Nástroj s telesom a so sústavou vrstiev a spôsob jeho výroby

Číslo patentu: 287473

Dátum: 11.10.2010

Autori: Braendle Hans, Shima Nobuhiko

Je ešte 9 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Predmetom vynálezu je nástroj s telesom a sústavou vrstiev, odolnou proti opotrebeniu, ktorá obsahuje aspoň jednu vrstvu MeX, pričom Me obsahuje titán a hliník a X je aspoň jeden z prvkov zo skupiny dusík a uhlík. Vrstva má hodnotu QI, pre ktorú platí QI => 1,5, pričom QI je definované ako pomer difrakčnej intenzity I(200) k I(111) pridružené príslušne k rovinám (200) a (111) pri röntgenovej difrakcii materiálu s využitím postupu théta - 2théta. Teleso nástroja je z jedného z materiálov, ako je rýchlorezná oceľ a spekaný karbid. Hodnota QI je zvolená tak, že platí Q => 5. Hodnota I(200) je aspoň dvadsaťnásobok priemernej hodnoty intenzity šumu, všetko merané v súlade s MS. Predmetom vynálezu je rovnako spôsob výroby uvedeného nástroja.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka nástroja s telesom nástroja a so sústavou vrstiev, odolnou proti opotrebeniu, ktorá obsa huje aspoň jednu vrstvu MeX, pričom Me obsahuje titán a hliník a X je aspoň jeden z prvkov zo skupiny dusík a uhlík. Vynález sa rovnako týka spôsobu výroby uvedeného nástroja.- Výraz Q je definovaný ako pomer ohybovej intenzity I(200) k ohybovej intenzite I(1 l l), prevedené príslušne do rovín (200) a (111) ohybu röntgenového lúča v materiáli s využitím spôsobu 6 - 29. Takže platí, žeHodnoty intenzity boli merané pomocou nasledujúceho vybavenia a s nasledujúcim nastavením aleboPríkon Prevádzkové napätie 30 kV Prevádzkový prúd 25 mAPoloha I clony 1 ° Poloha II clony 0,1 °Clona detektora Sollerova štrbina Časová konštanta 4 sPokiaľ je uvádzané merané v súlade s MS, je odkazované práve na toto vybavenie a na toto nastavenie alebo upravenie. Takže všetky kvantitatívne výsledky pre Q a l v opise tejto prihlášky vynálezu boli namerané s využitím MS.0 Pod výrazom teleso nástroj a sa rozumie nepotialmutý nástroj.0 Pod výrazom tvrdý materiál sa rozumie materiál, ktorým sú nástroje, ktoré sú počas prevádzky vystavené vysokému mechanickému a tepelnému zaťaženiu, potiahnuté na účely odolnosti proti opotrebeniu. Výhodne príklady takých materiálov sú uvedene ďalej ako materiály MeX.Z doterajšieho stavu techniky je v oblasti ochrany nástrojov všeobecne známe uplatňovať sústavy vrstiev,odolné proti opotrebeniu, ktoré obsahujú aspoň jednu vrstvu tvrdého materiálu, deñnovaného ako MeX.V súlade s predmetom tohto vynálezu bol vyvinutý nástroj s telesom nástroja a so sústavou vrstiev, odolnou proti opotrebeniu, ktorá obsahuje aspoň jednu vrstvu MeX, pričom Me obsahuje titán a hliník,X je aspoň jeden z prvkov zo skupiny dusík a uhlík,pričom vrstva má hodnotu QI, pre ktorú platípričom Q je definované ako pomer difrakčnej intenzity I(200) k I(1 l l) pridružené príslušne k rovinám (200) a (11 l) pri röntgenovej difrakcii materiálu s využitím postupu 9 - 29, pričom teleso nástroja je z jedného z materiálovQ ł 5, pričom hodnota I(200) je aspoň dvadsaťnásobkom priemernej hodnoty intenzity šumu, pričom hodnoty intenzity boli merané pomocou nasledujúceho vybavenia a nastaveniaPríkon Prevádzkové napätie 30 kV Prevádzkový prúd 25 mA Poloha I clony 1 °Poloha II clony 0,l° Sollerova štrbinaNástroj podľa tohto vynálezu je výhodne jedným zo skupiny, zahŕňajúcej vložku zo spekaného karbidu,vrták zo spekaného karbidu a rezný nástroj na obrábanie ozubených kolies zo spekaného karbidu, predovšetkým vložku zo spekaného karbidu alebo vrták zo spekaného karbidu.Materiálom MeX je výhodne jeden materiál zo skupiny, obsahujúcej nitrid titánu a hliníka, nitrid titánu,hliníka a uhlíka, nitrid titánu, hliníka a bóru a predovšetkým jeden zo skupiny, obsahujúcej nitrid titánu a hliníka a nitrid titánu, hliníka a uhlíka.Me ďalej výhodne obsahuje aspoň jeden ďalší prvok zo skupiny, obsahujúcej