Твердосплавная микрофреза с алмазным износостойким покрытием

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.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу нанесения твердых износостойких наноструктурных покрытий из аморфного алмазоподобного углерода и может быть использовано в металлообработке, машиностроении, медицине, химической промышленности.
Изобретение относится к способу защиты блиска газотурбинного двигателя из титановых сплавов от пылеабразивной эрозии. Осуществляют упрочняющую обработку микрошариками, полирование кромок лопаток блиска, ионно-плазменную модификацию материала поверхностного слоя лопаток блиска с последующим нанесением ионно-плазменного многослойного покрытия с заданным количеством пар слоев в виде слоя титана с металлом и слоя соединений титана с металлом и азотом.
Изобретение относится к способу упрочняющей обработки деталей из титановых сплавов с ультрамелкозернистой структурой и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении для защитно-упрочняющей обработки пера рабочих лопаток компрессора ГТД или паровой турбины из титановых сплавов.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической деформации ответственных силовых деталей: лопасти компрессоров ГТД, валы, роторы и т.д.

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для формирования покрытий путем импульсно-периодического плазменного осаждения, а также для изменения механических, химических, электрофизических свойств приповерхностных слоев материалов.
Изобретение относится к ионной химико-термической обработке и может быть использовано в машиностроении, двигателестроении, металлургии и изготовлении инструментов.

Изобретение относится к способу ионной имплантации поверхностей детали из конструкционной стали и может быть использовано в машиностроении для повышения эксплуатационных свойств деталей машин и механизмов.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способам химико-термической обработки деталей из легированных инструментальных сталей, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения режущего инструмента.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки деталей из сплава на основе титана, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, в том числе деталей, работающих в парах трения.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки деталей из сплава на основе никеля, и может быть использовано для изготовления деталей и узлов горячего тракта газотурбинных авиационных двигателей, стационарных газотурбинных установок и других изделий, работающих при высоких температурах.

Режущий инструмент содержит подложку и слой покрытия, сформированный на поверхности подложки. Слой покрытия содержит по меньшей мере один слой оксида алюминия α-типа.

Изобретение относится к режущему инструменту с износостойким покрытием, содержащему основу и слой покрытия, расположенный на поверхности основы, в котором слой покрытия содержит первую слоистую структуру и вторую слоистую структуру.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при резании материалов. Режущий элемент содержит режущую кромку, выполненную с возможностью отрезания материала от заготовки во время операции резания для формирования в ней обработанного угла α.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к керамическим режущим инструментам из оксида алюминия и диоксида циркония с усиленным диффузионным связыванием слоем и покрытиями, нанесенными методами CVD.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, к цилиндрическим и концевым фрезам. .

Изобретение относится к области сборного режущего инструмента, к разверткам, имеющим сменные режущие части. .

Изобретение относится к операциям обработки резанием вращающимся инструментом, в частности к сверлению и фрезерованию. .

Изобретение относится к области конструирования многозубых режущих инструментов. .
Изобретение относится к поликристаллическому алмазу для использования в различных инструментах. Поликристаллический алмаз характеризуется тем, что содержит алмазные спеченные зерна, имеющие средний диаметр зерна более 50 нм и менее 2500 нм, чистоту 99% или более и диаметр зерна D90, составляющий (средний диаметр зерна + средний диаметр зерна × 0,9) или менее, причем поликристаллический алмаз обладает пластинчатой структурой и имеет твердость 100 ГПа или более.

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.

Наверх