Способ термической обработки длинномерного инструмента из быстрорежущих сталей

Способ термической обработки длинномерного инструмента из быстрорежущих сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сою» Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

И 3 О Б Р Е Т Е Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 773103 (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 1809.78 (21) 2664997/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 231080.Бюллетень Мо39

Дата опубликования описания 231080 (51)M. Кл.

С 21 0 9/22

С 21 0 1/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 785. 79 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

Г

А.Н.Тарасов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНОГО

ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к "термической обработке инструментальных сталей, в частности длинномерного режущего инструмента — сверл, протяжек, зенкеров с соотношением диаметра к длине от 1:30 до 1:100 из быстрорежущих сталей и может быть использовано в инструментальных производствах, специализированных и машиностроительных предприятий. 10

Длинномерный инструмент при термической обработке подвергается значительной деформации до 0,6-0,8 мм на длине 500-600 мм. Причиной этому являются тепловые и структурные 15 напряжения, а также неравномерность сечения инструмента по длине и структурная неоднородность исходного прутка.

Известны способы термообработки 20 режущего иснтрумента из быстрорежущих сталей, позволяющие уменьшить их деформацию. Так,применение ступенчатого нагрева до температур закалки

О с тремя подогревами при 400-500 С, 2З

840-850 С и 950-1000 С позволяет получить инструмент с поводкой 0,40,6 мм на длине 400-600 мм. Аналогичных результатов достигают при ступенчатой или иэотермической закалке с 30 охлаждением в расплавах солей и области бейнитного или начала мартено ситного превращения при 200-270 С в течение 5-20 мин f13 и (2), Укаэанные способы нагрева и охлаждения при обработке инструмента не позволяют существенно устранить деформацию и требуют в конечном счете механического воздействия на инструмент — заневоливания и рихтовки при закалке (в интервале 180-250 С), а также рихтовки с местным подогревом. при 550-580 С после закалки и отпуска, позволяющие уменьшить деформацию до 0,15-0,25 мм на длине 400-600 мм и 0,25-0,45 мм на длине 500-800 мм.

Известен также способ термообработки длинномерного режущего инструмента с использованием переменного магнитного поля напряженностью 800010000 3 в процессе охлаждения от температуры выдержки в области наибольшей устойчивости аустенита при ступенчатой закалке и отпуске до 200250ос, при котором инструмент устанавливается в соленоиде произвольно в саободном состоянии на подвеске или в приспособлении без жесткой фиксации. При этом скорость охлаждения в основном поддерживается путем обду773103 ва садки воздухом, подаваемым в соленоид, и составляет 20-30 С/мин (3) .

Способ обеспечивает уменьшение деформации до 0,02-0,03 мм на длине

300-400 мм и 0,08-0,25 мм на длине больше 500 мм, что, однако, не всегда удовлетворяет технологические потребности, в то же время устраняет деформации порядка 0,02-0,03 мм путем рихтовки практически невозможно. Способ применим преимущественно для инструмента с постоянным сечением (сверла, развертки и т.п.), но при обработке инструмента с перемен,ным сечением по длине (конические протяжки и др.) деформация резко увеличивается, часто превышая 0,27- t5

0,35 мм на длине 400 мм.

Недостаточная эффективность способа связана с относительно высокой скоростью охлаждения, снижение которой в условиях дополнительного об- ;щ дува воздухом ведет к возможности местного индукционного перегрева тонких режущих кромок инструмента из-за нескомпенсированности степени обдува воздухом и разогрева и, как следствие, к увеличению местной деформации, а также со свободной установкой инструмента в соленоиде.

Последнее ведет к возможности отклонения инструмента от вертикального положения и возникновению отрицатель- ЗО ного поперечного воздействия поля, что не позволяет устранить полностью деформацию. По этой же причине, а также из-за произвольного расположе— ния инструмента в соленоиде и, как 35 следствие, неодинакового подогрева полем возможно получение в одной садке инструментов с различной величиной деформации.

