Способ изготовления биметаллического режущего инструметна Советский патент 1977 года по МПК B22D19/06 

Изобретение относится к иаготовленшо инструментов, в частности к изготовле нию составного твердосплаиюго инструмента методом литья, и может быть использовано при производстве металлорежущего, бурового, горнорудного инструмента и при производстве армированных отливок. Известен способ изготовления составного инструмента, включающий установку тве дрсплавной пластинки в земляную форму, имеющую полость, соответствующую конфйгу|эации державки-, и заливку указанной по- лости жидким металлом 11. При этом пла тннка припаивается к отливке либо за счет расплавления предварительно нанесенного на пластинку припоя, либо благодаря взаимной диффузии частиц тверд ;го сплава и металла державки. Такая технология позволяет обеспечить сравнительно высокую производительность, однако, наряду с преимуществами, ей присущ весьма существенный недостаток, обуо ловленный явлением так называемого теп- лс.аого удара Имеющие высокую температуру (14ОО-16ОО°С) расплавы чугуна или стали при запивке холодной пластины вызывают ее растрескивание, особенно характерное для Пластинок из металлокерамического мат&риала, что резко снижает прочность и до/ьговечность инструмента. Известен также способ получения арм рованных отливок в восстановительной среде, состоящей из окиси углерода, создаваемой за счет сгорания древесного угля, вводимого в состав формы, нагреваемой до 960-1070 С 2. Однако в среде из окиси углерода невозможно получить прошое соединение заливаемого металла с режущей ;пластиной из твердого сплава титапокарбидной группы иэ-за образования на поверхности последней химически устойчивой окиси титана Ti О2(мо- дификадии рутила). Цель изобретения - получение надежного соединения режущих пластин с заливаемым металлом и повышение прочности ин- струмента

Это достигается тем, что нагрев пластины осуществляют до 800 - . 1100 С с одновременной продувкой лиейной формы продуктами диссоциации ак иака,5

Окисную пленку на твердосплавной пласине разрушают механическим путем, наприн. ер, крацеванием, затем их окантовывают рипоем, ставят в форму и начинают нагрев од заливку в восстановительной среде, соэ-чо аваемой продувкой продуктами диссоциации аммиака,

Подачу восстановительной смеси прекращают непосредственно перед заливкой меалла,15

При этом на твердосплавные пластины титанокарбидной группы после крадевания защитный слой из цианистой меди (толщина слоя 5-7 мкм).

Восстановительная смесь не только пре- 20 дохраняет контактные поверхности режущих пластин от окисления в процессе предвар -тельного нагрева, но и позволяет снять остатки неразрушенных окислов, что обеспечивает надежное соединение режущих пластинК с -заливаемым сплавом,.

Сущность и эффективность изобретения поясняется примерами реализации способа,, Пример 1,. При получении литых резцов со стальными державками, армиро- 30 ванными вольфрамокарбидными твердыми сплавами, в качестве припоя используют сплавы на медно-никелевой основе с температурой плавления 1200 Hf:130O с (констан тан). Твердосплавные пластины, окантован- 35 ные по контуру припоем, помещают в песчаные формы на жидкостекольной связкэв: Формы состыковывают в стопку, а их полости, сообщенные между собой каналами, подключай:/ к диссоциатору. Непрерывно 40 подавая в полости формы продукты диссоциации аммиака (водород и азот), стопку помещают в прокалочную печь и подвергают предварительному нагреву до 85О-9ОО С, Затем формы извлекают из печи, прекраща- 45 ют подачу газовой смеси и заливают рас-, плавом стали. Под действием тепла расплава припой расплавляется и при застывании прочно соединяет пластинки с державками. Одновременно припой выполняет функцию моизолирующего щита, так как часть тепла используется для расправления припой

При этом в процессе предварительного нагрева в восстановительной атмосфере уд&- 55 лось не только предотвратить окисление поверхностей пластин, но и снять ранее обре зовавщиеся . окислы, что значительно повысило прочность соединения твердосплавной . пластинки с державкой, .60

Испытания показали, что полученный по данной технологии инструмент выдерживает срезающие усилия в 2200 4 260О кг/см, не разрущаясь, в то время как аналогичные показатели для инструмента, изгото&ленного по известной технологии, не превышают 1400 - :1600 кг/см,

Пример 2, Аналогичным образом изготовляют литые резцы с державками из .высокопрочного чугуна. При этом в качестве припоя используют медь. Стойкость литых резцов увеличивается в 3,5 - 5 paai

Пример 3, Аналогичным образом изготовляют составные резцы с режушими пластинами из сплавов титано-карблдной группы, обладающей больщей склонностью к окисленгоо и большей стойкостью окислов, чем сплавы вольфрамо-карбидной группы,, При этом после механического снятия окис- ной пленки с контактных поверхностей пласти на них электролитическим путем наносят слой цианистой меди толщиной 547 AIKM, Затем пластинку окантовывают припоем и производят операции, указанные в первом примере.

Защитное покрытие из цианистой меди предотвращает окисление трудновосстанавливаемого титанокобальтового сплава, а прс дукты диссоциации аммиака исключают окиление и снимают образовавшийся окисел с поверхности самого защитного покрытия.

При изготовлении армированных отливок, материалы которых имеют близкие значения коэффициентов линейного расширения и окислы которых легко разрушаются в восстановительной среде, исключается необходимость крацевания и ока:нтоаки .припоем.

Изготовление инструмента литьем с введением восстановительных газовых смесей при предварительном нагреве позволяет значительно повысить прочность соединений режущих вставок с державкой за счет исключения окисления при нагреве и благодаря снятию образовавшихся ранее окислов. Указанные факторы, в свою очередь, обеспечивают повышение качества, стойкости и долговечности Hhci румента.

Способ позволяет отливать режущий инструмент в многоместных многоярусных песчаных формах, например, из жидкостекольной смеси, что позволяет в 10-12 раз увел чить производительность труда по сравн&нию с общепринятым процессом изготовления инструмента механическим путем с пооледующей напайкой режущих пластин.

Формула изобретения

Способ изготовления биметаллического режущего инструмента, включающий очис-рку поверхнсютей режущей пластины из твердого сплава от окислов, нанесение на них слоя защитного покрытия и припоя, установку упомянутой пластины в литейную форму, нагрев их в восстановительной среде и за ливку в литейную форму сплава, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения- прочности сгепления режуще пластины с заливаемым сплавом, нагрев режу- щей пластины осуществляют до 800 - 11 ОС с с одновременной продувкой литейной формы продуктами диссоциации аммиака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1,Авторское свидетельство СССР

№ 1089951, М. Кл.В 22 D 19/06, 1957

2.Смеляков Н. Н., Армированные отливки, М., Машгиз, 1958, с. 1ОО-103, 98г99, 120.