производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр

Глава 9.2. Материалы для изготовления режущего инструмента / 9.2.4. Повышение стойкости лезвийного инструмента за счет нанесения износостойких покрытий

Инструмент с покрытием обладает высокой износостойкостью за счет повышения твердости поверхностных слоев. Наиболее эффективны покрытия для инструмента, основной износ которого развивается по одним граням, а переточка по другим, например затылованный инструмент (червячные фрезы, метчики и др.). В этом случае повышенная износостойкость инструмента сохраняется после переточек. Износостойкие покрытия наносятся на инструменты из быстрорежущих сталей и твердых сплавов.

Применяются следующие виды упрочнения поверхности инструмента:

  • химико-термическая обработка (азотирование, нитроцементация и т.п.);
  • электролитические покрытия (хромирование);
  • адгезионные покрытия (ионно-плазменное напыление, осаждение из газовой фазы).

Химико-термическая обработка (ХТО) выполняется для инструмента из быстрорежущих сталей. Диффузия обеспечивает весьма сильную связь покрытия и материала инструмента. В промышленности используют газовые и жидкостные технологии насыщения поверхностных слоев азотом или азотом и углеродом.

Азотирование и нитроцементация — газовые процессы. Их продолжительность 1 ...2 ч в отличие от длительных процессов для конструкционных деталей. На поверхности образуется тонкий слой из нитридов и карбонитридов на основе вольфрама (молибдена) и хрома. Глубина упрочненного слоя 0,01... 0,025 мм, его твердость 1300 ... 1400 HV (твердость быстрорежущей стали около 850 НV). Существенным недостатком газовых процессов является невозможность или сложность местного упрочнения, которое необходимо только для режущей части инструмента, для хвостовиков оно вредно. Из-за снижения коэффициента трения инструмент может проворачиваться в зажимной оснастке. Газовые процессы не могут быть использованы для сварного инструмента, потому что при температуре 540...550 °С про исходит потеря твердости хвостовиков, изготовленных из конструкционных сталей (стали 45, 40Х, 40ХФА).

Цианирование и карбонитрания — жидкостные процессы насыщения поверхностных слоев инструмента азотом и углеродом. Температура процессов 540... 550 °С, продолжительность от 5 до 25 мин в зависимости от необходимой глубины слоя. При минимальной продолжительности процесса глубина упрочненного слоя составляет 0,007./.0,010 мм (для мелкоразмерного инструмента), при максимальной — 0,015...0,030 мм. Твердость слоя 1000... 1100 HV. Химико-термическая обработка повышает стойкость инструмента в 1,3— 1,5 раза.

Жидкостные процессы позволяют производить местное упрочнение, они весьма оперативны. Их серьезный недостаток — токсичность, поэтому необходимо обеспечение жестких мер безопасности рабочих и серьезной экологической защиты.

Электролитические (гальванические) покрытия. Для инструмента используют покрытие блестящим хромом, имеющим повышенную твердость (900... 1000 HV) и пониженный коэффициент трения.

Это покрытие в отличие от диффузионных слабо связано со сталью инструмента, имеет пониженную теплостойкость — при нагреве до 400 °С происходит заметное снижение твердости. Наиболее рационально применение хромированного инструмента при обработке мягких и вязких материалов, которые при резании налипают на инструмент: алюминиевых сплавов, баббитов. Налипание уменьшается вследствие снижения коэффициента трения — примерно в 2 раза по сравнению со сталью без покрытия (0,08 и 0,19 — коэффициенты трения в паре с баббитом).

Адгезионные покрытия получают методами физического (ФОП) или химического (ХОП) осаждения. На инструмент наносятся тонкие (несколько микрон) однослойные или многослойные покрытия нитридов, карбидов, оксидов, которые обладают весьма высокой твердостью (твердость карбида титана 3200 HV, нитрида титана — 2500 HV). Покрытия повышают стойкость инструмента в среднем в 2—4 раза, отмечены случаи повышения стойкости в 8 —10 раз.

Физическое осаждение покрытий может выполняться при относительно низких температурах — около 500 °С, т.е. ниже температуры отпуска быстрорежущих сталей. Эта технология применяется для упрочнения инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов.

Промышленностью широко освоен метод конденсации с ионной бомбардировкой (КИБ). Его используют, в частности, для нанесения на инструмент покрытий нитрида титана (TIN). Инструмент с таким покрытием приобретает золотистый цвет.

Эффективно комбинированное упрочнение — нанесение покрытия нитрида титана на инструмент, предварительно подвергнутый азотированию. Такая технологи обеспечивает более плавное изменение твердости от поверхности к основному металлу — быстрорежущей стали: твердость нитрида титана 2 500 ...3000 HV, твердость азотированного слоя (подслоя) 1300 ... 1400 HV, а твердость упрочненной быстрорежущей стали 840…850 HV. Это улучшает свойства инструмента, так как резкий перепад твердости, получающийся при нанесении пленки нитрида титана без азотирования, является концентратором напряжений.

Химическое осаждение покрытий может быть использовано только для упрочнения твердосплавного инструмента. Оно проводится в газовой среде при высоких температурах — около 1 000 °С, что недопустимо для инструмента из быстрорежущих сталей. Наибольшее распространение получили покрытия из карбида и нитрида титана, карбонитрида титана и оксида алюминия. Покрытия наносятся на многогранные пластинки из твердых сплавов с высоким содержанием кобальта, обладающие большей прочностью. В результате ХОП образуется сильная адгезионная связь покрытия и твердого сплава.

С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

Контакты

ООО НПП "Укринтех":
г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

Для почты:
а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

ООО НПП "Укринтех"
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

"ЦНИ Лаборатория"
+38 (098) 262-48-92

Компания

Производство и поставка
испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

Сервисный центр
Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

Центр независимых исследований
Аккредитованная испытательная лаборатория.