Инструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформированием

 

Использование: инструментальное производство , машиностроение. Сущность изобретения: инструмент содержит двухслойное кольцо с рабочим и несущим слоями из твердосплавного материала с содержанием связки 2-8 мас.% и КЛТР, меньшим , чем КЛТР твердосплавного материала несущего слоя, а несущий слой выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки 16-18 мас.%.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 22 F 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4717090/02 (22) 10.07.89 (46) 07.01.93. Бюл, N 1 (71) Тернопольский филиал Львовского политехнического института им. Ленинского комсомола (72) П, Д. Кривый, Л, Г. Бодрова, Л, Н. Кумановский и Г. М, Крамар (56) Патент Великобритании ¹ 1466312, кл.

В 21 С 3/02, 1977, Изобретение относится к инструментальной промышленности и может найти широкое применение в машиностроении и других отраслях для финишной обработки пластическим деформированием цилиндрических поверхностей.

Известна волок-заготовка, изготовляемая из однородного твердосплавного материала, Недостатком ее является невысокая прочность на радиальное растяжение и большой расход вольфрамсодержащих твердых сплавов.

Известны также порошковые полые цилиндры, обрабатываемые внутренним или внешним давлением.

Их недостатком является невозможность повышения прочности и достижения экономии материала.

Наиболее близким к изобретению является инструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформированием, содержащий рабочий элемент, непосредственно связанный с несущим элементом, причем рабочий элемент состоит из твердого материала, например алмаза или кубического нитрида бора, смеЯ ц„1785816 А1 (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ (57) Использование: инструментальное производство, машиностроение, Сущность изобретения; инструмент содержит двухслойное кольцо с рабочим и несущим слоями из твердосплавного материала с содержанием связки 2 — 8 мас.% и КЛТР, меньшим, чем КЛТР твердосплавного материала несущего слоя, а несущий слой выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки 16 — 18 мас.%. шанного с карбидом металла или металлом, а несущий элемент содержит 75 — 94% карбида и 6 — 25% металла-связки, например кобальта, при этом рабочий элемент спечен с несущим элементом, Его недостатком является невысокая стоимость, дефицитность исходных материалов и невысокая прочность.

Целью изобретения является повышение прочности и надежности инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что инструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформированием представляет собой двухслойное кольцо с рабочим и несущими слоями, которые выполнены из различных твердосплавных материалов с различными коэффициентами линейного термического расширения (КЛТР), причем рабочий слоя выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки 2 — 8 мас,% и КЛТР, меньшим, чем

КЛТР твердосплавного материала несущего слоя, а несущий слой выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки

16 — 18 мас.%

1785816

Предлагаемый инструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформированием выполнен s виде двухслойного кольца с рабочим слоем и несущим слоем с соотношением толщин сте- 5 нок, например, 1:1. Оба слоя выполнены из различных твердосплавных материалов с различным содержанием связки и различными КЛТР. Рабочий слой, непосредственно деформирующий металл, выполнен в 10 виде кольца из твердого износостойкого материала, например ВК, с содержанием связки 2 — 8 мас., КЛТР которого соответственно 4 х 10 — 5 х 10 С, т, е. меньше, чем у материала несущего слоя ин- 15 струмента из более дешевого и менее твердого и износостойкого материала, например ВК 20, АНТ или КНТ, с содержанием связки 16 — 18 мас,ф,, КЛТР сплавов ВК

20, КНТ 16 и АНТ 18 соответственно 5,7х 20

10, 7,6 х10, 8,92 х 10 С, Таким образом, сформировав слои из указанных материалов, осуществляют спекание.

Температура спекания материалов слоев не должна отличаться более чем на 50 С.

B процессе спекания инструмента, который протекает с образованием жидкой фазы, происходит перераспределение связки и градиент концентрации ее постепенно выравнивается. Однако продолжительность процесса спекания (примерно 20 мин) недостаточна для полной гомогенизации сплава по всему объему инструмента, поэтому получается изделие с переменным содержанием связки.

