Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia narzadzi do obróbki plastycznej takich jak na przyklad matryce, trzpienie, ciagadla, szczeki do walcowania gwintów, niektóre formy do odlewa¬ nia pod cisnieniem metali kolorowych oraz for¬ my natryskowe do mas plastycznych. Sposób ten dotyczy wytwarzania narzadzi ze stali narzedzio¬ wych stopowych do pracy na zimno i do pracy na goraco, których temperatura hartowania wynosi ponad 9ioO°C oraz ze stali szybkotnacych.Znane dotychczas siposoby wytwarzania narzadzi do obróbki plastycznej ze stali narzedziowych sto¬ powych w tym równiez ze stali szybkotnacych po¬ legaly na tym, ze narzedzia najpierw poddawane byly mechanicznej obróbce polaczonej czesto z wy¬ zarzaniem miedzyoperacyjnym w czasie której na¬ dawano im ksztalt, a nastepnie tak obrobione me¬ chanicznie narzedzia hartowano, odpuszczano i na koncu poddawano obróbce wykanczajacej polega¬ jacej najczesciej na dokladnym szlifowaniu lub tez dodatkowo na dogladzaniu. Celem obróbki wy¬ kanczajacej bylo utrzymanie wymiarów w gra¬ nicach czesto waskich tolerancji i nadanie po¬ wierzchniom pracujacym ostatecznych ksztaltów i gladkosci.Tak wykonane narzedzia odznaczaja sie duza dokladnoscia wykonania, duza gladkoscia pracu¬ jacych krawedzi i powierzchni, duza wytrzyma¬ loscia mechaniczna, ale jak sie okazalo w prak¬ tyce mala odpornoscia na zuzycie przez tarcie. 15 20 25 3t Twardosc tak wykonanych narzedzi mierzona na powierzchni pracujacej wynosi okolo 60 KRC i nigdy nie przekracza 67 HRC. Natomiast pod^ czas eksploatacji w podwyzszonych temperaturach powierzchnie robocze tak wykonanych narzedzi nie moga w zasadnie ogrzewac sie do temperatu¬ ry wyzs-zej od 540°C, gdyz po jej przekroczeniu ulegaja one odpuszczeniu i przedwczesnemu nad¬ miernemu zuzyciu.Najczesciej stosowanymi sposobami przedluza¬ nia zywotnosci narzedzi do obróbki plastycznej ze stali narzedziowych sa* napawanie powierzchni pracujacych materialami trudnotopliwymi i o du* zej twardosci na przyklad stellitami oraz przylu- towywanie lub przykrecanie wkladek ze spieków ceramicznych na przyklad z weglików spiekanych.Tak wykonane elementy robocze narzedzi do ob¬ róbki plastycznej oraz od' odlewania cisnienio¬ wego odznaczaja sie wprawdzie duza twardoscia, odpornoscia na temperature, odpornoscia chemicz¬ na i odpornoscia na zuzycie przez tarcie, jednalc stosowanie wyzej wymienionych metod jest ogra¬ niczone badz to kruchoscia pracujacych wkladek ceramicznych, maia wytrzymaloscia zlacz spawa¬ nych lub lutowanych, badz tez trudnosciami wy¬ konawczymi przy uzyskiwaniu pozadanych czesto zlozonych 'ksztaltów elementów wkladek.Znana jest równiez metoda zwiekszania odpor¬ nosci na scieranie poprzez poddanie przedmiotów wykonanych z metali tytanowaniu dyfuzyjnemu, 115 0393 przy czym proces ty$anowania powoduje wzrost wymiarów przedmiotów, odpowiadajacy w przy¬ blizeniu grubosci waTstwy. Przewidywane zmiany wymiarów uwzglednia sie w przypadkach ko¬ niecznych w tolerancji wykonania przedmiotów przed1 tytanowanienv gdyz po tytanowaniu nie stosuje sie obróbki wykanczajacej lecz tylko har¬ towanie w ceki utwardzenia miekkiego podloza warstwy i podwyzszenia wytrzymalosci rdzenia.Hartowanie przeprowadza sie wedlug parametrów /katalogowych wymatganych dla gatunku stali, z której wykonany jest przedmiot tytanowany. Pod¬ czas wygrzewania do hartowania stosuje sie at¬ mosfery ochronne lub próznie w celu zabezpie¬ czania warstwy weglików tytanu przed zniszcze¬ niem. Tytanowanie w gazach prowadzi sie w at¬ mosferze zawierajacej czterochlorek tytanu, wo¬ dór i metan, wigled&ie inny nosnik wegla. Po tak -przeprewadabnej obróbce cieplno-chemicznej uzyskuje sie twardosc rdzenia przedmiotów wy- ' konanych ze stali narzedziowych 5i7-^6'4 HRC i mikrotwardosc powierzchni 3000^3500 HV-°.