Способ обработки режущих пластин из твердого сплава т15к6

Авторы патента:

C21D1/09 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

B22F3/24 - последующая обработка заготовок или изделий

B22F2003/248 - Порошковая металлургия; производство изделий из металлических порошков; изготовление металлических порошков (способы или устройства для гранулирования материалов вообще B01J 2/00; производство керамических масс уплотнением или спеканием C04B, например C04B 35/64; получение металлов C22; восстановление или разложение металлических составов вообще C22B; получение сплавов порошковой металлургией C22C; электролитическое получение металлических порошков C25C 5/00)

Владельцы патента RU 2784901:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке лазером при изготовлении и ремонте различных машин и механизмов. Способ обработки режущих пластин из твердого сплава Т15К6 включает лазерную обработку режущих пластин из твердого сплава Т15К6 с использованием лазера непрерывного воздействия. Лазерную обработку проводят при плотности мощности лазерного излучения 0,5·10⁶-1,5·10⁶ Вт/м², скорости распространения лазерного луча 0,5·10^-2-1,5·10^-2 м/с, при этом диаметр луча составляет 0,5·10^-3-1,5·10^-3 м, а расстояние от режущей кромки пластины до места облучения составляет 0,5-1,0 мм, после лазерной обработки осуществляют отпуск в графитовом тигле в засыпке графита ГК-1 при температуре 550-650°С и выдержке 30-90 мин. Увеличивается износостойкость режущих пластин из твердого сплава Т15К6. 5 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке лазером при изготовлении и ремонте различных машин и механизмов. Известен способ поверхностной импульсной лазерной обработки материалов (Коваленко B.C. Упрочнение деталей лучом лазера. - Киев: Техника, 1981. - 131 с.; SU 1752514 А1 07.08.1992; А.Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов. Основы лазерного термоупрочнения сплавов. - М.: Высшая школа, 1988, кн. 3, с. 98-102, 118-119, кн. 6, с. 106-107, 124; технология «Laser shot peening». Институт лазерной физики (г. Санкт- Петербург)), который представляет собой последовательную закалку материала изделия при облучении лазером. Основные недостатки поверхностной импульсной лазерной обработки изделий следующие: - одновременное упрочнение нескольких поверхностей недопустимо; - прилегающие поверхности после импульсной лазерной обработки ослаблены против действия сил хрупкого разрушения; - процесс продолжителен во времени (за счет многократного облучения одного изделия) и требует значительных энергетических затрат; - при износе или переточке изделия упроченный слой удаляется.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов, заключающийся в том, что пластины подвергают лазерной обработке с использованием лазера непрерывного воздействия при плотности мощности лазерного излучения 2⋅106 Вт/м2, скорости распространения лазерного луча в пределах 2⋅10-2±1⋅10-2 м/с, при этом диаметр луча устанавливают от 1,5⋅10-3 до 2,5⋅10-3 м, а расстояние от режущей кромки до места облучения от 1 до 1,5 мм, причем перед непрерывным лазерным воздействием производят карбонитрацию в ванне карбонитрации при температуре от 540°C до 580°C в расплаве солей на основе 20% цианата калия KCNO и калия углекислого К₂СО₃ - 80% поташа К₂СО₃ с выдержкой в течение 30 мин [Патент N2688104, C1, C21D 1/09, 17.05/2019]. Недостатками известного способа являются:

- твердый сплав только группы ВК;

- относительно малая степень упрочнения режущих пластин из твердых сплавов;

- низкая стойкость режущих пластин из твердых сплавов к воздействию ударных нагрузок.

Заявляемое изобретение направлено на увеличение степени упрочнения и стойкости к воздействию ударных нагрузок.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационных свойств твердых сплавов введением после непрерывного лазерного воздействия отпуска, что увеличивает стойкость при резании твердых сплавов.

