Способ термической обработки сварного режущего инструмента

Способ термической обработки сварного режущего инструмента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, включающий предварительный и окончательный нагрев под закалку, закалку и отпуск рабочей части, последующий нагрев под закалку, закалку и отпуск хвостовой части, о т л и ч 60 50 W 30 W «5 ю щ и и с я тем, что, с целью повышения прочности и равномерности распределения твердости по обе стороны от сварного шва, хвостовую часть подвергают нагреву под закалку закалке и отпуску вместе со сварным швом. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что рабочую часть подвергают предварительному и окончательному нагреву под закалку , закалке и отпуску вместе со сварным швом. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что для инструмента с рабочей частью из стали Р6М5 и хвостовой частью из стали 45Х нагрев под закалку хвостовой Maiти и сварного шва производят до 890-910°С, а под отпуск - до 340360°С . РбПб

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ю

РЕСПУБДИН

09) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ

Ю 10 д 10 N Ж расстояние от аЮа, гну

Фи. 1 (21) 3529524/22-02 (22) 09. 11.82 (46) 07. 11.84. Бюл. М- 41 (72) П.П. Середин-Сабатин, Г.В. Седов и В.С. Баранцев (53) 621.785.79(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 473749, кл. С 21 D 1/22, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 539085, кл. С 21 D 9/22, 1975.

3. Сергейчев И.И. и др. Термическая обработка режущего и измерительного инструмента. И., "Иашиностроение", 1967, с. 45-46. (54)(57) 1. СПОСОБ ТЕРИИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУИЕНТА, включающий предварительный и окончательный нагрев под закалку, закалку и отпуск рабочей части, последующий нагрев под закалку, закалку и отпуск хвостовой части, о т л и ч аNRL

З15Р С 21 D 9/22; С 21 D 9/50 ю шийся тем, что, с целью повышения прочности и равномерности распределения твердости по обе стороны от сварного шва, хвостовую часть подвергают нагреву под закалку закалке и отпуску вместе со сварным швом.

2. Способ по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что рабочую часть подвергают предварительному и окончательному нагреву под закалку, закалке и отпуску вместе со сварным швом.

3. Способ по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что для инструмента с рабочей частью из стали

Р6И5 и хвостовой частью нэ стали

45Х нагрев под закалку хвостовой ча ти и сварного шва производят до

890-910 С, а под отпуск — до 3400

360 С.

1122716 работкой хвостовой части путем закалки и отпуска (3).

Изделия, изготовленные известным способом, характеризуются тем, что металл в зоне сварного шва находится в отожженном состоянии и поэтому имеет наиболее близкую прочность, что приводит к поломкам инструментов в работе раньше, чем оказывается

О исчерпанным их ресурс. Это относится преимущественно к тяжелонагруженным инструментам, например к черновым концевым фреэам.

Цель изобретения — повышение проч ности и равномерности распределения твердости по обе стороны от сварного шва.

Поставленная цель достигается тем. что согласно способу термической обработки сварного режущего инструмента, включающему предварительный и окончательный нагрев под закалку, закалку и отпуск рабочей части с последующим нагревом под закалку, эа5 калку и отпуск хвостовой, части, хвостовую часть подвергают нагреву под закалку, закалке и отпуску вместе со варным швом.

При этом рабочую часть подвергают предварительному и окончательному нагреву под закалку, закалке и отпуску вместе со сварным швом.

Для инструмента с рабочей частью из стали Р6М5 и хвостовой частью из стали 45Х нагрев под закалку хвостовой части и сварные швы производят до 890-9 10 С, а под отпуск —

0 до 340-360 С.

Температуру повторной закалки сварного шва при нагреве хвостовика под закалку выбирают иэ расчета получения максимальной ударной вязкости быстрорежущей стали, а температуру отпуска — иэ расчета получения минимального градиента твердости в зоне сварного шва.