Использование материалов на основе различных тугоплавких соединений или других материалов для создания инструмента целесообразно лишь в том случае, если интерметаллидные фазы на границе слоев, образующиеся при температурах спекания материалов, не обладают повышенной хрупкостью и пониженной прочностью.

После спекания такого инструмента в нем образуется предварительно-напряженное состояние, повышающее его прочность на растяжение или сжатие, в зависимости от расположения материалов в слоях.

Предлагаемый инструмент для обработки наружных цилиндрических поверхностей воспринимает при работе нагрузки растяжения в радиальном направлении, Рабочий слой этого инструмента выполнен из твердого сплава, например ВК 2 (2 мас. Д связки) с меньшим КЛТР (4,0 х10 С ), а несущий слой из твердого сплава, например ВК 20 (20 мас., связки) с большим КЛТР (5,7 х10 С ).

Предлагаемый инструмент для обработки внутренних цилиндрических поверхностей воспринимает нагрузки сжатия в радиальном направлении. Рабочий слой этого инструмента выполнен из твердосплавного материала, например, марки ВК 2 с меньшим КЛТР, чем у материала несущего слоя, который выполнен из сплава, например ВК 20.

Предлагаемый инструмент обладает запасом прочности, который позволяет существенно увеличить нагрузку во время обработки или уменьшить. размеры инструмента при той же нагрузке.

Пример, Изготовили опытные образцы, Однослойный инструмент был изготовлен из твердого сплава ВК 2 (КЛТР=4х 10

С ) двухслойный — из различных материалов: рабочий слой — из твердого сплава ВК

2, а несущий — из BK 20 (КЛТР=5,7 х10

Ос 1)

Испытания инструментов на прочность проводили на разрывной машине МР— 6 с использованием специального устройства.

Устройство состоит из трубчатого корпуса, в верхнюю часть которого установлена шаровая опора, волока упирается в нее, поджимаемая вверх коническим штоком, который верхним концом защемляется захватом разрывной машины. На нижний конец трубчатого корпуса завинчена гайка с хвостовиком, защемленным нижним захватом.

Исп ыта ни я и ро водил и следующим образом. В корпус с отвинченной специальной гайкой устанавливали шаровую опору, испытываемый инструмент и конический шток, пропустив его через отверстие в дне трубчатого корпуса, Верхний конец штока закрепляли захватом, навинчивали специальную гайку и закрепляли ее хвостовиком в нижнем захвате машины. Включали машину и, перемещая нижний захват вниз, создавали определенное усилие. При достижении критического значения испытываемый инструмент разрушался.

Полученные значения усилия разрыва и характеристики распределения среднего значения усилия разрыва, среднеквадратическое отклонение и дисперсия представлены в табли це.

Оценка существенности полученных статических данных проводилась по критериям F и t .

= — = — = 4(1)

Я 621

Я 442

1785816

Характеристики разрушения инструмента

Составитель И.Аронин

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор

Заказ 214 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Приняв надежность 0,95 при числе свободы К1=Кг=п — 1=7, будем иметь:

F=1,4; Ртабл.=3,73. Так как Р<Ртабд„то отличие по дисперсии несущественное.

Определяют вероятность P («).

К =п1+пг — 2=14.

P («) «0,05, что свидетельствует о том, что технологическое мероприятие (создание двухслойного инструмента) эффективно, т. е. существенно отличается по среднему значению.

Усилие разрыва инструмента, состоящего из двух слоев, увеличивается по сравнению с однослойным на 24%, Формула изобретения

Инструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформированием, содержащий двухслойное кольцо с

5 рабочим и несущим слоями из твердосплавных материалов, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и надежности инструмента, рабочий и несущий слои выполнены из материалов с различными коэффици10 ентами линейного термического расширения, причем рабочий слой выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки 2 — 8 мас.% и коэффициентом линейного термического расширения меньшим, чем коэффициент

15 линейного термического расширения твердосплавного материала несущего слоя, а несущий слой выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки 16-18 мас.%.