Способ обработки твердосплавных пластин режущего инструмента



Способ обработки твердосплавных пластин режущего инструмента
Способ обработки твердосплавных пластин режущего инструмента
Способ обработки твердосплавных пластин режущего инструмента
Способ обработки твердосплавных пластин режущего инструмента

 

C21D1/09 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2587198:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к электроимпульсной обработке твердосплавных пластин режущего инструмента, и может быть использовано в металлообрабатывающей, машиностроительной и инструментальной отраслях промышленности. В способе обработки твердосплавных пластин режущего инструмента, включающем воздействие на пластины импульсным электрическим током, воздействие осуществляют импульсами электрического тока с частотой 10-100 кГц с энергией 1-100 кДж и длительностью воздействия 10-3-10-5 с. Повышается износостойкость инструмента и расширяются технологические возможности осуществления способа. 2 ил., 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к физическим методам обработки твердосплавных пластин режущего инструмента, в частности к электроимпульсной обработке, и может найти применение в металлообрабатывающей, машиностроительной и инструментальной отраслях промышленности.

Известен способ упрочнения инструмента из ферромагнитных материалов (Авторское свидетельство СССР №52267, кл. B22F 3/24, 1937). Упрочнение инструмента происходит при обработке рабочих кромок инструмента лазерным излучением плотностью мощности 5×107-1×108 Вт/м2 и последующей выдержке в магнитном поле напряженностью 6×104-7×104 А/м, частотой импульсов 4-6 Гц в течение 40 с. При лазерной обработке резцов из быстрорежущей стали Р6М5 и неперетачиваемых пластинок из твердого сплава Т5К10 применялась лазерная установка непрерывного действия ЛГН-702 мощностью 800 Вт. Инструмент и пластинки устанавливались на столе фрезерного станка 675ПФ1. Фокусирующая система устанавливалась в приспособлении вне станка. Передвижение лазерного луча по инструменту обеспечивалось подачей стола. Затем резцы и неперетачиваемые пластинки подвергались обработке в магнитно-импульсном поле на установке МИУРИ-2М. Напряженность поля составляла 6×104-7×104 А/м, выдержка 40 с, частота импульсов 4-6 Гц.

Как видно из приведенного описания, недостатками данного способа являются необходимость применения специальной установки, большие затраты энергии, длительность цикла обработки и невозможность переточки, так как в этом случае обрабатывается поверхностный слой.

Наиболее близким по достигаемому результату и технической сущности к предлагаемому способу является способ упрочнения пластин режущего инструмента импульсным электрическим током с частотой 50 Гц с удельной энергией 1,48-3,5 Дж/мм3 и длительностью воздействия 0,1-0,5 с (патент РФ № 2041025, B22F 3/24, C21D 1/09, опубл. 09.08.1995).

Этот способ в значительной степени экономичен, повышает стойкость и стабильность режущих свойств пластин инструмента и не требует больших затрат материалов.

К недостаткам данного способа следует отнести объемный нагрев режущей пластины (РП), что делает невозможным обработку режущих пластин на основе кубического нитрида бора, так как при нагревании идет процесс разупрочнения зерен кубического нитрида бора.

Задача изобретения - исключение объемного нагрева режущей пластины при осуществлении способа.

Технический результат - повышение износостойкости инструмента и расширение технологических возможностей способа.

Заявленный технический результат достигается тем, что в способе обработки твердосплавных пластин режущего инструмента, включающем воздействие на пластины импульсным электрическим током, воздействие осуществляют импульсами электрического тока с частотой 10-100 кГц с энергией 1-100 кДж и длительностью воздействия 10-3-10-5 с.

Изобретение поясняется графическими материалами, где представлены:

на Фиг. 1 - принципиальная схема генератора импульсных токов;

на Фиг. 2 - схема нагружения режущих пластин при определении максимальной нагрузки разрушения: а) - в осевом направлении; б) - в радиальном направлении.

