Способ термомеханического упрочнения твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями Советский патент 1987 года по МПК B24B39/00 B23B27/00 

112

Изобретение относится к металлообработке, а именно к изготовлению твердосплавных металлорежущих инструментов с износостойкими покрытиями, особенно итридными, преимущественно для механического крепле1тя,

Работоспособность в целом и износостойкость в частности твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями зависит от физико-механических характеристикf как покрытия, так и основы. Важны также степень химического взаимодействия покрытия с обрабатываемым материалом, совместимость кристаллохимических и тепло- физических свойств материалов покрытия и основы.

Целью изобретения является повышение работоспособности и износостой .кости твердосплавных инструментов с износостойкими покрытиями путем их упрочнения и повьшения производительности упрочнения,

На чертеже схематически представлены приспособление и инструмент для осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом,

Ппастины 1 с износостойкими покрытиями для механического крепления в корпусе инструмента устанавливают и закрепляют в приспособление 2, содержащее нагревательные элементы, рабочая поверхность которого нагрета до требуемой температуры, выдерживают необходимое время, подвергают воздействию,вращающейся (приспособление установлено на столе заточного, пло.скощлифовального, фрезерного или сверлильного станка) дисковой или торцовой металлической щет- кой 3 в течение определенного времени, пластины 1 раскрепляют, снимают и охлаждают до комнатной температуры в нормальных условиях, Механичес- кое воздействие щеткой 3 состоит в том, что вибрационно-ударное действие ее упругих элементов (проволока) аналогично процессу Каклепа режуощх кромок, что снижает их склонность к микровыкрашиванию, обеспечивает стабилизацию выравненного при нагреве пластин энергетического состояния поверхностных слоев покрытия, что повышает однородность его свойств, снижение шероховатости и частичную упаковку (закрытие) дефек- тов типа пор в покрытии за счет натиO

5

0

5

рающего действия щетки и проникновения частиц материала щетки в поры. Усиление прижима щетки к поверхности пластин заметного влияния не имеет, но его величина и жесткость упругих элементов щетки должны быть выбраны из условия недопустимости выкрашивания кромок инструмента.

Время воздействия щеткой и условия (скорость и направление перемещения пластин, скорость вращения щетки) воздействия определены экспериментально (табЛв 1 и 2),

Оценку остальных факторов предлагаемого способа оценивали по изно- состойкости пластин путем замера износа при торцовом фрезеровании ста- пи 45 при числе нагружения режущей кромки 10 (скорость резания 2,8 м/с, глубина 2 мм, подача на оборот фрезы (Г,2 мм). Оценка выполнена при выборке в 28 кромок.

Результаты стойкостных испытаний четырехгранных пластинок формы 03114- 150412 из ВК8 + TiN приведены в габл, 1.

Данные таблицы свидетельствуют о ом, что рациональными для осущест- ления предлагаемого способа являются нагрев пластин в пределах 673- 873 К с выдержкой в пределах 1215мин; скорость вращения щетки 1416м/с; скорость перемещения плас- ин 80-100 iviM/мин; число проходов

етки по пластине 2-4; время воздействия щетки на пластину 240-600 с.

Повышение производительности прочнения инструмента может быть

достигнуто при частичном совмещении термообработки инструмента и воздействия на него щеткой,

Упрочнение осуществляют следующим, образом.

Пластины помещают и закрепляют на нагретой до 673-873 К рабочей поверхности приспособления, выдерживают 5-8 мин, ведут воздействие щеткой не менее 10-7 мин соответственно, раскрепляют, снимают и охлаждают, Обш.ее врекя упрочнения сокращается на 7-10 мин. Повьшение износостойкости объясняется в основном теми же причинами,, что указаны

вьшге, однако эффект повьщ1ения стойкости несколько снижается из-за нестабильности условий термообработки , и характера теплообмена во время второй половины времени пребывания пластин

в нагретом положении, вызванной снижением температуры нагрева поверхностных слоев инструмента вследствие вентиляционного эффекта Bpamajo- щейся щетки.