Техническая задача решается тем, что cпособ обработки режущих пластин из твердого сплава Т15К6, включает лазерную обработку режущих пластин из твердого сплава Т15К6 с использованием лазера непрерывного воздействия, отличающийся тем, что лазерную обработку проводят при плотности мощности лазерного излучения 0,5⋅10⁶ - 1,5⋅10⁶ Вт/м², скорости распространения лазерного луча 0,5⋅10^-2 - 1,5⋅10^-2 м/с, при этом диаметр луча составляет 0,5⋅10^-3 - 1,5⋅10^-3 м, а расстояние от режущей кромки пластины до места облучения составляет 0,5-1,0 мм, после лазерной обработки осуществляют отпуск в графитовом тигле в засыпке графита ГК-1 при температуре 550 - 650°С и выдержке 30 - 90 мин.

Для пояснения способа обработки режущих пластин из твердого сплава Т15К6 на фиг.1 показан внешний вид твердосплавной пятигранной пластины Т15К6 после непрерывной лазерной обработки и отпуска, увеличение 1:1, на фиг.2 показан график изменения твердости твердосплавных пластин Т15К6 в зависимости от температуры отпуска после непрерывного лазерного воздействия, на фиг.3 показана микроструктура твердого сплава Т15К6 после непрерывного лазерного воздействия и отпуска при температуре 550°С, 1455НV, износ 0,02 мм, а - увеличение 640, б - увеличение 1280, на фиг.4 - микроструктура твердого сплава Т15К6 после непрерывного лазерного воздействия и отпуска при температуре 600°С, 1492НV, износ 0,02 мм, а - увеличение 640, б - увеличение 1280, на фиг.5- микроструктура твердого сплава Т15К6 после непрерывного лазерного воздействия и отпуска при температуре 650°С, 1485 НV, износ 0,02 мм, а - увеличение 640, б - увеличение 1280.

Способ обработки режущих пластин из твердого сплава Т15К6 осуществляют следующим образом:

После непрерывного лазерного воздействия до и после отпуска (Т_отп= 600°С ± 50°С, выдержка 60±30 мин) образцов были определены твердость и износ при резании по задней и передней поверхности (таблица 1 и фиг.2).

Таблица 1
Вид термообработка образца	Температура, °С	HV
текущая	средняя
Исходный		1510 1458 1510	1493
Лазерная обработка	1⋅10⁶Вт/мм², 1⋅10^-2 м/с	2180 2160 2200	2180
Лазерная обработка (ЛО) + отпуск	550	2010 2020 2000	2010
Лазерная обработка (ЛО) + отпуск	600	2058 2048 2068	2058
650	2108 2061 2061	2077

Характеристика исследуемых образцов после отпуска в графитовом тигле приведены в таблице 2.

Результаты исследований на данном этапе показали, что отпуск в графитовом тигле эффективно проводить для сплава Т15К6 при температуре 600°С.

Как показали результаты исследований, лазерная обработка с последующим отпуском обеспечивает стабильность свойств, износ при резании уменьшился в 3 раза по сравнению с исходным сплавом. Резание проводилось торцевым точением от центра к периферии n= 400, t = 1 мм, s =0,1 мм/об. Износ задней грани твёрдого сплава Т15К6 после лазерной обработки с дальнейшим отпуском уменьшился с 0,45 до 0,02 мм.

Таблица 2
Режим	Т15К6
ЛО+ отпуск при 550°С	Твёрдость увеличилась на 25 %
ЛО+ отпуск при 600°С	Твёрдость увеличилась на 27 %
ЛО+ отпуск при 650°С	Твёрдость увеличилась на 28 %

После проведения лазерной обработки с последующим отпуском твёрдого сплава Т15К6 были приготовлены шлифы и изучены микроструктуры данного сплава при различных увеличениях. Изучение микроструктуры твердосплавных пластин проводили на металлографическом микроскопе Altamy Met 3 с последующим фотографированием микроструктуры на цифровом фотоаппарате (фиг.3-5).

Твёрдый сплав Т15К6 при увеличении температуры отпуска (лазерная закалка, отпуск) меняет свою микроструктуру следующим образом: происходит насыщение кобальтовой связки вольфрамом и титаном, которое ведет к увеличению количество тёмной фазы -β-кобальт, что ведёт к повышению твёрдости образцов ( фиг.3- микроструктура твердого сплава Т15К6 после лазерная обработка с дальнейшим отпуском (1⋅10⁶Вт/мм², 1⋅10^-2 м/с, Т_отп= 600°С - 60 мин), 2058 НV, износ 0,01 мм, а - увеличение 640, б - увеличение 1280.,

Влияние лазерной обработки с последующим отпуском на износ поверхности (таблица 3) твёрдого сплава Т15К6 изучено в следующей серии экспериментов.