Для определения оптимальной температуры повторной закалки сварного шва на примере быстрорежущей стали марки Р6М5 выбраны опытные режимы обработки и проведены определения ударной вязкости на образцах типа

Менаже по ГОСТУ 9454-78.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

20

Кроме того, в зоне шва могут возникать трещины даже в процессе хра40 нения готового инструмента, что свя зано, очевидно, с неблагоприятным напряженным состоянием, вызванным неадекватными объемными изменениями в быстрорежущей и конструкционной

45 сталях.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ термической обработки сварно- 5О

ro режущего инструмента, рабочая часть которого выполнена из быстрорежущей стали, а хвостовая — из конструкционной, включающий термичес» кую обработку рабочей части путем предварительного и окончательного нагрева под закалку, закалку и отпуск с последующей термической обИзобретение относится к инструмен. тальному производству и может быть использовано для термической обработки сварного концевого режущего инструмента, преимущественно тяжелонагруженного.

Известен способ термической обработки сварного режущего инструмента, включающий предварительный нагрев под закалку рабочей части с погружением сварного шва в среду нагрева и выдержку при этой температуре, окончательный нагрев под закалку с непогружением сварного шва,,охлаждение и отпуск Ц .

Такой способ обработки хотя и позволяет получить некоторое упрочнение быстрорежущей стали в зоне сварного шва, но не обеспечивает максимальных значений ударной вязкости, а конструкционная сталь в зоне шва остается практически неупрочненной. Общая прочность зоны сварного шва при этом повышается незначительно.

Известен также способ термической обработки сварного режущего инструмента, включающий предварительный и окончательный нагрев под закалку рабочей части вместе со сварным швом, охлаждение и отпуск f2(.

Данный способ обработки улучшает структуру металла шва, но создает максимальный градиент твердости в зоне шва, что не способствует обеспечению высокой конструктивной прочности и надежности тяжелонагру" женного инструмента в работе.

Как видно из табл. 1, двойная за калка дает более высокие значения ,ударной вязкости, чем однократная.

1122716

При этом наиболее высокая ударная вязкость при двойной закалке полуо чена для температуры 900 С второй закалки. Эта температура является допустимой для материала хвостовика, 5 например для стали 45Х. Как показывают дополнительные испытания, температура отпуска в пределах до

560 С практически не влияет на зна0 чения твердости и ударной вязкости, повторно закаленной от 800-950 С ста. ли Р6М5. После закалки стали 45Х от 900 С она получает твердость выше HRC 55. Для снижения ее до

HRC 45-60, т.е. до уровня твердости 15 стали Р6М5 получаемой в результате повторной закалки от 900 С, необхоо дим отпуск на 350 С. Прочность в о зоне сварного шва оценивают по результатам испытания на статический из- 20 гиб образцов размером 8 8"80 мм и на кручение по ГОСТУ 3565-80. Об4 разцы изготовлены сваркой трением из сталей Р6М5 и 45Х.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, прочность в зоне сварного шва оказывается наи-! высшей, в результате обработки предла 1

30 гаемым способом. При этом относительt ная прочность мало зависит от способа испытаний.

На фиг. 1 показано распределение твердости в зоне сварного шва на об: разцах предлагаемым способом; на З5 фиг. 2 — то же, известным способом; на фиг. 3 — то же 11); на фиг. 4

Ф то же (2) .

Предлагаемый способ (фиг. 1) обеспечивает упрочнение зоны сварного шва при минимальном градиенте твердости, известный (фиг. 2) показывает отсутствие какого-либо упрочнения как со стороны стали P6N5» так и со стороны стали 45Х. На фиг. 3 видно некоторое упрочнение стали

Р6М5 при практическом отсутствии упрочнения стали 45Х. На фиг. 4 видно, что сталь Р6М5 упрочнена на максимальную твердость, равную твердости рабочей части инструмента, тогда как сталь 45Х неупрочнена. В этом случае градиент твердости максимален.

