Способ нанесения износостойкого покрытия



Способ нанесения износостойкого покрытия
Способ нанесения износостойкого покрытия
B24B1/00 - Станки, устройства или способы для шлифования или полирования (шлифование зубчатых колес B23F, винтовой резьбы B23G 1/36, путем электроэрозионной обработки B23H; путем пескоструйной обработки B24C, инструменты для шлифования, полирования и заточки B24D; полирующие составы C09G 1/00; абразивные материалы C09K 3/14; электролитическое травление или полирование C25F 3/00, устройства для шлифования уложенных рельсовых путей E01B 31/17); правка шлифующих поверхностей или придание им требуемого вида; подача шлифовальных, полировальных или притирочных материалов

Владельцы патента RU 2716561:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Промрессурс" (ООО "НПФ "Промрессурс") (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при формировании режущей кромки инструмента из твердых сплавов и быстрорежущих сталей. В процессе формирования режущей поверхности пластин из твердого сплава производят полирование полировочной смесью с использованием алмазной пудры, которое осуществляют на мягком плоском круге в течение 2-5 минут или в стакане с полировальной смесью в течение 30 минут. При этом в полировочную смесь дополнительно вводят графен или чешуйчатый графит при следующем соотношении компонентов, об. %: графен или чешуйчатый графит 0,1-2,0; алмазная пудра – остальное, причем алмазная пудра имеет зернистость 1/0-3/2. В результате повышается износостойкость инструмента за счет обеспечения ровной режущей кромки и покрытия на обрабатываемой поверхности твердого сплава. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам формирования и модификации режущей кромки инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов, применяемого для холодной и горячей механической обработки в машиностроении.

Известны различные способы модификации поверхности рабочей кромки режущего инструмента за счет нанесения износостойких покрытий на поверхность материала.

Известен способ получения сверхтвердого многослойного алмазоподобного покрытия (патент России №2360032, С23С 14/24, публ. 27.06.2009 г.), обеспечивающего формирование ровной режущей кромки на изделии, включающий предварительную плазменную очистку поверхности изделия в вакуумной камере ускоренными ионами при давлении 10-3- 10 Па, нанесение плазменным методом адгезионного слоя толщиной 1-500 нм из металла, выбранного из группы, включающей алюминий, хром, цирконий, титан, германий, или из кремния, или из их сплавов, при одновременном приложении к изделию постоянного или импульсного отрицательного напряжения 1-1500 В. Далее наносится переходный слой толщиной 1-500 нм, состоящий из смеси углерода и металла, входящего в группу, содержащую алюминий, хром, цирконий, титан, германий, или из кремния, или из их сплавов, при изменении по возрастающей концентрации углерода в этой смеси от 5-95 ат. % и при одновременном приложении к изделию постоянного или импульсного отрицательного напряжения 1-1500 В., и нанесение по меньшей мере одного слоя углеродной алмазоподобной пленки с помощью катодного распыления графита, или лазерным распылением графита, или плазменной деструкцией углеродсодержащих газов или паров углеродсодержащих жидкостей.

Покрытие, получаемое при использовании данного способа, действительно отличается повышенной износостойкостью и ровностью режущей кромки, однако использование данного способа в промышленных условиях требует значительных финансовых и временных затрат, что не всегда возможно в условиях современного промышленного производства.

Известен способ двойного шлифования изделия алмазной пудрой (патент России №2649604, С23С 24/02, публ. 25.10.2016 г.), включающий последовательное двойное шлифование посредством чугунного круга: на первом этапе шлифуют в течение 30 мин. с использованием алмазной пудры АСМ 40/28, а на втором этапе шлифуют в течение 15 мин. с использованием алмазной пудры АСМ 14/10.

Формирующийся при этом размер «пилообразности» режущей кромки твердосплавного изделия зависит или от размера алмазной пудры или от размера зерна полируемого материала. Известное техническое решение не позволяет получить ровную режущую кромку с размером «пилообразности» менее размера зерна материала пластины.

Процесс шлифования заключается в выравнивании выступов на поверхности и осуществляется двумя механизмами: это или шлифование более мелким абразивом или процессом истирания более твердой поверхностью по более мягкой поверхности. При полировании эти два процесса в большей или меньшей степени протекают параллельно. При полировании всегда имеется зазор между полирующей и полируемой поверхностями, заполненный абразивом и продуктами полирования. Часто для хорошего отвода продуктов полирования используют воду, а полирующий рабочий орган состоит из щеткообразного материала (бархат, волосяные щетки, фетр, сукно и т.д.).

Физически процесс полирования заключается в неравномерном съеме материала с полируемой поверхности, причем с выступов материал снимается в большем объеме и с большей скоростью, чем с впадин. При этом поверхность постепенно выравнивается. Однако на краях полируемого изделия за счет щеткообразного материала изменяется механизм полировки и впадины будут также быстро сполировываться как и выступы. И, если впадины совпадают с границей зерна или дефекта, то скорость съема материала в этой впадине может превысить скорость съема материала с выступа. Так формируется пилообразный режущий край пластин. В результате значительно снижается износостойкость твердосплавного изделия, а у неперетачиваемых пластин режущий край является основным нагруженным рабочим органом. Целью полировки и является выравнивание пилообразности режущей кромки.

