Способ обработки инструмента из стали или твердосплавного инструмента


 


Владельцы патента RU 2451108:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") (RU)

Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение стойкости режущего и штампового инструмента за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев, и может быть использовано для увеличения эксплуатационного ресурса инструмента, увеличения производительности и качества обработки. Способ обработки инструмента из стали или твердого сплава включает нанесение диффузионного покрытия путем насыщения инструмента из стали или твердого сплава в эвтектическом расплаве свинец-литий с добавлением меди и никеля с получением покрытия. После нанесения покрытия осуществляют упрочнение инструмента путем его приработки на материале твердостью от 10 до 18 HRCэ при величине контактных напряжений от 2000 до 5000 МПа в течение 2-5 минут. Получается покрытие, обладающее высокой стойкостью к адгезионному схватыванию, механическому истиранию и деформированию при сохранении положительных эксплуатационных свойств никель-медного покрытия. 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение стойкости режущего и штампового инструмента за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев, и может быть использовано для увеличения эксплуатационного ресурса инструмента, увеличения производительности и качества обработки.

Известны способы повышения работоспособности инструмента за счет изменения состава и структуры его поверхностных слоев, осуществляемые путем диффузионного насыщения поверхности инструмента в процессе химико-термической обработки элементами внедрения (азотирования, нитроцементации и др.), наплавкой, напылением сплавами заданного состава: плазменно-дуговая наплавка, плазменное напыление, финишное плазменное напыление, а также физические и химические способы осаждения элементов из газовых, паровых, жидких и твердых фаз [Инструментальные материалы. Учебн. пособие / Г.А.Воробьева, Е.Е.Складнова, А.Ф.Леонов, В.К.Ерофеев. - СПб.: Политехника, 2005. 268 с.]. Недостатком технологий химико-термической обработки является то, что они в большинстве случаев повышают хрупкость инструмента. Наплавка и напыление не обеспечивают прочной связи покрытия с основой, а также характеризуются безвозвратными потерями наносимого на поверхность инструмента материала. Общими недостатками физических и химических способов осаждения являются сложность технологического процесса, высокая стоимость технологического оборудования и технологические сложности формирования равномерных покрытий на всех поверхностях изделия.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент №2271265 РФ, МПК B23B 27/00 (2006.01). «Инструмент для обработки металлов резанием и давлением». Согласно этому патенту, на поверхность инструмента наносятся упрочняющие диффузионные никель-медные покрытия, получаемые путем диффузионного насыщения в расплаве эвтектического сплава свинец-литий с добавками меди и никеля, при температуре 1000-1200°C.

Нанесение диффузионных никель-медных покрытий на инструмент, обладающих низким коэффициентом трения, низкой схватываемостью с обрабатываемым материалом, повышенной теплопроводностью и самоупрочняющимся эффектом, обеспечивает повышение стойкости инструмента, производительности и качества обработки.

Недостатком прототипа является низкая исходная твердость, а следовательно, и износостойкость диффузионных никель-медных покрытий, что может при обработке сплавов, имеющих твердофазные включения, или твердостью более 30 HRCэ приводить к износу покрытия до наступления эффекта самоупрочнения покрытия.

Задачей заявляемого изобретения является повышение стойкости к износу никель-медных покрытий, нанесенных на поверхность инструмента, при обработке сплавов, имеющих твердость более 30 HRCэ или имеющих твердофазные включения.

Технический результат - повышение ресурса инструмента, а также качества и производительности при обработке ими сплавов, имеющих твердость более 30 HRCэ, а также сплавов, имеющих твердофазные включения.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе обработки инструмента из стали или твердого сплава, включающем нанесение диффузионного покрытия путем насыщения инструмента из стали или твердого сплава в эвтектическом расплаве свинец-литий с добавлением меди и никеля с получением покрытия, отличающийся тем, что после нанесения покрытия осуществляют его упрочнение путем приработки инструмента на материале твердостью от 10 до 18 HRCэ, при величине контактных напряжений от 2000 до 5000 МПа, в течение 2…5 минут.

Благодаря введению в технологический цикл изготовления инструмента этапа упрочняющей приработки покрытого инструмента на материале твердостью от 10 до 18 HRCэ (твердость обрабатываемого материала близка к твердости никель-медного покрытия после процесса металлизации), диффузионное никель-медное покрытие самоупрочняется, его микротвердость повышается до 6000…7000 МПа, и при этом не наблюдается эрозионного уноса материала покрытия. Сформировавшееся в результате приработки покрытие обладает высокой стойкостью к адгезионному схватыванию, механическому истиранию и деформированию при сохранении тех положительных эксплуатационных свойств, какими обладают никель-медные покрытия.

Таким образом, благодаря введению в технологический цикл этапа приработки значительно расширяется диапазон обрабатываемых сплавов, повышаются производительность, качество обработки и стойкость инструмента.

Пример 1. Проводилось экспериментальное точение прутков из стали Х12МФ твердостью 40 HRCэ, при скорости резания 100 м/мин, глубине резания 2,5 мм, подаче 0,2 мм/об резцами с твердосплавными пластинами марки Т15К6 с нанесенными на них никель-медными покрытиями в расплаве свинец + литий + медь + никель при температуре 1100°C. Первой партией резцов с покрытыми твердосплавными пластинами было проведено точение без упрочняющей приработки (прототип), а вторая партия резцов с покрытыми пластинами перед точением была подвергнута упрочняющим приработкам путем точения термически обработанной стали 40 на твердость 10 HRCэ и 18 HRCэ при скорости резания 20 м/мин, глубина резания составляла 5 мм, а подача изменялась, обеспечивая контактные напряжения в зоне резания 2000 МПа, 5000 МПа.

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1
№ п/п Параметры режимов приработки Период стойкости инструмента, мин Шероховатость поверхности, Ra, мкм
Твердость обрабатываемого материала, HRCэ Контактные напряжения в зоне резания, МПа Время приработки
1 10 2000 5 110 0,75
2 18 5000 2 120 0,67
3 прототип 90 0,93

Упрочняющая приработка обеспечила повышение стойкости резцов в 1,3 раза и снижение шероховатости Ra на 0,26 мкм.

Пример 2. Сравнительным испытанием по определению влияния упрочняющей приработки на стойкость инструмента и качество обработки подвергались резцы из быстрорежущей стали Р6М5 с никель-медными покрытиями без упрочняющей приработки (прототип) и с ней (заявляемый способ). Исследования проводились путем токарной обработки дисперсионно-упрочненного композиционного материала на алюминиевой основе САП-3. Режимы токарной обработки: скорость резания 100 м/мин, глубина резания 5 мм, подача 0,1 мм/об.

Упрочняющая приработка резцов с никель-медными покрытиями проводилась на стали 40 твердостью 15 HRСэ, при скорости резания 20 м/мин, глубина резания составляла 5 мм, контактные напряжения в зоне резания 3000 МПа.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2
№ п/п Параметры режимов приработки Период стойкости инструмента, мин Шероховатость поверхности, Ra, мкм
Твердость обрабатываемого материала, HRCэ Контактные напряжения в зоне резания, МПа Время приработки
1 15 3000 5 130 0,65
2 прототип 80 0,95

Упрочняющая приработка обеспечила повышение стойкости резцов в 1,6 раза и снижение шероховатости Ra на 0,3 мкм.

Способ обработки инструмента из стали или твердого сплава, включающий нанесение диффузионного покрытия путем насыщения инструмента из стали или твердого сплава в эвтектическом расплаве свинец-литий с добавлением меди и никеля с получением покрытия, отличающийся тем, что после нанесения покрытия осуществляют упрочнение инструмента путем его приработки на материале твердостью от 10 до 18 НКСэ при величине контактных напряжений от 2000 до 5000 МПа в течение 2-5 мин.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электротехническом оборудовании. .

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на стальную полосу. .

Изобретение относится к способам получения рабочих слоев на поверхностях полых цилиндрических деталей и может быть использовано для изготовления биметаллических втулок с покрытием одновременно на внутренней и наружной поверхностях или только на наружной поверхности, а также для восстановления таких деталей.

Изобретение относится к способам электронно-лучевой наплавки плоских и цилиндрических поверхностей и может быть использовано как при изготовлении новых, так и при восстановлении поверхности изношенных деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного износа в сочетании с ударными нагрузками.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при монтаже, ремонте и эксплуатационном обслуживании электротехнического оборудования ЛЭП, электрических станций, подстанций, контактных сетей электрифицированного транспорта, распределительных устройств промышленных предприятий и на заводах, выпускающих электротехническое оборудование.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии центробежного литья изделий с износостойким внутренним покрытием, и может быть использовано при изготовлении многослойных сосудов, трубопроводов, баллонов, соединительных деталей и других изделий.

Изобретение относится к способам нагрева и оплавления нанесенных на изделия полимерных порошковых покрытий и может быть использовано в любых областях промышленности для окрашивания изделий различной конфигурации.

Изобретение относится к машиноведению и ремонту деталей машин. .

Изобретение относится к способу получения защитного покрытия на поверхности деталей из стали. .
Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке стальных деталей. .

Изобретение относится к области нанесения покрытий, а именно к восстановлению защитной способности поврежденных высокотемпературных кремнийсодержащих покрытий на элементах конструкций из жаропрочных конструкционных материалов.
Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение работоспособности стальных изделий за счет изменения состава и структуры поверхностных слоев этих изделий, и может быть использовано для повышения работоспособности изделий, работающих в агрессивных средах, испытывающих при трении высокие контактные напряжения.

Изобретение относится к области восстановления жаростойких термодиффузионных алюминидных покрытий на газотурбинных лопатках сложной конфигурации. .
Изобретение относится к инструментальным материалам, в частности, к инструменту для обработки металлов резанием или давлением с упрочняющими покрытиями. .

Изобретение относится к машиноприборостроению и может быть использовано на финишных операциях для упрочняющей обработки сложных геометрических поверхностей с одновременным нанесением композиционных покрытий из пластичных металлов.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и может быть использовано в машиностроении для создания твердых износостойких покрытий на деталях машин и на инструменте, например покрытий, состоящее из хрома и карбида хрома, нанесенное на стальные матрицы и штампы.

Изобретение относится к металлургическому и машиностроительному производству . .

Изобретение относится к получению многокомпонентных антифрикционных покрытий и может быть использовано в машиностроении. .

Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение стойкости твердосплавного инструмента, применяемого для обработки материалов резанием и давлением, и качества обработки деталей за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев. Наносят диффузионное покрытие путем насыщения поверхности инструмента из твердого сплава в эвтектическом расплаве свинец-литий с добавками меди, никеля и железа. Железо вводят в расплав в виде железных пластинок, которые располагают в расплаве вблизи поверхности инструмента, в количестве, необходимом для насыщения расплава железом до концентрации его по массе от 1 до 10% от общей массы расплава. Повышаются твердость, износостойкость и стойкостью к адгезионному схватыванию покрытий. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Наверх