Способ термомеханического упрочнения твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями

 

Изобретение относится к способам металлообработки, а именно к изготовлению твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями. Цель - повьшение работоспособности и износостойкости инструмента, а также производительности его упрочнения. Способ заключается в нагреве инструмента , выдержке и ударно-упрочняющей обработке металлической щеткой в течение 12-15 мин со скоростью вращения щетки J 14-16 м/с, дополнительной выдержке инструмента 3-5 мин. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл. (Л с ю со ю г со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, )

k ° .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 39336! 1/25-27 (22) 17.07. 85 (46) 28.02. 87. Бюл. У 8 (71) Комсомольский-на-Амуре политехнический институт (72) Ю.Г.Кабалдин, Б.Я.Мокрицкий, С.А.Изотов, А,А,Андреев и В.С.Фадеев (53) 621.923.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1178121, кл. С 23 С 12/00, 1982.

I (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТА С

ИЗНОСОСТОИКИМИ ПОКРЫТИЯМИ

„„SU„„1292 А1 (д1) у В 24 В 39/00, В 23 В 27/00 (57) Изобретение относится к способам металлообработки, а именно к изготовлению твердосплавного инструмента с иэносостойкими покрытиями.

Цель — повыщение работоспособности и износостойкости инструмента, а также производительности его упрочнения.

Способ заключается в нагреве инструмента, выдержке и ударно-упрочняющей обработке металлической щеткой в течение 12-15 мин со скоростью вращения щетки i14-16 м/с, дополнительной выдержке инструмента 3-5 мин, 2 з.п. ф-лы, 2 ил ., 2 табл, 1292995

Изобретение относится к металлообработке, а именно к изготовлению твердосплавных металлорежущих инструментов с износостойкими покрытиями, особенно нитридными, преимущественно дпя механического крепления, Работоспособность в целом и износостойкость в частности твердосплавного инструмента с иэносостойкими покрытиями зависит от физико-механических характеристик t как покрытия, так и основы. Важны также степень химического взаимодействия покрытия с обрабатываемым материалом, совместимость кристаллохимических и теплофиэических свойств материалов покрытия и основы.

Целью изобретения является повышение работоспособности и износостой,кости твердосплавных инструментов с иэносостойкими покрытиями путем их упрочнения и повьппения производительности упрочнения, На чертеже схематически представлены приспособление и инструмент для осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Пластины 1 с износостойкими покрытиями для механического крепления в корпусе инструмента устанавливают и закрепляют в приспособление 2, содержащее нагревательные элементы, рабочая поверхность которого нагрета до требуемой температуры, выдерживают необходимое время, подвергают воздействию вращающейся (приспособление установлено на столе эаточного, плоскошлифовального, фрезерного или сверлильного станка) дис-. ковой или торцовой металлической щет кой 3 в течение определенного времени, пластины 1 раскрепляют, снимают и охлаждают до комнатной температуры в нормальных условиях, Механичес- . кое воздействие щеткой 3 состоит в том, что вибрационно-ударное действие ее упругих элементов (проволока) аналогично процессу наклепа режущих кромок, что снижает их склонность к микровыкрашиванию, обеспечивает стабилизацию выравненного при нагреве пластин энергетического состояния поверхностных слоев покрытия, что повышает однородность его свойств, снижение шероховатости и частичную упаковку (закрытие) дефек.тов типа пор в покрытии эа счет натирающего действия щетки и проникновения частиц материала Шетки в поры.

Усиление прижима щетки к поверхности пластин заметного влияния не име- ет, но его величина и жесткость упругих элементов щетки должны быть выбраны из условия недопустимости выкрашивания кромок инструмента.

Время воздействия щеткой и условия (скорость и направление перемещения пластин, скорость вращения щетки) воздействия определены экспериментально (табл. 1 и 2).

Оценку остальных факторов предлагаемого способа оценивали по иэно состойкости пластин путем замера износа при торцовом фрезеровании стапи 45 при числе нагружения режущей кромки 10 (скорость резания 2,8 м/с, глубина 2 мм, подача на оборот фрезы 6,2 мм). Оценка выполнена при выборке в 28 кромок.

Результаты стойкостных испытаний

25 четырехгранных пластинок формы 03114150412 из BKS + TiN приведены в габл.1 °

Данные таблицы свидетельствуют о том, что рациональными для осущест30 вления предлагаемого способа являются нагрев пластин в пределах 673873 К с выдержкой в пределах 1215 мин; скорость вращения щетки 1416 м/с; скорость перемещения плас35 тин 80-100 мм/мин; число проходов щетки по пластине 2-4; время воздействия щетки на пластйну 240-600 с.

Повьппение производительности упрочнения инструмента может быть

40 достигнуто при частичном совмещении термообработки инструмента и воздействия на него щеткой.

Упрочнение осуществляют следующим, образом.

