Спосіб одержання ріжучого інструмента на основі композиційного матеріалу з кубічного нітриду бору

Реферат: Винахід належить до галузі порошкової металургії, а саме – до способу одержання ріжучого інструмента на основі композиційного матеріалу з кубічного нітриду бору. Спосіб включає отримання пресовки з порошків кубічного нітриду бору та просочення її сполукою у вигляді кремнійвмісного розплаву при тиску й температурі, що лежать в області стабільності кубічного нітриду бору діаграми стану, та додатково на ріжучий інструмент наносять захисне покриття з нітриду бору. Винахід забезпечує підвищення стійкості ріжучого інструмента при обробці важкооброблюваних сталей, залізовуглецевих та твердих сплавів і підвищення його працездатності, зниження температури у зоні взаємодії ріжучого інструмента та оброблюваного матеріалу. UA 112895 C2 (12) UA 112895 C2 UA 112895 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі порошкової металургії, а саме до способу одержання ріжучого інструмента, зокрема до отримання спеченого композиційного матеріалу, виготовленого з порошків кубічного нітриду бору. Близьким за сукупністю ознак до способу, який заявляється, є відомий спосіб, який включає розміщення порошку кубічного нітриду бору на підкладці з твердого сплаву, гаряче пресування під тиском 40-60 кбар, відповідним термодинамічній стійкості кубічного нітриду бору, й нагрівання до 1400-1700 °C, витримку під тиском з наступним зниженням тиску до атмосферного й витягування заготовки, при цьому товщина підкладки не перевищує 0,25 h, де h - товщина композиційного матеріалу. Перед гарячим пресуванням в нижній частині графітового нагрівача поміщають попередньо спресовану таблетку з шихти робочого шару матеріалу, а зверху на таблетку насипають порошкоподібний твердий сплав зернистістю до 315 мкм, Як підкладку вибирають твердий сплав на основі карбідів вольфраму та кобальтової зв'язки (RU 2185930, МПК С04В35/5831. Способ получения сверхтвердого композиционного материала на основе кубического нитрида бора для режущих инструментов; опубл. 27.07.2002). Основним недоліком даного способу є необхідність застосування для виготовлення матеріалу достатньо високого тиску, що суттєво обмежує можливість виготовлення заготівок великих розмірів. Найбільш близьким за сукупністю ознак є відомий спосіб, який полягає у формуванні порошків кубічного нітриду бору та просочуванні отриманої пресовки розплавом сполучного з кремнію й нікелю при тиску 20-40 кбар та температурі 1200-1400 °C, що лежать в області стабільності кубічного нітриду бору діаграми стану. Кількість просочувального матеріалу складає 10,0-25,0 % мас. Кількість нікелю в сплаві з кремнієм становить 50-75 % мас. Використання сплаву кремнію з нікелем дозволяє просочувати пресовку з порошків кубічного нітриду бору на велику глибину при досить низьких тисках, при цьому отримувати композиційний матеріал з високою термостійкістю, теплопровідністю, зносостійкістю, а також електропровідністю, яка дозволить з матеріалу формувати вироби необхідних розмірів і форм простими способами такими, як електроерозійна обробка (RU 2493135, МПК С04В35/5831. Способ получения композиционных материалов из кубического нитрида бора; опубл. 20.09.2013). Основним недоліком даного способу є неспроможність забезпечення необхідної зносостійкості поверхні ріжучих інструментів при їх хімічній взаємодії з оброблюваним матеріалом та з елементами оточуючого середовища. Причини, які перешкоджають досягненню найближчим аналогом очікуваного технічного результату, полягають у недостатньому контролі у зоні різання процесів адгезії, дифузії, мікро- й макродеформування та руйнування, хімічної взаємодії у різних середовищах. В основу винаходу поставлена задача підвищення працездатності ріжучого інструменту при обробці важкооброблювальних сталей й сплавів за рахунок зменшення інтенсивності їх зношування, що зв'язано зі зниженням хімічної взаємодії у зоні різання. Поставлена задача вирішується захисним покриттям, що містить азот та дозволить змістити у більш високу температурну область реакцію утворення боридів, обумовлюючих знос інструмента. Це дозволить впливати на хімічну взаємодію інструментального й оброблюваного матеріалу. Також для підвищення працездатності інструмента та зниження температури у зоні взаємодії ріжучих інструментів на основі кубічного нітриду бору з елементами оброблюваного матеріалу, пропонується ввести в склад захисного покриття на інструменті - нітриду бору. Зведення нових відмінних ознак при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей винаходу. При взаємодії ріжучого інструмента, на основі композиційного матеріалу з кубічного нітриду бору, з оброблювальним матеріалом, утворюються бориди металу, які є складниками останнього. У подальшому борід сумісно з утворюючим його металом формують евтектику, плавлення якої та виніс продуктів взаємодії із зони різання обумовлюють знос інструмента. Для запобігання таким процесам пропонується захисне покриття, що містить азот та дозволить змістити у більш високу температурну область реакцію утворення боридів, окрім цього, азот у зоні різання знижує інтенсивність окиснення інструментального матеріалу. Також для підвищення працездатності інструмента та зниження температури у зоні взаємодії ріжучих інструментів на основі кубічного нітриду бору з елементами оброблювального матеріалу, пропонується ввести в склад захисного покриття на інструменті - нітриду бору. Порівняльна характеристика властивостей композитного інструментального матеріалу на основі кубічного нітриду бору (КНБ) із застосуванням захисного покриття з матеріалу найближчого аналога, наведена у таблиці 1. Порівнювались швидкість різання та стійкість 1 UA 112895 C2 інструмента при обробці матеріалу зі сталі, залізовуглецевих сплавів (ЗВС) та твердих сплавів (ТС). Таблиця 1 Матеріал інструмента Найближчий аналог Композит КНБ + захисне покриття (нітрид бору) 5 10 15 Швидкість різання, м/хв Сталь ЗВС ТС 78-80 79-82 21-23 94-98 118-122 27-28 Стійкість, хв Сталь ЗВС ТС 88-90 57-60 35-38 133-138 102-107 58-63 Як видно з таблиці 1 новий композиційний матеріал з захисним покриттям при обробці важкооброблюваних сталей й сплавів має більшу стійкість, а як результат - зменшену інтенсивність зношування та підвищену працездатність. Технічний результат винаходу полягає в зниженні хімічної взаємодії інструментального та оброблювального матеріал за рахунок захисного покриття, що містить азот та дозволить змістити у більш високу температурну область реакцію утворення боридів, обумовлюючих знос інструмента. Також азот у зоні різання знижує інтенсивність окиснення інструментального матеріалу. Для підвищення працездатності інструмента та зниження температури у зоні взаємодії ріжучих інструментів на основі кубічного нітриду бору з елементами оброблювального матеріалу, пропонується нанести захисне покриття на інструмент, яке складається з нітриду бору. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Спосіб одержання ріжучого інструмента на основі композиційного матеріалу з кубічного нітриду бору, що включає отримання пресовки з порошків кубічного нітриду бору та просочення її сполукою у вигляді кремнійвмісного розплаву при тиску й температурі, що лежать в області стабільності кубічного нітриду бору діаграми стану, який відрізняється тим, що для підвищення працездатності додатково на ріжучий інструмент наносять захисне покриття з нітриду бору. 25 Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2