При полировании, в отличии от шлифования, используются только свободные абразивы. Носителями абразивов при полировании являются эластичные круги, щетки и полировники. Полировка удаляет мельчайшие внешние неровности и делает поверхность совершенно гладкой, снимая очень небольшое количество металла. Используя частицы небольшого размера, полирование может снять все деформации и царапины от тонкого шлифования.

При обработке твердых сплавов известными методами и средствами, изложенными, например, в ГОСТ 9391-80 (шлифование, полирование, травление), используют алмазную пудру при шлифовании их на чугунных кругах как одной из операций для определения пористости и микроструктуры, а также для доводки твердосплавных изделий до требуемых размеров. Однако использование алмазной пудры во время полирования с добавлением чешуйчатого графита или графена для получения ровной режущей кромки и покрытия на обрабатываемой поверхности твердого сплава не известно из уровня техники.

Предлагаемое изобретение направлено на новое, неизвестное ранее применение известного метода - операции полирования алмазной пудрой с механическим нанесением на поверхность пластины сплошного покрытия из графена или чешуйчатого графита за счет его высокой адгезионной способности, что значительно повышает износостойкость инструмента.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе формирования поверхности твердого сплава с износостойким покрытием, включающем полирование алмазной пудрой на мягком плоском круге в течение 2-5 минут или в стакане в течение 30 минут, дополнительно в полировочную смесь вводится графен, или чешуйчатый графит в количестве 0,1-2,0% от объема полировочной смеси, при этом алмазная пудра имеет зернистость 1/0-3/2.

Заявляемое изобретение не следует из уровня техники явным образом, поскольку даже при известности такого объекта, как алмазная пудра, и известности ее структуры и свойств, неизвестна возможность сочетания алмазной пудры и графена или чешуйчатого графита при формировании в процессе полирования покрытия поверхности обрабатываемого изделия.

В процессе исследования было замечено, что если проводить операцию полирования при помощи алмазной пудры с добавлением чешуйчатого графита или графена, то на обрабатываемой поверхности формируется полное покрытие из графена за счет натирания пластинок графена в борозды и впадины обрабатываемой поверхности.

При добавлении графена или чешуйчатого графита к алмазной пудре в объеме меньше 0,1% от объема полировочной смеси, графеновой пленки на твердосплавной пластине практически не образуется или образуется частично и это не улучшает свойства пластины. При введении графена или чешуйчатого графита в полировочную смесь свыше 2,0% от объема полировочного материала резко снижается скорость полировки и не наступает выравнивания режущей кромки.

Для оценки качества полученной поверхности с нанесенным покрытием из графена или чешуйчатого графита использовали метод измерения коэффициента трения. Как известно, коэффициент трения является интегральным параметром, зависящим одновременно от ряда механических величин: адгезии, шероховатости, предела упругости, модуля упругости, пластичности, прочности и др.

Для подтверждения возможности реализации предложенного изобретения были изготовлены режущие пластины из твердого сплава SNMG 124 408Q2PCP 125 L, которые одновременно подвергали полированию В первом случае на полировочном станке «NERIS» на сукне, при 900 об/мин. полировочного круга, с применением алмазной пасты зернистостью 1/0-3/2, смешанной с чешуйчатым графитом и постоянным орошением круга водой. А во втором случае пластины зажимались в патрон сверлильного станка и вращались с частотой вращения образцов 500 об/мин. в стакане, заполненном абразивом, состоящим из алмазной пудры АСМ 1/0-АСМ 3/2, смешанной с графеном в разных пропорциях. В первом случае полирование длилось 2 мин., во втором случае полирование длилось 30 мин.

Результаты исследования физико-механических свойств твердосплавных пластин SNMG 124 408Q2PCP 125 L при различных условиях обработки приведены в таблице.

Как видно из таблицы, полировка рабочей поверхности и режущей кромки выравнивает неровности, а добавление графена, или чешуйчатого графита еще больше выглаживает поверхность и неровность режущей кромки и резко снижает коэффициент трения с обрабатываемым материалом.

Следует подчеркнуть, что предлагаемое техническое решение принципиально отличается от давно известных методов полирования тем, что в состав абразивной смеси вводится графен, или чешуйчатый графит. Более высокое сглаживание неровностей достигается за счет того, что графен закрывает борозды и впадины, а полируются в первую очередь выступы. Присутствие графена на поверхности резко снижает коэффициент трения с обрабатываемым материалом.

Предлагаемое изобретение может быть введено в технологический цикл заводов-изготовителей твердых сплавов или металлообрабатывающих предприятий при необходимости формирования ровной режущей кромки и поверхности сплава, обладающего за счет этого более высокой износостойкостью и позволяющей повысить чистоту обработки изделий.

