Способ восстановления изделий

 

1, СПОСОБ ВОССТАНОВЛШИЯ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно инструмента из быстрорежущих сталей, включающий выдержку при температуре насыщения для проведения нитроцементащис и охлаждение, отличающийся тем, гго, с целью повыщения прироста размеров, чистоты ловерхно. ги я износостойкости инструмента, выдержку ароизводят при давлении 0,1-50 мм рт. ст., а охлаждение - при давлении МО мм рт, ст. до 120-140°С, а затем в масле. ; 2. Слособ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что выдержку Для проведения нитрс цементадю производят при 520-580С.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(5ц С 21 О 9/22

%3 <

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ТИЙ с (21) 3253119/22 — 02 (22) 04.03.81 (46) 15.04.83. Бюл. 1т" 14 (72) А. Н. Тарасов, О. А. Белоус и Г.Д. Тка-., чев ская (53) 621.785.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР й= 633914, кл. С 21 D;9/22,1976, 2. Авторское свидетельство СССР У 587737, кл. С 23 С 9/00, 1976. (54) (57) 1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ИЗДЕЛИЙ, преимущественно инструмента из быстрорежущих еталей, включающий выдержку . при температуре насыщения дпя проведения нитроцементации и охлаждение, о т л и ч аю щ И и с я тем, что, с целью повышения прироста размеров, чистоты поверхно. ги я износостойкости инструмента, выдержку производят при давлении 0,1-50 мм рт. ст., а охлаждение — при давлении 1 10 а

l 10 5 мм рт. ст. до 120 †1 С, а затем— в масле.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю m и йс я тем, что выдержку дпя проведения нитронг цементации производят при 520-580 С.

1011708

Изобретение относи ся к химико-термической обработке металлов, в частности к спосо. бу восстановления режущего инструмента иэ быстрорежущих сталей с использованием ниэкотемпературной газовой нитроцементации, и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промышленности для восстановления. размеров бывшего в эксплуатации и получившего износ по классным размерам- инструмента.

Известен способ восстановления изношенно. го инструмента из быстрорежущих сталей путем нагрева до 520 — 580 С, выдержки в течение 1-4 ч и охлаждения на воздухе 11) .

Однако данный способ недостаточно эффективе н. Обесп ечив ая незначительный прирост размеров (1-3 мкм) за счет дополнительного превращения остаточного аустенита, способ одновременно вызывает снижение твердости и теплостойкости вследствие отпуска и уменьшения легированности мартенсита, а также окисление поверхности. Особенно это характерно для сталей Р6М5, P6MSK5, Р9М4К8, Р8МЗК6С.

Наиболее близким к предложенному по технической сути и достигаемому результату является способ восстановления, включающий операции термофиксации и последующее насыщение поверхности легирующими элементами при температуре насыщения (2).

Известный способ обеспечивает повышение износос-ойкости, но не приемлем по указанным режимам для обработки режущего инструмента с целью восстановления размеров, так как за 3-4 ч при 600 С инструмент получает отпуск в сердцевине до HRC — 58-60 (вместо HRC — 62-65 в исходном состоянии), т. е. становится неработоспособным — весь спой выкрашивается на мягкий неработоспособной сердцевине в первые же минуты работы. На тонких режущих кромках происходит пригар, нарушение сплошности обмазки, затем окисление и разъедание поверхности, чистота рабочих поверхн<, тей снижается на 2-3 класса. Проведение процесса при более низких температурах (520-580 С) совместно с использованием для насыщения газообразных сред устраняет указанные недостатки, но также в основном повышает износостойкость инстру— мента и неэффективно в части восстановления размеров, так как последнее идет только за счет устранения имевшихся недостатков началь. ной термообработки (неполный отпуск, остаточный аустенит в структуре) и дефектов заточки и увеличение размеров не превышает

2-3 мкм. В то же время в процессе нитроцементации происходит внутреннее и.поверхностное окисление, частичное наводораживание диффузионного слоя, образование микропор в. нем

5 !

О

55 и снижение чистоты поверхности. что при эксплуатации инструмента в первые же минуты резания ведет к истиранию поверхностного слоя окислов и соответственно потере размера.

