Prototyp

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F25782983%3A_____%2F24%3AN0000001" target="_blank" >RIV/25782983:_____/24:N0000001 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/25148389:_____/10:#0000010 RIV/26140471:_____/11:#0000001 RIV/45145466:_____/10:#0000003 RIV/25161369:_____/13:#0000001 a 21 dalších

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

angličtina

Název v původním jazyce

Prototyp

Popis výsledku v původním jazyce

Dopováním vrstvy MT-Ti(C,N) došlo k výraznému ovlivnění jak samotné struktury dopované vrstvy, tak i ovlivnění vrstvy bezprostředně s ní související. Přitom samotné prvky hrály při tomto ovlivnění klíčovou roli. V případě dopování Hf a Zr ( prekurzorem byly HfCl4 a ZrCl4) nedošlo k výraznému ovlivnění samotného povlaku. Oba zmíněné prvky jsou ve strukturách Ti(C,N) plně rozpustné a neusnadňující jevy podporující heteroepitaxiální procesy růstu α-Al2O3 na Ti(C,N), jako je tvorba nanokompozitů. Nedošlo ani je zjemnění růstu Ti(C,N) či k růstu nanokrystalitů Ti(C,N). Proto se v dalších fázích zaměřil vývoj na dopování vrstvy Ti(C,N) přídavkem Si a B, které umožňovaly slibnější výsledky.Při přidávání prekurzoru BCl3 do vrstvy MT-Ti(C,N) došlo ke zjemnění velikosti krystalitu a k vytvoření nanokrystlického kompozitu. V případě dopování borem se vytvářela i texturovaná velmi jemnozrnná fáze TiB2.Podobný efekt vykazovalo i dopování přídavkem SiCl4. Uvedené struktury mohou významně přispět k zamezení přenosu tepla do nástroje při obrábění. Veškeré experimenty spojené s dopováním pomocí výše uvedených prekurzorů byly prováděny v experimantálním zařízení IKTS. To je charakteristické širokou variabilitou depozičních parametrů, na rozdíl od stávajících výrobních zařízení. Na druhou stranu je nutné uvést, že se nepodařilo v experimentálním reaktoru připravit požadované textury α-Al2O3, které jsou nejvýhodnější z hlediska tvrdosti a tedy i odolnosti vůči otěru při obrábění. Kapacita zařízení i rovnoměrnost depozice v celém prostoru experimentálního reaktoru byly také jedním z limitů tohoto variabilního uspořádání. Přes uvedené potíže se podařilo připravit dopováním jak nové struktury povlaků MT-Ti(C,N) jak ve formě monovrstev, tak i jako multivrstvy. Připravené struktury povlaků překonávaly v trvanlivosti stávající výrobkové standardní řady připravované ve výrobních zařízeních. Uvedené výhody se projevily zejména při reálných řezných zkouškách, kdy jemnozrnné fáze pravděpodobně výrazně omezily přenos tepla do nástroje a tím výrazně přispěly ke zvýšení jejich trvanlivosti. Tento jev byl nejvíce patrný při obrábění Inconelu, tedy materiálu s výrazně sníženým přenosem tepla z místa řezu do špon vlivem jeho velmi špatné tepelné vodivosti. Při obrábění uvedených materiálů jsou extrémně tepelně namáhány nástroje a právě vytvoření tepelné bariéry ve formě jemnozrnné či dokonce nanokrystalické fáze, uvedené efekty redukují.Díky těmto jevům se podařilo prokázat pozitivní vliv dopování na výslednou trvanlivost a tedy i potvrdit původně zamýšlené a posléze realizované záměry řešené v předkládané práci. Byly vyrobeny a úspěšně otestovány prototypy vyměnitelných břitových destiček opatřených vrstvou modifikovanou přídavkem jiných prvků.