Способ формирования поверхности твердого сплава с износостойким покрытием, включающий полирование с использованием полировочной смеси с алмазной пудрой, отличающийся тем, что полирование осуществляют на мягком плоском круге в течение 2-5 минут или в стакане с полировочной смесью в течение 30 минут, при этом алмазная пудра имеет зернистость 1/0 - 3/2, а полировочная смесь дополнительно содержит графен или чешуйчатый графит при следующем соотношении компонентов, об. %:

графен или чешуйчатый графит 0,1-2,0
алмазная пудра - остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к модификации поверхности инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов, в частности к способу формирования на поверхности твердого сплава износостойкого покрытия с микротвердостью не менее 2800 кГ/мм2, и может найти применение для холодной и горячей механической обработки, например, резанием металлов и металлических сплавов, используемых в машиностроении и горном деле.

Изобретение относится к способу получения антифрикционного покрытия на контактирующих трущихся поверхностях и может быть использовано в машиностроении для обработки пар трения, а также при эксплуатации механизмов и машин для продления межремонтного ресурса или во время ремонтно-восстановительных работ.
Изобретение относится к способу формирования модифицированного антифрикционного слоя на рабочих поверхностях узлов трения, изготовленных из материалов на основе железа, и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, металлургии, строительстве, автомобильном и железнодорожном транспорте, полиграфии, пищевой промышленности и др.

Изобретение относится к способу модификации железосодержащих поверхностей трения и может быть использовано для снижения механических потерь на трение, увеличения долговечности трущихся металлических поверхностей в двигателях внутреннего сгорания, агрегатов трансмиссий, ходовой части транспортных средств и может быть использовано для одновременного восстановления металлических трущихся поверхностей.

Изобретение относится к способу вакуумно-дугового нанесения на подложку покрытия из каталитически активного материала и к подложке, полученной указанным способом.

Изобретение относится к способу модификации и восстановлению железосодержащих поверхностей узлов трения с помощью ремонтно-восстановительного состава и может быть использовано в авиационной промышленности, автомобильном и железнодорожном транспорте, машиностроении, полиграфии и пищевой промышленности.

Настоящее изобретение предусматривает способ тонкодисперсного осаждения порошка металлического лития или тонкой литиевой фольги на подложку, избегая применения растворителя.

Изобретение относится к области нанотехнологий, используемых для нанесения покрытий, и может найти применение в ракетостроении, авиационной и машиностроительной промышленности.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к формированию (восстановлению) кромок деталей машин, и может быть использовано, например, для восстановления кромок гидродинамических турбин.

Изобретение относится к композициям для поверхностного упрочнения буровых инструментов. .

Изобретение относится к стекольному машиностроению и может быть использовано для чистовой и черновой обработок стекольных форм, для очистки форм от нагара и последуюш.ей полировки.

Настоящее изобретение относится к устройству для генерирования ультразвукового колебания инструмента (90) для ультразвуковой обработки заготовки со снятием материала и для измерения параметров ультразвукового колебания инструмента (90), содержащему инструментодержатель (10) для размещения инструмента (90), ультразвуковой преобразователь (20) в инструментодержателе (10) для создания ультразвукового колебания инструмента (90), сенсорное устройство (40) в инструментодержателе (10) для генерирования сигнала датчика на основе ультразвукового колебания инструмента (90) и устройство (110) оценки сигнала датчика для оценки сигнала датчика.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при механической обработке крупногабаритных сложнопрофильных керамических изделий.
Изобретение относится к области механической обработки изделий из различных материалов и может быть использовано при обработке изделий из керамики. Осуществляют адаптивную механическую обработку керамических изделий на станках с ЧПУ, которая включает установку заготовки на станке, измерение геометрических параметров и базовых поверхностей заготовки с использованием средств станка в виде измерительного датчика и обработку заготовки по управляющей программе.
Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при финишной обработке внутренних поверхностей стальных азотированных гильз двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к способу изготовления кольца синхронизатора для синхронизированных механических коробок передач. Способ изготовления кольца синхронизатора для синхронизированных механических коробок передач включает изготовление конической поверхности, внедрение аксиальных канавок, виброшлифование и закалку.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при формировании режущей кромки инструмента из твердых сплавов и быстрорежущих сталей. В процессе формирования режущей поверхности пластин из твердого сплава производят полирование полировочной смесью с использованием алмазной пудры, которое осуществляют на мягком плоском круге в течение 2-5 минут или в стакане с полировальной смесью в течение 30 минут. При этом в полировочную смесь дополнительно вводят графен или чешуйчатый графит при следующем соотношении компонентов, об. : графен или чешуйчатый графит 0,1-2,0; алмазная пудра – остальное, причем алмазная пудра имеет зернистость 10-32. В результате повышается износостойкость инструмента за счет обеспечения ровной режущей кромки и покрытия на обрабатываемой поверхности твердого сплава. 1 табл.

Наверх