Способ изготовления напильников
Патент 737478
Авторы
Способ изготовления напильников
Иллюстрации
Реферат
п и"с л н 4
< и737478
Союз Советскик
Социалистические
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5()M. Кл.
С 21D 9/22
С 21, D 7/14 (22) Заявлено 30.01.7 8 (2 Ф ) 2 57457 3/22-.02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Гоеудерстееииый комитет
СССР
Опубликовано 30.05.80. Бюллетень ¹20 оо Аелем изобретений и открытий (53) УД К621.78.-.7 9(088,8) I
Дата опубликований описания 02,06.80 (72) Авторы изобретения
А. К. Херсонский и М. С. Любашевский (71) Заявитель
Научно-производительное объединение "Технолог (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
НАПИЛЬНИКОВ
Изобретение относится к области инсгрументальной промышленности и может быть использовано при изготовлении напильников, например надфилей.
Известны способы изготовления надфилей из стали У13,Сквозной прокал над-. филей при термообработке лишает сталь
У13 возможности получения более высо-: кой твердости в поверхностном слое и сохранения вязкой серпевины 1.) a )2).
Известен способ изготовления напиль10. ников из стали 20 с последующей цементацией поверхности и закалкой с низкотемпературнйм отпуском на твердость HRC 58-60 который принят за
15 ,прототип. Способ включает в себя следующие операции: рубка и отжиг заготовок; насеканиеt заготовки ударным способом с одновременной обточкой но,совой цилиндрической части; цементация; закалка; отпуск правка (рихтовка); оксидирование 31.
Известный способ имеет следующие недостатки:
1. Цементация является высокотем« пературным химико- гермическим процессом и при цементации в стали 20 происходит значительный рост зерна, снижающий впоследствии прочностные характеристики надфилей.
2. После цементации и закалки напиль йиков иэ стали 20 разница в твердости поверхностного слоя (НВ 0 600) и сердцевины (НВ 200) настолько велика, что для снятия возникающих напряжений в граничйом слов необходим средний или высокий отпуск, снижающий твердость поверхности надфилей.
3. Высокотемпературный процесс цементации с последующей закалкой напильников сложной конфигурации с неизмеримыми сторонами вьмывают повышение степени коробления, превышающей;допустимые значения прямолинейности надфи лей, и требуют дополнительной операпниGpGBKB цоспе G&KGnKa е
4. После цементации и закалки нвобходимо нанесение на напильники анги3 73747 коррозийного покрытия, например фоофотирования или оксидирования, что требует дополнительного оборудования и повыш ае& трудоемкость изготовления их, Целью изобретениЯ ЯвляетсЯ повышение эксплуатационной стойкости напильников.
Поставленная цель достигается тем, что напильники изготавливают иэ предварительно алитированных заготовок из 10 конструкционной стали с последующей горячей пластической деформацией для нанесения насечки и придания требуемой. формы напильнику с окончательным азо, тированием на заданную глубину, удов- 15 летворяющую соотношение (1,25 — 1,40)4 4 Х«, 0,25 Н, где X. „- глубина упрочняющего азотированного слоя;
11 — высота зуба напильника в нор- 20 мальном сечении;
0,33-0,51, t — шаг насечки;
Н вЂ” толщина (ширина, диаметр) напильника, 25 а-сбщая глубина диффузионного слоя, включая алитированный, должна удовлетворять соотношению (1,35-1,50) h «9 < 0,3 Н.
Предлагаемый способ содержит сле- 30 дующие операции; рубка заготовок в размер, алитирование заготовок; формообразование заготовки, включающее насечку всех рабочих плоскостей напильника и калибрование носовой цилиндрической 35. части горячей пластической деформацией; азотирование на заданную глубину.
8 ф вести диффузию алюминия в поверхностном слое беэ глубокого прогрева заготовки и роста наследственного зерна стали.
Горячая пластическая деформация выполняет не только формообразование определенной насечки рабочей части напильника, но и повышает прочностные характеристики и поверхностного деформируемого слоя, и сердцевины.
Пример. Надфили прямоугольного сечения 8Х3 мм изготавливаются из стали 3-150 шт. и из стали 20-10 шт. для срав нительных испытаний.
Заготовки из калиброванной стали
3 рубят на прессе в размер и подвергают газовому алитированию в смеси А С +
+H- при 1050оС. Нагрев заготовок произведен на установке ГВЧ. Глубина слоя в пределах 0,06-0,09 мм, микротвердость Н4 =650-900.
Последовательность операций механической и химико-термической обработ40 ки со стандартными режимами для изготовления надфилей обеспечивает не только достижение поставленной цели, но и сокращение общего технологического цикла изготовления напильников.
Предварительное алитирование заготовок создает переходный диффузионный подслой, демпфирующей разницу прочностных характеристик диффузионного слоя
50 поверхности и вязкой сердцевины, а также служит каталиэирующим средством для последующего азотирования.;Кроме того, алитирование позволяет уменьшить в азотированном слое содержание -фазы, тем самым уменьшая хрупкость упрочненного поверхностного слоя напильников.
Осуществление алитировании:с применением индукционного нагрева позволяет произВысокая степень обжатия исключает возможность рекристаллиэации и уменьшает размер зерен. Получаемая в поверхностном слое мелкозернистная структура и равномерное распределение концентрации углерода и алюминия способствует повышению скорости диффузии азота в сталь.
