Способ изготовления инструмента с напаянными пластинами из быстрорежущей стали Советский патент 1980 года по МПК C21D9/22 C21D1/78 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВ.ЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА С НАПАЯННЕЗМИ ПЛАСТИНАМИ ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ Изобретение относится к области инструментального производства, в частности к изготовлению составного инструмента и оснастки путем ки заготовок из быстрорежущих и дру гих высоколегированных сталей, к корпусам из конструкционных углеродистых и малолегированных сталей с последующей термической обработкой. Известны способы изготовления режущего инструмента с напаянными пластинами из Р9, Р18, предусматривгиощие напайку пластин различными припоями при 1250-1310 С с последую шей закалкой с зтой температуры на воздухе или в масле и трехкратным отпуском при 550-560°С, при этом между отпусками осуществляют заточк инструмента 1. Такие способы не обеспечивают высокой твердости рабочей частя {HRC 59-63) и теплостойкости HRC(62(f С, 4 ч) : 54. Износостойкос такого инструмента в 1,2-1,3 раза н же,чем цельного из аналогичных сталей, закаленных с нагревом в соляны ваннах с последующим трехкратным отпуском. Для получения высокой твердости и теплостойкости пластины предварительно подвергают закалке и отпуску на HRC 62-65, а затем осуществляют напайку легкоплавкими серебросодержащими припоями с температурой плавления 600° С 2 . Однако это не обеспечивает высокой прочности спая и работоспособности инструмента при высоких скоростях резания и динамических нагрузках. Наиболее близким к предложенному изобретению является способ изготовления различных видов инструмента, предусматривающий напайку пластин при 1180-1220°С, полный отжиг с последующей закалкой в соляных ваннах при 1220-1290°С и трехкратным отпуском при 5 50-5 70С Л 31 , Твердость и красностойкость пластин достигает соответственно НКС 62-65 и HRC(620C, 4 ч) 58, но не обеспечивается стабильная прочность спая, вследствие повышения жидкотекучести припоя при высоких температурах з&кгшки. Высокотемпературный нагрев при паЛце ведет к окислению и частичному обезуглероживанию пластин, которое увеличивается при последующем полном отжиге, так как инструмент при этом в течение 12-16 ч находится в окисли тельной атмосфере при. 600-800° С (выдержка .при 850-860° С 6-8 ч). Образую щиеся обеэуглероженный слой и окалина увеличивают припуски на механичес кую обработку, снижают износостойкость. Применение защитных атмосфер при отжиге затруднительно, так как инструмент на отжиг подается сразу после пайки поштучно и печь-сборник постоянно сообщена с атмосферой. Закалка при 1220-1290 С вызывает дополнительное обезуглероживание и окисление режущих кромок. Высокий нагрев необходим для обеспечения приемлемой теплостойкости и твердост напаянных пластин, однако при изгото лении инструмента со сложной конфигурацией, при пайке в закрытые пазы (цанги, упорные центра) такой нагрев вызывает дополнительную деформацию заготовок, затрудняющую последующее чистовое шлифование и доводку. Целью изобретения является повыилез ние эксплуатационной стойкости инструмента. Цель достигается тем, что в извес ном способе, включающем пайку, отжиг с последующей закалкой и отпуском, заготовки предварительно нитроцементируют при 920-950 С и отпускают при бОО-ТОО С, а пайку осуществляют при 980-1120 С. Последующий отжиг проводят в нитроцементирующей атмосфере, нагрев для закалки осуществляют при температурах пайки, а отпуск - при 270-500 0. Способ опробован в производственных условиях при изготовлении различ ного режущего инструмента (проходные, отрезные и седельные резцы), а также втулок для оснащения люнетных цанг и упорных центров. Инструмент оснащают пластинами толщиной 5-8 мм и цилиндрическими заготовками с наружным диаметром 12-16 мм и внутренним диаметром 2-6 мм из сталей Р6МЗ, Р6М5, Р12Ф2К8МЗ, Р6М5К5. Нитроцементацию заготовок осуществляют в печах Ц-25 и Ц-75.при расходе карбюризатор 234-270 см/ч, содержащего триэтанол амин с активизиоующими добавками. Нитроцементацию ведут в атмосфере с точкой росы 18-22 С, обеспечивающей получение.в слое содержания углерода выше 1, 8% а. азота выше 0,2%. Общая глубина слоя составляет 1,8-2,0 мм для пластин и 1,8-2,2 мм для цилиндрических заготовок. После нитроцементации заготовки переносят на воздух, а затем в печь и проводят высокий отпуск при 600-700 С, 4 ч, затем рпескоструивают и напаивают. Нагрев под пайку осуществляют т.в.ч. на установке ЛГЗ-67 в специальных индукторах, скорость нагрева в которых регулируют изменением удельной мощности, подаваемой на единицу.поверхности напаиваемой заготовки 0,1-0,2 кВт/см и периодическим отк.шочением установки по реле времени. Общее время нагрева не менее 60с. Отдельные виды инструмента нагревают в вакуумной печи. ПодоГрев корпуса инструмента перед пайкой проводят на этих же установках до 700-800°С. Для пайки применяют высокопрочный латунный припой ЛМнМЦ-68-4-2, а также припой 6ММ, П110 и другие с температурой плавления 940-1080°С и температуоами распая выше температуры пайки. Напаянный инструмент помещают в печь Ц-75 на отжиг, разогретую до , и подают в нее карбюризатор в течение всей длительности нагрева до 850-860 С, выдержки в течение 6-8 ч-и охлаждения со скоростью 20-30 /4 до 600°С. Расход карбюризатора 100-180 , что соответствует равновесному углеродному потенциалу выше 2,0%. После охлаждения с печью до комнатной температуры инструмент опескоструивают, проводят чистовую механическую обработку и закаливают. Закалку рабочей части проводят с нагревом в соляных ванных СП-3-75 и вакуумных печах Ш-10, Ш-10К с охлаждением в масле или изотермически в расплаве солей. После д вух-трехкратного стпуска при 270-500° С (в зависимости от температуры закалки) закаливают хвостовую часть инструмента с нагревом в соляных ваннах или на установках ЛГЗ-67 с отпуском на твердость слоя HRC 4658 и сердцевины HRC-30-44 (в зависимости от вида инструмента). Закаленный и отпущенный инструмент окончательно шлифуют и затачивают, снимая припуски 0,1-0,3 мм. П р И м е р 1. Резцы проходные Д.ЛЯ обработки стали ЗОХГСА с 6 100-120 кгс/мм изготовляют путем напайки пластин 16x20x6 мм из стали Р6М5К5. Партию пластин (140 шт) нитроцементируют в печи Ц-25при 94(f С в течение 20 ч, 187 карбюризатора. Образуется слой глубиной 1,8 мм, содержащий 61% карбидов, 2,12% С и 0,21% N. После отпуска при 680°С, 4 ч пластины опескоструивают и напаивают на державки сечением 16x25 мм из стали 40Х. Пайку припоем П110 проводят при 1100 С. Партию напаянных резцов 48 штук помещают на отжиг в печь Ц-25, разогретую до бЗСР С. Расход карбюризатора 100 . После прогрева до расход увеличивают до 160 см /ч (3,4% С) и додают выдержку 6 ч. Охлаждение со скоростью 30°/ч ведут до 560 С при расходе 120 см/ч, дальней1иее охлаждение с печью до . После заточки режущей части на глубину 0,3 км закаливают резцы в хлорбариевых ваннах, температура нагрева 1100 С, 200 с, охлаждение в масле. Отпуск трехкратный при 500° С 2 ч,

