Способ лазерного упрочнения тонколезвийного инструмента из быстрорежущей стали

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к комплексной химико-термической обработке мелкоразмерных отрезных фрез и вышлифованных сверл, с применением в качестве упрочняющей обработки вакуумной нитроцементации и лазерной обработки. Целью изобретения является повышение износостойкое™.Изношенный тонколезвийный инструмент из быстрорежущей стали подвергают вакуумной нитроцементации в атмосфере пиролиза жидких углеводородов при 530 - 540°С в течение 45 - 60 мин, затем проводят лазерную закалку режущей поверхности с последующим криогенно-магнитным охлаждением . Заключительной операцией является отпуск при 350 - 380°С с последующим охлаждением в растворе, содержащем равные объемные доли хладона-113 и кубового остатка регенерации этилового спирта. Способ позволяет значительно повысить срок службы режущего инструмента. 1 табл. 5 (Л с

СОЮЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ag>SU at>

{ц) С 21 В 9/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ гс

Н А ВТОРСКОЬМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ родов при 530 — 540oC в течение 45—

60 мчн. При этом протекают следующие поверхностные и структурные изменения: на поверхности инструмента формируется тонкий диффузионный слой по всем боковым и передней режущей граням,. повьппается износостойкость боковых и вспомогательных граней, которые в дальнейшем не подвергаются лазерному упрочнению, на поверхности передней грани. подлежащей лазерной saкалке, этот слой, имеющий полученное при вакуумной нитроцементации сочетание оптических .коэффициентов — степени поглощения излучения и степень

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4629977/02 (22) 02.01.89 (46) 23.03.91. Бюл. и (72) А.Н.Тарасов, С.И.Меркулова, Т.А.Никулина и В.Н.Тарасов (53) 621.785.6 (088.8) (56) Полевой С.И., Евдокимов В,Д. Упрочнение металлов. — М.: Металлургия, 1986, с. 231 — 239. (54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ТОНКОЛЕЗВИЙНОГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексной химико-термической обработке мелкоразмерных отрезных фрез и вышлифованных сверл, с применением в качестве упИзобретение относится к металлургии, в частности к комплексной химико-термической обработке мелкоразмерных отрезных фрез и вышлифованных сверл, с применением в качестве упрочняющей обработки вакуумную нитроцементацию и лазерную обработку.

Целью изобретения является повышение износостойкости.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят после переточки инструмента перед лазерной закалкой режущих граней вакуумную нитроцементацию в атмосфере пиролиза жидких углеводо2 рочняющей обработки вакуумной нитроцементации и лазерной обработки. Ueлью изобретения является повышение износостойкости.Изношенный чонколезвийный инструмент из быстрорежущей стали подвергают вакуумной нитроцементации в атмосфере пиролиза жидких углеводородов при 530 - 540ОС в течение 45 — 60 мин, затем проводят лазерную закалку режущей поверхности с последующим криогенно-магнитным охлаждением. Заключительной операцией является отпуск при 350 — 380 С с последующим охлаждением в растворе, содержащем равные объемные доли хладона-113 и кубового остатка регенерации этилового спирта. Способ позволяет 9 значительно повысить срок службы режущего инструмента. 1 табл.

С:

1636460

50

55 чистоты, позволяет качественно провести лазерную обработку. Температура нитроцементации выбрана исходя из того, чтобы исключался сколько-нибудь заметный отпуск основы тонколезвийного инструмента, а время выдержки назначено исходя из исключения охрупчивания кромок за счет слишком большой глубины слоя.

ЗаключительньпЪ отпуск проводят после лазерной закалки и криогенномагнитного охлаждения при 350 — 380 С с охлаждением в растворе, содержащем равное количество хладона-113 и кубового остатка регенерации этиловых спиртов. Он вызывает следующие поверхностные и объемные изменения: снимаются напряжения после доводки зоны лазерного упрочнения, на боковых, нитроцементованных поверхностях, на передней, обработанной лазером при неизотермической химико-термической обработке s среде, содержащей хладон113 и кубовый остаток с повышенным содержанием фурфурола, практически создается эпиламированный слой фторосодержащих поверхностно-активных веществ, прочно удерживающихся на поверхности упрочненного инструмента.

Слой имеет низкую склонность к схватыванию с обрабатываемым материалом, как следствие в 2 — 3 раза повышается износостойкость тончайших фрез и сверл при обработке вязких процизионных спла-вов.

П р и и е р 1. Фрезы дисковые отрезные толщиной 0,6 мм диаметром

50 мм для обработки деталей из сплава ХН78Т прочностью 970 — 1020 MIIa обрабатывают по предлагаемому способуе

Вначале фрезы, изготовленные из стали 10Р6М5, разбраковывают по твердости и степени износа, а затем затачивают алмазными кругами и подвергают вакуумной нитроцементации при 530535 С в течение 45 — 50 мин при пода че в печь 10 - 15 кап/мин карбюризатора с последующим охлаждением на

1 воздухе. При этом на всех гранях фрез формируется слой микротвердостью И 918 — 945 с оптимальным соотношени.ем оптических коэффициентов А и Е.