°*, jednakze tytanowania nie mozna stosowac do na¬ rzedzi do pracy na goraco, gdyz warstwa wegli¬ ków tytanu nie jest odporna na utleniajace dzia¬ lanie powietrza w temperaturze powyzej 450°C.Ponadto znany jest z polskiego opisu nr 70165 sposób pokrywania przedmiotów metalowych war¬ stwa azotku tytanu w celu zwiekszenia twardosci powierzchni tych przedmiotów, zwlaszcza narzedzi droga pokrywania ich ta warstwa w procesie ob¬ róbki cieplno-chemicznej polegajacej na wygrze¬ waniu w temperaturze okolo 1000°C w atmosfe¬ rze wodoru, azotu i chlorku tytanu zawierajacej objetosciowo na 4 czesci azotu 3 czesci wodoru.Sposób ten wymaga jednak w celu utwardzenia rdzenia dodatkowego hartowania, w czasie którego warstwa azotków tytanu moze ulec uszkodzeniu.Tak wiec sposób ten wymaga podwójnego nagrze¬ wania obrabianych w tym procesie narzedzi.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze po obróbce mechanicznej narzedzia poddaje sie ob¬ róbce wykanczajacej korzystnie szlifowaniu, a na¬ stepnie operacji hartowania, przy czym w czasie wygrzewania w operacji hartowania poczawszy od temperatury 9i50°C az do odpowiednio dla danego gatunku stali temperatury okolo 1280°C, narzedzia poddaje sie tytanowaniu w znanym osrodku za¬ wierajacym zdysocjowany czterochlorek tytanu oraz gaz nosny w stosunku jak 0,01 -f- 0,1:1.Wedlug wynalazku w koncowej fazie wygrzewa¬ nia w operacji hartowania narzedzia poddaje sie korzystnie dodatkowo azotowaniu w zdysocjowa- nym amoniaku w czasie nie dluzszym niz 1 go¬ dzina* W wyniku stosowania sposobu wedlug wynalaz¬ ku otrzymuje sie narzedzia 6 pozadanych czesto zlozonych ksztaltach, odlznaczajacyoh sie duza wy¬ trzymaloscia mechaniczna rdzenia oraz wysoka mikrotwardoscia strefy powierzchniowej powstalej w wyniku przeprowadzonej w trakcie wygrzewa¬ nia w opetacji hartowania obróbki cieplno-che¬ micznej, w wyniku której wytwarza sie na po¬ wierzchni narzedzi cienka siegajaca do 2 mikro¬ metrów warstwa weglików tytanu i azotków ty- 0?9 4 tanu. Mikrotwardosc weglików tytanu i azotków tytanu osiaga ponad 2500 uHV. Wegliki i azotki tytanu odznaczaja sie ponadto duza odpornoscia na zuzycie przez tarcie oraz korozje w niektórych 5 osrodkach chemicznych na przyklad HNO* i HO.Sposób wytwarzania narzedzi wedlug wynalazku moze byc stosowany wszedzie tam, gdzie wcho¬ dza w rachube bardzo zawezone tolerancje wyko¬ nawcze pracujacych czesci, a gdzie wymagkna jest !0 od narzedzi duza wytrzymalosc rdzenia, duza od¬ pornosc na zuzycie przez tarcie oraz odpornosc na korozje.Przedmiot wynalazku zostal przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku pokazujacym 15 przebieg czasowy obróbki narzedzi z uwypukle¬ niem obróbki cieplno-chemicznej, na którym na osi odcietych pokazano* czas obróbki, a na oki rzednych temperature procesu. Dinia grulba zazna¬ czono przebieg calkowitego procesu, a liniami gru- 20 bymi kreskowymi, poczatek i koniec tytanowania i azotowania. Poza tym przedmiot wynalazku zo¬ stal przedstawiony w przykladach zastosowania.Przyklad I. Matryce wykonane ze stali NC10 o zawartosci wegla 1,7'% obrobione mecha- 25 nicznie na gotowo i oszlifowane, lacznie