Таблица 3
Марка материала	Вид обработки	Предел прочности при изгибе, МПа	Твердость, НV	Износ при резании, мм
задняя поверхность	передняя поверхность
Т15К6	Исходный	1500	1493	0,3	0,15
1⋅10⁶Вт/мм², 1⋅10^-2 м/с, Т_отп= 600°С - 60 мин	2150	2058	0,04	0,06

Анализ результатов проведённых экспериментальных работ по повышению механических и эксплуатационных свойств твёрдого сплава групп ТК и сравнение с прототипом приведены в таблице 4. После лазерной обработки с отпуском образцов по режиму: 1⋅10⁶Вт/мм², 1⋅10^-2 м/с, Т_отп= 600°С - 60 мин твёрдость увеличилась на 25 %, износ при резании уменьшился в 4 раза.

Таблица 4
Марка материала	Вид обработки	Предел прочности при изгибе, МПа	Твердость, НV
Т15К6	Исходный	1500	1493
Лазерная обработка с отпуском	2150	2058
	Прототип		1500

Способ обработки режущих пластин из твердого сплава Т15К6, включающий лазерную обработку режущих пластин из твердого сплава Т15К6 с использованием лазера непрерывного воздействия, отличающийся тем, что лазерную обработку проводят при плотности мощности лазерного излучения 0,5·10⁶-1,5·10⁶ Вт/м², скорости распространения лазерного луча 0,5·10^-2-1,5·10^-2 м/с, при этом диаметр луча составляет 0,5·10^-3-1,5·10^-3 м, а расстояние от режущей кромки пластины до места облучения составляет 0,5-1,0 мм, после лазерной обработки осуществляют отпуск в графитовом тигле в засыпке графита ГК-1 при температуре 550-650°С и выдержке 30-90 мин.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности, к конструкциям линий водяного охлаждения сортовых и листовых станов. Устройство для регулируемого охлаждения проката содержит секцию, состоящую, по меньшей мере, из двух пустотелых охлаждающих роликов с радиально расположенными соплами для подачи охладителя.

Устройство плазменной закалки изделий // 2782582

Изобретение относится к устройствам плазменной закалки изделий. Устройство содержит плазменную горелку с соплом и электродом, установленным в соплодержателе, моноблок с панелью индикации, в котором установлены блок формирования закалочного тока, блок охлаждения плазменной горелки с рукавами подачи и слива охлаждающей жидкости, блок подачи инертного газа, а блок формирования закалочного тока содержит блок управления, и подключенные к нему инвертор, осциллятор и блок подачи инертного газа, при этом устройство также содержит средство передвижения для размещения и передвижения данного устройства, выполненное с возможностью размещения и фиксации на нем моноблока с рукавами и кабелями, а также с возможностью размещения и фиксации на данном средстве передвижения баллона с инертным газом и горелки с соплодержателем, шаг резьбы которого составляет 1,25 мм, а инвертор содержит восемь силовых каскадов на IGBT модулях, при этом блок управления содержит схему регулирования нарастания и спада тока закалки и электронное реле задержки.

Способ получения упрочненных заготовок из немагнитной коррозионностойкой аустенитной стали // 2782370

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения заготовок и их термической обработки из немагнитных коррозионностойких аустенитных сталей, и может быть использовано в машиностроительной, энергетической, химической и других отраслях промышленности, которые являются потребителями немагнитных коррозионностойких аустенитных сталей с сочетанием высокой прочности и пластичности.