Для реализации способа использовался генератор импульсов тока (ГИТ) (см. Фиг. 1). Принцип работы ГИТ заключается в том, что от источника переменного тока (напряжением 220 В/380 В) через трансформатор Тр и выпрямитель В происходит зарядка конденсаторной батареи С.При достижении заданного уровня энергии с помощью разрядника Р осуществляется мгновенная разрядка конденсаторной батареи через РП.

Пример 1 конкретной реализации способа.

Объектом для упрочнения являлись РП цилиндрической формы диаметром 12 мм твердого сплава Т14К8, использующиеся в сборных фасонных фрезах для механической обработки профиля колесных пар локомотивов. Партии РП до и после упрочнения исследовали по следующим методикам: определение твердости, максимальной нагрузки разрушения, испытания на износостойкость, определение эксплуатационных свойств.

Измерение температуры РП в процессе электроимпульсной обработки проводилось с применением термокрасок. Цвет термокраски в процессе электроимпульсной обработки не изменился, что говорит об отсутствии объемного нагрева, вследствие чего на порядок снижаются энергозатраты.

Для определения прочностных характеристик РП была использована традиционная схема проведения статических механических испытаний, которая приближается к реальным условиям их нагружения в процессе резания: это испытания по определению максимальной нагрузки разрушения Pmax под действием осевых сжимающих напряжений (Фиг. 2).

При нагружении до Р=10000 кгс по схеме (см. Фиг. 2, а) разрушения образцов не происходит. Испытания по схеме (см. Фиг. 2, б) показали, что после электроимпульсной обработки происходит увеличение Pmax по сравнению с исходным состоянием в среднем на 20%: Pmax исх: = 1180±80 кгс; Pmax эио = 1400±100 кгс. При этом после электроимпульсной обработки наблюдается также повышение твердости материала РП: HRAиcx = 89,5±0,5 ед., НRAэио = 92,0±0,5.

Далее были проведены испытания по оценке износостойкости РП до и после электроимпульсной обработки. В качестве критерия оценки износостойкости использовалась величина износа по задней поверхности h3, мм. Режим резания - точение стали марки У8 (HRC 48…50 ед.) без охлаждения, станок модели 16К20, скорость резания ν=26 м/мин, подача S=0,11 мм/об, глубина резания t=0,5 мм, время резания τ=10 мин. Результаты испытаний приведены в Таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что износостойкость РП после электроимпульсной обработки в среднем на 14% выше по сравнению с исходным состоянием. При этом среднеквадратичное отклонение и коэффициент вариации величины износа соответственно на 35% и 20% меньше, чем в исходном состоянии. Это свидетельствует об уменьшении неоднородности материала РП по структуре и свойствам.

Эксплуатационные испытания проводились на колесофрезерном станке модели КЖ-20 при общепринятых в депо режимах резания. Обточке подвергались колеса электропоездов. Материал - колесная сталь, ГОСТ 10791-89. Для того чтобы обеспечить примерно идентичные условия работы упрочненных и неупрочненных режущих РП, была использована фреза, на одном из ножей которой были установлены упрочненные РП, а на двух других соседних - РП в состоянии поставки. Контроль осуществлялся только за этими тремя ножами. За критерий отказа инструмента принимался технологический критерий, при котором дальнейшая работа фрезой невозможна из-за потери чистоты обрабатываемой поверхности или износа РП по задней поверхности, превышающего 1,0 мм.

Испытания показали, что стойкость упрочненных РП фрез в 1,1-1,3 раза выше стойкости РП в состоянии поставки.

Пример 2 конкретной реализации способа.

Электроимпульсной обработке подвергали двухслойные режущие пластины, изготовленные методом направленной пропитки в камере высокого давления. Основные структурные составляющие - частицы кубического нитрида бора, металлическая связка на основе Ti-Cu. Различные упрочняющие фазы: нитриды, бориды, интерметаллиды. Методически работу проводили следующим образом. РП (в количестве 20 штук) подвергали испытаниям на резание по режиму: скорость резания ν=40 м/мин, подача S=0,2 мм/об, глубина резания t=0,5 мм, обрабатываемый материал - сталь ХВГ твердостью 48-50 HRC, резание без охлаждения. Затем пластины были разделены на три группы, отличающиеся по величине износа h3 по задней поверхности: I - c высокой износостойкостью, II -средней, III - низкой.

