Способ изготовления напильников Советский патент 1980 года по МПК C21D9/22 C21D7/14 

,1., Изобретение относится it области инструментальной промышленности и может быть использовано при изготовлении напильников, например надфилей. Известны способы изготовления надфилей из стали у 13 Сквозной прокал над филей при термск)бработке лишает сталь у 13 возможности получения более высокой твердости в поверхностном слое и сохранения вязкой серпевины Jl3 I Известен способ изготовления навиль ников из стали 20 с последуюпхей цементацией поверхности и закалкой с низкотемпературным отпуском на твердость ИКС 58-60, который принят за ррототип. Способ включает в себя следующие операции: рубка и отжиг загаговок; насекв:ние заготовки ударным способрм с одновременной обточкой коровой цилиндрической части; цементация 0акалка; отпуску цравка (рихтовка);оксидирование j. Известный способ имеет следующие недостатки: 1.ЦемейтаЦйя является высокотемпературным химико-т мическим процессом и при цементации в стали 20 происходит значительныйрост зерна, снижающий впоследствии прочностные характеристики надфилей. . . 2.После цементации и закалки напиль НИКОВ из стали 20 разница в твердости поверхностного слоя () и сердцевины (НЕ 200) настолько велика, что для снятия возникающих напряжений в граничном слое необходим средний или высокий отпуск, снижающий твердость поверхности надфилей. 3.Высокотемпературный процесс цементации с последующей закалкой напильников сшожнЬй конфигурации с неизмеримыми сторонами вызывают првьш1ение степени коробления, (превышающей ;допустимые значё1ния прямолинейности надфи лей, и требуют дополнительной операциипргшка после закалки. 4.После цементации и закалки необходимо нанесение на напильники антикоррозийного покрытия, например фоо- фотировашш или оксидирования, что требует дополнительного оборудования и повышаетг трудоемкость изготовления их Целью изобретения является повышение эксплуатацио шой стойкости напиль-г Поставленная цель достигается тем, что напильники изготавливают из предварительно алитщ}ованных заготовок из конструкционной стали с последукядей горячей пластической деформацией для нанесения насечки и придания требуемой формы напильнику с окончательным азо тированием на заданную глубину, удовлетворяющую соотношение (1,25-1,40) 40,25 Н, , где о/ - глубина упрочняющего азотированного слоя; h - высота зуба напильника з нор- мальном сечении; Ь 0,33-0,5i , t - шаг насечки; Н - толщина (ширина, диаметр) напильника, а-общая глубина диффузионного слоя, включая алитированный, должна удовлетвсрять соотношению (1,35-1,50) 0,3 Н. Предлагаемый способ содержит еледующие операции; рубка заготовок в размер; алитирование заготовок; формооб разование заготовки, включающее насечку всех рабочих плоскостей напильника и калибрование носовой цилиндрической части горячей пластической .деформацией азотирование на заданную глубину. Последовательность операций механической и химико-термической обработки со ставдартными режимами для изго товления надфилей обеспечивает не только достижение поставленной цели, но и сокращение общего технологическо1о цик ла изготовления напильников. Предварительное алитирование загото вок создает переходный диффузионный подслой, демпфируквдей разницу прочност ных характеристик диффузионного слоя пове;рхности и вязкой сердцевины, а такж служит катализирующим средством для последующего азоЬгирования. Кроме того алитирование Позволяет уменьшить в азотированном слое содержание -фазы, тем самым уменьшая зфупкость упрочнен ного поверхностного слоя напильников. Осуществление алитирования ;с применени индукционного нагрева позволяет произ737478вести диффузию алюминия в поверхностном слое без глубокого прогрева заготовки и роста наследственного зерна стали. Горячая пласт.чческая деформация выполняет не только формообразование определенной насевши рабочей части напильника, но и повышает прочностные характеристики и поверхностного деформируемого слоя, и сердцевины. Высокая степень обжатия исключает возможность рекристаллизации и уменьшает размер зерен. Получаемая в поверхностном слое мелкозернистная структура и равномерное распределение концентрации углер.ода и алюминия способствует повышению скорости диффузии азота в сталь. Работоспособность напнлышков из стали 3 сцепляемость с контрольными длайтинами, прочность зуба и производительность процесса химико-термической обработки в значительной мере зависят от полной величины диффузионного слоя. Проведение опытов и анализ экспериментальньгх данных позволяет получить следующие зависимости глубины диффузионного и .