Затем проводят лазерную закалку на установке "Квант-15" непрерывно-последовательным методом по передней режущей грани каждого зуба с наддувом в зону закалки гелия. Охлаждение фрез

40 после лазерной закалки проводят в магнитном поле напряженность 4500 Э в криостате с жицким азотом, причем криостат находится между полюсами магнитной установки 3МО-1. Выпержка при -196 С составляет 20 мин. Затем о фрезы выгружают на воздух, а после прогрева до комнатной температуры фрезы переносят в шкаф и отпускают при 370 — 380 С в течение 30 мин. Охлаждение от температур отпуска осуществляют в ванночке, содержавшей равные объемы хладона-113 и кубового остатка регенерации этилового спирта, остающегося при промывке узлов и сборок.

В результате обработки микротвердость режущей части составляет Н 9

= 979 - 995, износостойкость фрез достигает 2720 мин нли вдвое выше, чем при обрабтке по известному способу.

Чистота резания при обработке молибденового сплава ЦИ-10 повышается на два класса. Практически стала возможной обработка спецсплавов нормализованными гостовскими фрезами. Кратность переточек и использования фрез повышается до 5 — 6 раз против 1 — 2 при обычной заточке без комплексного лазерного н химико-термического упрочнения. Повышается выход качественно упрочненных фрез при лазерной закалке ка 30-35Х.

Пример 2. Сверла из быстрорежущей стали Р6И5 диаметром 1,6 мм. и длиной 48 мм обрабатывают после заточки торцовой части для формирования донышек, например из сплава ВХ4И, подвергают вакуумной нитроцементации при 530 С в течение 45 мин, а затем обрабатывают по передней грани. лазером на установке "Квант-15" с созданием непрерывной полосы вторичной закалки по торцовой режущей кромке сверла. Для охлаждения сверл после лазернои закалки используют криостат с жидким азотом, помещенный в постоянное магнитное поле установки. 3М0-1.

Затем после выдержки в течение 30 мин о нагревают сверла в шкафу при 375 С в течение 30 мин и охлаждают в составе свежеперемешанной эмульсии, состоящей из равных объемов хладона-113 и кубового остатка регенерации этилового спирта.

Обработка позволяет повысить износостойкость, при этом улучшилась чистота резания, повысилась производиt

Обработка по Ренин евку- Свойства поверх- спасову умной нитро- i ности ! пементапии*

1 оптический 16 С1дерк- л 1 E ll4 49

1 грекнм отпуска** Эксплуатационные свойства

1 условнн лазерной закалки с

Свела ок- )tb крол.ькэснлк тв рс х.э.о. 1лость й49

12ечлс рлтуа ,ра, г

Нзнл- 1Характер со- износа . стгйкость,1 мнн

Число перетока крногенно-магнитным охлавленнем

Предлагаемая

Ленточка S износа

0,10 мм б

995 2140

987 2370

1010 2720

Релмг ныл Сй - 350 д лазер

16ь

530 45 0,85 0,77 924

535 50 0,82 0,69 907

540 60 0,81 0,71 912

540 45 0,85 0,70 985

540 45 0 85 0,70 985

Хлалон 13 502 кубовый остаток

502

380

Наддув энергии 350

921 2060

Наллув энергии 350

2,1 - 2,4 Ок/ммэ, 0,4 - 0,5 мкс, охлавление

1960у 4500 3

Кубовый остаток

502

910 1220 Смнтне,вы- 2 краииванне

0,40 0,83 807 йклакдение на 540 воздухе воздух

Известный

Лтмосфейа пнволиза (Савей!Оз1 Не 8040ll; Сей ОН, Расход 10 - 15 кап/мин. еа Длительность вьв3ермкн 30 HHII

Составитель M.Íåëàãóðîâ

Редактор И.Дербак Техред Л.Олийнык Корректор С.Певкун

Заказ 797 Тираж 396 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и рткрытиям при ГКНТ СССР .11.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/ 5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 16 тельностьз исключается налипание и выкрашиванне, а также поломка сверл при резании высокохромистого сплава.

Повторяемость значений микротвердости в зоне упрочнения повышается до

80 — 85,6з что говоРит об УлУчшении стабильности воздействия лазерного луча в зоне упрочнения вследствие улучшения оптических характеристик поверхности и вследствие дополнительного насыщения тонкого диффузионного слоя азотом и углеродом.

После износа торцовую часть в соответствии с заданной геометрией затачивают алмазными кругами и упрочняют по предлагаемому способу. Эффективное время эксплуатации сверл в сравнении с известными способами увеличивается в 4 — 5 раз.

В таблице приведены данные по стойкости инс грумента (отрезных и шлицепрорезных фрез из стали 10P6NS при резании сплава 29НК)з обрабо36460 6 танного предлагаемым и известньи

t способами. формула изобретения

Способ лазерного упрочнения тонколезвийного инструмента из быстрорежущей стали, преимущественно при обработке изношенного, подлежащего переточке инструмента, включающий нанесение поглощающего покрытия, лазерную закалку режущей поверхности с последующим криогенно-магнитным охлаждением, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости, покрытие наносят путем проведения вакуумной нитроцементации в атмосфере пиролиза жггдких углеводородов при

530 — 540 С в течение 45 — 60 мин, а

70 после криогенно-магнитного охлаждения проводят отпуск .три 350 — 380 С с охлаждением в растворе, содержащем равные объемные доли хладона-113 и кубового остатка регенерации этилового спирта.