Способ изготовления литых штамповых инструментов из отходов быстрорежущей стали для деформирования металлов


 


Владельцы патента RU 2406590:

Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения. Способ изготовления включает приготовление расплава, заливку расплава в форму, получение отливки, отжиг отливки, механическую обработку, упрочняющую термическую обработку, шлифовку. Упрочняющую термическую обработку стали производят путем закалки с температуры на 50…40°С ниже установленной, а однократный отпуск при температуре выше установленной на 20…60°С.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, например, для изготовления гибочных и вытяжных штампов, где требуется высокая износостойкость инструмента.

Известен способ получения литого режущего инструмента путем переплавки отходов быстрорежущей стали, принятый за прототип (см. книгу «Инструментальные стали» / Под редакцией Ю.А.Геллера. М.: Металлургия, 1975 г., стр.413-416). Способ включает в себя получение отливки, отжиг отливки, механическую обработку, упрочняющую термическую обработку, шлифовку и наточку.

Недостатками прототипа являются:

- низкая стойкость режущего инструмента из-за наличия в структуре литой быстрорежущей стали эвтектики и карбидной сетки, образующихся независимо от способа литья. Наличие эвтектики и карбидной сетки в структуре литой быстрорежущей стали приводит к выкрашиванию тонколезвийного инструмента: фрез, сверл, разверток и т.д.;

- из-за низкой стойкости производить литой режущий инструмент экономически невыгодно, несмотря на дешевые материалы для литья (изношенный и поломанный инструмент, стружка);

- исправить литую структуру быстрорежущей стали термической обработкой не представляется возможным.

Предлагаемым изобретением решается задача: снижение материальных и энергетических затрат при производстве литого штампового инструмента, эффективного использования отходов быстрорежущей стали.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в использовании переплава отходов быстрорежущей стали не для режущего инструмента, а в другом качестве, например для изготовления литых штамповых инструментов - матриц и пуансонов гибочных и вытяжных штампов, что позволит резко повысить стойкость этих инструментов, в том числе за счет применения новых режимов упрочнения.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления литых штамповых инструментов из отходов быстрорежущей стали для деформирования металлов, включающем приготовление расплава, заливку расплава в форму, получение отливки, отжиг отливки, механическую обработку, упрочняющую термическую обработку, шлифовку, новым является то, что для данной марки стали закалку производят с температуры на 50…40°С ниже установленной, а отпуск выполняют однократный при температуре выше установленной на 20…60°C.

Наличие в структуре эвтектики и карбидной сетки, а также твердости в диапазоне 57…61 HRC обеспечивает износостойкость литого штампового инструмента.

Выполнение для данной марки стали закалки с температурой на 50…40°C ниже установленной, а отпуска однократного с температурой выше установленной на 20…60°C позволяет обеспечить пластичность, вязкость и высокий предел прочности на изгиб.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

При анализе уровня техники в данной области было выявлено, что заявляемая совокупность существенных отличительных признаков обеспечивает данному изобретению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Реализация способа представлена на примере изготовления литых штамповых инструментов из отходов быстрорежущей стали для деформирования металлов на примере марки стали Р6М5.

Отходы из быстрорежущей стали, например Р6М5, плавят, затем расплав заливают в форму. После кристаллизации извлекают отливку из формы, производят ее отжиг. После отжига отливку механически обрабатывают с припуском на шлифовку. Затем полученную заготовку литого штампового инструмента подвергают закалке с температуры 1170-1180°С с последующим однократным отпуском на 600±20°C с выдержкой при этой температуре не менее 2-х часов. После шлифовки полученный литой штамповый инструмент подвергают отпуску для снятия шлифовочных напряжений на температуру 300-320°C с выдержкой при этой температуре не менее 2-х часов.

Быстрорежущие стали предназначены для изготовления режущего инструмента. Для режущего инструмента из быстрорежущей стали определены режимы упрочняющей термической обработки. Так, для стали Р6М5 температура нагрева под закалку составляет 1220±5°С. Высокая температура закалки режущего инструмента необходима для растворения значительного количества карбидов в аустените, с тем чтобы повысить красностойкость инструмента, его способность сохранять высокую твердость режущей кромки при высоких скоростях резания.

После закалки режущего инструмента из стали Р6М5 его трижды подвергают отпуску на 560±5°С с выдержкой при этой температуре в течение 1 часа с последующим охлаждением на воздухе. Трехкратный отпуск необходим для превращения остаточного аустенита в мартенсит. Остаточный аустенит обладает высокой пластичностью и низкой твердостью, значит, он снижает режущие свойства инструмента, поэтому его присутствие в структуре стали нежелательно.

