Способ обработки инструмента из быстрорежущей стали

Способ обработки инструмента из быстрорежущей стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

С 21 D 9/22

С 21 g l/78 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.05.81 (2 I ) 328561Ы22-02 с присоединением заявки М

9вудврстааеьй какктат

CCCP еа далек взаарвтениФ и аткрытак (23) Приоритет (53) Уд К 621.785. .79 (088,8) Опубликовано 15.12.82. Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 17.12.82 Ф

Е.И. Бельский, В.А.Марченко и В. Б,Левитан

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА

ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ

Изобретение относится к изготовлению инструмента из быстрорежущих сталей, в частности к обработке инструмента, прошедшего окончательную механическую обработку после закалки и отпуска.

Известно применение низкотемператур- 5 ных процессов химикотермической обра: ботки (при 550-560оС) режущего инст румента из быстрорежуших сталей после закалки, отпуска и окончательного шлифования с заточкой, 1(.

Указанные способы повышают иэносо стойкость инструмента, но одновременно приводят к повышению хрупкости поверх ностного слоя. Это связано с образованием в слое хрупкой поверхностной зоны, содержащей избыточные Я и g1 фазы и особенно с повышенной хрупкостью по . границам зерен вследствие более высо кой концентрации хрупких фаз. 20

Известен способ снижения хрупкости азотированного слоя, заключающийся в разбавлении аммиака азотом или арго ном f2) .

Однако применение этого способа удорожает и усложняет процесс, не изменяя при этом сопротивления износу и незначительно снижает хрупкость.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки ssструмента из быстрорежутцих сталей, включающий закалку, отпуск, механическую обработку, нитроцементацию при 550580 С в течение 6 8 ч, после чего производят механическую обработку по ре жущим граням на глубину 0,02-0,03 мм (з1.

Применение этого способа также зна чительно усложняет и удорожает процесс обработки режущего инструмента из быст рорежущих сталей вследствие применения вакуумного отпуска и дополнительной окончательной механической обработки, увеличивает время нитроцементации до

6-8 ч.

Кроме того, инструмент, обработанный по этому способу имеет недостаточную

00 4

В процессе поверхностной пластической деформации происходит иэмельчение зер. на с одновременным дроблением блоков.

При последующей хыаико-термической обработке происходит более равномерное насъицение поверхностных объемов металла насъпцающим элементом за счет резкого возрастания количества путей улуч, шенной диффузии (границы зерен и блоков). Также уменьшаются размеры выделяющихся хрупких фНз.

Повышение износостойкости происходит в результате увеличения опорной поверхности, контактирующей с обрабатываемым иэделием, увеличения твердости поверхностного слоя as счет наклепа и выделения более дисперсных фаз в про1 цессе химико-термической обработки, а также за счет уменьшения числа микросколов поверхностного слоя, вызывающих катастрофический износ. Сформированный на -поверхности ячеисТый микро3 рельеф обеспечивает лучшее удержание смазки, что также способствует уменьшению износа.

Способ апробируют прн изготовлении калнбрующнх шлнцевых прошнвок н шпицевых протяжек, изготовленных нэ стали

Ð6Ì5.

Пример. Калнбрующие шлицевые прошивки нэ стали Р6М5 после закалки. от 1225 С и трехкратного отпуска при о

560 С по 1 ч шлифуют по наружному о диаметру в окончательный размер 60,20мм.

Твердость поверхностного слоя составляет 63 HRC. После этого калнбрующие зубья прошивок обрабатываются по наружному диаметру сферическим индентором ф 5 мм, колеблющимися с частотой

18 кГц и амплитудой 15 мкм, установ ленном в резцедержателе токарного станка. Линейная скорость перемещения поверхности прошивки относительно индентора 30 мlмин, поперечное перемещение

0,09 мм/об. Упрочненные прошивки подвергаются газовой нитроцементации прн

560 С в течение 2 ч, при этом глубина о слоя составляет 40 мкм, микротвердость поверхностного слоя соответствует 10441098 кгс/мм . Стойкость прошивок сос тавпяет,810 деталей.

Изготовляют и обрабатывают партию прошивок иэ стали P6MG по режимам прототипа: закалка от 1225 С н отцуск

Зр»560» 1 ч. Твердость составляет 63

63 HRC.

После термообработкн прошивки шлифуют в размер пв наружному диаметру

60,24 мм, а затем подвергают газовой

3 М14 износостойкость вследствие неблагоцри ятного воздействия микрорельефа поверх ности иа процесс трения при работе инструмента..