азотированного слоя: (1,35-1,50) Ь 9 0,3 Н (1,25-1,40) h 4 а 0,25 Н где h 0,33-0;5t , h - Bbicoi-a -зуба напильника в нормальном сечении; Шаг насечки; Н - толщина (ширина, диаметр) напильника; Глубинй азотированного и диффузко1шого слоев. Полученные соотношения являются оптимальными для предлагаемого способа, их выполнение гарантирует высокие режущие свойства напилышков, обусловленные высокой поверхностной твердостью насечки, наличием переходного слоя и мягкой сердцевиной детали. П р и м е р. Надфили прямоугольного сечения 8)3 мм изготавливаются из стали 3-150 шт. и из стали20-1О шт. для сравнительных испытаний. Заготовки из калиброванной стали 3 рубят на прессе в размер и подвергают газовому алитированию в смеси А СС + Ш при . Нагрев заготовок nJDoизведен на установке ТВЧ. Глубина слоя в пределах 0,06-0,09 мм, микротвер 65О-90О. дость Н После а/итфовання oarvjroBKH подвергаются пластической дб формации на обкатном стенде с одной установки, где принимают окончйтелыгую форму и одновременно насекаются определенным номером насечки (NsS). Температура пластической деформаци 750-800 С, сплошность алитированного слоя по всей деформируемой поверхности , не нарушена, обезуглеролсивание отсутствует. Отклонение от прямолинейности на рабочих поверхностях составляет О,0 О,07 мм, микротвердость поверхности j(OQ 700-900. Затем надфили подвергаются газовом азотированию в шахтной печи Ц-35 в . атмосфере аммиака с добавкой азота, Ввиду наличия на напильниках алитированного слоя водород, образующийся при диссоциации аммиака на поверхности надфилей не вызывает обезуглероживания. Наличие в подслое алюминия, образующего с азотом в стал дисперсные нитриды, обеспечивает получение в азотированном слое наивысшей твердости. Износостойкость надфилей по вышается в 1,5-4 раза. Азотирование проводят по двойному, циклу температур: первый этап - 50052О С, второй этап - 580-бОО С с ускорением процесса в 2 раза, глубина слоя О,2-О,3 мм, поверхностная твердость HRC 63г65, отклонение от прямо линейности 0,07-0,09 мм. Осуществение предлагаемого способа изготовления напильников из конструкци нй стали (например, Ст.З) обеспечивает достижение определенного уровня прочности за счет высокой твердости поверхностного азотированного слоя (HRO65), повышенной твердости () и прочности (на 1О-12кГ/мм от номинала CJ. в стали З), продеформированного алитированного подслоя и вязкой продеформированной со степенью .обжатия 80-90% сердцевины (6 : 120-160 кГ/мм), химическую устойчивость на1шльн. против воздействия агресивных сред и атмосфернрй влаги, снижение коробления. Для сравнения испытаний изготовлен нашдльники-надфили аналогичной формы из стали 2О с последующей цементаци ей в печи Ц-60 (температура цементации 93О°С), закалкой в масло (температура закалки ) и средним от78 пуском ( темпера1ура отпуска 420 С). Глу6ина1 цёмёнт1фованнвг6 слоя 0,50,7 мм, твердость HRC 56-58, отклонение от прямолинейности 0,3-0,7 мм. Использование предложенного способа изготовления напильников обеспечивает по сравнению с известными следующие преим тцества: хГовьпдение, прочностных свойств напилышков с одновременным повыщением экслпуатацион-. ной надежности и гаразвггйрованной стойкости их; повыЩение антикоррозионных свойств напильников и улучшение их товарного вида; снижение трудозатрат, аннулирование правильных и рихтовочных операций, возможность замены стали серебрянки по ГОСТ 5950-13 на калиброванную сталь по ГОСТ 380-71; повышение производительности и нормы съема металла, увеличение площади прилегания за счет снижения коробления, повьш1ение устойчивости против налипания за счет повыщения поверхностной твердости. Формулаизобретения 1. Способ изготовления напильни-ков из конструкционной стали, например надф1тей, включающий формообразование и последующую химико-термическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, предварительно проводят алитирование, формообразование осуществляют горячей деформацией, а последую- щую химико-термическую обработку-азотирование м. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что алитирование.и азотирование проводят на глубину, определяемую соотношением (1,25-1,40) о 4 0,25 Н (1,35-1.50) h Х( 0.3 Н, Где X. 01, К л - соответственно величины глубины азотированного и суммарно диффузионного слоев; b 0,33-O,5t ; h - Bbicora зуба напильника в нормальном сечении; 1 - щаг насечки; И - толщина (диаметр, ширина) йапильника. Источники информации, принятые ро внимание при экспертизе 1. Гадасин М. М. и др. Напильники. М., Машгиз, 1951, с. 23-29, 7, 2. Геллер КХ А. Инструментальные стали. М., Мегаллзфгая, 1968. с. 196-2ОЗ. , 7374788 3. Констрзгкция в аксппзгатааи:я напвпьникое. М, ЦИНТИМАШ, 1960, .с. 196201.