СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНЦЕВОГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ Российский патент 1995 года по МПК C21D9/22 

Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению и термической обработке тонколезвийных и прецизионных инструментов из высокопрочных легированных сталей применительно к приборостроению, электронике, медицине.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления концевого инструмента, включающий механическую обработку заготовок нержавеющих сталей, охлаждение до криогенных температур и деформацию на воздухе с последующим отпуском.

Цель изобретения повышение прочности, класса чистоты и коррозионной стойкости инструмента при снижении трудоемкости.

Разработанная технология включает деформацию шестигранной заготовки нержавеющей стали, предварительно проточенной по рабочей части, охлажденной в жидком азоте, в двух взаимно перпендикулярных направлениях и последующий отпуск при 480-510^оС в течение 25-60 мин.

Одновременно предусматривается предварительное охлаждение подкладных бойков при деформации тонколезвийного инструмента, деформацию в этом случае проводят на 0,3-0,4 исходной толщины рабочей части после проточки. Используют ячеистые подкладные матрицы, а также проводят слесарную обработку, сжатие рукоятки при 20-60^оС при прогреве заготовки от криогенных температур до комнатных. Кроме того, отпуск проводят после предварительной слесарной обработки рабочей и крепежной части в вакууме 10^-1 мм рт.ст. в расплавах селитр или щелочей, или при электролитном нагреве в электролитной плазме раствора, содержащего хлористый аммоний, аммоний гидроокись, карбамид, при названных температурах с протеканием процесса электрополирования.

Технология осуществлена на пяти видах инструмента ножей-шпателей, двухсторонних скальпелей, зондов-лопаток, отверток и чертилок разметочных. В качестве материала использован шестигранник стали 12Х18Н10Т 5-7 мм по ГОСТ 5632-72. Деформацию проводили на прессах ПГ и кривошипных, а также на 10-килограммовых молотах с использованием подкладных штампов, матриц из сталей Х12М, 4Х5МФС с классом чистоты 0,2-0,3 мкм. Зонное и объемное охлаждение заготовок проводили в жидком азоте в криостатах из нержавеющей стали, вакуумный отпуск в печах СНОД-В, обработку в электролитной плазме проводили на установках УХТО-5М, отпуск в расплавах щелочей и селитры вели в тигельных малоэнергоемких ванночках на базе печей СШОЛ-1,6,1/12И2.

П р и м е р 1. Двухсторонние ножи гладилки для работы по гипсу и воску при моделировании в литейном деле и в зубопротезировании изготовляли из шестигранника стали 12Х18Н10Т по предложенной технологии. Вначале заготовки шестигранника 6 мм, длиной 140 мм протачивали на длине 50 мм с одной стороны до диаметра 2 мм, с другой стороны до диаметра 3 мм, затем охлаждали в криостате при -196^оС в течение 5 мин и поочередно деформировали сжатием между подкладными матрицами на прессе ПГ-100 одну сторону осадкой до высоты 1,2 мм и 2,1 мм соответственно. Рукоятку деформировали на этом же прессе после завершения деформации при 20-50^оС, толщина рукоятки составила при этом 3,5 мм. Отпуск проводили после слесарной обработки, заточки лезвия режущей части и отгиба гладилки, температура отпуска была 490^оС, время выдержки 40 мин, вакуум в реторте печи 10^-1 мм рт.ст. Обработка позволила получить высокопрочное лезвие с твердостью до HRC₃ 50-51 и упругую износостойкую гладильную часть с твердостью HRC₃ 44-45 при содержании мартенсита в режущей части 87-86% и в гладящей 55-60% Это позволило иметь максимальную износостойкость, повышенную упругость и коррозионную стойкость рабочих частей инструмента при работе с неотвержденным и застывшим гипсом. Высокий класс чистоты поверхности полированной гладилки позволил проводить работы по воску и парафину с большей эффективностью, точностью, производительностью, чем при работе с аналогичным стандартизованным инструментом с покрытиями.

П р и м е р 2. Отвертки-зонды для тонкой сборки электроизмерительных приборов изготовляли из шестигранника 5 мм стали 09Х18Н10Т по разработанной технологии. Механическую обработку с конусной проточкой перед деформацией проводили на токарных станках 1К62 на длине 40 мм, затем очередно в жидком азоте деформируемые концевые части. При этом деформацию проводили в подкладных ячеистых матрицах, предварительно охлажденных в жидком азоте, переносимых на стол пресса перед началом осадки.