bór, zirkónium, hafnium,ytrium, kremík, volfrám, chróm, predovšetkým aspoň jeden zo skupiny, obsahujúcej ytrium a kremík a bór.Pri výhodnom uskutočnení je ďalší prvok obsiahnutý v Me s obsahom i, pričom platí0,05 at. 5 i 5 60 at. ,pričom Me je vzaté ako 100 at. .Nástroj podľa tohto vynálezu ďalej výhodne obsahuje ďalšiu vrstvu nitridu titánu medzi aspoň jednou vrstvou MeX a telesom nástroja, pričom ďalšia vrstva nitridu títánu má hrúbku d, pre ktorú platíSústava vrstiev je výhodne tvorená aspoň jednou vrstvou MeX a ďalšou vrstvou nitridu titánu. Pre napätie o v aspoň jednej vrstve MeX platíV súlade s ďalším aspektom predmetu tohto vynálezu bol rovnako vyvinutý spôsob výroby nástroja s telesom nástroja a sústavou vrstiev, odolnou proti opotrebeniu, ktorá obsahuje aspoň jednu vrstvu tvrdého materiálu, pričom sa nanáša aspoň jedna vrstva tvrdého materiálu vo vákuovej komore prostredníctvom reaktivneho katódového oblúkového odparovania,volia sa vopred stanovené hodnoty procesných parametrov, okrem aspoň predpätia telesa nástroja vzhľadom na vopred stanovený referenčný potenciál a aspoň jedna vrstva sa realizuje s požadovanou hodnotou Ql, deñnovanou ako pomer difrakčných íntenzít I(200) a l(l 11), priradených príslušné k rovinám (200) a (111) pri röntgenovej difrakcií nlateriálu s využitím postupu 9 - 26, pričom obe hodnoty intenzity sa merajú pomocou nasledujúceho vybavenia a nastavenia Difraktometer Siemens D 500Príkon Prevádzkové napätie 30 kV Prevádzkový prúd 25 mA Clona otvoru Poloha I clony 1 °Poloha II clony 0,l°Clona detektora Sollerova štrbinaČasová konštanta 4 s 28 uhlová rýchlosti 0,05 °/min. Radiácia Cu-Kot (O,15406 mn), pričom požadovaná hodnota Q, sa realizuje prostredníctvom nastavenia predpätia, pričom sa volia vopred stanovené procesné parametre okrem predpätia a/alebo parciálneho tlaku reaktivneho plynu vo vákuu, realizuje sa vrstva s požadovanou hodnotou Q prostrednictvom zníženia parciálneho tlaku na zníženie hodnoty Q a naopak, a/alebo prostrednictvom zvyšovania predpätia pre zníženie hodnoty QI a naopak a ďalej sa realizuje aspoň jedna z hodnôt I(200) a I( l 1 l) intenzity na aspoň dvadsaťnásobok priemernej hodnoty intenzity šumu.Spôsob podľa tohto vynálezu výhodne obsahuje lcrok nanášania vrstvy MeX na teleso nástroja, pričom Me obsahuje titán a hliník a X je aspoň jedným z prvkov zo skupiny, obsahujúcej dusík a uhlüc a je privádzaný do reaktivneho katódového oblúkového vyparovania prostredníctvom reaktivneho plynu.Teleso nástroja je výhodne z jedného z nasledujúcich materiálov rýchlorezná oceľ (HSS),spekaný karbid,pričom sa hodnota QI voli tak, že platíQ 2 5. Pri výhodnom uskutočnení sa volí hodnota QI tak, že platí Q 2 10.Úlohou predmetu tohto vynálezu je dosiahnuté výrazné zlepšenie životnosti takýchto nástrojov. To je vyriešené zvolením pre uvedenú aspoň jednu vrstvu hodnoty Qx, pre ktorú platípričom je teleso nástroja vyrobené z rýchloreznej ocele alebo zo spekaného karbidu, pričom uvedeným nástrojom nie je čelná stopková alebo valcová fréza z pevného karbidu alebo guľová fréza z pevného karbidu. Okrem toho je hodnota I(200) vyššia o súčiniteľ s veľkosťou aspoň 20, ako je priemerná hladina intenzity šumu, meraná v súlade s MS.V súlade s predmetom tohto vynálezu bolo zistené, že špecifikované hodnoty Ql vedú k výrazne vysokému zdokonaleniu odolnosti proti opotrebeniu a tým aj životnosti nástroja, pokiaľ je nástroj takého typu, ako je uvedené.Až dosiaľ bolo uplatňovanie vrstvových systémov, odolných proti opotrebeniu, z tvrdého materiálu MeX uskutočňované nezávisle od vzájonmého pôsobenia medzi materiálom telesa nástroja a mechanickým a tepelným zaťažením, ktorému je nástroj počas prevádzky vystavený.Predmet tohto vynálezu je teda založený na skutočnosti, že bolo zistené, že vynikajúce Zdokonalenie odolnosti proti opotrebeniu je dosahované vtedy, pokiaľ je výberovo kombinovaná špecifická hodnota Q, so špecifickým typom nástrojov, čím dochádza k realizácii hodnoty I(200) vyššej o súčiniteľ s veľkosťou aspoň 20, ako je priemerná hladina intenzity zvuku, pričom obe hodnoty boli merané v súlade s MS.