Целью изобретения является повышение прироста размеров чистоты поверхности и износостойкости инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу восстановления изделий, преимущественно инструмента из быстрорежущих сталей, включающему выдержку при температуре насыщения для проведения нитроцементации и охлаждение, выдержку производят при давлении 0,1 — 50, мм рт. ст., а <.:хлаждение — при давлении 1 ° 10 з — 1 ° !О мм рт.ст. до 120 — 140 С, а затем — в масле.

При этом выдержку для проведения нитроцементации производят при 520 — 580 C.

Насыщение и охлаждение изношенного инструмента при указанных условиях с одной стороны вследствие превращения остаточного аустенита в мартенсит, а с другой — за счет образования избыточных карбонитридов в поверхностном слое, а также вследствие увеличения тетрагональности мартенсита при повышении содержания углерода и азота в нем позволяет увеличить классные размеры на 525 мкм. Одновременно вакуумная нитроцементация, исключая окисление поверхности инструмента, предотвращая внутреннее окисление границ зерен, уменьшает эффект снижения ударной вязкости и прочности при изгибе, характерный для нитропементации в обычных условиях. Это связано также с уменьшением зоны межзерной пограничной диффузии и зоны глобулярных избыточных карбонитридов и приводит вместе взятое к повышению эксплуатационных характеристик инструмента— износостойкости и вязкости прн ударном, динамическом резании. Последующее охлаждение в вакууме до 120 — 140 С позволяет дополнительно повысить вязкость за счет полного обезводораживания диффузионного слоя. Окончательное охлаждение в масле улучшает антифрикционные свойства за счет термического оксидирования и промасливания.

Способ опробывают при восстановлении различных видов инструмента — разверток, зенкеров из сталей Р6М5, Р9К5, Р9М4К8, P6MSK5, использовавшихся для обработки деталей из сталей ЗОХГСА, 38ХС, 40ХНМА, Х17Н2, 2Х13. Во всех случаях инструмент имеет исходную твердость HRC — 62 — 66 и предварительно эксплуатируется до степени износа за пределы минусового допуска. Измерение диаметра инструмента проводят с точностью до 0,001 мм до и после восстановительной обработки. Нитроцементацию проводят в вакуумной печи M20 — ВНЦ . исполь3 1011708 зованием триэтаноламина с добавками щавелевокислого аммония, нитрата аммония и ацетата аммония в качестве карбюризатора.

Для охлаждения применяется вакуумное масло BMI, ВМ4. Эффективность способа оценивается в сравнении с прототипом при использовании того же карбюризатора и одйнаковых режимах обработки.

Повышение вакуума в процессе выдержки ниже 0,1 (до 0,02-0,08) мм рт. ст. приводит к ухудшению свойств режущей поверхности не восстанавливаемых при последующем охлаждении даже до 100-120 С в вакууме более 1 10 мм рт. ст.

Повышение давления в печи при нитроцементации до 80 — 100 мм рт. ст. приводит к повышению степени окисления, шероховатости рабочей поверхности и последующее охлажденИе даже до комнатной температуры в вакууме 1 ° 10 мм рт. ст. не устраняет эти дефекты, недопустимые для высококлассных разверток.

Пробные. варианты обработки с вакуумным охлаждением до 180 — 200 С не обеспечивают достаточного обезводораживания слоя (с присущими недостатками), а ниже 100-110 С снижают эффект примасливания поверхности и связанные с ним прирабатываемость инструмента, чистоту поверхности, отход стружки.

Кроме того, востановление по предложенному способу дополнительно уменьшает тепловую поводку дпинномерного инструмента () 400 мм) на 30 — 40%.

f5

30 ну, обрабатывают 16-18 деталей. после чего опи теряют остроту режущей кромки, заклинивают и выкрашиваются в детали вследствие рыхлости слоя и внутреннего окисления, выходят из строя.

Пример 2. Восстанавливают изношенные развертки диаметром 24А3 из стали

Р9М4К8, используемые для обработки деталей из стали 35ХГСА. Развертки располагают вертикально в приспособлении, Нитроцементацию проводят в течение 1,5 ч при 570 С с пасходом карбюризатора 45 см /ч, при этом давление в печи.составляет 50 мм рт. ст.

