СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1994 года по МПК C21D1/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам повышения надежности и долговечности режущего, штампового и горного инструмента.

Известна магнитоимпульсная обработка деталей машин и инструмента, позволяющая повысить их износостойкость.

Недостатком способа является хрупкость материала и низкая сопротивляемость усталостным и динамическим нагрузкам.

Известен способ магнитоимпульсной обработки, снимающий внутренние напряжения в деталях машин.

Недостатком известного способа является невысокий ресурс инструмента по причине получения структуры материала, свойства которого не обеспечивают необходимого комплекса механических свойств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ обработки, включающий в себя воздействие на изделие магнитоимпульсного поля с заданными параметрами напряженности магнитного поля, частоты импульса и времени магнитной обработки. Способ позволяет повысить износостойкость ножовочных полотен из быстрорежущей стали.

Недостатком является то, что получаемая после обработки структура характеризуется недостаточной вязкостью и низким сопротивлением материала хрупкому, усталостному и динамическому разрушению. Кроме этого, после перезаточки инструмента понижается уровень механических свойств и в результате ресурс инструмента. Недостатки известного способа объясняются тем, что режим магнитоимпульсного воздействия не обеспечивает получение структуры и механических свойств, требуемых условиями эксплуатации инструмента.

Цель изобретения - увеличение ресурса инструмента за счет повышения сопротивления материала хрупкому, усталостному и динамическому разрушению, обеспечение стабильности этих свойств в условиях многократной перезаточки.

Это достигается тем, что в известном способе магнитоимпульсной обработки воздействие магнитного поля на инструмент выполняют с определенным режимом: напряженность 8˙ 10⁵ - 2˙ 10⁶ А/м, частота 700-800 Гц, время 3/4π - 5/4 π периода частоты.

Предлагаемый способ обработки инструмента имеет изобретательский уровень, т. к. он явным образом не следует из уровня техники. Были выполнены экспериментальные работы, заключающиеся в варьировании напряженности, частоты и времени воздействия магнитоимпульсного поля на инструмент и определении их влияния на структуру и субструктуру материала, причем учитывались параметры кристаллической решетки (плотность дислокаций, концентрация вакансий), размеры блоков, фрагменты и взаимная разориентировка микронапряжений II и III рода. Исследования, проведенные на материалах, из которых изготавливают режущий и штамповый инструмент показали, что при воздействии на инструмент магнитоимпульсного поля напряженностью 8 ˙10⁵ - 2˙10⁶ А/м с частотой 700-800 Гц в течение 3/4 π - 5/4 π периода частоты достигается такая структура, которая гарантирует увеличение ресурса инструмента за счет повышения сопротивления материала инструмента хрупкому, усталостному и динамическому разрушению и обеспечение стабильности этих свойств в условиях многократной перезаточки инструмента.

Предлагаемый способ является промышленно применимым и может использоваться в машиностроении при производстве инструмента.

Определение влияния режима магнитоимпульсной обработки поля на свойства режущего, штампового и горного инструмента были выполнены в лабораторных промышленных условиях. Использовался инструмент (зенкера, протяжки, фрезы, сверла и т. д. ), выполненный из материалов Р6М5, Р18, Р9, ШХ15, 12ХН3А, У8А и твердосплавные резцы и фрезы и другие. Эксперименты выполнялись на следующем оборудовании: магнитоимпульсные установки "Импульс-А" и АП", размагничивающий контур, 5 и 20 витковые индукторы диаметрами 30 и 100 мм соответственно, 40 и 550 витковые индукторы соленоиды диаметрами 20 и 40 мм соответственно, количество импульсов варьировалось в пределах 1-5. Исследования выполнялись в следующей последовательности: инструмент обрабатывался на магнитоимпульсной установке при различных значениях напряженности поля, частоты и времени воздействия. Далее выполнялось размагничивание инструмента и передача его на испытания.

Для выяснения физической сущности процесса магнитоимпульсной обработки и влияния режима обработки на структуру материала были выполнены металлографический и рентгеноструктурный анализы проб тех же материалов и обработанных при тех же режимах, что и инструмент.

На основании выполненных экспериментальных работ установлено, что при обработке инструмента импульсным магнитным полем в предлагаемых параметрах режима, вязкость материала и сопротивление материала хрупкому, усталостному и динамическому разрушению выше в 3-5 раз по сравнению со свойствами инструмента, необработанного импульсным магнитным полем, и в 1,5-3 раза выше по сравнению со свойствами инструмента, обработанного импульсным магнитным полем, режим которого выходит за пределы режима предлагаемого способа.

Эксперименты, выполненные в производственных условиях, показали увеличение ресурса инструментов до первой перезаточки при магнитоимпульсной обработки по предлагаемому режиму по сравнению (с ресурсом инструментов) с магнитоимпульсной обработкой, параметры режима которого выходят за пределы заявленных, с 150 до 500% . За базу расчета взят инструмент, не прошедший магнитоимпульсную обработку. Как показали исследования, перезаточка инструмента не влияет на особенности получаемой структуры, что дает возможность считать получаемые свойства стабильными, в результате появляется возможность многократной перезаточки и тем самым также способствует увеличению ресурса инструмента.

Таким образом, можно считать, что при обработке инструмента импульсным магнитным полем с напряженностью 8 ˙10⁵ - 2˙ 10⁶ А/м с частотой 700-800 Гц в течение 3/4 π - 5/4 π периода частоты увеличивается ресурс инструмента за счет повышения сопротивления материала хрупкому, усталостному и динамическому разрушению и обеспечения этих свойств в условиях многократной перезаточки инструмента. Кроме этого, установлено, что уменьшается рассеивание в качественных показателях работы инструмента. (56) Авторское свидетельство СССР N 177443, кл. С 21 D 1/04, 1960.

Гринченко Е. Г. Снятие остаточных напряжений импульсным магнитным полем. Вестник ХПИ, N 81, 1973.

Авторское свидетельство СССР N 1407965, кл. С 21 D 1/04, 1990.

Использование: изобретение относится к машиностроению, а именно к способам повышения надежности и долговечности режущего, штампового и горного инструмента. Сущность: инструмент обрабатывают импульсным магнитным полем с напряженностью 8·10⁵-2·10⁶ А/м с частотой 700 - 800 Гц в течение 3/4 Π-5/4 Π периода частоты.

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА, включающий воздействие импульсным магнитным полем с заданными напряженностью и частотой, отличающийся тем, что воздействуют импульсным магнитным полем напряженностью 8 · 10⁵ - 2 · 10⁶ А/м с частотой 700 - 800 Гц в течение 3/4 - 5/4 π периода частоты.