После осадки на 0,4 исходной толщины рабочей части слесарно доводили острие и при комнатной температуре деформировали сжатием ручку, а затем отпускали инструмент при 480^оС в расплаве едкого натра и калия, взятых в равных количествах, в течение 25 мин. Обработка позволила получить высокопрочные рабочие части инструмента с прочностью 1640-1670 МПа при твердости рукоятки HRC₃ 40-41. Класс чистоты рабочих поверхностей повысился до R_a0,20 мкм после электрополирования, повысилось удобство в работе и надежность инструмента при сокращении трудоемкости его изготовления по сравнению со стандартизованным в 3 раза, а по сравнению с известным способом в 1,3 раза.

П р и м е р 3. Копьевидные комбинированные скальпели для подрезки изоляции проводов, а также обработки компаундов при заливке разъемов изготовляли из шестигранника 6 мм деформацией предварительно проточенных с двух сторон заготовок.

Величина осадки после охлаждения при -196^оС обеих концов составляла 0,4 от начальной толщины заготовки в зоне рабочей части, деформацию ручки проводили на 0,2 исходной толщины. Отпуск при 510^оС в течение 30 мин проводили в вакууме 10^-1 мм рт. ст. с охлаждением на воздухе. После доводки и заточки режущих кромок проводили электрополирование всего инструмента, при этом обеспечивался высокий класс чистоты рабочей части, коррозионная стойкость была лучше 0,003 мм/год, износостойкость повысилась в 1,4 раза, трудоемкость изготовления и металлоемкость снизилась на 30%
Для работы с подогретыми компонентами на рукоятку дополнительно напыляли слой оксидной керамики, что улучшало условия удержания инструмента при работе.

В таблице приведены сравнительные характеристики монтажного слесарного инструмента для приборостроения и электроники при изготовлении по предлагаемому способу.

П р и м е р 4. Экскаваторы двухсторонние для удаления зубного камня изготовляли из шестигранника стали 12Х18Н10Т с обработкой концевых частей до диаметра шаровидной заготовки 2,5 мм. Затем охлаждали концевые части в жидком азоте и деформировали на наковальне в двух взаимно перпендикулярных направлениях до 0,3 начальной толщины. Отпуск проводили при 510^оС в течение 25 мин в вакууме.

После проведения слесарной обработки и формирования выборкой абразивом ложечек экскаватора проводили электрополирование с обработкой в плазме установки УХТО-5 в растворе, содержащем по 22 мас. аммония хлористого, гидроокиси аммония и карбамида, температура разогрева поверхности не превышала 510^оС. В результате обработки микротвердость поверхности составила Н_0,49 623-634, исключено смятие и выкрашивание рабочих поверхностей, износостойкость повысилась в 2,5 раза.

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке деформированных при криогенном охлаждении нержавеющих сталей применительно к медицинскому инструменту и может найти применение также в приборостроении, электронике. Цель изобретения повышение прочности, класса чистоты и коррозийной стойкости инструмента одно- и двухстороннего концевого. Одновременно предусматривается снижение трудоемкости изготовления и обработки. Сущность изобретения: способ включает деформацию рабочей части инструмента, изготовляемого из шестигранника стали 12Х18Н10Т с предварительным охлаждением до температуры жидкого азота концов инструмента, а также отпуск при 480-510°С в течение 25-60 мин после гибки и слесарной обработки. Износостойкость, ресурс работы повышается в 3-4 раза, класс чистоты и коррозийная стойкость повышаются в сравнении со стандартизованным инструментом на 1-2 класса. 9 з. п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНЦЕВОГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, включающий механическую обработку заготовки, охлаждение в жидком азоте, деформацию и отпуск, отличающийся тем, что деформации подвергают шестигранную заготовку в двух взаимно перпендикулярных направлениях по рабочей части, затем проводят гибку, чистовую слесарную обработку, а отпуск ведут при 480-510^oС в течение 25-60 мин. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформацию ведут с помощью бойков, охлажденных в жидком азоте. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформацию проводят осадкой на 0,3-0,4 исходной толщины рабочей части инструмента. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изготовлении двустороннего инструмента деформацию ведут с помощью ячеистых подкладных матриц, имеющих форму рабочей части инструмента. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что переходную часть инструмента подвергают слесарной обработке до прогрева инструмента до комнатной температуры. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что рукоятку инструмента подвергают дополнительной деформации сжатием при комнатной температуре после гибки перед отпуском. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что отпуск проводят в вакууме 10^-1 мм рт.ст. при горизонтальном расположении инструмента. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что отпуск проводят в расплавах солей. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с отпуском проводят электрополирование в электролитной плазме. 10. Способ по п.2, отличающийся тем, что деформацию осуществляют с помощью бойков, имеющих класс чистоты 0,2-0,3 мм.