вердость рабочей части ,5-68,0 слой имеет глубину 2,4 мм. Державки закаливают с нагревсм в соляной ванне СП-3-75 70% Bad- + 30% NaCl, емпература закалки , охлаждение в марле, отпуск , 2 ч, тверость поверхности составляет HRC 4446, а сердцевины HRC 38-42. После кончательной заточки износостойкость езцов в 2,6 раза выше, чем обычные напаянные с пластинами из стали 18ФЗК8М.

Пример 2. Цанги люнетные для подачи прутков диаметром 3 мм из стаи 2X13 на станках-автоматах продольного точения изготовляют путем спайки цилиндрической заготовки из нитроцементованиой стали РбМб с корпусом из стаги ЗОХГСА. Заготовки дис1метром 12 мм с отверстием 2,6 мм нитродементируют при 920°С, 22 ч, 176 карбюризатора. Образуется слой глубиной 1,85 мм, содержащий 2,07% С и 0,24% N. Сердцевина, не .подвергшаяся нитроцементации, имеет сечение 4,5 мм. После отпуска 700°С, 2 ч и опескоструивания пайку проводят припоем МНМц .68-4-2 на установке ЛГЗ-67 и цилиндрическом четырехвитковом индукторе при 1060 С. Отжиг партии цинг27 штук ведут непосредственно после пайки в нитроцементируюсцей атмосфере с углеродным потенциалом 1,0% при , б ч. Закалку после предварительного шлифования на 0,2 мм псоводят от температуры 10бО°С с нагревом в течение 40 мин в вакуумной печи Ш-10 всей партии цанг. После охлаждения в масле проводят отпуск 270°С, 4 ч и местный отпуск резьбовой части цанги на установке ЛГЗ-67. Твердость рабочей части была ННС 68-б9, корпуса - HRCpo 56-58 и сердцевины HRC 46-48, а на участке резьбы ННС 30-35. Износостойкость цанг до образования недопустимых рисок и изменения размера выше 0,4 мм была в 4,3 раза выше, чем цельных из стгши 9ХС, и равна цангам с напаянными вставками из твердого сплава ВК8.

Предложенный способ обеспечивает повышение твердости и теплостойкости

рабочей части на 2-3 единицы HRC, а теплостойкости при 620 С на 5-7 единиц по сравнению с обычным паянным или цельным |инструментом из быстрорежущих сталей. Способ позволяет достичь износостойкости инструмента на уровне твердосплавного с пластинами и заготовками из вольфрамо-кобашьтовых сплавов ВК6, ВК8, ВК10, ВК20. Работоспособность инструмента в условиях динамических нагрузок, контакт0ного износа, скоростного резания вьале в. 1,7-2,3 раза обычно паянного и цельного из быстрорежущих сталей.

Способ устраняет образование трещин в пластинах при пайке и после5дующих операциях, вследствие наличия вязкой сердцевины и более высокой теплопроводности за счет образования сложных карбидов, содержащих .хром, молибден и вольфрам, а также соотно0шения количества карбидов в металлической матрице.

Формула изобретения

5

Способ изготовления инструмента с напаянными пластиками из быстрорежу- шей стали, включающий пайку, отжиг при 850-860°С, закалку и отпуск, отличающий с я тем, что,

0 с целью повышения эксплуатационной стойкости инструмента, пластины из быстрорежущей стали подвергают предварительной нитроцементации при 920-950°С и последующему отпуску при 600-700с, а пайку осуществляют

5 при 980-1120°С, отжиг - в нитроцементирующей атмосфере, нагрев под закалку - при температурах пайки и отпуск при 270-500 С.

0

Источники информации, принятые во внимание при эксйёртиЭё

1.Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М., Металлургия, 1975, с.442-443.

5

2.Станки и инструмент, Н. , Машиностроение, 3, 1974, с,21.

3.Инструмент составной из -быстрорежущих сталей. ОСТ. 32-54-74.