Способ изготовления деталей

 

Изобретение относится к машиностроению Целью изобретения является повышение тчесгвз деталей за счет обеспечения криостабилизации детали и инструмента Перед механической обработкой деталь и инструмент предварительно захолаживают до температуры сжиженного газа 2 ил

дФ %

1"." I ф() j?3j

П К . 1 C )111 I C V. È X

СCi11И ". 1111 11! II i "ЫX

1 Г СПУ1. Л" v

) I ll)i Б 23 В 1/00

Г()СУДЛПСT BF. НIГНIIi1 КГ)ГЭИ1ГT

11Ci ИЗГ)ЬГ 1=Т Г 11ИЯМ И 1> КГЬ1Т ИЯМ

ГIПИ I КI IТ CCCP

ОПИС НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕП!БС гBY

1 о

Ql ( Ю: (21) 4633368/08 (22) 06.01.89 (46) 07.09.92. Г> ол. М 33 (7 1 ) l I P I I T p;) n h H hl Ii) н а у ч 11 о - I i c; c ë h Ä o EI ß T Ð I) hc!!èé институт "Электрc)при()ор" и ЛРIIèi)ã радский политехнический институт им, M.È.Калик)иг)а (72) А.X.×è>êî1), B.È.Ãç)ðic)ñев, С.А,Иванов и I I. Ë.Г. .)г)як (56) ВЕзаниЕ и инггруглвнт. Выпушек 39. Харьков: Вигца школа, 1 188, Изобретение относится к машиностроению.

ЦЕльЮ иэобрЕТЕI)ия являотСя пОвышЕние качества эа счет обеспечения криостабилизации де)али и инструменга.

Б предлагаег!ом способе леханическои обг)аботки изделия. напри лер из металлов и сплавов, включа1ощег! операции формсобраэования и доводки поверхности перед механической обработкой воздействуют на иэделие и обрабатываю)ции инструглент сжиженным инертным газогл или азотом, проводят механическую обработку в среде указанных газов, используемых в качестве кри0cтабилизлрующей, защищающей и смывающей жидкости, обработанное изделие извлекают из среды обработки, а затем утилизируют отходы производства непосредственно из сжиженного газа для токсичных и особо чистых материалов, например бериллия. ниобия. или обычным способом для прочных материалов. Операцию предварительного воздействия на изделие и обрабатывающий инструмент сжиженным

„., 5).> „„175o562 А1 (54) С П О С О F> И 3 Г О Т О В Л F Н И > 1 Д Е 1 А Л Е И

{57) Изобретение относитгя к машиностроеник). 1() ..ëüþ изобретения является повышение качества деталей эа счет обеспе)ения к. р и о с 1 а б и л и 3 а ц и и д е т а л 1л и и и с т Г) у м Р н т а .

Перед механической обработкой деталь и инструмент предварител1,v)o эахолаживают до температуры сжиженного газа. 2 ил. и1)ерг111, гл газом или азотом осуществляют до пол)!ого захолаживания и термостабилизаilèI) при температуре сжиженного газа изделия и инструмента.

Иг.1)ользование сжиженных газов возMo, vIIo в двух вариантах — погружением изделия и инструмента в термостат с криожидкостью (оптимальный вариант) или воздеистеием на них струями жидкости с тепловым экранированием объема, в котором проводится обработка (создание среды сжиженного газа). Этим обеспечивается стабилизация температуры изделия и инструмента, защита поверхности изделия и инструмента с газами атмосферы, причем имеющее место незначительное газоотд ление (пузырьками) в месте контакта инструмента и детали практически не влияет на их химическое состояние. в частности и изза низких температур обработки, при которых скорости диффузии газов в материалы крайне малы. Сжиженный газ используется также в ходе обработки как смывающая жидкость, 1759562

30

50 стойкость. Тяк, проверкой на ниобии разной степени чистоты установлено, что при глубине резания 0,2...0,15 мм, при сксрсстл вря:,цения шпинделя 600...2000 об/мин резцы из у1<азэн Ihl>:. материялав полностью стачиваются н;: глубину резания при проходе порядка 15...20 мм.

Правеpкэ быст00реж/!Циx стэлей (Р61Л5, Р18М) дялэ друг.:е резул ь i аты — при охлаждении износостойкость этих материэлов повышается в 2 — 3 раза. Поэтому при проведении всех работ использовались резцы из быстрорежущих стало. ..

