Способ обработки инструмента

 

Изобретение относится к обработке материалов высокоэнергетическими источниками энергии и может быть использовано для повышения стойкости режущего инструмента. Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости при расширении ассортимента режущих материалов. Рабочую поверхность инструмента из быстрорежущей стали или твердых сплавов облучали импульсом мощного ионного пучка наносекундной длительности с потоком энергии 1-3 Дж/см² и дозой в импульсе 2,5×10¹³-1×10¹⁴см^-2 . На обрабатываемой поверхности образовывался стеклообразный слой, за которым следовал модифицированный слой глубины 80 - 200 мкм, характеризующийся малым размером зерен и высокой плотностью дислокации. 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов и сплавов потоками энергии и может быть использовано для повышения стойкости резцов, фрез, сверл, штампов и прочего инструмента. Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости инструмента. Достижение цели изобретения иллюстрируется примерами, приведенными в таблице. Рабочую поверхность инструмента облучают мощным ионным пучком (МИП) наносекундной длительности, потоком энергии 1-3 Дж/см² и дозой в импульсе (2,5х10¹³- - 10¹⁴)см^-2. Способ осуществляется следующим образом. Исходный образец, изготовленный из сплава для режущего инструмента, или готовый инструмент помещают в специальный бокс ускорителя при техническом вакууме 10^-14 тор и облучают МИП длительностью 10-100 нс с потоком энергии 1-3 Дж/см² и дозой 2,5х10¹³ - 10¹⁴ см^-2 за импульс. На поверхности облучаемого сплава образуется слой расплава глубиной, приблизительно равной длине пробега ионов в обрабатываемом металле, а затем, при прекращении облучения, вследствие теплопроводности происходит разогрев материала в объеме образца и поверхность остывает со скоростью 10⁸-4˙10¹⁰ К/с. В результате этого образуется слой стеклообразного материала, за которым следует слой с измененным фазовым составом и высокой плотностью дислокаций, петель, дефектов упаковки, меньшими размерами зерен и межфазных границ, чем у исходного образца. Этот модифицированный слой простирается на глубину 80-200 мкм и обеспечивает увеличение эксплуатационных и прочностных характеристик инструмента. Испытывали инструмент из быстрорежущей стали Р6М5, сплава ТН-20, КНТ-16. Облучение образцов МИП углерода проводили на ускорителе "Тонус" с параметрами пучка: энергия ионов 0,3-0,5 МэВ, плотность тока 20, 50, 100, 150, 200-250 А/см², соответственно доза 10¹³, 2,5х10¹³, 5х10¹³, 7,5х10¹³, 2,3х10¹⁴ част. /см^-2. Облучение ионами вольфрама, железа, никеля, алюминия исследуемых образцов проводили на ускорителе "Мук" с различными параметрами потока энергии и дозы облучения, средняя энергия иона на этом ускорителе составляла 0,5 МэВ. Испытания на износостойкость образцов проводили в процессе резания и трения образцов по абразиву. В качестве обрабатываемого материала использовали сплав ВТ-5. Резание проводили с охлаждением 5%-ным водным раствором эмульсола (ЭТ2) и без охлаждения. Скорость резания 10-300 м/мин, подача 0,1-0,39 мм/об, глубина резания 1-4 мм. За критерий затупления резцов принимали износ по задней поверхности, равный 0,6 мм, а для сплавов ТН-20, КНТ-16 - 0,4 мм. Испытания на износостойкость при трении по абразиву проводили при постоянной нагрузке 0,66 кг/мм² на ст. 45,3 и бронзе. Образцы имели форму цилиндров диаметром 3-5 мм и длиной до 10 мм. За критерий здесь была выбрана масса, унесенная в единицу времени. Применение тяжелых ионов позволило получить оптимальную глубину поврежденного слоя в облучаемом материале, что позволило проводить обработку широкого круга материала, используемого для режущего инструмента. Испытания образцов инструментов из быстрорежущей стали Р6АМ5, сплава ТН-20, КНТ-16, подвергнутых воздействию облучения, показали, что износостойкость их увеличилась в 1,5-1,7 раза по сравнению с известным способом упрочнения облучением.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА, включающий облучение по всей рабочей поверхности ионным пучком наносекундной длительности, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости инструмента, облучение осуществляют потоком энергии 1 - 3 Дж/см², дозой 2,5 · 10¹³ - 10¹⁴ см² в импульсе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2