Работоспособность напильников из стали 3, сцепляемость с контрольными пластинами, прочность зуба и произво- дительность процесса химико-термической обработки в значительной мере зависят от полной величины диффузионного слоя. Проведение опытов и анализ экспериментальных данных позволяет получить следующие зависимости глубины диффузионного и азотированпого слоя: (1 35-1в50) 1-1 < X g 4 0,3 Н (1,25 1,40) 4 < Ха < 0,25 Н где 1 = 0,33 — 0,5 t, — высота .зуба напильника в нормальном сечении; — шаг насечки;
Н вЂ” толщина (ширина, диаметр) напильника;
Х< Х - глубина азотированного и диф1 фузионного слоев.
Полученные соотношения являются оптимальными для предлагаемого способа, их выполнение гарантирует высокие режущие свойства напильников, обусловленные высокой поверхностной твердостью насечки, наличием переходного слоя и мягкой сердцевиной детали.
73747
После алитирования заготовки подвергаются пластической деформации на обкатном стенде с одной установки, где принимают окончательную форму и одновременно насекаются определенным номером насечки (%3).
Температура пластической деформации
7 50-800 С, оплошность алитированного слоя по всей деформируемой поверхности, не нарушена, обезуглероживание отсут-. 30 ствует. Отклонение от прямолинейности на рабочих поверхностях составляет 0,050,07 мм, микротвердость поверхности
Н4оо 700 900
Затем надфили подвергаются газовому 35 аэотированию в шахтной печи -35 в атмосфере аммиака с добавкой азота.
Ввиду наличия на напильниках алитированного слоя водород, образующийся при диссоциации аммиака; на по- 20 верхности надфилей не вызывает абезуглероживания. Наличие в подслое алюминия, образующего с азотом в стали дисперсные нитриды, обеспечивает полу. чение в азотированном слое наивысшей 25 твердости. Износостойкость надфилей повышается в 1,5-4 раза.
8 6 пуском (температура отпуска 420 С). о
Глубина цементированного слоя 0,50,7 мм, твердость HRC 56-58, отклонение от прямолинейности 0,3-0,7 мм.
Использование предложенного способа изготовления напильников обеспечивает по сравнению с известными следующие преимушества. .повышение прочностных свойств напильников с одновременным повышением экслпуатационной надежности и гарантированной стойкости их; повышение антикоррозионных свойств напильников и улучшение их товарного вида; снижение трудозатрат, аннулирование правильных и рихтовочных операций, возможность замены стали серебрянки по ГОСТ 5950-13 на калиброванную сталь по ГОСТ 380-71; повышение производительности и нормы съема металла, увеличение плошади прилегания за счет снижения коробления, повышение устойчивости против налипания за счет повышения поверхностной твердости. формула изобретения.Азотирование проводят по двойному циклу температур: первый этап - 500- 36
520 С, второй этап — 580-600 С с ускорением процесса в 2 раза, глубина слоя 0,2-0,3 мм, поверхностная твердость HRC 63,65, отклонение от прямолинейности 0,07-0,09 мм. 35
Осушествение предлагаемого способа. изготовления напильников из конструкционн Л стали (например, Ст.3) обеспечивает достижение определенного уровня
40 прочности за счет высокой твердости поверхностного азотированного слоя (HRC > 65), повышенной твердости (Н, 600) и прочности (на 10-12кГ/мм
2: от номинала СР в стали 3), продеформи45 рованиого алитированного подслоя и вязкой цродеформированной со степенью обжатия 80-90% сердцевины (б, =120-160 кГ/мм ), химическую устойчивость напильников против воздействия
50 агресивных сред и атмосферной влаги, снижение коробления.
Для сравнения испытаний изготовлены напильники- надфили аналогичной формы
55 из стали 20 с последующей цементацией в печи Ц-60 (температура цемента« ции 930 С), закалкой в масло (температура закалки 780 С) и средним ото
1. Способ изготовления напильни-= ков иэ конструкционной стали, например надфилей, включающий формообразование и последующую химикотермическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, предварительно проводят алитирование, формообразование осущес вляют горячей деформацией, а последующую химикотермическую обработку-азотированием.
2.Способпоп. 1, отличаюшийся тем, что алитирование,и азотирование проводят на глубину, определяемую соотношением (1,25 1,40) > 4 Ха 4 0,25 Н (1,35 1,50) q < Х (0 3 H где Хд, Х - соответственно величины аg
- глубины азотированного и суммарно диффузионного слоев;
П = 0,33-0,51;
4 - высота зуба напильника в нормальном сечении;
t - шаг насечки;
H — толщина (диаметр, ширина) напильника.
Ис гочники информации, принятые во внимание при экспертизе
l. Гадасин М., М. и др. Напильники.
М., Машгиз, 1951, с. 23-29.
7, 737478 - 8
Ф"
2. Геллер Ю. А. Инструментальные, . 3.Конструкция иексплуатаниц иаиильстали Мер МеталлурГии g 1968у ников М., ЦИНТИМАШ, 1860,,с. 186с. 196 203. 201.
Составитель Р. Клыкова Редактор 3. Ходакова - Техред Я. Бирчак: . Корректор Ю. Макаренко
:Закж 2608/9 Тираж 608 ", Подлнсное
БНИИПИ Государственного комитета С(Х .Р по делам изобретений н открытий
113035, Москва, ЖЭЗ, Раушскан наб„д. 4/8 филиал ППП Патент r. Ужгород, ул. Проектная, 4