Способ лазерного упрочнения рабочих поверхностей кромок режущего инструмента // 2781887

Изобретение относится к области закалки и может быть использовано при упрочнении кромок стальных деталей, изготовленных из стали и предназначенных для резки различных материалов. Способ лазерного упрочнения рабочих поверхностей кромок режущего инструмента включает обработку поверхностей кромок лазерным лучом, сфокусированным таким образом, что диаметр его пятна составляет от 0,3 до 3 мм, который перемещают со скоростью до 21,5 м/сек при осуществлении локального нагрева и охлаждения поверхности для непрерывной закалки, при этом при обработке поверхностей используют волоконный источник лазерного излучения мощностью от 700 до 10000 Вт и сканирующую оптическую систему с переменным фокусным расстоянием.

Способ получения износостойкого покрытия на основе квазикристаллического сплава системы al-cu-fe // 2781329

Изобретение относится к способам поверхностного упрочнения металлов и может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в условиях изнашивания и знакопеременных нагрузок. Способ получения износостойкого покрытия на основе квазикристаллического однофазного сплава системы Al-Cu-Fe на поверхностности стальной детали включает приготовление металлокерамического шликера, нанесение на поверхность стальной детали первого слоя покрытия в виде металлокерамического шликера, суспензированного в антикоррозионной двухкомпонентной грунт-эмали полиуретол 20s (УФ).

Лист анизотропной электротехнической стали и способ его производства // 2780701

Изобретение относится к металлургии, а именно к листу из анизотропной электротехнической стали и может быть использовано для изготовления сердечника трансформатора. Лист анизотропной электротехнической стали содержит стальной лист и изоляционное покрытие, сформированное на стальном листе и состоящее из оксидов, содержащих алюминий и бор, причем оксиды содержат кристаллические оксиды и максимальное значение отношения интенсивностей эмиссии бора к алюминию на границе раздела между изоляционным покрытием и стальным листом, проанализированное оптической эмиссионной спектрометрией тлеющего разряда, в 2,5-4,0 раза больше отношения интенсивностей эмиссии бора к алюминию в изоляционном покрытии.

Лист анизотропной электротехнической стали и способ его производства // 2779985

Изобретение относится к металлургии, а именно к листу анизотропной электротехнической стали. Лист анизотропной электротехнической стали содержит основной стальной лист, первичную пленку на основе форстерита, расположенную на поверхности основного стального листа, и придающую натяжение пленку на фосфатной основе, не содержащую хрома, которая расположена на поверхности первичной пленки.

Способ упрочнения поверхностей деталей с локальным чередованием свойств // 2779890

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам обработки поверхности трущихся узлов механизмов, и может найти применение в машиностроительной промышленности. Способ обработки гребня колеса железнодорожного транспорта включает проведение термоциклирования путем импульсной электроконтактной обработки при пропускании импульсного тока через прижатый к поверхности гребня и движущийся электрод с получением упрочненных ленточных зон.

Способ изготовления металлоизделий шарообразной формы // 2779559

Изобретение относится к изготовлению металлоизделий шарообразной формы. Осуществляют сквозной нагрев круглых заготовок соответствующего размера в среднечастотном индукционном устройстве, прокатку шаров на стане поперечно-винтовой прокатки при температуре 950-1070°С, закалку шаров до температуры 125-160°С в закалочном барабане с охлаждением проточной водой и самоотпуск шаров в контейнерах.

Устройство распылительного охлаждения, способное улучшить плоскостность полосы // 2779354

Изобретение относится к устройству для распылительного охлаждения полосы. Устройство содержит множество поперечных распылительных коллекторов, расположенных последовательно вдоль направления движения полосы, при этом горизонтальная ось каждого поперечного распылительного коллектора перпендикулярна направлению движения полосы и каждый поперечный распылительный коллектор снабжен множеством форсунок, при этом устройство снабжено двумя наборами продольных распылительных коллекторов, которые расположены раздельно с обоих торцов поперечного распылительного коллектора.

Твердый сплав с альтернативным связующим // 2771728

Изобретение относится к режущему инструменту и способу изготовления режущего инструмента, содержащего твердосплавную основу. Твердосплавная основа для изготовления режущего инструмента содержит карбид вольфрама и 3-20 мас.% связующего, причем связующее содержит интерметаллические выделения γ'-Ni3Al, внедренные в матрицу твердого раствора замещения.