В таблице 2 приведены результаты испытаний.

Из таблицы 2 видно, что электроимпульсная обработка согласно заявленному способу повышает износостойкость РП всех трех групп. Причем максимальный эффект повышения износостойкости (до 4,3 раз) достигается на РП, имеющих в исходном состоянии самую низкую износостойкость.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача изобретения - исключение объемного нагрева режущей пластины при осуществлении способа - решена, и заявленный технический результат - повышение износостойкости инструмента и расширение технологических возможностей способа - достигнут.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, не известной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к физическим методам обработки твердосплавных пластин режущего инструмента, в частности к электроимпульсной обработке, и может найти применение в металлообрабатывающей, машиностроительной и инструментальной отраслях промышленности;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Способ обработки твердосплавных пластин режущего инструмента, включающий воздействие на пластины импульсным электрическим током, отличающийся тем, что воздействие осуществляют импульсами электрического тока с частотой 10-100 кГц с энергией 1-100 кДж и длительностью воздействия 10-3-10-5 c.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии и может быть применено при обработке металлов давлением. Для снижения сопротивления металла деформированию и усиления релаксационных процессов на движущуюся проволочную или полосовую заготовку в области зоны деформации одновременно воздействуют СВЧ-излучением и импульсным током в продольном направлении вдоль заготовки, вызывающего электропластический эффект в металле при амплитудной плотности тока Jm примерно 103 А/мм2, длительности импульсов τ примерно 10-4 сек и частоте следования импульсов в несколько сот Гц в зависимости от скорости движения заготовки.

Изобретение относится к области металлургии. Для исключения образования плотных оксидов в процессе нормализации и повышения качества полосы получают лист нормализованной кремнистой стали путем горячей прокатки и нормализации.

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, инструментальному производству и машиностроению. Для улучшения эксплуатационных свойств режущего инструмента и деталей за счет повышения твердости, прочности, износостойкости и ударной вязкости осуществляют обработку деталей в условиях акустического воздействия, включающую нагрев и охлаждение деталей в резонаторной камере при давлении 1,5-4,5 атм, причем нагрев ведут в пределах температур от 150 до 450°C, а охлаждение проводят при воздействии на детали циркулирующим потоком сжатого воздуха на резонансной частоте в диапазоне 500-5000 Гц.

Изобретение относится к области упрочняющей обработки изделий из твердых сплавов. Техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы инструментов, деталей машин и механизмов, работающих в условиях резания, трения и абразивного износа.
Изобретение относится к ядерной технике. Для обеспечения надежной работоспособности изделий контура с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем за счет повышения коррозионной стойкости стали и механической прочности осуществляют очистку поверхности изделия от внешних загрязнений и последующую механическую обработку поверхностей, контактирующих с теплоносителем.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в радиотехнической, электротехнической отраслях промышленности, в приборостроении и в машиностроении.

Изобретение относится к области металлургии для получения полос высокопрочной многофазной стали, используемых в автомобилестроении. Для обеспечения равномерных механических свойств по длине полосы и повышения формовочных свойств холоднокатаную или горячекатаную полосу получают из стали, содержащей, вес.%: C 0,060 до ≤0,115, Al 0,020 до ≤0,060, Si 0,100 до ≤0,500, Mn 1,300 до ≤2,500, P ≤0,025, S ≤0,0100, Cr 0,280 до ≤0,480, Mo ≤0,150, Ti ≥0,005 до ≤0,050, Nb ≥0,005 до ≤0,050, B ≥0,0005 до ≤0,0060, N ≤0,0100, остальное - железо и неизбежные примеси.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения и стабилизации торсионных валов при обработке источниками с высокой концентрацией энергии.

