способ упрочнения инструмента из быстрорежущей стали

Классы МПК:C21D9/22 сверл; фрез; резцов для металлорежущих станков 
C21D6/04 закалка путем охлаждения ниже 0°C
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Белебеевский завод "Автонормаль" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-03-05
публикация патента:

Изобретение относится к химико-термической обработке металлорежущего инструмента из быстрорежущей стали, в частности к упрочняющей обработке. Задачей изобретения является повышение стойкости инструмента при обработке материала с повышенной твердостью. Поставленная задача решается тем, что инструмент из быстрорежущей стали подвергают обработке в водном растворе эпилама, предварительному нагреву и обработке в среде жидкого азота, при этом предварительный нагрев осуществляют до температуры 590÷610°С, а в качестве эпилама используют раствор Полизам-0,5. Применение предлагаемого способа упрочнения позволяет повысить усталостную прочность и увеличить стойкость метчиков при нарезании резьбы в гайках с повышенной твердостью в 2÷3 раза.

Формула изобретения

Способ упрочнения инструмента из быстрорежущей стали, включающий обработку в растворе эпилама, предварительный нагрев и обработку инструмента в среде жидкого азота, отличающийся тем, что предварительный нагрев инструмента осуществляют до температуры 590-610°С, а в качестве эпилама используют раствор Полизам-0,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится химико-термической обработке металлорежущего инструмента из быстрорежущей стали, в частности к упрочняющей обработке.

Известен способ упрочнения инструмента из быстрорежущей стали Р6М5, включающий его закалку, механическую обработку, обработку раствором эпилама в течение 3-5 минут и процесс нитроцементации (см. авторское свидетельство СССР № 1516500, кл. C21D 9/22).

Недостатком указанного способа является:

- недостаточно высокая износостойкость инструмента при резании труднообрабатываемого материала.

Известен способ упрочнения инструмента из быстрорежущей стали, включающий его закалку, обработку раствором фторсодержащего поверхностно-активного вещества (ФПАВ) и обработку холодом, т.е. ударным погружением в жидкий азот на 10 минут (см. авторское свидетельство СССР № 1252364, кл. C21D 9/22, 1986 г.).

Недостатками указанного способа являются:

- недостаточно высокая износостойкость инструмента при резании труднообрабатываемого материала;

- высокая летучесть и вредность фторсодержащего поверхностно-активного вещества (ФПАВ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ повышения стойкости резьбообразующего инструмента, где после термообработки и заточки инструмент выдерживают в водном растворе эпилама, в качестве которого используют молибденокислый аммоний, в течение 10 минут, нагревают ТВЧ до 560-580°С, затем обрабатывают в среде жидкого азота в течение 10-15 минут (см. Межвузовский сборник научных трудов под редакцией проф. Г.С.Гуна. Обработка сплошных и слоистых материалов. Выпуск 32, Магнитогорск, 2005, с.85-86).

Недостатками известного способа являются:

- низкая проникающая способность в материал инструмента;

- невысокая химическая стабильность;

- высокие затраты по утилизации отработанного эпилама.

Задачей изобретения является повышение стойкости инструмента при обработке материала с повышенной твердостью.

Поставленная задача решается тем, что в способе упрочнения инструмента из быстрорежущей стали, включающем обработку в растворе эпилама, предварительный нагрев и обработку инструмента в среде жидкого азота, согласно изобретению предварительный нагрев инструмента осуществляют до температуры 590÷610°С, а в качестве эпилама используют раствор Полизам-0,5.

Температура предварительного нагрева выбрана экспериментально в пределах 590-600°С. Быстрое охлаждение после нагрева в среде жидкого азота приводит к формированию в приповерхностных слоях инструмента достаточно высоких остаточных напряжений сжатия. При более высоких температурах предварительного нагрева инструмента после охлаждения в среде жидкого азота на инструменте возникают трещины и происходит разрушение, т.е. «отшелушивание», приповерхностного слоя. Если температура предварительного нагрева невысокая, то остаточные напряжения будут небольшими, что не окажет положительного влияния на усталостную прочность приповерхностных слоев.

