Способ восстановления изношенного режущего инструмента из быстрорежущей стали

 

Использование: инструментальное производство, восстановление изношенного инструмента из быстрорежущей стали. Способ состоит в восстановлении электродуговой наплавкой режущего инструмента из быстрорежущей стали, при котором перед наплавкой с режущей кромки удаляют нагартованный и прилегающий к нему слои металла, затем проводят термообработку, шлифовку и заточку. Способ позволяет сократить термический цикл обработки, тем самым резко уменьшить термическое влияние на геометрию инструмента и склонность его к трещинообразованию, следствием чего является повышение качества восстановленного режущего инструмента.

Изобретение относится к инструментальному производству и может быть использовано при восстановлении изношенного инструмента из быстрорежущей стали методом наплавки режущей кромки инструмента.

Известен способ восстановления изношенного режущего инструмента, при котором сначала по ходу технологического процесса производят изотермический отжиг, предварительный подогрев до 650 700^oC, наплавку, механическую обработку, закалку, 3-х кратный отпуск, шлифовку и заточку [1] Недостатком известного способа являются более высокая трудоемкость изготовления, обусловленная проведением изотермического отжига, подогрева под наплавку и закалки. Высокие температуры отжига (860.880^oC), закалки (1220. 1260^oC) вызывают коробление, окисление посадочных поверхностей, что в подавляющем большинстве случаев не позволяет проводить восстановление изношенного инструмента названным способом.

Для устранения указанных недостатков в способе восстановления изношенного режущего инструмента путем наплавки режущей кромки и механической обработки, включающей шлифовку и заточку, перед наплавкой с режущей кромки инструмента удаляют нагартованный и прилегающий к нему слои металла.

Это позволяет резко снизить высокий уровень технических напряжений, которыми обладает быстрорежущая сталь после окончательной термообработки (закалки, 3-х кратного отпуска).

Конструкцией режущего инструмента обусловлено наличие максимальной концентрации термических напряжений в острие режущей кромки. Данное положение усугубляется наличием нагартованного слоя до 0,1 мм на острие режущей кромки изношенного инструмента, образовавшегося в процессе его эксплуатации.

Сочетание двух вышеназванных факторов (термические напряжения и наличие нагартованного слоя) с термическим "ударом", который вызывает в первоначальный момент дуговой процесс наплавки, обуславливает интенсивное трещинообразование.

Для смягчения вышеназванных факторов, т.е. снижения уровня термических напряжений в известном способе используется термообработка.

Предлагаемое техническое решение позволяет за счет удаления нагартованного и прилегающего к нему слоев металла резко уменьшить уровень концентрации термических напряжений.

Сниженный уровень концентрации термических напряжений и запас прочности режущего инструмента позволяет производить восстановление изношенной режущей кромки инструмента методом наплавки без предварительной термообработки.

Экспериментально установлено, что общая величина снимаемого с режущей кромки слоя составляет 0,3 мм.

Удаляемый металл не является дефектным, а является концентратором остаточных напряжений, наличие которых неизбежно и обусловлено конструктивными и технологическими особенностями изготовления режущего инструмента из быстрорежущей стали.

Способ осуществляется следующим образом. 1. На режущем инструменте, подлежащем восстановлению, снимают слой металла с режущей кромки на величину до 0,3 мм; 2. Производится наплавка режущей кромки инструмента и 3-х кратный отпуск (Т 560^oC). 3. Шлифовка и заточка восстанавливаемого инструмента.

Наплавка производится на вершины зуба, что позволяет обеспечить минимальный объем наплавки. Малый объем наплавляемого металла обуславливает наличие высоких скоростей кристаллизации за счет интенсивного теплоотвода в корпус режущего инструмента. Вследствие этого наплавленный металл при охлаждении в интервале закалочных температур приобретает и закалочные структуры: аустенитно-мартенситную матрицу с наличием точечных карбидов и тонкой сетки первичных карбидов, при этом твердость составляет 60,5.62,0 ед. по HRC_э.

Последующий 3-х кратный отпуск (Т 560^oC) позволяет снизить уровень остаточных напряжений и стабилизировать структуру. Твердость наплавленного металла после отпуска составляет 63,0.65,0 ед. HRC_э. Технологический припуск, образующийся при восстановлении (ориентировочно 0,5.1,0 мм) допускает возможность его удаления на операциях шлифовки и заточки, таким образом, отпадает необходимость проведения изотермического отжига после наплавки, с целью снижения твердости наплавленного металла до 27.30 ед. HRC_э для последующей механической обработки. Техническим преимуществом предлагаемого способа по сравнению с прототипом является сдедующее. 1. Сокращение термического цикла. 2. Резкое уменьшение термического влияния на геометрию инструмента и склонность его к трещинообразованию. 3. Простота способа и возможность его осуществления на любом предприятии. 4. Высокое качество восстановленного режущего инструмента.

Пример конкретного осуществления предлагаемого способа восстановления изношенного режущего инструмента: партия насадных фрез ⊘ 48,5 мм в кол-ве 72 шт. была восстановлена в следующей технологической последовательности. 1. Притупление режущих кромок на величину до 0,3 мм. 2. Аргоно-дуговая наплавка. 3. 3-х кратный отпуск (Т 560^oC), HRC_э 63,5.65,0 ед. 4. Шлифовка и заточка. Эксплуатационная стойкость восстановленного режущего инструмента находится на уровне серийно изготавливаемого инструмента.

Формула изобретения

Способ восстановления изношенного режущего инструмента из быстрорежущей стали электродуговой наплавкой с последующей термообработкой, шлифовкой и заточкой, отличающийся тем, что перед наплавкой с режущей кромки удаляют нагартованный и прилегающий к нему слои металла.