Эксплуатационные характеристики ионно-плазменных титансодержащих покрытий на твердосплавных пластинах BYTC

Исследованы технологические характеристики твердосплавных пластин марки BYTC производства Института технологии металлов Национальной академии наук Беларуси (ИТМ НАН Беларуси) с упрочняющими плазменными покрытиями TiN, TiAlSiCr, TiAlN, TiAlCrN. Показано, что основная фаза покрытий имеет кубическую структуру, которая обеспечивает им высокую твердость (TiN – HV 2414; TiAlSiCr – HV 3570; TiAlN – HV 2692; TiAlCrN – HV 2647) и низкий коэффициент трения (0,25–0,40). Сплошная пленка толщиной 2,0–4,0 мкм с микротвердостью 2414–3570 HV наносилась на твердосплавную пластину с помощью технологии вакуумного напыления (PVD). Установлено, что наиболее перспективными для промышленного использования являются покрытия из нитрида титана (TiN) благодаря сравнительной простоте технологии и меньшей себестоимости нанесения, а также достаточно большому ресурсу рабочих кромок, что обеспечивает повышение в 4,1 раза стойкости твердосплавных пластин BYTC PNUA 110408 производства ИТМ НАН Беларуси с покрытием TiN при обработке коррозионностойкой стали марки 08ХГСДП. Разработанное покрытие может использоваться при изготовлении металлорежущего твердосплавного инструмента (фрезы, сверла, пластины и др.).

1. Investigating the correlation between nano-impact fracture resistance and hardness/modulus ratio from nanoindentation at 25–500 °C and the fracture resistance and lifetime of cutting tools with Ti1−xAlxN (x = 0.5 and 0.67) PVD coatings in milling operations / B. D. Beake, J. F. Smith, A. Gray [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2007. – Vol. 201, iss. 8. – P. 4585–4593. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.09.118

2. Жигалов, А. Н. Теоретические основы аэродинамического звукового упрочнения твердосплавного инструмента для процессов прерывистого резания: монография / А. Н. Жигалов, В. К. Шелег. – Могилев: МГУП, 2019. – 212 с.

3. Маркова, Е. А. Износостойкие покрытия для режущих инструментов: пособие для студентов / Е. А. Маркова, О. К. Яцкевич. – Мн.: БНТУ, 2021. – 50 с.

4. Жигалов, А. Н. Теоретические и технологические основы аэродинамического звукового упрочнения твердосплавного инструмента для процессов прерывистого резания: дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.07 / Жигалов Анатолий Николаевич; БНТУ. – Мн., 2021. – 382 л.

5. Григорьев, С. Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента / С. Н. Григорьев. – М.: Машиностроение, 2009. – 368 с.

6. Табаков, В. П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями в условиях стесненного резания / В. П. Табаков, Д. И. Сагитов. – Ульяновск: УлГТУ, 2015. – 179 с.

7. Минкевич, А. Н. Использование твердосплавного инструмента / А. Н. Минкевич, В. В. Захаров // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1979. – № 6. – С. 36–40.

8. Семенов, А. П. Износостойкие покрытия, наносимые вакуумными ионно-плазменными методами / А. П. Семенов, А. И. Григоров // Технология машиностроения. – 1978. – № 7. – С. 15–20.

9. Бартенев, С. С. Детонационные покрытия в машиностроении / С. С. Бартенев, Ю. В. Федько, А. И. Григоров. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. – 215 с.

10. Верещака, A. C. Физические основы процесса резания и изнашивания режущего инструмента с износостойкими покрытиями / A. C. Верещака, В. П. Табаков. – Ульяновск: УлГПУ, 1998. – 144 с.

11. Табаков, В. П. Повышение эффективности режущего инструмента путем направленного изменения параметров структуры и свойств материала износостойкого покрытия: дис. ... д-ра техн. наук / Табаков Владимир Петрович; Ульянов. гос. техн. ун-т. – Ульяновск, 1992. – 641 л.

12. Верещака, А. С. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями / А. С. Верещака, И. П. Третьяков. – М.: Машиностроение, 1986. – 192 с.

13. Болотников, Г. В. Современные покрытия для твердосплавного режущего инструмента / Г. В. Болотников // СТИН. – 1994. – № 4. – С. 33–37.

14. Thermal stability and oxidation resistance of Ti–Al–N coatings / L. Chen, J. Paulitsch, Y. Du, P. H. Mayrhofer // Surface and Coatings Technology. – 2012. – Vol. 206, iss. 11–12. – P. 2954–2960. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.12.028