Недостатки этого способа могут быть устранены повышением износостойкости за счет дополнительной выдержки инструмента в нагретом состоянии 3-5 мин после прекращения воздействия щетки. При применении указанных вьше рациональных параметров упрочнений (нагрев до 873 К, 2-4 прохода торцовой металлической щеткой диаметром 200 мм при скорости вращения 14-16 м/с и подаче 80-100 мм/мин) удовлетворительная износостойкость пластин обеспечивается при начальной выдержке 3-5 мин, воздействии щеткой на протяжении 4-6 мин и последующей выдержке 3-5 мин, т.е. практически без увеличения времени обработки.

Результаты сравнительных испытаний инструмента с покрытием нитридом ниобия при точении (скорость резания 1,2 м/с, подача 0,1 мм/об, глу бина 5 мм) титанового сплава ВТЗ-1 приведены в табл.2.

Предлагаемый способ позволяет при несущественных дополнительных затратах повысить работоспособность и износостойкость покрытий в 1,5-2 раза, что существенно увеличивает

очнение по

дпагаечоку

собу:

время выдержки пластины при температуре ва- . К 573

773 973

873

873 при врег менн аыдерж- ш после воздействия четкой

),21,82,02,0

1,33,23,03,0

1.32,62,72,5

3,03,33,03.0

3.9 3,8 3,0 2,7

режимы обработки или сокращает рас- ход инструмента.

Формула изобретения

1.Способ термомеханического упрочнения твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями, преимущественно пластин для механического

О крепления, при котором осуществляют нагрев инструмента и атмосферных условиях до 673-873 К, его выдержку в нагретом состоянии и охлаждение в атмосферных условиях, о т л и 5 чающийся тем, что, с целью повышения производительности и износостойкости инструмента, инструмент после выдержки в течение 12-15 мин в нагретом состоянии подвергают ударно-упрочняющей обработке,

2.Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что ударно-упрочняющую обработку осуществляют торцевой металлической щеткой.

3.Способ по п.1-3, отличающийся тем, что инструмент в нагретом состоянии выдерживают в течение 3-5 мин, ударно-упрочняющую обработку ведут в течение 4-6 мин

0 за 2-4 прохода с подачей 80100 мм/мин при скорости вращения металлической щетки 14-16 м/с и дополнительно вьщерживают инструмент в нагретом состоянии еще 3-5 мин,

|Т « б а « я « I

0

5

:хсфоегь «тки, м/с

цра aiojpocM

I, т/мт в SO

8100

8ISO

1230

12100

13ISO 16SO 16100

ISO

ВсШГЧНи ВЦ)

нога MiMtMtieviK а« от моилята щсткя тестям дм ое« ЯП 7СНЛМ (Ж) 0,5

J

1.3

niritN« taB««-. Звшмяашявм « стоаваа дяко cootiMtruriiyMtec арен М ввотжя oaeenm четкой, Mui«. .. . . ...

Таблица 2

Состояние инструмента

ВК8 NbN

ВК8 + NbN + термообработка

ВК8 + NbN + воздействие без нагрева ВК8 + NbN + термообработка + воздействие щеткой при количества проходов щетки: t

2 3

4

5

. Продолжение табл.1

3.2

3,6 3,0 3,9 4.0 3,6 4,0/13 4,0/22

4,1/11

4,2/6,5

3,6/3,5 3,«/8

3,9/4,5 4,1/6,5 3,8/11

2,5 4,2 2,0

Стойкость инструмента до допустимого износа, мин

170 190 187

250

285 330

330 300

Изобретение относится к способам металлообработки, а именно к изготовлению твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями. Цель - повьшение работоспособности и износостойкости инструмента, а также производительности его упрочнения. Способ заключается в нагреве инструмента, выдержке и ударно-упрочняющей обработке металлической щеткой в течение 12-15 мин со скоростью вращения щетки J 14-16 м/с, дополнительной выдержке инструмента 3-5 мин. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл. (Л с ю со ю г со ел

Редактор Н.Горват

Составитель Н.Сейфулина

Техред В.КадарКорректор Е.Рошко

Заказ 326/17Тираж 716Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А