z próbka¬ mi kontrolnymi z tej samej stali poddane obróbce cieplno-chemicznej. Po umieszczeniu matryc w retorcie, nagrzewano go w atmosferze ochronnej argonu do temperatury 1000°C, po czym wlaczono 30 doplyw atmosfery tytanujacej, która stanowia pa¬ ry czterochlorku tytanu przeznaczone argonem do retorty pieca z kolby podgrzewanej do tempera¬ tury 1i20°C. Natezenie przeplywu argonu, wyno¬ silo 100 drn^/h, a tytan w cytowanej postaci do- 35 starczano w ilosci 5 g/ih. Proces prowadzono 2,5 godziny i nastepnie z temperatury procesu zahar¬ towano matryce w oleju i odpuszczano w oddziel¬ nej operacji w czasie 2 h i temperaturze 2O0°C.Do odpuszczania zastosowano piec wglebny bez 40 atmosfery ochronnej. Po tak przeprowadzonej ob¬ róbce cieplnej uzyskano twardosc rdlzenia 62 HRC i mikrotwardosc powierzchni 3900 HV — 0,05. Po¬ wierzchnia tak obrobionych matryc byla gladka.Nie zauwazono istotnej, wykraczajacej poza gra- 45 nice tolerancji zmiany wymiarów. Natomiast gru¬ bosc warstwy weglików mierzona na próbce kon¬ trolnej wynosila 8 mikrometrów.Przyklad II. W procesie prowadzonym w identycznych warunkach i na matrycach z tej 50 samej stali jak w przykladzie I, w koncowej fazie obróbki cieplno-chemicznej to jest po uplywie 3 godzin procesu tytanowania, do retorty pieca dodano atmosfere azotujaca wytworzona przez do¬ prowadzenie do retorty amoniaku o natezeniu 55 przeplywu 40 dmVli, czterochlorku tytanu w ilosci odpowiadajacej dostarczeniu 5 g Ti/h oraz argonu — 100 dmVh. Czas azotowania wynosil 1 godzine.Po zahartowaniu matryc w oleju z temperatury procesu, uzyskano wyniki podobne jak poprzednie, ee przy czym grubosc laczna warstwy wynosila: 8 ^m TiC+ 2 ^m TiN, tak wiec w warstwie obok weglików tytanu wystepowala strefa azot¬ ków tytanu o dobrej od'poraosci na zuzycie przez tarcie. Matryce odpuszczano w sposób analogicz- 05 ny jak w procesie cytowanym powyzej.115 039 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania narzedzi do obróbki pla¬ stycznej wykonanych ze stali narzedziowych sto¬ powych, których temperatura hartowania wynosi ponad 950°C, skladajacy sie z operacji obróbki mechanicznej, która moze byc polaczona z miedzy- operacyjna obróbka cieplna, nadajacej narzedziom ostateczne ksztalty, operacji hartowania w której zabieg nagrzewania prowadzony jest w atmosfe¬ rze ochronnej zwlaszcza argonu, a nastepnie z ope¬ racji odpuszczania, przy czym czas prowadzenia procesu obróbki cieplno-chemicznej jest determi¬ nowany przez temperature w jakiej proces sie odbywa oraz zadana gruboscia warstwy zlozonej z weglików i azotków tytanu, otrzymanej zna- 10 ii nymi sposobami, znamienny tym, ze po obróbce mechanicznej narzedzia poddaje sie obróbce wy¬ kanczajacej korzystnie szlifowaniu, a nastepnie operacji hartowania, przy czym w czasie wygrze¬ wania w operacji hartowania poczawszy od tem¬ peratury 950°C az do odpowiednio dla danego ga¬ tunku stali temperatury okolo 1230oC, narzedzia poddaje sie tytanowaniu w znanym osrodku za¬ wierajacym zdysocjowany czterochlorek tytanu oraz gaz nosny w stosunku jak 0,01 -t- 0,1:1. 2. Sposób wedlug zaostrz. 1, znamienny tym, ze w koncowej fazie wygrzewania w operacji harto¬ wania narzedzia poddaje sie dodatkowo azotowa¬ niu w zdysocjowanym amoniaku w czasie nie dluzszym niz 1 godzina.CCk eoo 1150 I SN9.SN7HO 1050 tOOO 900 950 \— NCK).NCV 550\- Tytanowanie Azotowanie I Obróbka mechaniczna m m Nagrzewanie^ ^ ^ „ .** •" ^ftygrzeN + Obr.dyfUz. ]^_ \mOCDUSZCi. PL