Способ обработки режущих пластин из твердых сплавов на основе монокарбидов вольфрама

 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к холодной и горячей механической обработке металлов, в частности к методам увеличения износостойкости режущего инструмента. Целью изобретения является предупреждение возникновения остаточной радиоактивности, повышение экономичности способа и возможность увеличения износостойкости режущих пластин. Цель достигается тем, что на пластину наносят износостойкое покрытие, а последующую обработку ведут дозами γ в интервале от 6 · 10² до 6 · 10³ рентген. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к холодной и горячей механической обработке металлов, в частности к методам увеличения износостойкости режущего инструмента.

Известен способ [1] увеличения износостойкости твердосплавного режущего инструмента на основе монокарбида вольфрама путем нанесения износостойкого покрытия, состоящего, например, из карбидов или нитридов титана. Способ позволяет увеличить износостойкость твердосплавного режущего инструмента в несколько раз.

Известен способ увеличения износостойкости твердосплавного режущего инструмента на основе монокарбида вольфрама путем имплантации ионов азота или гелия из импульсного источника [2] Наиболее близким к заявляемому является способ обработки твердосплавного режущего инструмента (твердый сплав на Т5К10) на основе монокарбида вольфрама путем воздействия одним из видов ионизирующей радиации пучком протонов высоких энергий (энергия протонов Е_о=6,3 МэВ, поток Ф=4 ˙ 10¹⁴см^-2).

Недостатками известных способов являются недостаточное (в среднем в 2,5 раза) увеличение износостойкости по сравнению с прототипом (максимальное увеличение износостойкости в 9 раз); необходимость использования уникального дорогостоящего оборудования импульсного ускорителя ионов; необходимость использования уникального дорогостоящего оборудования ускорителя заряженных высоких энергий (циклотрона), остаточная радиоактивность обработанных изделий, отсутствие увеличения износостойкости у режущих пластин из твердого сплава МС 3210, большая длительность процесса облучения порядка нескольких часов.

Целью изобретения является предупреждение возникновения остаточной радиоактивности, повышение экономичности способа и увеличения износостойкости режущих пластин.

Цель достигается тем, что на пластину наносят износостойкое покрытие, а последующую обработку ведут дозами γ -излучения в интервале от 6 ˙ 10² до 6 ˙ 10³ рентген.

Положительный эффект настоящего изобретения проявляется в том, что появляется возможность использования простого оборудования, например природных источников γ-излучения; в частности Со⁶⁰, Сs¹³⁷ с энергиями γ-квантов (0,5-1,2 МэВ), не вызывающими наведения остаточной радиоактивности в твердосплавном материале; появляется возможность существенно уменьшить время воздействия, снизив его до 6-60 с; износостойкость режущих пластин с покрытием из карбида титана TiC в 4,5 раза превышает износостойкость пластин без покрытия.

Экспериментально установлено, что режущие пластины, изготовленные из твердых сплавов марок МС 111 и МС 146 без покрытия, увеличивают свою износостойкость от 30% (МС 146) до 4,5 раз (МС 111) после воздействия γ-излучения с энергией примерно 0,5 МэВ и дозами от 6 ˙ 10² до примерно 1,0 ˙ 10⁸ рентген, причем максимум времени работоспособности t_p (t_рмакс) достигался дважды: при дозе 6 ˙ 10⁴ рентген и дозе примерно 8,6 ˙ 10⁷рентген. В то же время пластины из сплава МС 146 с покрытием из карбида титана (МС 1460) увеличивают свою износостойкость в максимуме на 75% причем энергетическое положение t_р.макс изменяется: первый максимум t_pнаблюдается при дозе 6 ˙ 10² рентген, а второй при дозе 7,2 ˙ 10⁵рентген.

На чертеже приведен график дозовых зависимостей времени работоспособности режущих пластин из твердых сплавов МС 111 и МС 146 (без покрытия и с покрытием из карбида титана (МС 1460)).