Цель изобретения — уменьшение деФормации инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему нагрев под закалку, закалку с подстуживанием в области наиболь- 45 шей устойчивости аустенита и отпуск с наложением магнитного поля напряженностью 8000-10000 Э при охлаждении от температуры подстуживания при закалке и отпуске, инструмент жестко фиксируют в вертикальном положении при охлаждении с наложением магнитного поля на расстоянии от оси соленоида не более 1/5 его диаметра, а охлаждение в магнитном поле ведут до

300-350 С со скоростью 5-15 С/мин.

0 о

Жесткая установка инструмента в вертикальном положении в осевой зоне соленоида, где силовые линии поля имеют наибольшую плотность и строго вертикальны позволяет максимально 60 испольэовать силовое воздействие поля для рихтовки, предотвратить деформацию от структурных и тепловых напряжений и анизотропии свойств по сечению. В выбранном интервале температур наложения магнитного поля инструмент более пластичен при за. алке, чем в известном способе, мартенситное превращение не закончено, количество остаточного аустенита, не претерпевшего превращения, более 45%, что позволяет легче компенсировать возникающие структурные напряжения, В равной мере при отпуске интервал от 550-5600С до 300-350 С, когда мартенситное превращение еще полностью не закончено, наиболее эффективен для силового воздействия полем и не приводит к возникновению дополнительных нескомпенсированных напряжений в инструменте, так как мартенситное превращение интенсифицируется магнитным полем и в различных микрообьемах протекает более равномерно. Наконец, уменьшение скорости охлаждения до 5-15 С/мин (за счет индукционного подогрева полем снижает температурный градиент по сечению инструмента, уменьшает тепловые напряжения и, как следствие, деФормацию. Кроме того, такая скорость с одновременными воздействиями магнитного поля приводит к уменьшению структурных напряжений в сечение вследствие более равномерного превращения аустенита в мартенсит, а также увеличивает длительность силового воздействия полем, что предотвращает релаксацию части деформации.

Способ термической обработки длинномерного инструмента иэ быстрорежущих сталей реализуется с помощью устройства, состоящего из соленоида переменного тока промышленной частоты с несколькими секциями обмотки для возможности регулирования магнитного поля и сменных крышек для установки инструментов в соленоиде. Соленоид уст=новлен на основании, снабженном поворотными рычагами, удерживающими нижнюю крышку. В верхней крышке установлены сьемные конусные втулки, а в нижней крышке соосно с втулками выполнены конусные отверстия для Фиксирования инструментов в вертикальном положении. Соосность крышек обеспечивается направляющими штифтами. В зависимости от типа и диаметра обрабатываемого инструмента крышки выполняют с одним отверстием по центу или несколькими, расположенными в пределах круга с радиусом не более 1/5 внутреннего диаметра соленоида. Для уменьшения активных потерь мощности в конструкции соленоида крышки выполнены иэ асбоцемента или керамики с металлическими втулками.

Пример 1. Прошивки иэ Ст.

Р6М5 диаметром 24 мм с длиной рабочей части 520 мм при общей длине

700 мм нагревают под закалку в ваннах С-50 (состава: 22% NaC1 +

+ 78% СаСlg) и СВС-60 (состава:

773)03

Заказ 8137 Ти аж 608 Подписное

P 8HHHIlH )2 филиал ППП "Патент", r. Ужгоцод ул Про -ктна

70% BaC 1 a 30k NaC1) . Первый подогрев проводят при >60 С в ванне

С-50 н течение 6 мин, а второй подогрев — в ванне СВС-60 при 840 С в течение 4 мин. Окончательный на:рев ведут в ванне (состава: 97%

BaC12 + ЗЪ MgF2) при 1220 C в течение 100 с. Охлаждают в расплаве ще— лочей 50% KOH + 50% NaOH при 500 С

5 мин, а затем поштучно в соленоиде в магнитном поле напряженностью

?000 Э от 500 300 С н течение

20 мин со скоростью 10 C/ìèí, затем до 20 С беэ поля. После каждого иэ двух отпусков н ванне С-50 при 560ОС в течение 1 ч охлаждение от 560 до

300 С ведут в магнитном поле аналогично при закалке по тем же режимам.

После охлаждения контролируют величину деформации. Она составляет

0,08-0,10 мм на общей длине 700 мм против 0,16-0,19 мм при обработке по известному способу по тем же режимам закалки и отпуска со скоростью охлаждения н магнитном поле 20 C/ìèí и свободной поднеске инструмента.