Настоящим изобретением предлагается изготавливать из быстрорежущей стали не режущий инструмент, а штамповый, но использовать для этой цели не прокат быстрорежущей стали, а переплав изношенного и поломанного режущего инструмента. Во-первых, потому что цена отходов на порядок ниже, чем прокат. Во-вторых, как было отмечено выше, в структуре литой быстрорежущей стали всегда присутствует эвтектика и карбидная сетка, которые обеспечивают высокую износостойкость. Поэтому стойкость литого штампового инструмента, например, предназначенного для гибки или вытяжки будет очень высокой, фактически независимо от способа литья. А для того, чтобы несколько поднять пластичность и вязкость литой быстрорежущей стали и прочность на изгиб, температуру закалки литого штампового инструмента понижают на 50…40°C по сравнению с закалочной температурой режущего инструмента, а температуру отпуска повышают на 20…60°C. Понижение закалочной температуры, конечно, приводит к снижению красностойкости. Но высокая красностойкость литого штампового инструмента из быстрорежущей стали для холодного деформирования металлов не требуется. Напротив, пониженная температура закалки обеспечит образование дисперсной мелкозернистой структуры и как следствие повышение вязкости стали и предела прочности на изгиб.

Кроме того, понижение закалочной температуры не приведет к растворению в аустените значительного количества карбидов, а значит, после закалки не сохранится в структуре стали большого количества остаточного аустенита, поэтому литой штамповый инструмент подвергают однократному отпуску на 600±20°C с обеспечением твердости 57…61 HRC вместо 62…65 HRC для режущего инструмента.

Способ изготовления литых штамповых инструментов из отходов быстрорежущей стали для деформирования металлов, включающий приготовление расплава, заливку расплава в форму, получение отливки, отжиг отливки, механическую обработку, упрочняющую термическую обработку, шлифовку, отличающийся тем, что упрочняющую термическую обработку стали производят путем закалки с температуры, на 50…40°С ниже установленной, и выполняют однократный отпуск при температуре, выше установленной на 20…60°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии и машиностроения и может быть использовано, в частности, для изготовления матриц штампов. .
Изобретение относится к области машиностроения и термической обработке при изготовлении слесарно-монтажного ручного инструмента. .
Изобретение относится к области машиностроения и термической обработке при изготовлении монтажного ручного инструмента из двухфазных титановых сплавов с твердостью 40 50 HRC.

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке сталей и сплавов, и может быть использовано в машиностроении для повышения надежности штампов из сложнолегированных сталей при термической обработке в присутствии внешнего магнитного поля.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке режущего инструмента из инструментальных быстрорежущих сталей при воздействии на изделие магнитным полем и может быть использовано в машиностроении.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке заготовок из инструментальных штамповых сталей, используемых при изготовлении прессовой оснастки, работающей при высоких температурах.

Изобретение относится к области термической обработки деталей машин и механизмов. .
Изобретение относится к области металлургии и машиностроения. .
Изобретение относится к химико-термической обработке металлорежущего инструмента из быстрорежущей стали, в частности к упрочняющей обработке. .
Изобретение относится к области машиностроения и к термической обработке при изготовлении слесарно-монтажного ручного инструмента. .
Изобретение относится к восстановлению деталей с большим износом и может быть использовано для восстановления бил молотковых мельниц. .

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению и использованию материалов для тяжело нагруженных штампов горячего деформирования и пресс-форм литья под давлением.

Изобретение относится к электрошлаковой наплавке и предназначено для восстановления и упрочнения деталей с большим износом (коронки рыхлителей бульдозеров, зубья ковшей экскаваторов и др.).

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению литьем шарошек, армированных твердосплавными элементами. .

Изобретение относится к электрошлаковой наплавке и может быть использовало для упрочнения преимущественно породоразрушающего инструмента (билы размольно-дробильного оборудования, зубья ковшей экскаваторов, коронки (рыхлителей бульдозеров, ножи отвалов и т.п.), а также других деталей, подвергающихся интенсивному износу.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении алмазного или эльборового инструмента, в частности алмазной шлифовальной фрезы, предназначенного для обработки деталей из неметаллических материалов, например бетона, природного камня, в том числе для их обработки без использования охлаждающей среды
Наверх