П р и м е р 1. В Московском комбинате твердых сплавов (МКТС) проведены испытания на износостойкость режущих пластин, изготовленных из твердого сплава марки МС 111. Пластины были подвергнуты воздействию γ-излучения от природного источника -Сs¹³⁷ с энергией примерно 0,5 МэВ, и дозами от 6 ˙ 10² до примерно 1,0 ˙ 10⁸ рентген. Обрабатываемый материал сталь 50. Обработка проводилась на станке модели 1 М63. Скорость резания V 180, 215 и 220 м/мин, подача S= 0,20 мм/об. глубина резания t=1,0 мм. Зависимость нормированного времени работоспособности (t_p/t_pмакс) от дозы облучения представлена в табл. 1 и на чертеже (кривая 1). На кривой 1 наблюдаются два максимума: один соответствует дозе 6 ˙ 10⁴ рентген, второй дозе примерно 8,6 ˙ 10⁷ рентген.

П р и м е р 2. В Московском комбинате твердых сплавов (МКТС) проведены испытания на износостойкость режущих пластин, изготовленных из твердого сплава марки МС 146. Пластины были подвергнуты воздействию γ-излучения от природного источника -Сs137 с энергией примерно 0,5 МэВ и дозами от 6 ˙ 10² до примерно 1,0 ˙ 10⁸ рентген. Обрабатываемый материал сталь 50. Обработка проводилась на станке модели 1М63. Скорость резания V-140 м/мин, подача S= 0,20 мм/об. глубина резания t=1,0 мм. Зависимость нормированного времени работоспособности от дозы облучения γ-квантами представлена в табл. 2 и на чертеже (кривая 2). На кривой 2, как и на кривой 1, наблюдаются два максимума: один при D_γ1=6 ˙ 10⁴рентген, другой при D_γ2 примерно равном 8,6 ˙ 10⁷ рентген.

П р и м е р 3. В Московском комбинате твердых сплавов (МКТС) проведены испытания на износостойкость режущих пластин, изготовленных из твердого сплава марки МС 146 с покрытием из карбида титана TiC (МС 1460). Пластины были подвергнуты воздействию γ-излучения от природного источника -Сs137 с энергией примерно 0,5 МэВ и дозами от 6 ˙ 10² до примерно 1,0 ˙ 10⁷ рентген. Обрабатываемый материал сталь 50. Обработка проводилась на станке модели 1М63. Скорость резания V=150 м/мин, подача S=0,20 мм/об. глубина резания t= 1,0 мм. Зависимость нормированного времени работоспособности от дозы облучения γ-квантами представлена в табл. 3 и на чертеже (кривая 3). На кривой 3, как и на кривых 1 и 2, наблюдаются два максимума, но их энергетическое положение смещается влево поглощенные дозы уменьшаются на два порядка: D_γ1 6 ˙ 10² рентген, D_γ2 7,2 ˙ 10⁵ рентген.

Уменьшение доз поглощения, при которых наблюдаются максимумы времени работоспособности t_p, на два порядка объясняется тем, что энергия затрачивается лишь на изменение свойств пленки и переходного слоя, толщина которых на несколько порядков меньше толщины пластины. Кроме того, предлагаемый способ применим к износостойким покрытиям, изготовленным из других материалов, например нитрида титана TiN, карбонитрида титана TiCN, двуокиси алюминия Al₂O₃ и т.п.

В связи с тем, что, как следует из табл. 3, при D 6 ˙ 10³рентген, t_p= 0,85 t_pмакс, в качестве рабочего диапазона доз облучения целесообразно принять интервал 6 ˙ 10² 6 ˙ 10³ рентген.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МОНОКАРБИДОВ ВОЛЬФРАМА путем воздействия ионизирующей радиации, отличающийся тем, что на пластину наносят износостойкое покрытие, а последующую обработку ведут дозами γ-излучения в интервале 6 · 10² - 6 · 10³ Р.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3