Пример. Проводят термичес- 55 кую обработку концевых фрез со сварным швом, расположенным на цилиндрической части. Материал рабочей части фреэы сталь Р6М5, хвостовой части — сталь 45Õ. После сварки заготовок осуществляют отжиг и меха-. ническую обработку. Затем фрезы поме щают в ванну прдварительного нагрева при 900 С и в ванну окончательО ного нагрева для закалки с полным погружением сварного шва на время, необходимое для подогрева и для нагрева для закалки. Нагретые до

1225ОС фрезы переносят в охлаждающую щелочную ванну с температурой

400 С, после выравнивания температуры по сечению фрезы охлаждают на воздухе до температуры помещения..

Затем фрезы подвергают двукратному отпуску при 560 С в селитровой о ванне. После контроля качества терми ческой обработки режущей части фрезы передают на термическую обработку хвостовой части. При этом фрезы хвостовиком вниз помещают в ванну при 900 С, сначала с погружением о только более толстого конуса Морзе, а после его частичного прогрева с погружением сварного шва. Нагретые до 900 С фрезы переносят в охлаждающую селитровую ванну с температурой

160 С. После выравнивания температуры по сечению фреэы охлаждают и затем подвергают отпуску на 350 С.

В производственных условиях прове дено испытание сварного концевого режущего инструмента, зона сварного шва которого термически обработана различными способами, с такими данными: обрабатываемый материал: сталь ЗОЛ; инструмент: концевая фреэа 38 мм,материал рабочей части фрезы. сталь Р12ФЗ, ГОСТ l9265-74) материал хвостовой части фрезы: сталь

45Х, ГОСТ 4543-71; оборудование:

СПУ 9ФСП; режимы резания h = 160 об/мин, 100 мм/мин.

Фрезы, у которых зона сварного шва подвергается термической обработ ке вместе с рабочей частью (закалка от 1245 С; отпуск 560 С, 3 раза по 1 ч), но не подвергается повторной закалке вместе с хвостовиком, разрушаются по зоне шва при обработке первой детали.

Фрезы, у которых зона сварного шва обработана согласно предлагаемому способу, т.е. после термообработки вместе с рабочей частью подвер0 гается повторной закалке ат 900 С вместе с хвостовнком и отпуску прн

1122716

Твердость, НКС

Температура закалки, С

Исходное состояние стали Р6И5

Относительное

Среднее значение значение

Закалка

1225 С

+ отпуск

560оС 12

0,7

800

850

0,85

900

0,83

0,67

950

6,052

0,052

0,64

900

Отжиг

0,64

950

Таблица 2

Прочность, ИПа

Способ обработки при изгибе при кручении

Относительное значение

Среднее значение

Среднее значение

Относительное значение

Предлагаемый

Известный

2800

1240

1220

590

0,48

И 23

0,55

1540

0 55

680

1730

0,62

790

0,64. 350 С, работают до полного износа, выдержав при этом до пять переточек с общей стойкостью 29-40 деталей.

Испытывают по 20 Фрез каждого варйанта.

Использование. предлагаемого способа обеспечивает достижение технико-экономического эффекта в результате увеличения конструкционной прочности и надежности инструмента путем повышения прочности зоны сварного шва, что приводит к уменьшению расхода инструмента, а также позволяет изготавливать наиболее тяжелонагруженные концевые фрезы не цель1 ными, а сварными, что приводит к экономии быстрорежущей стали.

Таблица 1

Ударная вязкость, ИДж/м г

О, 057

0,069

0,081

1122716

HEC

20 10 д 10 20 ЮО

0ассааяние urn иРа н

У

4ЬгХ

HRC

ФигХ

Составитель P.Êëûêîâà

Редактор А.Козориз ТехредC. Легеза Корректор Е.Сирохман

Заказ 8102/24

Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

20 10 0 10 20 ЯО

P0ccmwwue оя иба, ж

20 1д 0 80 20 ЭО

РагСтОяНОЕ вт аба, пп

Ф/Р. т