После насыщения вакуум повышают до

1 ° 10 мм рт. ст. и охлаждают при таком давдении до 120 С, а затем после разгерметизации реторты инструмент переносят и бак с маслом ВМ1. В результате обработки на поверхности формируется слой избыточных карбонитридов глубиной 18 — 20 мкм (по прототипу 10-12 мкм), при этом увеличение раз» меров составляет 6-11 мкм, чистота рабочих и поверхностеи —.V 8 — 9 9 по сравнению

LñîîTâåòñTâåHHî с 2-4 мкм и g 6 — y7 при обработке по прототипу. Кроме того, прочность при изгибе возрастает на 27-31 кгс/мм, ударная вязкость — на 0,1 — 0,2 кгсм/см .

Восстановленным инструментом обрабаты вают

27 деталей, в то время как развертки, восстановленные по прототипу, после обработки 9 — 15 деталей начинают выкрашиваться и теряют . классный размер. г

Пример 1. Восстанавливают зенкеры диаметром 18 А3 из стали P6MSK5 для обработки деталей из стали 40ХНМА. Нитроцементацию ведут при 560 С при остаточном давлении в реторте печи 0,1 мм рт. ст. с подачей в течение 2-х часов 5-8 см /ч карбюризатора. После чего прекращают подачу карбюризатора и осуществляют охлаждение до 140 С, подавая воздух на реторту, при этом вакуум в печи возрастает до 2 ° 10 4 мм рт. ст. После разгерметизации реторты окончательное охлаждение проводят в масле ВМ1. После обработки на поверхности инструмента образовывается слой избыточных карбонитридов глубиной 6-9 мкм (при общем слое 40-60 мкм), а увеличение диаметра составляет 8-12 мкм, в то время как по прототипу слой карбидов составляет 3-5 мкм, а прирост размеров

4-6 мкм. Возрастают прочностные свойства инструмента — прочность при изгибе увеличивается на 12-13 кгс/мм ударная вязкость— на 0,2-0,3 кгсм/см"-. Восстановленным инструментом обрабатывают 46 деталей, в то время как зенкерами. восстановленными по прототип

55 при таком давлении до 130 С, после чего реторту разгерметизируют и зенкеры переносят в масло ВМ4. В результате обработки на поверхности формируется слой избыточных карбонитридов глубиной 16- 20.мкм (при общей глубине слоя 70-90 мкм), прирост разме-: ров составляет 8-10 мкм, в то время как при восстановлении по прототипу слой избыточных карбонитридов составляет 7-10 мкм (при об- щей глубине 50-75 мкм), а размеры увеличиваются только на 2-6 мкм. Возрастает у восстановленного инструмента также и прочность при изгибе — на 22-23 кгс/им . Восстановленными зенкерами обрабавывают 3". деталей ° против 8-12 деталей. обработаннь х чснксрами

Пример 3. Востанавпивают зенкеры из ст. Р9К5 диаметром 27À3. Приспособле ние с 10 зенкерами помещают в реторту печи, разогретую до 580 С. Нитроцементацчю

40 ведут в течение 1 ч при давлении 30 мм рт.ст. и расходе карбюризатора 20 см /ч. После окончания подачи смеси вакуум возрастает до 1 10 з мм рт. ст. и инструмент охлаждают

5 . 1011708 восстановленными по прототипу. Чистота рабо ! чей поверхности зенкеров после восстановления на ° 1 класс выше, чем пни обработке известным способом. ,и

Составитель Н. Игнатьева

Тех фд Ж.Кастелевич

Корректор Г. Огар

Редактор А. Гулько

Заказ 2691/33 Тираж 566

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Использование предложенного способа позволяет повысить эффективность восстановления размеров в 1,7-2,1 раза с одновременным увеличением износостойкости в 1,8-3 раза, чисто4

w поверхности, улучшением антифрикционнйх войств.

Экономический эффект от использования редпоженного способа при изготовлении раэ верток,.эенкеров и фрез составляет 4170 р. на 11 наименованиях инструмента. 3а счет повторного использования инструмента экономятся вольфрамо-молибденовые стали Р6М5;

jP6M5KJ, Р9М4К8.