Способ изготовления инструмента Советский патент 1985 года по МПК C21D9/22 C21D1/74 

со со ч1

СП

со

1

Изобретение относится к изготовлению и обработке режущего инструмента с пластинами из твердого сплава,прикрепленными к корпусам-державкам методом пайки, а также к термической и химико-термической обработке твердосплавного паяного инструмента, в частности специального мелкого режущего инструмента, конструкционные особенности которого не позволяют вьщерживать стандартное соотношение толщины твердосплавной пластины и высоты стального корпуса под ней, принимаемое по стандарту равным С (0,16-0,20)Н.

Известен способ изготовления резцов с пластинами из твердого сплава, в котором после пайки проводят на грев державки и пластины до температур закалки, затем проводят охлаждение в жидкости или расплаве, не погружая пластину в закалочную среду. После закалки проводят отпуск напаянного инструмента в печах или электрошкафах при 20П-250°С jОднако этот способ не позволяет получить высокопрочный с достаточной жесткостью державки режущий инструмент. Повторный нагрев пластины и припоя приводит к повышенному трещинообразованию при заточке, не исключает пластической деформации материала державки под пластиной и преждевременного выхода инструмента из строя.

Известен способ изготовления инструмента с пластинами из твердого сплава, включающий пайку пластин в процессе вакуумного нагрева до 10001050 С с последующим охлаждением со скоростью 10-100°С/мин для уменьшения напряжений в спае и увеличения прочности корпусов из сталей 30 ХГСА или 65Г 2-3.

Недостатком указанного способа является невозможность получения твердости в пределах HRC 35-40, вследствие чего не достигается йеобходимая жесткость державки. Кроме того,практически исключается возможность получения работоспособного инструмента специальной формы и с малым сечением державки. В случае последующей химико-термической обработки происходит дальнейшее разупрочнение державки и ухудшение эксплуатационных характеристик.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления инстру397592

мента из хромистой стали, включающий заточку, вакуумную закалку путем нагрева до температуры закалки, выдержку и охлаждение со скоростью 400-700°С/мин до 200-300°С, далее с произвольной скоростью и вакуумную нитроцементатщю при температуре отпуска СЗ.

Применение данного способа для паяного инструмента с пластинами из твердого сплава не обеспечивает высокой эксплуатационной стойкости. Цель изобретения - повышение износостойкости, твердости, прочности и жесткости инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления инструмента, преимущественно паяного с пластинами из твердого сплава, включающему заточку, вакуумную закалку путем нагрева до температуры закалки, выдержку, охлаждение с регламентированной скоростью до 200°С и окончательную химикотермическую обработку в вакууме, нагрев до температуры закалки совмещают с пайкой, охлаждение до 200°С производят со скоростью 45-65С/с, заточку производят после закалки, а химико-термическую обработку осуществляют путем нитрооксидирования при 630-680°С.

Производственные испытания и обработка режимов проведены на серийном оборудовании - вакуумньгх печах

5 СШВЛ 1.2,5/25 и СГВ-2.3/15 для пайки и термической обработки в вакууме до 210 мм рт.ст. Нитрооксидирование проведено на вакуумной печи с горячей ретортой типа 1Ш-1 ВИД

0 с автоматическим регулированием

температуры и подачей жидкой смеси в рабочее пространство печи. В опытах применяли в качестве источника для образования нитрооксидирующей

атмосферы смесь 55% триэтаноламина, 42% нашатырного спирта и 3% виннокислого аммония.

Пример 1. Резцы специальные расточные, для расточки отверстий

0 в мелких деталях, диаметром державки 6 мм и длиной 90 мм изготовляли из стали 40ХСМФ. Пластину твердого сплава из ВК8 припаивали в вакууме медно-никелевым припоем ВПР-4 при

5 1120°С. Охлаждение после выцержки в течение 15 мин проводили со скоростью 45°/с в интервале 1050 200°С, далее с печью до 20°С.

После чистовой заточки резцов алмазным кругом на станке модели ЗБ642 нитрооксидирование при 630°С в течение 4 ч осуществляли в атмосфере, содержащей окись углерода, аммиак, азот, метан и двуокись углерода при остаточном давлении 0,0170 мм рт.ст.

Резцы имели после полного цикла обработки объемную твердость державки HRC 39-41, диффузионный слой на державке глубиной 0,3 мм твердостью HV 4900-5240 МПа, прочность, при изгибе 2120 2200 МПа, Соответствующие значения прочностных характеристик по прототипу следующие: твердость объемная HRC 32-34, прочность при изгибе вн 1310 МПА. Износостойкость резцов при изготовлении втулок из стали 12Х18Н10Т составила 100-113 ч или вдвое вьше, чем по прототипу. При этом резцы, изготовленные методом высокочастотной пайки по известнолу способу, выходили из строя через 20 ч вследствие выкрашивания пластины и деформации недостат-очно жесткой державки на участке пайки.

Пример 2. Резцы подрезные для станка 16Б16А, с державкой 12-12-120 мм, изготовленные из стали 4Х5МФС, паяли в вакууме меднонйкелевым припоем ВПР-7 при 1170°С Пластины твердого сплава ВКбМ предварительно были обкатаны в абразивном бое для снятия окисного слоя.

После вьщержки при температуре пайки в течение 15 мин охлаждение в интервале 1100-200С вели со скоростью . Заточку проводили на глубину 1,6-1,8 мм алмазным кругом, затем нитрооксидировали резцы при в вакууме при давлении 20-70 мм рт .ст. в течение 3 ч. Державки резцов имели повьшенную в сравнении с

прототипом жесткость и прочность, стрела прогиба составила 1,8 мм против 11,3 мм, прочность при изгибе быпа 6gn 2450 МПа против 6ev, 1780 МПа по прототипу. Износостойкость твердосплавной пластины до образования ленточки 0,2 мм повыси лась в 1,7 раза. Усилие статического разрушения, при испытании на изгиб 978 кгс против 633 кгс по прототипу.

Изменение условий охлаждения

(скорость выше 65°/с) и нитрооксидирования (температура выше 680°С) привело к ухудшению эксплуатационных характеристик резцов вследствие

снижения прочности державки, появлению дробления и в конечном счете к преждевременному разрушению по режущим кромкам. i

Таким образом, предложенный способ изготовления и термической обработки позволяет изготовить специальный паянньш режущий инструмент с пластинами из твердых сплавов, обладающий высокой износостойкостью, достаточной жесткостью державки.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА, преимущественно паяного с пластинами из твердого сплава, включающий заточку,вакуумную закалку путем нагрева до температуры закалки, вьщержку и охлаждение с регламентированной скоростью до 200°С и окончательную химико-термическую обработку в вакууме, отличающийс я тем, что, с целью повышения .износостойкости, твердости, прочности и жесткости инструмента, нагрев до. температуры закалки совмещают с пайкой, охлаждение до 200с производят со скоростью 45-65°С/с, заточку производят после закалки, а химико(Л термическую обработку осуществляют путем нитрооксидирования при 630680С.