Следующим было изучение вопросов

КрИОСтябИЛИЗЭцИИ ИэдЕЛИя ln ИНСтрvÌÅíòà.

Экспериментэльно было установлено, что например при точении -.Иобия, титана и других материя lOB R жидком азате с гггубиной резания 0,3...0,1 мм, скоростями резания 50 м/мин и выше имеет место незначительное гэзоотделение, наблюдаемое н виг,е отдельных пузырьков только в месте контякта инструмента с изделием (при тщательной подготовке и правильно выбранной геометрии резца), что свидетельствует о сохранении тем перятуры и изделием и инструментом на уровне, стгичающемся не более. чем íà 5К (и рибл И.бдительная оценка по cêîI>îñTLn отделения пузырьков) от уровня, задаваемого криожидкостью. Отделение пузырьков начиналось сразу с момента снятия стружки, скорость газоотделения прэктлчески была постоянной в ходе каждой обработки (при стябильном режиме резания). что подтверждает эффект криостэбилизации при точении.

При доводке притирэми, накатывании шариком разогрев поверхности сопри.<основения не наблюдался. Таким образом, экспериментэльно подтверждена криостабилизация изделия л инструмента при механических обработках в жидком азоте.

После этих предварительных экспериментов проводилось изучение процессов обработки нержавеющей стали, титана, ниобия и молибдена.

Установлено, что обрэбатываемость этих материалов улучшается в жидком азоте, особо отметим, что становится возможной качественная обработка ниобия (и других металлов) особой чистоты после высоковакуумнога отжигэ (для ниобия—

1800 С, 2 ч, 5 10 тор), практически невоз-9 можнэя в обычных условиях. Получается более однородная поверхность, незначительное отклонение от формы, в частности, благодаря сохранению геометрии резца практически неизменной в течение всего процесса точения (при комнатной темперэтуре наблюдается стячивяние резца) и большим скоростям резяния.

Состояние повер; 1ос-и кантрслирсвэлось с пс.кющью рястровой элок>ранl:О.

Оптической микроскс 1ии. Трегцин, "1икрстрещин л других подоб -:ых несд, а,одна"тей повеахности обнаружено нг было.

Оже — спектрометричес .,æ яня;ивом нэ примере ниобия устэновлено, тс после сбрэботки в жидком азоте концентрэцl1II кислорода и углерода неизменными на глубине ат 3000 A до 2,5 мкм. Нэ глубине дс 3000 д сбнэруженс экспсненциэльнае спядэние концентрации кислсродя, ооуслсвле 1ное особенностями методики Inзмерения (шлюзование образцов в низком вакууме). После обработки в обычных условиях об 1яауженя высокая концентрация окислов на ггубине до 2,5 — 3 II;I", с последующим монотан ым спадом концентрации кислорода в 10...15 рэз и уменьшение в 2 — 3 раза концентряции углерода по более сложному закону..

Рентгеноструктурным анализом установлено, что концентрацля нэпря»<ений в поверхностных слоях образцов, обрябстянных в жидком азоте, несколько больш"; (для ниобия -- до 45 кгlмм ), чем у обрябо энных

2 в обычных условия; (до 35 кг/мм ), !0 скорость спадания няпряжений от поверхности вглубь выше, э глубинэ напряженного слоя меньше.

Таким образом, покэзэно, что при обряботке в жидком азоте сохрэняетс;. химическол состав поверхностных слоев металла. выше качество обработки и лучше обоэбатывэемость материала, чем при обряботке в обычных условиях, повышается износостойкость резцов, химический состав стру>кки не отличается от исходного металла (при извлечении стружки чистого ниабия или титана из жидкого азота она быстро темнеет нэ воздухе, окисляясь).

Формула изобретения

1. Способ изготовления деталей, при котОрОм осуществляют механическую обработку в защитной среде, о т л !1 ч э ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения качества обработки и создэния экологически чистого процессэ за счет криостабилизации изделия и инструмента, изделие и инструмент предварительно захолаживают в среде сжи женнога газа, в который затем осуществляют обработку, 2. Способ по 1, отл и ч а ю щ ln и с я тем, что в качестве сжиженного газа используют инертный газ.

3. Способ по и. 1. о т п и ч э ю гц и и с я тем, что в качестве сжи>кеннаг0 гязя 11спользуют азот, 1759562

Составитель Д.Кутепов

Техред М,Моргентал Корректор Н.лунок

Редактор С.Куля

Заказ 3140 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Прсизводс венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101