Способ упрощения режущего инструмента

 

Изобретение относится к термической обработке стали концентрированными источниками энергии, конкретнее лазерным излучением, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении режущего инструмента Цель изобретения - повышение качества инструмента путем увеличения стойкости режущей кромки Сущность ичобретения заключается в том, что после объемной закалки с последующим отпуском инструмента проводится закалка с помощью лазерного луча его режущей кромки, причем смещение каждой последующей дорожки относительно предыдущей составляет 0,6-1,2 ширины дорожки, а сканирование лазерного луча осуществляется под углом 30-60° к режущей кромке 4 фиг 1 табл (Л С

Союз СОВЕТСКИХ

СОЦИАПИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИа ИЗОБРЕТЕНИЯ фь.

1(л О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4822978/02 (22) 03.05,90 (46) 15.07.92. Бюл. М 2": (71) Научно-производственное объединение по механизации, роботизации труда и совершенствованию ремонтного обеспечения на предприятиях черной металлургии "Черметмеханизация" (72) А.A. Костенко. Л. И. Па на сен ко, В.И.Спицкий, A.À.Березняк, С.В,Персиянов и А.Г,Погосов (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йг 1014925, кл. С 21 0 1/09, 1982, Capide Freitement Thermigue. 1980, I+

150, р. 39-48.

Изобретение относится к лазерной обработке металлов и может быть использовано в машиностроении, металлургии и других областях для энергетического упрочнения режущего инструмента.

Известен способ термической обработки стальных дателей, включающий термическую обработку и последующую поверхностную закалку деталей лазерным лучом.

Применение такого способа для термического упрочнения режущих кромок ножей для резки проката, например, позволяет по высить ударную вязкость до 25 Мдж/м при том же уровне твердости. Однако при этом не наблюдается повышения износостойкости ножей, а также срока их службы, хотя количество отказов ножей по выкрашиванию и сокращается. Повышение стойкости лазерного термоупрочнения ножей не перекрывает в этом случае затрат по замене но„, Я2,Ä 1747508 А1

<я)з С 21 0 1/09

Й 1 ОЗ .

2 (54) СПОСОб УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО

ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к термической обработке стали концентрированными источниками энергии, конкретнее лазерным излучением, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении режуще. го инструмента. Цель изобретения — повышение качества инструмента путем увеличения стойкости режущей кромки. Сущность изобретения заключается в том. что после объемной закалки с последующим отпуском инструмента проводится закалка с помощью лазерного луча его режущей кромки, причем смещение каждой последующей дорожки относительно предыдущей составляет 0,6-1,2 ширины дорожки, а сканирование лазерного луча осуществляется под углом 30-60 к режущей кромке, 4 фиг.. 1 табл, жей. подвергаемых выбраковке по выкрашиванию режущей кромки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ лазерного термоупрочнения режущего инструмента, включающий объемную закалку с последующим отпуском и поверхностной закалкой сканированием лазерного пуча в пределах заданной ширины образованной несколькими дорожками упрочненной зоны.

Однако такой способ не обеспечивает достаточного дпя приработки упрочненного слоя чередования зон закалки и отпуска, что отрицательно сказывается на стойкости упрочненной режущей кромки и приводит к ее разрушению в процессе эксплуатации при циклйческих нагрузках.

Режущая кромка обработанного известным способом инструмента образована непрерывным закаленным слоем металла, 1747508 едином зо«ой закалки, под которой находится зона отпуска. Поэтому в местах концентрации растягивающих напряжений при локальных нагрузках на инструмент в нем релаксируются трещины, что ведет к выкрашиванию режущей кромки и преждевременному выходу иэ строя, Целью изобретения является повышение стойкости упрочненной режу< <ей кромки эа с.з улучшен: ; усл<., и приработки зон закалки и отпуска, Поставленная цель достигается тем, что в способе лазерного термоупрочнения режущей кромки инструмента, включающем объемную закалку с последующим отпуском и поверхностной закалкол сканированием лазерного луча в пределах заданной ширины образованной йесколькими Дорожками упрочненной зоны, смещение каждой последующей дорожки относительно предыдущей выбирают в интервале 0,6-1,2. ширины дорожки, а сканирование, лазерного луча осуществляют под углом 30 — 60 к режущей кромке инструмента.

