Способ термической обработки длинномерного инструмента из быстрорежущих сталей Советский патент 1980 года по МПК C21D9/22 C21D1/04 

Изобретение ОТНОСИТСЯ к термической обработке инструментальных стале в частности длинномерного режущего инструмента - сверл, протяжек, зенкеров с соотношением диаметра к длине от 1:30 до 1:100 из быстрорежущих сталей и может быть использовано в инструментальных производствах специализированных и машиностроител ных предприятий. Длинномерный инструмент при термической обработке подвергается значительной деформации до 0,6-0,8 мм на длине 500-600 мм. Причиной этому являются тепловые и структурные напряжения, а также неравномерность сечения инструмента по длине и стру турная неоднородность исходного прутка. Известны способы термообработки режущего иснтрумента из быстрорежущих сталей, позволякмдие уменьшить их деформацию. Так, применение ступе чатого нагрева до температур закалк с тремя подогревами при 400-500 С, 840-850 С и 950-1000°С позволяет по лучить инструмент с поводкой 0,40,6 мм на длине 400-600 мм. Аналоги ных результатов достигают при ступе четой или изотермической закалке с охлаждением в расплавах солей и области бейнитного или начала мартенситного превращения при 200-270 С в течение 5-20 мин l и 2 , Указанные способы нагрева и охлаждения при обработке инструмента не позволяют существенно устранить деформацию и требуют в конечном счете механического воздействия на инструмент - заневоливания и рихтовки при закалке (в интервале 180-250°С), а также рихтовки с местным подогревом, при 550-580°С после закалки и отпуска, позволяющие уменьшить деформацию до 0,15-0,25 мм на длине 400-600 мм и 0,25-0,45 мм на длине 500-800 мм. Известен также способ термообработки длинномерного режущего инструмента с использованием переменного магнитного поля напряженностью 800010000 Э в процессе охлаждения от температуры выдержки в области наибольшей устойчивости аустенита при ступенчатой закалке и отпуске до 200250 0, при котором инструмент устанавливается в соленоиде произвольно в свободном состоянии на подвеске или в приспособлении без жесткой фиксации. При этом скорость охлаждения в основном под держивается путем обдува садки воздухом, подаваемым в соленоид, и составляет 20-ЗО С/мин З Способ обеспечивает yMeHMjeHKe де формации до 0,02-0,03 мм на длине 300-400 мм и 0,08-0,25 мм на длине больше 500 мм, что, однако, не всегда удовлетворяет технологические потребност,и, в то же время устраняет деформации порядка 0,02-0,03 мм путем рихтовки практически невозмож но. Способ применим преимущественно для инструмента с постоянным сечением (.сверла, развертки и т.п.) , но при обработке инструмента с перемен|Ным сечением по длине (конические протяжки и др. деформация резко увеличивается, часто превышая 0,270,35 мм на длине 400 мм. Недостаточная эффективность способа связана с относительно высокой скоростью охлаждения, снижение которой в условиях дополнительного обдува воздухом ведет к возможности местного индукционного перегрева тонких режущих кромок инструмента из-за нескомпенсированности степени обдува воздухом и разогрева и, как следствие, к увеличению местной деформации, а также со свободной установкой инструмента в соленоиде. Последнее ведет к возможности отклонения инструмента от вертикального положения и возникновению отрицател ного поперечного воздействия поля, что не позволяет устранить полностью деформацию. По этой же причине, а также из-за произвольного расположе ния инструмента в соленоиде и, как следствие, неодинакового подогрева полем возможно получение в одной садке инструментов с различной вели чиной деформации. Цель изобретения - уменьшение де формации инструмента. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему нагрев под закалку, закалку с подстуживанием в области наибольшей устойчивости аустенита и отпуск с наложением магнитного поля напряженностью 8000-10000 Э при охлаждении от температуры подстуживания пр закалке и отпуске, инструмент жестк фиксируют в вертикальном положении при охлаждении с наложением магнитного подя на расстоянии от оси соле ноида не более 1/5 его диаметра, а охлаждение в магнитном поле ведут д 300-350°С со скоростью 5-15°С/мин. Жесткая установка инструмента в вертикальном положении в осевой зон соленоида, где силовые линии поля имеют наибольшую плотность и строго вертикальны позволяет максимально использовать силовое воздействие по для рихтовки, предотвратить деформа цию от структурных и тепловых напря жений и анизотропии свойств по сечению. В выбранном интервале температур наложения магнитного поля инструмент более пластичен при за.алке, чем в известном способе, мартенситное превращение не закончено, количество ocTaTO4fioro аустенита, не претерпевшего превращения, более 45%, что позволяет легче компенсировать возникающие структурные напряжения, В равной f-iepe при отпуске интервал от 550-560 0 до 300-350°С, мартенситное превращение спа полностью не закончено, наиболее эффективен для силового воздействия полем и не приводит к возникновению дополнительных нескомпенсирован)ых напряжений в инструменте, так как мартенситное превращение интенсифицируется магнитным полем и в различных микрообъемах протекает более равномерно. Наконец, уменьшение скорости охлаждения до 5-15с/г н (за счет индукционного подогрева полем снижает температурный градиент по сечению инструмента, уменьшает тепловые напряжения и, как следствие, деформацию. Кроме того, такая скорость с одновременными воздействиями магнитного поля приводит к уменьшению структурных напряжений в стечение вследствие более равномерного превращения аустенита в мартенсит, а также увеличивает длительность силового воздействия полем, что предотвращает релаксацию части деформации. Способ термической обработки длинномерного инструмента из быстрорежущих сталей реализуется с помощью устройства, состоящего из соленоида переменного тОка прО1 1Ы1Лленной частоты с несколькими секциями обмотки для возможности регулирования магнитного поля и сменных крышек для установки инструментов в соленоиде. Соленоид установлен на основании, снабженном поворотными рычагами, удерживающими нижнюю крышку. В верхней крышке установлены съемные конусные втулки, а в нижней крынке соосно с втулками выполнены конусные отверстия для фиксирования инструментов в вертикальном положении. Соосность крышек обеспечивается направляющими штифтами. В зависимости от типа и диаметра обрабатываемого инструмента крышки выполняют с одним отверстием по центу или несколькими, расположенными в пределах круга с радиусом не более 1/5 внутреннего диаметра соленоида. Для уменьшения активных потерь мощности в конструкции соленоида крышки выполнены из асбоцемента или керамики с металлическими втулками. Пример 1. Прошивки из Ст. Р6М5 диаметром 24 мм с длиной рабочей части 520 мм при общей длине 700 мм нагревают под закалку в ваннах С-50 (состава: 22% NaC + + 78% СаОг) и СВС-60 (состава: