Способ упрочнения режущего инструмента наноструктурированием
Владельцы патента RU 2443537:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Архангельский государственный технический университет" ("АГТУ") (RU)
Изобретение относится к упрочнению режущего инструмента. Осуществляют пластическое деформирование режущего инструмента с созданием на его поверхности нанокристаллической структуры. Пластическое деформирование осуществляют при интенсивном деформационном воздействии импульсами ультразвуковой частоты 20-25 кГц посредством цилиндрических инденторов, свободно перемещающихся в осевом направлении по нормали к обрабатывамой поверхности с энергией удара 0,3-0,9 кГм и локальным нагревом в месте контакта 300-500°C. В результате повышается прочность и твердость режущего инструмента, а также увеличивается глубина нанокристаллической структуры в его поверхностном слое.
Изобретение относится к области производства и использования режущего инструмента.
Известен способ упрочнения деталей электромеханической обработкой (Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. Л.: Машиностроение, 1977, с.96-97).
К недостаткам такого способа относится недостаточная эффективность при упрочнении режущего инструмента.
Известен способ упрочнения режущего инструмента путем пластического деформирования в нагретом состоянии, при этом инструмент намагничивают, помещают в пресс-форму и нагревают до температуры полиморфного превращения инструментального материала. Деформация производится с удельным давлением, равным половине предела текучести связующего элемента инструментального материала, с осуществлением при этом термоциклирования нагрева. Затем увеличивают температуру нагрева и производят спекание в защитной среде (Патент РФ №1810274, Способ упрочнения режущего инструмента, МПК В24В 39/00, опубл. 23.04.93, бюл. №15).
Недостатком данного способа является ограниченность применения его областью режущего инструмента со связующим элементом, получаемого порошковой металлургией, а также тот факт, что способ не позволяет увеличить прочность и твердость режущего инструмента.
Известен способ получения высокопрочных материалов с использованием нанодисперсных порошковых материалов (Алехин В.П., Алехин О.В. Новая нанотехнология поверхностной упрочняющей обработки массивных изделий из конструкционных и инструментальных сталей. Технология металлов. М., 2008, №2, с.22-25) - прототип.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение области использования способа упрочнения режущего инструмента, повышение его прочности и твердости, увеличение глубины нанокристаллической структуры.
Это достигается тем, что в стали или сплаве, из которого изготавливается инструмент, на поверхности и в приповерхностном слое создается нанодисперсная структура при интенсивном деформационном воздействии импульсами ультразвуковой частоты 20-25 кГц посредством цилиндрических инденторов, свободно перемещающихся в осевом направлении по нормали к обрабатываемой поверхности с энергией удара 0,3-0,9 кГм и локальным нагревом в месте контакта 300-500°С.
Нанокристаллическая структура, полученная этим способом в приповерхностном слое на глубине, достигающей 1 мм, и субмикрокристаллическая структура, полученная на глубине обработанного материала от 1 до 2 мм, повышает уровень физико-механических свойств материала - прочность, твердость и микротвердость, увеличивает ресурс работы инструмента за счет увеличения глубины нанокристаллической структуры, созданных поверхностных сжимающих напряжений, что позволяет свойства некоторых конструкционных сталей и сплавов, например титановых, довести до свойств инструментальных сталей, применяемых в деревообработке, и повысить свойства самих инструментальных сталей.
Способ упрочнения режущего инструмента наноструктурированием, включающий его пластическое деформирование, создающее на поверхности и в приповерхностном слое нанокристаллическую структуру, отличающийся тем, что деформирование осуществляют при интенсивном деформационном воздействии импульсами ультразвуковой частоты 20-25 кГц посредством цилиндрических инденторов, свободно перемещающихся в осевом направлении по нормали к обрабатывамой поверхности с энергией удара 0,3-0,9 кГм и локальным нагревом в месте контакта 300-500°С.