На фиг.1 показан нож, обрабатываемый лазерным инструментом; на фиг.2 — дорожки упрочненной зоны при минимальном смещении; на фиг.3 — то же, при среднем смещении, на фиг.4 — то же, при максимальном смещении.

Режущий инструмент содержит нож 1, режущую кромку 2 шириной В, дорожки 3 упрочненной зоны. Кроме того на чертежах обозначено ширина S дорожки, величина! смещения дорожек (min = 0,6 S, make = 1,2

S). Стрелкой показано направление лазерного луча.

Способ осуществляют следующим образом;

Проводят термическую обработку образцов, например из стали 6Х82С. Образец подвергают закалке в масле с отпуском и дополнительной закалке сканированием лазерного луча. Нагрев под объемную закалку s масле осуществляют до температуры 950 С.

Точка начала мартенситного превращения TM . = 210 С. Отпуск при температуре 200 С ведут в течение 1 ч: Поверхностную закалку сканированием лазерного луча посредством установки "Комета 2M" осуществляют по прямолинейному закону с последовательным образованием дорожек 3. Плотность мощности луча 5 — 10" В т/см, скорость перемещения г луча относительно ножа 1 10-15 мм/с, диаметр пятна нагрева 3 мм. Амплитуда сканирования равна ширине упрочненной зоны, Ширина упрочненной зоны в зависимости от типа ножа составляет 5-12 мм..

Следует отметить, что для тонких ножей толщиной 5 — 10 .мм угол рекомендуется брать ближе к 60О, в то время как для толстых ножей толщиной более 10 мм — ближе к ЗОО.

Траектория сканирования обеспечивается системой ЧПУ, связанной с лазерной установкой.

Смещение каждой последующей дорожки 3 относительно предыдущей в интервале 0,6-1,2 ширины дорожки обеспечивает

10 создание оптимальных условий приработки зон закалки и отпуска, которые выполняют демпфирующую роль при циклическом нагружении режущей части ножа 1, тем самым повышается стойкость слоя упрочненной зоны, и следовательно. ресурс работы режущего инструмента;

Величина смещения меньше 0,6 ширины дорожки 3 ведет к повышенным энерге15 тическим затратам и снижению стойкости

20 ножа 1 за счет перезакалки лазерноупроч-. ненных участков поверхности режущей кромки 2, приводящей к концентрированию растягивающих напряжений, которые, в свою очередь, обеспе <ивают раскрытие тре?5 щин.

Величина смещения 1,2 ширины дорож-: ки получена при максимальной приработке эон упрочнения и отпуска.

Величина смещения больше 1,2 шири30 ны дорожки приводит к выходу на рабочую поверхность ножа исходной структуры, что ведет к преждевременному износу инструмента. Сканирование лазерного луча под. ; углом 30-60 к режущей кромке 2 инстру35 мента способствует адаптации структуры слоя упрочненной зоны. к действию скалывающих напряжений прй эксплуатации режущего инструмента, что в совокупности со смещением дорожек 3 увеличивает ударную

40 вязкость упомянутого слоя и его ресурс работы, Сканирование лазерного луча под углом, лежащим вне заявленного интервала ухудшает адоптацию структуры упрочнен45 ного слоя к действию скалывающих напряжений при эксплуатации ножей.

При угле сканирования больше 60 резко падает качество термообработки, происходит увеличение объемной доли зоны

50 отпуска в упрочненном слое, что приводит к снижению стойкости режущей кромки 2.

Критерием оценки стойкости упрочненной режущей кромки является время эксплуатации инструмента до его разрушения — эксплуатационная стойкость, см. таблицу, 55 Формула изобретения

Способ упрочнения режущего инструмента, включающий объемную закалку, отпуск и поверхностную закалку перемещающимся лазерным лучом, направленным под заданным

1747508

Влияние параметров обработки на стойкость ножей сортопрокатного стана 250 углом "K феЖфщей кромке инструмента и с образойай@ем дорожек упрочнения с задан- . ным смещением относительно друг друга по отношению к ширине отдельной дорожки, отличающийся тем, что, с целью 5 повышййия качества йнструмейта путем увеличения стойкости режущей кромки, лазерный hY÷ при закалке.напфавлЪют под углом 30-60О, а образование дорожек упрочнения осуществляют со смещением относительно друг друга 0,6-1,2 от ширины дорожки.

1747508

Составитель В:М.Катунин

Редактор Ю.Середа Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е. Соломиская

Заказ 2474 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5

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