Čo sa týka poťahovania telies nástroja povlakom zo spekaného karbidu podľa tohto vynálezu, bolo ďalej zistené, že výrazne zlepšenie životnosti bolo dosiahnuté vtedy, pokial sú takýnni nástrojmi zo spekaného kar 10bidu vložky, vrtáky alebo nástroje na obrábanie ozubenia, ako sú napríklad odvaľovacie frézy na ozubenia alebo obrážacie kolieskové nože na ozubenia, pričom uvedené Zdokonalenie je predovšetkým výrazné pri takýchto vložkách alebo vrtákoch.Predmetom vynálezu dosiahnuté Zdokonalenie je ďalej zvýšené vtedy, pokial je hodnota Q zvolená tak,že je aspoň 2, pričom ďalšie Zdokonalenie je možné dosiahnuť vtedy, pokial zvolená hodnota Q je aspoň 5. Najväčšie zdokonalenia sú dosiahnuté vtedy, pokiaľ hodnota QI je aspoň 10.Tu je nutné zdôrazniť, že hodnota QI môže vzrastať až do nekonečná, pokiaľ je vrstvový materiál uskutočnený so špecifickou kryštalickou orientáciou v súlade s ohybovou intenzitou I(200) pri zanedbateľnej ohybovej íntenzite I(l l l). Preto nie je stanovená žiadna homá hranica pre hodnotu QI, ktorá je stanovená len z praktického hľadiska.Ako je odbomíkovi z danej oblasti techniky veľmi dobre známe, existuje vzájomný vzťah medzi tvrdosťou vrstvy a namáhaním alebo napätím v tejto vrstve. Čím vyššie je namáhanie alebo napätie, tým vyššia musí byť tvrdosť.Ale so zvyšujúcim sa napätím má priľnavosť k telesu nástroja snahu klesať. Pre nástroj podľa tohto vynálezu je skôr dôležitejšia vysoká priľnavosť, ako pokiaľ možno čo najvyššia tvrdosť. Preto napätie vo vrstve MeX je skôr volené v spodnej oblasti ďalej uvedeného rozmedzia napätia.Tieto okolnosti v praxi obmedzujú využiteľnú hodnotu Ql.Pri výhodnom uskutočnení nástroja podľa tohto vynálezu je materiálom MeX nástroja nitrid titánu a hliníka, nitrid titánu, hliníka a uhlíka alebo nitrid titánu, hliníka a bóru, pričom prvé dva uvedené materiály sú v súčasnosti uprednostňované pred nitridom titánu, hliníka a bóru.Pri ďalšej forme realizácie nástroja podľa tohto vynálezu môže kov Me vo vrstvovom materiáli MeX ďalej obsahovat aspoň jeden z prvkov, ako je bór, Zirkónium, hafnium, ytrium, lq-emík, volfrám a chróm, pričom z uvedenej skupiny je uprednostňované využívanie ytria a/alebo krerníka a/alebo bóru.Uvedené prídavné prvky k titánu a hliníku sú vnášané do vrstvového materiálu výhodne v obsahu i, pre ktorý platí0,05 at. si s 60 at., pričom Me je vzaté ako 100 at..Ešte ďalšie Zdokonalenie pri všetkých rôznych uskutočneniach aspoň jednej vrstvy MeX je dosiahnuté vložením prídavnej vrstvy nitridu titánu medzi vrstvu MeX a teleso nástroja s hrúbkou d, pre ktorú platíZ hľadiska všeobecnej úlohy predmetu tohto vynálezu, ktorou je navrhnúť nový nástroj, ktorý by bolo možne vyrábať s najnižšími možnými nákladmi, a tým pokiaľ možno čo najhospodámejšie, bolo ďalej navrhnuté, aby bol tento nástroj opatrený len jednou vrstvou materiálu MeX a prídavnou vrstvou, ktorá jeumiestnená medzi vrstvou MeX a telesom nástroja. Okrem toho je napätie a v materiáli MeX zvolené tak, aby jeho veľkosť ležala v rozmedzí1,5 GPa . o s 2,5 GPa. Obsah x titánu v kovovej zložke Me vrstvy MeX je výhodne zvolený tak, že plati70 at 2 x 240 at, takže pri ďalšom výhodnom uskutočnení platí rozmedzie 65 at 2 x 255 at.Na druhej strane potom obsah y hliníka v kovovej zložke Me materiálu MeX je výhodne zvolený tak, že platí30 at Sy 60 at, pričom pri ďalšom výhodnom uskutočnení platí

MPK / Značky

MPK: C23C 14/00, B23C 5/00

Značky: telesom, výroby, spôsob, nástroj, vrstiev, sústavou

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/17-287473-nastroj-s-telesom-a-so-sustavou-vrstiev-a-sposob-jeho-vyroby.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Nástroj s telesom a so sústavou vrstiev a spôsob jeho výroby</a>

Podobne patenty