К недостатку следует также отнести повышенную хрупкость границ зерен по сравнению с телом зерна.

Целью изобретения является уменьше ние хрупкости, повышение износостойкос" ти, и повышение чистоты рабочих поверх- »э ностей инструмента.

Поставленная пель достигается тем, что согласно способу обработки инструмента, включающему закалку, отпуск, механическую обработку и химико-терми- 1$ ческую обработку при 550-5804С, перед

: химико-термической обработкой производят поверхностную пластическую дефор- м апню.

Причем глубину поверхностной дефор- 34

MauRR устанавливают не менее толщины диффузионного слоя, а деформацию производят индентором, колеблквцимся с ультразвуковой частотой при амплитуде колебаний 5-60 мкм пуъ ем нанесения 2$ ячеистого рельефаВ процессе поверхностной ппастнчеокой деформации поверхиости происходит изменение ее микрорельефа. Имеющийся после шлифования рельеф полностью . Зй изменяется. Устраняются так называемые гребешки, снижается высота микронеровностей. В .процессе многочисленных ударов индентора, колеблющегося с уль раэвуковой частотой, по поверхности на ней образуются ячейки, приблизительно

3$ копирующие форму индентора. Последовательное перемещение индентора по всей обрабатываемой поверхности образует ячеистый рельеф.

Для получения ячеистого рельефа ам40 плнтуда колебаний индентора должна находиться в пределах 5-60 мкм, а режи мы перемещения индентора относительно обрабатываемой поверхности должны обе эпечюать непрерывное заполнение ячейка4$ ми всей площади поверхности.

Уменьшение хрупкости поверхностного слоя происходит эа счет увеличения радиусов кривизны вершин и впадин микронеровиостей, наряду с уменьшением их высоты.

Увеличение радиуса кривизны вершин мнкроиеровностей способствует снижению в них концентраций диффундирующнх элементов, тем самым умень а количество И образующихся хрупких фаз.

Увеличение радиуса впадин мнкронеровностей устраняет концентраторы напряжений.

S 9814 нитроцементации цри 5604С в печи 0-35 в течение 6 ч. Затем проводят отпуск при 550 С в вакууме 4 ° 10 мм рт.ст. в течение 70 мин.

На поверхности образуется слой с S . микротвердостью Нlao 946-1002кгсlмм, Толшина слоя составляет, 100 мкм.

После нитропементации и отпуска прошивки подвергают окончательной механичесзсой доводке Ао размера 60,20 мм.

Стойкость прошивок составляет 330 деталей;

Таким образом; стойкость по предло- . женному варианту по сравнеиию с прототипом воэростает в 2,4 раза.

1$

Стойкость прошивок из стали Р6М5, подвергнутых закалке и отпуску на твердость 63 HRC составляет 200 деталей.

Анализ поверхностей износа, испытанных прошнвок показывает, что прошивки, 20 обработанные по предложенному. способу не имеют следов хрупкого разрушения, в то время как прошивки, обработанные по режиму прототипа, имеют хрупкое выкрашивание диффузионного слоя на площади

40% рабочих поверхностей.

Формула изобретения

1. Способ обработки инструмента иэ быстрорежушей стали, включающий эакалЬО. 4 ку, отпуск, механическую обработку и химико-термическую обработку при 550580 С, отличающийся тем, о что, с целью повышения аксплуатационной стойкости инструмента, перед химикотеумической обработкой производят поверхностную пластическую деформацию.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юm s и с я тем, что псверхностную пластическую деформацию производят на глубину не менее толщины слоя диффуэионного насыщения.

З.Способпон. l, отличаю шийся тем, что поверхностную плас тическую деформацию производят индентором, колеблюшимся с ультразвуковой частотой при амплитуде колебаний 560 мкм.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что пластическую деформацию производят путем нанесения ячеис того рельефа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М., 1975, с. 493-503.

2. Лахтин Ю.М. и др. Азотирование стали. М., Машиностроение, 1976, с. 119.

3. Авторское свидетельство СССР

% 765379, кл. С 21 Р 9/22, 1980.

Составитель P. Клыкова

Редактор А. Гулько Техред З.Папий Корректор Н Буряк

Заказ 9638/39 Тираж 587 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.