Вопрос 11. Износостойкие покрытия на инструмент

Нанесение износостойких покрытий на контактные поверхности яв­ляется одним из самых распространенных способов повышения работо­способности режущих инструментов. Опыт эксплуатации СМП с покры­тием в различных странах показал, что объем выпуска пластин с износо­стойкими покрытиями составляет 60...80% от общего объема выпуска твердосплавных пластин.

Твердые сплавы с износостойкими покрытиями являются типичным композиционным материалом, обладающим высокой износостойкостью покрытия в сочетании с удовлетворительной прочностью при изгибе, ударной вязкостью, выносливостью и трещиностойкостью основы. Учитывая служебное назначение, покрытия должны иметь:

- твердость, в 1,5...2 раза превышающую твердость инструменталь­ного материала;

- низкую склонность к адгезии с обрабатываемым материалом;

- минимальную способность к диффузионному растворению в обрабатываемом материале;

- максимальное отличие кристаллохимических структур покрытия и инструментального материала.

В качестве материала покрытия используют карбиды, нитриды, и карбонитриды титана, двуокись алюминия. Толщина покрытия составля­ет 5...15мкм.

Комбинации сплавов с покрытиями приведены на рис.

Наибольшее распространение получили два метода нанесения изно­состойких покрытий:

- метод CVD (Chemical Vapour Deposition) – так называемый хими­ческий метод, который основан на химическом осаждении покрытия из газовой среды.

- метод PVD (Physical Vapour Deposition) или физический метод.

В отечественной практике наибольшее применение получил метод КИБ (конденсация вещества в процессе ионной бомбардировки).

В последние годы для стального и особенно твердосплавного инструмента получило широкое использование нанесение покры­тий из нитридов и карбидов титана (TiN, TiC), вольфрама и дру­гих элементов в плазменной среде или путем конденсации - на установках «Булат», «Пуск», «МИР». Толщина покрытий состав­ляет обычно несколько микрометров; для лучшего сцепления с поверхностями РИ используются двухслойные покрытия. Стой­кость инструментов с покрытиями повышается в 2-5 раз.

Проведенные исследования показали, что покрытие типа TiC, TiN на контактных поверхностях инструмента приводит к заметному снижению (на 40...60 %) длины контакта стружки с передней поверхностью, коэф­фициента трения (на 10... 15 %), усадки стружки (на 20...30 %), сил реза­ния (на 20...30 %).

Несмотря на более высокую стоимость твердосплавных СМП с по­крытием, затраты потребителя на обработку единицы продукции по сравнению с аналогичными затратами при применении непокрытых пластан ниже благодаря повышению либо стойкости инструмента, либо ско­рости резания и производительности.