Název v anglickém jazyce

Prototyp

Popis výsledku anglicky

Dopováním vrstvy MT-Ti(C,N) došlo k výraznému ovlivnění jak samotné struktury dopované vrstvy, tak i ovlivnění vrstvy bezprostředně s ní související. Přitom samotné prvky hrály při tomto ovlivnění klíčovou roli. V případě dopování Hf a Zr ( prekurzorem byly HfCl4 a ZrCl4) nedošlo k výraznému ovlivnění samotného povlaku. Oba zmíněné prvky jsou ve strukturách Ti(C,N) plně rozpustné a neusnadňující jevy podporující heteroepitaxiální procesy růstu α-Al2O3 na Ti(C,N), jako je tvorba nanokompozitů. Nedošlo ani je zjemnění růstu Ti(C,N) či k růstu nanokrystalitů Ti(C,N). Proto se v dalších fázích zaměřil vývoj na dopování vrstvy Ti(C,N) přídavkem Si a B, které umožňovaly slibnější výsledky.Při přidávání prekurzoru BCl3 do vrstvy MT-Ti(C,N) došlo ke zjemnění velikosti krystalitu a k vytvoření nanokrystlického kompozitu. V případě dopování borem se vytvářela i texturovaná velmi jemnozrnná fáze TiB2.Podobný efekt vykazovalo i dopování přídavkem SiCl4. Uvedené struktury mohou významně přispět k zamezení přenosu tepla do nástroje při obrábění. Veškeré experimenty spojené s dopováním pomocí výše uvedených prekurzorů byly prováděny v experimantálním zařízení IKTS. To je charakteristické širokou variabilitou depozičních parametrů, na rozdíl od stávajících výrobních zařízení. Na druhou stranu je nutné uvést, že se nepodařilo v experimentálním reaktoru připravit požadované textury α-Al2O3, které jsou nejvýhodnější z hlediska tvrdosti a tedy i odolnosti vůči otěru při obrábění. Kapacita zařízení i rovnoměrnost depozice v celém prostoru experimentálního reaktoru byly také jedním z limitů tohoto variabilního uspořádání. Přes uvedené potíže se podařilo připravit dopováním jak nové struktury povlaků MT-Ti(C,N) jak ve formě monovrstev, tak i jako multivrstvy. Připravené struktury povlaků překonávaly v trvanlivosti stávající výrobkové standardní řady připravované ve výrobních zařízeních. Uvedené výhody se projevily zejména při reálných řezných zkouškách, kdy jemnozrnné fáze pravděpodobně výrazně omezily přenos tepla do nástroje a tím výrazně přispěly ke zvýšení jejich trvanlivosti. Tento jev byl nejvíce patrný při obrábění Inconelu, tedy materiálu s výrazně sníženým přenosem tepla z místa řezu do špon vlivem jeho velmi špatné tepelné vodivosti. Při obrábění uvedených materiálů jsou extrémně tepelně namáhány nástroje a právě vytvoření tepelné bariéry ve formě jemnozrnné či dokonce nanokrystalické fáze, uvedené efekty redukují.Díky těmto jevům se podařilo prokázat pozitivní vliv dopování na výslednou trvanlivost a tedy i potvrdit původně zamýšlené a posléze realizované záměry řešené v předkládané práci. Byly vyrobeny a úspěšně otestovány prototypy vyměnitelných břitových destiček opatřených vrstvou modifikovanou přídavkem jiných prvků.

Druh

G_prot - Prototyp

CEP obor

—

OECD FORD obor

20402 - Chemical process engineering

Projekt

Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

CVD Povlak s přídavkem Boru

Číselná identifikace

—

Technické parametry

Otěruvzdorné povlaky byly připravené na vyměnitelné břitové destičky ze slinutého karbidu s využitím technologie CVD. Samotný vyvinutý povlak se skládá z několika vrstev, které jsou charakteristické dobrou vzájemnou soudržností. Předmětem vývoje bylo ovlivnění horní části vrstvy MT-Ti(C,N) přídavkem různých vhodných prvků jako Hf, B, Zr a Si. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při dopování uvedené vrstvy borem či křemíkem. Tyto prvky byly do připravované vrstvy dávkovány ve formě BCl3 či SiCl4. Optimálními přídavky uvedených prvku došlo k výraznému zjemnění této části uvedené vrstvy (vytvoření nanokompozitu), vytvoření jiných fázi (např. na bázi TiB2) a to vše při zachování dobré soudržnosti s dalšími částmi povlaku. Takto modifikovaný povlak pak výrazně snižuje tepelnou vodivost připravené vrstvy - vytváří tzv. tepelnou bariéru, která zabraňuje postupu tepla do nástroje. Výstupem projektu pak prototyp vyměnitelných břitových destiček opatřených otěruvzdornou vrstvou modifikovanou borem či křemíkem. Tyakto vyrobené prototypy překonávají stávající výrobky v trvanlivosti. Uvedené vlastnosti byly ověřeny nejen při analýzách vzniklých vrstev, ale zejména při soustružení uhlíkových ocelí či superlitin. Zejména při soustružení Inconelu 718 se projevilo zvýšení trvanlivosti takových destiček a to až o 30%. Toho bylo dosaženo díky snížení velikosti krystalitů v části povlaku jeho modifikací, což vedlo ke zvýšení mikrotvrdosti při snížené tepelné vodivosti připraveného povlaku.

Ekonomické parametry

Nový povlak bude vyráběn ve firmě DormerPramet a bude aplikován na jejich výrobky. Využití poznatků bude možné aplikovat na novou výrobkovou řadu T7435, která by měla být uvedena na trh v první polovině roku 2027. Předpokládá se využití pro celou řadu výrobků používaných zejména v oblasti soustružení nerezových ocelí a superslitin. Před vlastní implementací bude třeba ověřit získané výsledky v podmínkách depozice v průmyslovém reaktoru a nakoupit a připojit generátory boru na modernizovaná zařízení.Očekávaný termín zahájení implementace výsledku je 1. 3. 2027. Nová výrobková řada má očekávaný prodej v hodnotě 52 mil Kč v prvním roce od uvedení na trh, za dva roky poté by měl být prodej 60 mil Kč. Zisk z prodeje po dvou letech po uvedení trh se očekává přibližně 39 mil Kč.Nová výrobková řada má očekávaný prodej v hodnotě 52 mil Kč v prvním roce od uvedení na trh, za dva roky poté by měl být prodej 60 mil Kč. Zisk z prodeje po dvou letech po uvedení trh se očekává přibližně 39 mil Kč.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

25782983

Název vlastníka

DormerPramet, s.r.o., TU Freiberg, Fraunhofer Institute IKTS Dresden

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

O - Doposud nevyužívaný výsledek

Požadavek na licenční poplatek

—

Adresa www stránky s výsledkem

—