Твердость после закалки и отпуска н обоих случаях HRC = 64,5.

Пример 2. Зенкеры диаметром

22 мм стыкованные — рабочая часть длиной 500 мм из Ст. Р6М5К5, хвостоник иэ Ст. 40Х длиной 240 мм, направляю.1ая из Ст. РбМ5К5 длиной

60 мм — нагренают при закалке с подогревами н ваннах С-50 при 580 С о

6 мин и СВС 60 при 840 C 4,5 мин н окончательный нагрев в течение 2 MHH

0,5 с при 1225 С. Охлаждают в нанне

С вЂ” 50 при 600 С 4 мин, затем в соленоиде по 3 шт. расположенными от оси соленоида на расстоянии 1/10 его внутреннего диаметра, при этом xaoc— товая часть и направляющая располагаются вне соленоида. Охлаждение от

600 до 350 C ведут в поле напряжен— ностью 10000 Э в течение 50 мин со скоростью 5 C/мин, затем на воздухе о без поля. После каждого из двух от- . пусков при 560оC по 1 ч охлаждение в магнитном поле ведут аналогично при закалке. Твердость после закалки и отпуска HRC = 65,5, деформация на общей длине 800 мм составляет

0,015-0,11 мм против 0,28-0,30 мм при обработке по известному способу по аналогичным режимам закалки и отпуска со скоростью охлаждения в магнитном поле 20 С/мин и свободной установке зенкеров ot OCH соленоида на расстоянии 1/3 его внутреннего диаметра.

Пример 3. Сверла диаметром

34 мм и длиной 680 мм с рабочей частью длиной 550 мм из Ст. Р9М4К8 и хвостовой частью из Ст. 38ХС нагренают для закалки ступенчато при 560 С, о

6 мин и при 840"C, 4 мин и окончательно нагревают B ванне (состава

971 Ва С1 - >» Hg Fn ) при 1715>C в течение 120 с. Охлаждение ведут сначала н расплаве соли н ванне C-50 при 580 С 5 мин, затем в соленоиде по 3 шт., установленными от оси соленоида на 1/5 er-o внутреннего диаметра, с напряженностью поля

8000 Э до 300 С со скоростью

15 С/мин, затем на воздухе беэ поля. — После каждого из трех отпусков в ванне С-50 при 560 C по 1 ч охлаждение от температуры выдержки до

300 С ведут аналогично при закалке о по тем же режимам. После обработки

15 твердость HRC = 66,0, а величина деформации составляет на общей длине, по данным 112 измерений (в четырех зонах), 0,10-0,12 мм против

0,23-0,31 мм при обработке этих

Щ сверл известным способом по аналоЪ гичным режимам закалки и отпуска с охлаждением в магнитном поле со скоростью 20 C/ìèí и произвольной о свободной установке в соленоиде. !

Ередлагаемый способ в сравнении с известным позволяет уменьшить деформацию на длине до 800 мм в 1,93,5 раза в зависимости от типа инструмента и стали, исключить практически рихтовку и связанный с ней

З0 брак, снизить трудоемкость на окончательное шлифонание припусков на деформацию.

Формула изобретения

Способ термическои обработки длинномерного инструмента из быстрорежущих сталей, включающий нагрев под

-.акалку, закалку с подстужинанием в области наибольшей устойчивости аустенита и отпуск с наложением

40 магнитного поля напряженностью

8000-10000 Э при охлаждении от температуры подстуживания при закалке и отпуске о т л и ч а. ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения дефор45 мации инструмента, его жестко фиксируют в вертикальном положении при охлаждении с наложением магнитного поля на расстоянии от оси соленоида не более 1/5 его диаметра, а охлаждение в магнитном поле ведут до 300350oC co oI o ooT Io 5-15oC/Mèí.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Геллер Ю.A. Инструментальные стали. М., 350.

2. Сергейчев И.M. и др. Технология термообработки режущего и измерительного инструмента. М., 1975, с. 166.

3. Сборник "Технология гроиэводстна научная организация труда и управления". М., НИИМАШ, 1977, с. 10-14.