Способ плазменной закалки режущего инструмента Советский патент 1991 года по МПК C21D9/24 

Изобретение относится к металлургии машиностроения и может быть использовано для закалки крупногабаритного режущего инструмента, преимущественно деревообрабатывающих пил.

Цель изобретения - повышение качества закалки за счет увеличения глубины закаленного слоя и сохранения геометрии режущих кромок.

Закаливаемую часть инструмент обдувают плазмой инертного газа с температурой 6000 - 9000 К в течение 0,05 - 0,2 с; со скоростью потока 50 - 200 м/с, причем обдув плазмой осуществляют при давлении внешней газовой среды в пределах 0,2 - 6 атм, например аргоновой плазмой при атмосферном давлении.

При скорости плазменного потока менее 50 м/с снижается эффективность теплоподвода, а при скорости вы.ше 200 м/с наблюдается снос разогретого металла.

Из-за большой разницы температуры плазмы и металла обеспечивается практически постоянная скорость подвода тепла к участкам поверхности, подверженным воздействию плазмы. Взаимодействующие с плазмой участки поверхности нагреваются со скоростью в несколько десятков тысяч градусов в секунду. Остальные участки поверхности инструмента при этом остаются холодными.

Ограничение времени взаимодействия плазмы поверхностью металла в пределах 0,05 - 0.2 с достаточно для нагрева поверхности металла до температуры закалки, но недостаточно для его расплавления.

Исключительно высокая скорость структурных превращений в поверхностном слое

СЬ

о о

х|

СЬ

металла при таких скоростях нагрева в сочетании с самопроизвольной закалкой после прекращения нагрева за счет теплоотвода в глубь холодного металла обеспечивает получение в поверхностном слое металла мартенситной структуры с высокой микротвердостью.

Однако при времени взаимодействия плазмы с поверхностью менее 0,05 с толщина закаленного слоя недостаточна для прак- тического применения, а при времени взаимодействия более 0,2 с существенно возрастает хрупкость обработанных участков.

При температуре плазмы менее 6000 К недостаточна скорость нагрева инструмента, при температуре выше 9000 К оплавление кромок наблюдается раньше, чем происходит закаливание основной части слоя металла,

Известный способ плазменной закалки режущего инструмента, включающий нагрев кромок инструмента плазменной струей с температурой 15000 К при скорости истечения 300 - 700 м/с, неэффективен при закалке крупногабаритного инструмента, например зубьем рамных пил для деревообрабатывающей промышленности. В тонком закаленном слое высоки градиенты твердости и напряжений в материале, так как крайне невелико расстояние между закаленной и незакаленной частями режущей кромки инструмента. Такая режущая кромка неустойчива к периодическому воздействию мощных кратковременных нагрузок и быстро разрушается под их воздействием, со- кращая срок службы инстумента.

Кроме того, плазма столь высокой температуры и скорости истечения обладает

режущими свойствами, т.е. нагревает металл до состояния расплава и сдувает его раньше, чем достигаются условия для закалки глубинной части материала. При этом грани режущей кромки округляются и качество инструмента снижается.

Для сравнения произведена закалка заточенной деревообрабатывающей рамной пилы из стали 9ХФ толщиной 2 мм по известному и предлагаемому способам. Температуру плазмы и скорость ее истечения определяют спектроскопическими измерениями и методом пробных частиц.

Результаты приведены°в таблице.

Толщина закаленного слоя, полученного по известному способу, недостаточна для деревообрабатывающих рамных пил, для которых она должна быть менее 0,2 мм. Кроме того, грани режущей кромки оплавлены и скруглены, в особенности на верхней наиболее ответственной части зуба.

Формула изобретения

1.Способ плазменной закалки режущего инструмента, преимущественно крупногабаритного, включающий плазменный нагрев режущих кромок и охлаждение за счет теплоотвода в глубь металла, отличающийся тем, что, с целью повышения качества закалки за счет увеличения глубины закаленного слоя и созранения геометрии режущих кромок, нагрев осуществляют плазмой с температурой 6000 - 9000 К и скоростью истечения 50 - 2000 м/с в течение 0,05 - 0,2 с.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что нагрев плазмой осуществляют при давлении внешней среды 0,2 - 6 атм.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к способам упрочнения режущего инструмента. Цель изобретения - повышение качества закалки за счет увеличения глубины закаленного слоя и сохранения геометрии режущих кромок. Закаливаемую часть инструмента обдувают потоком плазмы инертного газа с температурой 6000 - 9000 К в течение 0,05 - 0,2 с со скоростью потока 50 - 200 м/с и давлении внешней среды 0,2 - 6 атм, например аргоновой плазмой при атмосферном давлении. Изобретение позволяет увеличить глубину закаленного слоя на режущих кромках рамных деревообрабатывающих пил толщиной 2 мм из стали 9ХФ до 0,8 мм без оплавления кромок. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.