Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении режущего и штампового инструмента, быстро изнашиваемых деталей и технологической оснастки из конструкционных и инструментальных сталей, а также из металлокерамических твердых сплавов.
Известен способ термической обработки быстрорежущей стали (RU2059000), включающий закалку, высокотемпературный однократный отпуск и окончательный отпуск, отличающийся тем, что после высокотемпературного отпуска проводят обработку холодом. Данный способ не обеспечивает максимально высокого уровня износостойкости. Более высокий уровень износостойкости инструмента и пластин из инструментальной стали и металлокерамических твердых сплавов достигается нанесением износостойких покрытий на основе хрома и титана.
Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости деталей и инструмента с покрытием, увеличение эксплуатационной стойкости инструмента, быстроизнашиваемых деталей и оснастки.
Технический результат достигается в способе термической обработки изделий, включающем предварительные закалку и отпуск, нанесение металлического покрытия. Затем проводят криогенную обработку в среде газообразного азота при температуре от –153 до –196ºС более 24 часов, нагревают до комнатной температуры, проводят низкий отпуск при температуре от 150 до 180ºС с последующим охлаждением на воздухе. Металлическое покрытие наносится методом вакуумного напыления.
Термическая обработка позволяет значительно повысить износостойкость. Дополнительно проведенная обработка холодом или криогенная обработка к термической обработке позволяет превзойти повышенный уровень износостойкости, который обеспечивает термическая обработка. В случае нанесения покрытия на термически обработанные поверхности с повышенной износостойкостью позволяет достичь уровня износостойкости, превосходящего уровень износостойкости получаемого от совместного влияния термической обработки и дополнительной криогенной обработки. Максимально высокий уровень износостойкости продукции обеспечивается, если изделия с металлическим покрытием предварительно термически обработанные подвергнуть криогенной обработке. В таком случае криогенная обработка позволяет достичь максимального уровня износостойкости материала покрытия и основного металла. Если при эксплуатации наступит полный износ слоя металлического покрытия, то высокое сопротивление истиранию обеспечит криогенно обработанный основной материал детали и тем самым будет обеспечен наибольший ресурс работы изделия.
Способ осуществляют, например, следущим образом.
Образцы из инструментальных сталей Х12МФ, 9ХС и Р6М5 диаметром 8 мм и длиной 15 мм термически обработанные по обычной технологии (например, Гуляев А.П. и др. Инструментальные стали. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Машиностроение, 1975), включающий закалку, высокотемпературный однократный отпуск и окончательный отпуск (таблица 1), подверглись нанесению металлического покрытия, а именно методом вакуумного напыления (PVD) Balinit-Allnova (на основе AlCrN) в атмосфере азота. Метод PVD характеризуется высокой производительностью процесса нанесения покрытий, малой энергоёмкостью.
Таблица 1 - Режимы термообработки инструментальных сталей
Далее, образцы были термически обработаны в среде газообразного азота при температуре от –153 до –196ºС более 24 часов с последующим нагревом в данной среде до комнатной температуры. Для уменьшения остаточных закалочных напряжений выбирают температуру низкого отпуска такой, чтобы твёрдость и износостойкость практически не снижалась. Низкий отпуск образцов проводился при температуре 150-180ºС с выдержкой, превышающей 1-3 часа. В завершении, охлаждают образцы на воздухе.
Испытания образцов на абразивную износостойкость проводили по закрепленному абразиву по стандартной схеме «палец – диск», но с заменой наиболее часто используемой траектории движения по архимедовой спирали на прямолинейные участки. Триботехнические испытания образцов проводились на трехкоординатном фрезерном станке с ЧПУ модели КХ3А. Исследуемый цилиндрический образец из инструментальной стали закрепляли в шпинделе станка и нагружали осевой силой тарированной пружины, расположенной внутри шпинделя. Листовой абразивный материал закрепляется на столе фрезерного станка. Рабочая поверхность образца для достижения плотного прилегания к абразивной поверхности предварительно прирабатывалась.
Основными параметрами испытаний являются: сила нагружения образца N=4H; скорость перемещения F=500 мм/мин; путь трения L=415 мм. В качестве варьируемого параметра испытаний использовалась зернистость абразива (электрокорунда) Р240 и Р400. Весовой износ определялся с точностью до 0,0001 грамма на аналитических весах ВЛ-120. Результаты испытаний на абразивный износ представлены в Таблице 2. В первых 6 строках таблицы приведены результаты испытаний инструментальных сталей без покрытия. В строках с 7 по 12 представлены результаты по приросту износостойкости за счет нанесения покрытия.
Таблица 2
Из таблицы 2 видно, что предлагаемый способ позволяет значительно повысить абразивную износостойкость инструментальных сталей с покрытием по сравнению с известными способами термической обработки.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ изготовления тонкостенных оболочек из легированных сталей | 2019 |
|
RU2710311C1 |
СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕЛКОРАЗМЕРНОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ | 2001 |
|
RU2203982C2 |
Способ термической обработки стали | 1982 |
|
SU1133306A1 |
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ, ЛЕГИРОВАННЫХ, ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ, БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ И ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ | 1996 |
|
RU2100456C1 |
СПОСОБ ТЕРМОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ | 2004 |
|
RU2273670C1 |
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ | 1991 |
|
RU2017838C1 |
Способ обработки режущего инструмента | 1985 |
|
SU1323590A1 |
Способ термической обработки быстрорежущих сталей | 1991 |
|
SU1788980A3 |
Способ изготовления осесимметричных тонкостенных оболочек и устройство для изготовления осесимметричных тонкостенных оболочек | 2019 |
|
RU2727370C1 |
Способ изготовления и восстановления деформирующего инструмента для ротационной вытяжки | 2016 |
|
RU2635988C1 |
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении режущего и штампового инструмента, быстро изнашиваемых изделий и технологической оснастки из конструкционных и инструментальных сталей, а также из металлокерамических твердых сплавов. Для повышения износостойкости изделий и увеличения эксплуатационной стойкости проводят предварительные закалку, отпуск и нанесение металлического покрытия на изделие методом вакуумного напыления, осуществляют криогенную обработку изделия в среде газообразного азота при температуре от –153 до –196ºС более 24 ч с последующим нагревом в ней до комнатной температуры, затем проводят низкий отпуск при температуре от 150 до 180ºС с последующим охлаждением на воздухе. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
1. Способ термической обработки изделий из инструментальной стали, включающий предварительные закалку и отпуск, нанесение металлического покрытия, отличающийся тем, что после нанесения покрытия проводят криогенную обработку изделия более 24 ч в среде газообразного азота при температуре от –153 до –196ºС с последующим нагревом до комнатной температуры, затем осуществляют низкий отпуск при температуре от 150 до 180ºС с последующим охлаждением на воздухе.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическое покрытие наносят методом вакуумного напыления.
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ | 2007 |
|
RU2354718C2 |
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ | 1998 |
|
RU2164962C2 |
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИХ СТАЛЕЙ | 2013 |
|
RU2535889C1 |
СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ | 2007 |
|
RU2358019C1 |
US 6588218 B1, 08.07.2003. |
Авторы
Даты
2017-06-29—Публикация
2016-10-18—Подача