4$ Пластины помешают и закрепляют на нагретой до 673-873 К рабочей поверхности приспособления, выдерживают 5-8 мин, ведут воздействие щеткой не менее 10-7 мин соответственно, раскрепляют, снимают и охлаждают, Общее время упрочнения сокращается на 7-10 мин, Повышение иэносостойкости объясняется в основном теми же причинами„ что указаны вьппе, однако эффект повьппения стойкости несколько снижается иэ-за нестабильности условий термообработки и характера теплообмена во время второй половины времени пребывания пластин

1292995

Териообработхе при 823 Х

1„2

Вовдействие петей при 293 Е 1 ° !

Упрочиеиие по предпагаеиоиу

rnocoays время выдервхи пластима при теипературе нагрева, K

373

773

12 18 20 20

13 32 30 30

973

1,3 2,6 2 7 2,3

873

873 при вреeeessse видервви nocsse ssoesдействие петхсй 3 9

3,0 3,3 3,0 3,0

3,8 3,0 2,7 в нагретом положении, вызванной снижением температуры нагрева поверхностных слоев инструмента вследствие вентиляционного эффекта вращающейся щетки. 5

Недостатки этого способа могут быть устранены повышением износостойкости за счет дополнительной выдержки инструмента в нагретом состоянии

3-5 мин после прекращения воздейст- 10 вия щетки, При применении указанных вьппе рациональных параметров упрочнений (нагр ев до 873 К, 2-4 прохода торцовой металлической щеткой диаметром 200 мм при скорости вращения 15

14-16 м/с и подаче 80-100 мм/мин) удовлетворительная износостойкость пластин обеспечивается при начальной выдержке 3-5 мин, воздействии щеткой на протяжении 4-6 мин и после- 20 дующей выдержке 3 — 5 мин, т.е. практи.чески без увеличения времени обработки °

Результаты сравнительных испытаний инструмента с покрытием нитридом ниобия при точении (скорость резания 1,2 м/с, подача 0,1 мм/об, глу-. бина 5 мм) титанового сплава ВТ3-1 приведены в табл.2, Предлагаемый способ позволяет 30 при несущественных дополнительных затратах повысить работоспособность и износостойкость покрытий в 1,5-2 раза, что существенно увеличивает режимы обработки или сокращает расход инструмента.

Формула изобретения

1 ° Способ термомеханического упрочнения твердосплавного инструмента с износо стойкими покрытиями, преимущественно пластин для механического крепления, при котором осуществляют нагрев инструмента Ф атмосферных условиях до 673-873 К, его выдержку в нагретом состоянии и охлаждение в атмосферных условиях, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и износостойкости инструмента, инструмент после выдержки в течение 12-15 мин в нагретом состоянии подвергают ударно-упрочняющей обработке, 2.Способ по п,1, о т л и ч а ю— шийся тем, что ударно-упрочняющую обработку осуществляют торцевой металлической щеткой.

З.Способ по п.l-З, о т л и ч а юшийся тем, что инструмент в нагретом состоянии выдерживают в течение 3-5 мин, ударно-упрочняюшую обработку ведут в течение 4-6 мин за 2-4 прохода с подачей 80100 мм/мин при скорости вращения металлической щетки 14-16 м/с и дополнительно выдерживают инструмент в нагретом состоянии еще 3-5 мин. T4ВЬимяв 1

1292995

Продолжение табл.1

СаОРОСТВ ЭРИЕЕИЗМ

ВЕТВИ, МIC

Изм сзВОрестВВ Йе

РЕМЕМЕИЕВ ЗЗФФЕТИ»

ИВ ° ММ/ЗЮВМ

В. 5О

3 2

3,6

3,0

3.9

4,0

3,6

3,2/9 4,0/!3 4,O/22

3,9/4,5 4,!/6В5 Зза/!!

4,O/4,5 4,!/»

4 2/6,5

ЭВ5/2 Эзб/ээ5 ээб/6

ЗеззззчзВма вер ВВВВВезвМОВО МЕРЕМИВЕЮВМ егоме От меззезет» сООЗззз

МОСМОРЕИЗМ МЕТЗИ а

МЗВЕСЙМИВ ДЗВЕ ОВЕСЗЗЕЧЕ»

МН. и 2СЗЗЗМЗЗВ ИЗЗВЕЗВЗМЗ (МО

4В2

2ВO!! р i м е ч е i м е Эмамеметеззем р с ОВВбззезВ Маззе сс ерези ЗВре0ВВВТВВВ ззззз"1т зз фетзВ О!В ° ВЕВме

Таблица 2

Состояние инструмента

Стойкость инструмента до допустимого износа, мин

170

190

187

250

285

330

330

300

Э !00

0 !50 !

2 50

)2 !00 !

2 !50

Вб 50

)6 !00

ВК8 + NbN

ВК8 + NbN + термообработка

ВК8 + NbN + воздействие без нагрева

ВК8 + NbN + термообработка + воздействие щеткой при количествах проходов щетки: !

1 292995

Составитель Н. Сейфулина

Редактор Н.Горват Техред >.Êàäàð Корректор Е,Рошко

Заказ 326/17 Тираж 71б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4