В качестве эпилама для специальной обработки инструмента используют полимерную защитную композицию «Полизам», состав которой описан в патенте РФ № 2141496, кл. C09D 127/24. Нанесение защитного покрытия осуществляют либо погружением в раствор, либо аэрозольным распылением. Нанесенная на поверхность инструмента защитная пленка (около 30-50 Å) Полизама создает антифрикционный эффект, заключающийся в локализации поверхностных микротрещин и снижении коэффициента трения. Антифрикционный эффект создается при сравнительно низких температурах контакта до 400°С, т.е. при низких скоростях резания, какими являются технологические процессы нарезания резьбы метчиками, сверление отверстий.

Благодаря настоящему изобретению повышается износостойкость и усталостная прочность инструмента из быстрорежущей стали за счет предварительного наведения в приповерхностных слоях остаточных сжимающих напряжений, для получения которых предварительно нагретый инструмент погружают в среду жидкого азота, а антифрикционность - за счет образования пленки при обработке в растворе Полизама.

Пример конкретного выполнения.

Обработке подвергают метчики, рабочая часть которых выполнена из стали Р6М5, предназначенных для нарезки резьбы М9×1 в гайках после термообрабки с твердостью 22÷30 HRC. После термообработки по заводской технологии, шлифовки и заточки на заданную геометрию метчики погружают на 8÷10 минут в раствор эпилама Полизам-0,5. После окончания эпиламирования рабочую часть инструмента нагревают до температуры 590÷600°С, затем погружают в жидкий азот, имеющий температуру - 196°С, с выдержкой 10÷12 минут.

Применение предлагаемого способа упрочнения позволяет повысить усталостную прочность и увеличить стойкость метчиков при нарезании резьбы в гайках с повышенной твердостью в 2÷3 раза по сравнению с прототипом.

Метчики, прошедшие упрочняющую обработку по предлагаемому способу, можно один-два раза перетачивать, а затем необходимо снова провести их упрочнение по предлагаемому способу.

Класс C21D9/22 сверл; фрез; резцов для металлорежущих станков 

способ термической обработки штампов и пресс-форм -  патент 2527575 (10.09.2014)
способ подготовки структуры стали к дальнейшей термической обработке -  патент 2526341 (20.08.2014)
способ повышения физико-механических свойств инструментальных и конструкционных материалов методом объемного импульсного лазерного упрочнения (оилу) -  патент 2517632 (27.05.2014)
способ термической обработки режущего инструмента с напаянной твердосплавной пластиной -  патент 2517093 (27.05.2014)
способ изготовления инструментального композиционного материала -  патент 2483123 (27.05.2013)
способ упрочнения наплавленной быстрорежущей стали -  патент 2483120 (27.05.2013)
способ термической обработки бойков и тяжелонагруженных штампов -  патент 2471878 (10.01.2013)
способ повышения работоспособности твердосплавного режущего инструмента методом импульсной лазерной обработки (ило) -  патент 2460811 (10.09.2012)
способ электронно-пучкового упрочнения твердосплавного инструмента или изделия -  патент 2457261 (27.07.2012)
способ упрочнения разделительного штампа -  патент 2452780 (10.06.2012)

Класс C21D6/04 закалка путем охлаждения ниже 0°C

закаленная мартенситная сталь с низким содержанием кобальта, способ получения детали из этой стали и деталь, полученная этим способом -  патент 2497974 (10.11.2013)
способ комплексной обработки высокопрочных аморфно-нанокристаллических сплавов -  патент 2492249 (10.09.2013)
способ криогенной обработки аустенитной стали -  патент 2464324 (20.10.2012)
способ обработки высокопрочной аустенитной стали -  патент 2451754 (27.05.2012)
способ комбинированной криогенно-деформационной обработки стали -  патент 2422541 (27.06.2011)
способ криогенно-деформационной обработки стали -  патент 2394922 (20.07.2010)
способ обработки изделий из магнитно-мягких аморфных сплавов интенсивной пластической деформацией -  патент 2391414 (10.06.2010)
способ термической обработки деталей машиностроения -  патент 2377318 (27.12.2009)
способ криогенно-деформационной обработки стали -  патент 2365633 (27.08.2009)
способ термической обработки деталей -  патент 2360011 (27.06.2009)
Наверх