Способ изготовления инструмента из быстрорежущей стали

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, преимущественно молибденовой, или низковольфрамовой, или порошкового способа производства, включающий закалку заготовки, высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации, деформацию, закалку и отпуск, отличающ и и с я тем, что, с целью упрощения технологического процесса, высокоскоростной нагрев и последующую деформацию-проводят за время, не превьшающее 1 мин. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформацию совме (Л щают с формообразованием. 3.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации проводят до 1060-1250 С в течение 1-15 с.

(21) 3474246/22-02 (22) 21.07.82 (46) 23.10.85. Бюл. № 39 (72) И.К. Купалова-Ярополк, И.А. Ординарцев и В.В. Куколев (71) Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институт и Сестрорецкий инструментальный завод им. Воскова (53) 621.785.79(088.8) (56) 1. Технологический процесс производства сверл спиральных с цилиндрическим хвостовиком. Средняя серия.

ГОСТ 10902-77, Продольно-винтовой прокат. и

2. Металловедение и термическая обработка металлов". 1980, № 3, с. 23-26.

3. "Металлургия СССР", 1979, № 8, 8И1 1 8 1II.

4. Авторское свидетельство СССР № 460101, кл. С 21 D 9/22, 1973. (54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЙНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕИ СТАЛИ, преимущественно молибденовой, или низковольфрамовой, или порошкового способа производства, включающий закалку заготовки, высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации, деформацию, закалку и отпуск, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса, высокоскоростной нагрев и последующую деформацию проводят за время, не превышающее 1 мин.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что деформацию совмещают с формообразованием.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации проводят до

1060-1250 С в течение 1-15 с.

1186661

Изобретение относится к изготовлению режущего инструмента иэ быстрорежущей стали и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промышленности. 1

Известен способ изготовления сверл иэ быстрорежущей,стали методом продольно-винтового проката, заключающийся в том, что заготовки сверл из быстрорежущей стали нагревают мето- 1О дом ТВЧ до температуры 1100 С, проо катывают на стане для формообразования профиля рабочей части сверла, охлаждают затем заготовки предварительно шлифуют и затачивают, произво-15 дят аустенизацию, выдержку, закалку; отпуск, окончательно шлифуют и затачивают заднюю поверхность сверла )1) .

Недостатком этого способа являет- « ся невысокая стойкость сверл вслед- ур ствие того, что упрочнение, созданное деформацией, снимается в значительной степени при последующей более высокотемпературной аустенизации. 25

Известен способ изготовления инструмента из быстрорежущей стали, включающий нагрев до температуры аустенизации, выдержку, ускоренное охлаждение до температуры деформа- З< ции со скоростью не менее 5"С/с,дефор-1 мацию (например, методом радиальной ковки), закалку, отпуск и формообразование профиля рабочей части инструмента вышлифовкой. Общее время от момента

35 достижения температуры деформации до начала охлаждения в закалочной среде не превышает 2 мин (2) .

Недостатками данного способа являются необходимость иметь дополни- 4О тельное специальное оборудование ,цля деформации (например, радиальноковочные машины), т ° е. данный способ невозможно использовать в технологическом процессе изготовления инструмента без существенных дополнений оборудования, перевод в стружку 30Õ дорогостоящей быстрорежущей стали при вышлифовке профиля инструмента, в частности, сверл, а также сложность

50 практического осуществления контроля скорости подстуживания от температуры аустенизации до температуры деформации.

Известен также способ изготовления инструмента из быстрорежущей стали, включающий нагрев до температуры аустениэации при 1150-1350 С в завио симости от нида стали, охлаждение до пластичного состояния, деформацию, закалку и отпуск, При этом в процессе деформации инструменту придается заданная форма. Возможно придание окончательной формы электроискровой обработкой или шлифованием (3J .

Однако данный способ не обеспечивает требуемого комплекса свойств из-эа возможного выпадения карбидов при проведении пластической деформации и приводит к потере легированности и красностойкости.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления инструмента из быстрорежущей стали, включающий закалку заготовки, высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации, деформацию, закалку и отпуск. При этом в процессе деформации производят формообразование, например, путем прессования, Способ позволяет повысить эксплуатационные качества инструмента: твердость, прочность, ударную вязкость.

Недостатком известного способа является необходимость проведения деформации в изотермических условиях.

Для создания изотермических условий деформации предлагаются специальные приемы (графитовая промежуточная среда при прессовании, подогрев штампов и т.д.), что ограничивает применимость метода, увеличивает трудоемкость, длительность и стоимость изготовления. Осуществление этого способа для низкопластичных быстрорежущих сталей требует дорогостоящего высокомощного оборудования. Для массового производства способ неприменим. Он может иметь ограниченное специальное назначение, Цель изобретения — упрощение технологического процесса.

Цель достигается тем, что согласно способу изготовления инструмента из быстрорежущей стали, преимущественно молибденовой, или низковольфрамовой, или порошкового способа производства, включающему закалку заготовки, высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации, деформацию, закалку и отпуск, высокоскоростной нагрев и последующую деформацию проводят эа время. не более 1 мин.

1186661 4

Деформацию совмещают с формообразованием.

Высокоскоростной нагрев до температуры горячей пластической деформации проводят до 1050-1250 С в течео ние 1-15 с, Поскольку формообразование профи- . ля происходит одновременно с деформацией, значительно сокращается весь цикл технологического процесса, умень 10 шается количество необходимого используемого оборудования. Не нужно регламентировать скорость охлаждения после аустениэации, так как в предлагаемом технологическом процессе при- 15 меняется обычное охлаждение, принятое для закалки инструмента иэ быстрорежущей стали. Не требуется дополнительного специального оборудования для осуществления скоростного 20 нагрева, и деформации (формообразования) т,к. можно использовать обычный нагрев ТВЧ, и прокатные станы„например, применяемые при изготовлении сверл методом продольно-винтового проката.

Температура повторного скоростного нагрева выбирается в пределах 1050-1250 С в зависимости от типа быстрорежущей стали, а длитель- ЗО ность скоростного нагрева определяется размером (диаметром) заготовки инструмента.

Высокоскоростной высокотемпературныи повторныи нагрев, деформация 35 и выдержка до 1 мин закаленной быстрорежущей стали не приводят к выделению дисперсных карбидов иэ твердого раствора (аустенита и мартенсита) и в результате к существенной 4О потере красностойкости стали.

Чем короче повторный нагрев, тем вероятность выделения карбидов значительно уменьшается, а следовательно, уменьшается вероятность потери красностойкости стали. Как показали специальные металловедческие исследования и опыт использования быстрорежущей стали, повторный нагрев закаленной стали в течение 1 мин, не ведет к заметным изменениям в структуре (параметр решетки аустенита не уменьшается) и, следовательно, нет потери эксплуатационных свойств стали, в том числе красностойкости.

При обработке быстрорежущей стали согласно предлагаемому способу создается упрочнение за счет изменений во всех структурных составляющих стали. В структуре стали не наблюдаезся пластинчатых или игольчатых выделений дисперсных карбидов отпуска, которые, являясь концентраторами напряжений, препятствуют релаксации напряжений и тем самым облегчают образование трещин и способствуют хрупкому разрушению. Повышение механических свойств стали при данной обработке обеспечивает также мартенсит с более развитой субструктурой, облегчающей протекание пластической деформации. Более высокие значения ударной вязкости и пластичности после ВТМО могут быть также связаны с тем, что после этой обработки без отпуска наблюдается незначительное количествсь остаточного аустенита (3-7 вместо 25 . после обычной закалки) в виде тонких прослоек между кристаллами мар.— тенсита.

Осуществление предлагаемого способа преимущественно целесообразно для чисто молибденовых быстрорежущнх сталей, высокомолибденовых и низковольфрамовых быстрорежущих сталей и сталей порошкового способа произ-, водства беэ кобальта.

Пример. Изготавливают сверла из быстрорежущих сталей Р6М5ФЗ-МП и Р2М5, имеющих после закалки повышенную технологическую пластичность. 3аготовки длиной 3,6 мм нагревают в соляной ванне до верхних допустимых температур аустенизации соответственно

1200 и 1190 С (нагрев до верхних допустимых температур аустениэации рекомендуется в связи с последующим измельчением аустенитного зерна при пластической деформации).

После выдержки и охлаждения до комнатной температуры заготовки шлифуют на станке для бесцентрового шлифования на размер $3,5 мм, с целью сня" тия возможных дефектов высокотемпературного нагрева в поверхностном слое (окисление, обезуглероживание и др.). Затем на стане продольно-винтового проката заготовки нагревают

ТВЧ в течение . 1 с из стали Р2М5 до

1050-1150 С и из стали Р6М5ФЗ-МП вЂ” до

1150-1250 С, прокатывают на размер сверла 3,2 мм так, что общее время нагрева ТВЧ и деформации составляет

2 с.

1186661

HRC после нагрева (620 С, 4 ч) Среднее количество отверстий, просверленных сверлами, изготовленными по спосЬбу (среднее из 3-х испытаний) Базовый способ

Базовый способ редлагаемый пособ

1редла гаемый способ базовому предлагаемому

58-59

58-59

Р6М5ФЗ-МП 65 ,Р2М5 63

58-59

58-59

1750

900

62,5

2140

1070

Составитель P. Клыкова

Техред JI.Êèêeø

Редактор Н. Яцола

Корректор В. Гирняк

Заказ 6505/29 Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал Г1ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Полученные сверла предварительно шлифуют и затачивают по задней поверхности, отпускают при 560 С, 2 раза по 1 ч, окончательно шлифуют и затачивают. Для получения сравнительных данных параллельно изготавливают сверла )63,2 мм из тех же марок сталей Р6М5ФЗ-МП и Р2М5 согласно известной f1) . технологни продольно-винто- 10 вого проката (базовый объект).

В таблице приведены сравнительные данные по твердости после отпуска, красностойкости и стойкости сверл из сталей Р6М5, Р6М5ФЗ-МП и . Р2М5, из- 15 готовленньж предлагаемым базовым и извеетным способами.

Использование предлагаемого способа ВТМО по сравнению с известным 20 обеспечивает следующие преимущества: не требуется дополнительного специСталь HRC после отпуска при

560 С 2 раза х 1 ч альнрго сложного оборудования для использования предлагаемого способа в технологическом процессе изготовления инструмента, обеспечивается воэможность включения предлагаемого способа непосредственно в существующую схему технологического процесса изготовления концевого инструмента.

Использование прадлагаемого способа по сравнению с базовым обеспечивает повышение. стойкости инструмента, например сверл, в 1,5-2 раза.

Изобретение может быть использовано при изготовлении режущего инструмента методом продольно-винтового проката, а также при изготовлении концевого инструмента (метчикрв, протяжек и-др.) другими методами пластической деформации. Ожидаемый экономический эффект составит 50 руб. на 1000 шт. сверл.