоких температуре, атмосферном давлении или слабом разрежении.

Термодиффузионный метод нанесения покрытий заключается в химико-термической обработке изделий в специальной порошкообразной засыпке нз материалов, содержащих титан, при определенной температуре в атмосфере водорода.

Пластины с покрытиями обладают стойкостью при резании, в 2-3 раза большей, чем пластины без покрытий, испытанные в тех же условиях. При постоянной стойкости достигается повышение скорости резания на 25-30 %.

Стойкость пластины с износостойким покрытием выше стойкости не только материала основы, но и более износостойких сплавов соседних групп применения. Это позволяет значительно расширить область применения сплавов с покрытиями благодаря их универсальности. Например, пластины нз Т5К10 с износостойким покрытием из карбида титана могут успешно применяться в диапазоне групп применения РЮ-РЗО, а пластины нз ВК6



С тем же покрытием -в диапазонах групп КЮ-К20 и МЮ- М20.

Опыт показал, что твердосплавные пластины с покрытиями из карбида титана пригодны для большинства наиболее распространенных видов обработки резанием конструкционных сталей и серых чугунов, особенно для точения, а также чистового и получистового фрезерования с умеренными подачами.

При тяжелых условиях резания, когда наблюдаются выкрашивания и сколы и на сплавах без покрытий, эффективность пластин с износостойкими покрытиями снижается. В табл. 1.22 показано снижение прочности пластин с покрытием по сравнению с прочностью пластин без покрытия в условиях прерывистого резания при торцовом фрезеровании однозубой фрезой методом «ломающей» подачи. То же явление имеет место при резании материалов с твердыми включениями, с литейной коркой, а также склонных к поверхностному упрочнению в процессе обработки.

В табл. 1.23 приведены результаты сравнительных испытаний пластин с покрытием из карбида титана при обработке труднообрабатываемых материалов различных групп обрабатываемости.

Результаты испытаний показывают, что, чем труднее обрабатывается материал резанием (чем выше группа обрабатываемости), тем меньше проявляется эффект покрытия.

Изучение особенностей механизма изнашивания твердосплавных пластин с покрытиями, а также сил резания и температуры, развивающейся на рабочих поверхностях пластин, позволило установить, что покрытие уменьшает диффузию железа в твердый сплав, а вольфрама и кобальта в сталь, т. е. предотвращает взаимную диффузию твердого сплава и обрабатываемого материала, а также адгезионное взаимодействие контактирующих материалов.

Установлено, что силы резания при обработке инструментами, оснащенными пластинами с покрытием, уменьшаются на 15- 20 %, особенно при точении чугуна.

1.22. Сравнительная прочность твердосплавных пластин с покрытием

Сплав

Пластина

Средняя «ломающая» подача, мм/зуб

Коэффициент прочности К„р

Исходная

С покрытием

0,68

0,68

T5K10

Исходная

0,69

С покрытием

0,50

0.72



1.23. Результаты сравнительных испытаний пластин с износостойким покрытием при обработке труднообрабатываемых материалов

Обрабатываемый материал

Группа обрабатываемости

м/мин

мм/об

Стойкость, мии, пластины

исходной

с покрытием

II III

120 60 30 15

0,2 0,2 0,2 0,2

1,0 1,0 1,0 1,0

15,8 18,9 11,0 6,0

75,3 20,0 11,3 6,0

Коэффициент стойкости

12Х18Н10Т 15Х18Н12СЧТЮ ХН77ТЮР ХН62МВКЮ

4,6 1.1 1,0 1.0

Температура в режущем клине резца с покрытием при обработке снижается на 20-25 % по сравнению с температурой резцов без покрытия.

Нанесение покрытия из карбида титана на пластины из твердых сплавов стандартных марок было первым шагом на пути совершенствования сменных многогранных пластин для обработки резанием. Например, были выпущены пластины из сплавов ВК6, ВКЗ и Т5К10 с покрытием из карбида титана.

Затем был освоен выпуск пластин с трехслойным покрытием, состоящим из карбида, карбонитрида и нитрида титана, которые наносят как на твердосплавную основу, содержащую карбид тантала, так и на бестанталовую основу.

Разработан также специальный сплав ВП1255 под нанесение трехслойных покрытий, содержащий небольшое количество карбида тантала и определенный фазовый состав по углероду. Он универсален по своим эксплуатационным свойствам и предназначен для черновой и получистовой обработки углеродистых и легированных сталей.

В табл. 1.24 приведены марки СМП с покрытиями, выпускаемых промышленностью. Опыт показал, что применение много-

1.24. Номенклатура СМП с покрытием, выпускаемых промышленностью СССР

группа применения

Марка СМП

Сплав-основа

Состав покрытия

РЮ-РЗО

ВП1255

ТТ7К9

TiC-TiCN-TIN

Р20-Р40

ВП1325

Т5К10

TiC-TiCN-TIN

КЮ-К20

ВК6-ДТ

В Кб

ВП3115

В Кб

TiC-TiCN-TIN

К20-кзо

ВП3325

TiC-TiCN-TIN



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120