способ обработки режущего инструмента в жидком азоте и его использование

Формула изобретения

Способ обработки режущего инструмента в жидком азоте и его использование, включающий изготовление инструмента из быстрорежущей стали, термообработку, заточку, ударное охлаждение в жидком азоте, использование, перезаточку, отличающийся тем, что используют инструмент не позднее двух суток после обработки в жидком азоте.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к области машиностроения и может применяться при изготовлении деталей механической обработкой резанием из труднообрабатываемых сталей и сплавов, в частности жаропрочного сплава ХН35ВТЮ-ВД (ЭИ-787), с применением инструмента из быстрорежущей стали.

Известны способы применения холода при изготовлении режущего инструмента (РИ). Способ, предложенный А.П.Гуляевым, предусматривает охлаждение РИ до температуры минус 80°С непосредственно после закалки до отпуска с целью уменьшения в структуре количества остаточного аустенита, при этом повышается стойкость РИ (А.П.Гуляев, Металловедение. М.: Оборонгиз, 1956, С.270).

Другой способ предусматривает глубокое охлаждение готового РИ в жидком азоте (Е.С.Жмудь. Повышение качества готового инструмента охлаждением в жидком азоте // Электронная техника. 1975, Серия 1, выпуск 1, с.110-112). Этот способ принят за прототип.

Недостатки прототипа: не учитывается релаксация напряжений и возврат субструктуры и плотности дислокаций к первоначальному состоянию, т.е. потеря эффекта повышенной стойкости РИ во времени; неполностью используется благоприятное изменение субструктуры закаленной быстрорежущей стали, т.к. ударное охлаждение в жидком азоте применяется однократно; не предусмотрена обработка в жидком азоте перезаточенного РИ.

Задача изобретения: усилить эффект повышения стойкости РИ и установить время его действия.

Поставленная задача решается тем, что ударное охлаждение в жидком азоте применяют пятикратно, а используют РИ с повышенной стойкостью не позднее двух суток после последнего размораживания, также используют инструмент после однократной обработки в жидком азоте, а после перезаточки снова обрабатывают в жидком азоте и используют не позднее двух суток.

Технический результат заключается в дополнительном повышении стойкости РИ и максимальном использовании этого эффекта.

Для реализации способа выполняют операции.

1. Изготавливают РИ, включая однократное замораживание в жидком азоте.

2. Повторяют обработку в жидком азоте еще четыре раза.

3. Используют РИ для изготовления деталей в первые двое суток после обработки в жидком азоте.

Дальнейшее использование РИ возможно, но без существенного эффекта повышенной стойкости.

4. При необходимости дальнейшего использования РИ с повышенной стойкостью его перезатачивают и снова подвергают ударному охлаждению в жидком азоте с использованием в первые двое суток.

5. После однократной обработки РИ в жидком азоте его использование также наиболее эффективно в первые двое суток.

Способ проверен практически при изготовлении деталей с повышенной твердостью заготовок.

ПРИМЕР 1. Испытывали за время от 1 до 12 суток после охлаждения 1 или 5 раз резцы из быстрорежущих сталей Р18 и Р6М5. Точению подвергали сталь марки ОХНЗМА с твердостью 34-38 HRC и сталь 12Х18Н10Т. Резание выполнено на станке 1К62 без применения СОЖ на режимах: глубина 0,5 мм на сторону, подача 0,07 мм/оборот. За критерий затупления резца принято время появления блеска на проточеной поверхности заготовки (затирание). Результаты - на чертеже, где показан эффект повышения стойкости и его падения во времени, максимальный эффект наблюдения за первые двое суток.

ПРИМЕР 2. Фрезеровали заготовки - прутки из сплава ЭИ787, поступающих по ТУ14-1-850-74. (Прутки из сплава марки ХН35ВТЮ-ВД (ЭИ787-ВД), состаренные на твердость 36-38 HRC. Испытывали стойкость цилиндрических фрез диаметром 8 мм из стали Р18 трех видов обработки: контрольные без обработки в жидком азоте с однократным и пятикратным замораживанием в нем. Всего испытано по 8 комплектов таких фрез, три с применением СОЖ, остальные - без СОЖ. Испытание выполнено в первые двое суток после ударного охлаждения. Фрезеровали заготовки на станке типа SUW 250/IV при скорости резания 315 оборотов/мин и подаче 14 мм/мин. Периодически оценивали износ фрез несколькими параметрами - Таблица 1. Получен эффект повышения стойкости: при однократном замораживании от 12 до 39%, пятикратном от 41 до 138% (таблица 1).

ПРИМЕР 3. Испытывали перезаточенные дисковые фрезы из стали Р9К5 диаметром 100 мм с последующей однократной обработкой в жидком азоте и фрезерованием (в первые двое суток) прутков сплава ЭИ787 с твердостью 35-40 HRC. На станке "675" с применением СОЖ изготовили на 30% деталей больше, чем фрезами контрольными (без обработки их в жидком азоте после перезаточки).

Таблица 1 Повышение стойкости фрез из стали Р18 после обработки в жидком азоте (сравнение с контрольными фрезами без подобной обработки)
Метод оценки износа фрезы	Коэффициент повышения стойкости после обработки в жидком азоте
	однократно	пятикратно
По скорости износа цилиндрической режущей части	1,39	1,56
По максимальному пробегу фрез	1,28	1,76
По полному истиранию ленточки на цилиндрической части фрезы	1,12	1,41
По проходу фрезы до первого скола зуба	1,31	2,38
Примечание. Фрезерование прутков сплава ХН35ВТЮ-ВД (ЭИ787) после старения с твердостью 35-38 НВС.