Изобретение относится к области металлургии. Для увеличения на поверхности плоского изделия из электротехнической стали растягивающих напряжений и обеспечения оптимальных магнитных свойств способ изготовления плоского изделия из электротехнической стали с ориентированным зерном с минимальными величинами магнитных потерь состоит из этапов: а) подготовка плоского изделия из электротехнической стали, b) нанесение слоя, содержащего фосфат изоляционного раствора, по меньшей мере, на одну поверхность плоского изделия из электротехнической стали и обжиг нанесенного слоя, после первого проведения этапа b) этот этап b) повторяют, по меньшей мере, один раз, вследствие чего из нанесенных друг за другом друг на друга и обожженных слоев содержащего фосфат изоляционного раствора образуется изоляционное покрытие, при этом при толщине покрытия D до 3 мкм, удельная плотность r покрытия равна ≥ 5 г/м2, а при толщине D больше 3 мкм удельная плотность r покрытия равна r[г/м2]>3/5 г/мкм/м2·D [мкм].

Изобретение относится к технологии термической обработки холоднодеформированных труб из углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей при проведении нормализации садок в роликовых печах.

Изобретение относится к области упрочняющей обработки изделий из твердых сплавов. Техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы инструментов, деталей машин и механизмов, работающих в условиях резания, трения и абразивного износа.
Изобретение может быть использовано для изготовления рабочих органов машин разного назначения, взаимодействующих с высокоабразивной средой. Способ включает термическое воздействие на высокопрочный металл, придание ему заданной формы, крепление образованного износоустойчивого элемента к рабочему органу оборудования.

Изобретение относится к изготовлению породоразрушающего инструмента. Формируют в графитовой форме композиционную матрицу инструмента, содержащую включения в виде алмаза или твердого сплава, прессуют, затем проводят нагрев спрессованного инструмента до температуры пропитки с горячим прессованием и охлаждают инструмент на воздухе до 350°C.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изготовления трехмерного изделия. Способ изготовления трехмерного изделия (11) из жаропрочного сплава на основе никеля, кобальта или железа (12) характеризуется тем, что осуществляют последовательное нанесение на пластину-подложку порошка или суспензии порошка сплава на основе никеля, кобальта или железа и наращивание изделия аддитивным процессом с получением изделия (11) с анизотропией свойств.

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к способам радиационного упрочнения поверхностей изделий из твердых сплавов, в частности режущего инструмента из твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой.

Группа изобретений относится к получению азотированных спеченных стальных деталей. Получают предварительно легированный стальной порошок на основе железа, включающего менее 0,3 мас.% Mn, по меньшей мере один элемент из группы: 0,2-3,5 мас.% Cr, 0,05-1,2 мас.% Mo и 0,05-0,4 мас.% V, и максимум 0,5 мас.% неизбежных примесей.

Изобретение относится к области порошковой металлургии сплавов на основе алюминия, используемых в подшипниках скольжения. Cпособ получения антифрикционного износостойкого сплава на основе алюминия включает получение смеси чистых порошков алюминия и олова, содержащей 35-45% вес.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения деталей аддитивным спеканием. Предложен способ производства детали на основе сплавов Co-Cr-Mo, имеющих значения среднего предельного удлинения при 800°C более 10% и среднего предела текучести при 800°C более 400 МПа.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в производстве тяжелонагруженных деталей газотурбинных двигателей, работающих в условиях градиента температуры и имеющих механические свойства, меняющиеся по сечению.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям из твердых сплавов, применяемым для холодной и горячей механической обработки металлов и сплавов, например, резанием.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке высокопрочных изделий, работающих при воздействии значительных динамических и циклических нагрузок. Для повышения ударной вязкости, усталостной долговечности и трещиностойкости стальных изделий при сохранении их прочности за счет формирования в стали дисперсной смешанной мартенсито-бейнитной структуры, надежности высокопрочных изделий способ включает нагрев заготовки до температуры аустенизации, пластическое деформирование, промежуточное охлаждение в область температур мартенситного превращения, дополнительный нагрев до температуры промежуточного (бейнитного) превращения 350°C и окончательное охлаждение, при этом промежуточное охлаждение после пластического деформирования осуществляют в расплаве селитры, нагретом до температуры 180-270°C, а пластическое деформирование заготовки осуществляют со степенью 20-40%. 2 ил.
Наверх