RU2009210C1

RU2009210C1 - Tool treatment method

Info

Publication number: RU2009210C1
Authority: RU
Inventors: К.И. Шахова; В.П. Ступников; В.Г. Ивахник; Т.Н. Родина
Original assignee: Инженерный центр Московского горного института
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: method involves subjecting tool to the action of pulsed magnetic field with intensity of 8·10⁵-2·10⁶ А/m and frequency of 700-800 Hz for 3/4 Π-5/4 Π of frequency period. EFFECT: high quality of tool treatment.

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам повышения надежности и долговечности режущего, штампового и горного инструмента. The invention relates to mechanical engineering, and in particular to methods of increasing the reliability and durability of cutting, stamping and mining tools.

Известна магнитоимпульсная обработка деталей машин и инструмента, позволяющая повысить их износостойкость. Known magnetic pulse processing of machine parts and tools, which allows to increase their wear resistance.

Недостатком способа является хрупкость материала и низкая сопротивляемость усталостным и динамическим нагрузкам. The disadvantage of this method is the fragility of the material and low resistance to fatigue and dynamic loads.

Известен способ магнитоимпульсной обработки, снимающий внутренние напряжения в деталях машин. A known method of magnetic pulse processing that relieves internal stresses in machine parts.

Недостатком известного способа является невысокий ресурс инструмента по причине получения структуры материала, свойства которого не обеспечивают необходимого комплекса механических свойств. The disadvantage of this method is the low resource of the tool due to the structure of the material, whose properties do not provide the necessary complex of mechanical properties.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ обработки, включающий в себя воздействие на изделие магнитоимпульсного поля с заданными параметрами напряженности магнитного поля, частоты импульса и времени магнитной обработки. Способ позволяет повысить износостойкость ножовочных полотен из быстрорежущей стали. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method is a processing method that includes exposure to the product of a magnetic pulse field with specified parameters of the magnetic field strength, pulse frequency and time of magnetic processing. The method allows to increase the wear resistance of hacksaw blades made of high speed steel.

Недостатком является то, что получаемая после обработки структура характеризуется недостаточной вязкостью и низким сопротивлением материала хрупкому, усталостному и динамическому разрушению. Кроме этого, после перезаточки инструмента понижается уровень механических свойств и в результате ресурс инструмента. Недостатки известного способа объясняются тем, что режим магнитоимпульсного воздействия не обеспечивает получение структуры и механических свойств, требуемых условиями эксплуатации инструмента. The disadvantage is that the structure obtained after processing is characterized by insufficient viscosity and low resistance of the material to brittle, fatigue and dynamic fracture. In addition, after re-grinding the tool, the level of mechanical properties decreases and, as a result, the tool life. The disadvantages of this method are explained by the fact that the mode of magnetic pulse exposure does not provide the structure and mechanical properties required by the operating conditions of the tool.

Цель изобретения - увеличение ресурса инструмента за счет повышения сопротивления материала хрупкому, усталостному и динамическому разрушению, обеспечение стабильности этих свойств в условиях многократной перезаточки. The purpose of the invention is to increase the resource of the tool by increasing the resistance of the material to brittle, fatigue and dynamic fracture, ensuring the stability of these properties under conditions of multiple re-grinding.

Это достигается тем, что в известном способе магнитоимпульсной обработки воздействие магнитного поля на инструмент выполняют с определенным режимом: напряженность 8˙ 10⁵ - 2˙ 10⁶ А/м, частота 700-800 Гц, время 3/4π - 5/4 π периода частоты.This is achieved by the fact that in the known method of magnetic pulse processing, the influence of the magnetic field on the tool is performed with a certain mode: tension 8˙ 10 ⁵ - 2˙ 10 ⁶ A / m, frequency 700-800 Hz, time 3 / 4π - 5/4 π period frequency.

Предлагаемый способ обработки инструмента имеет изобретательский уровень, т. к. он явным образом не следует из уровня техники. Были выполнены экспериментальные работы, заключающиеся в варьировании напряженности, частоты и времени воздействия магнитоимпульсного поля на инструмент и определении их влияния на структуру и субструктуру материала, причем учитывались параметры кристаллической решетки (плотность дислокаций, концентрация вакансий), размеры блоков, фрагменты и взаимная разориентировка микронапряжений II и III рода. Исследования, проведенные на материалах, из которых изготавливают режущий и штамповый инструмент показали, что при воздействии на инструмент магнитоимпульсного поля напряженностью 8 ˙10⁵ - 2˙10⁶ А/м с частотой 700-800 Гц в течение 3/4 π - 5/4 π периода частоты достигается такая структура, которая гарантирует увеличение ресурса инструмента за счет повышения сопротивления материала инструмента хрупкому, усталостному и динамическому разрушению и обеспечение стабильности этих свойств в условиях многократной перезаточки инструмента.The proposed method of processing a tool has an inventive step, because it does not explicitly follow from the prior art. Experimental work was carried out, which consisted in varying the intensity, frequency and time of exposure of the magnetic pulse field to the tool and determining their effect on the structure and substructure of the material, taking into account the crystal lattice parameters (dislocation density, vacancy concentration), block sizes, fragments, and mutual misorientation of microstresses II and III kind. Studies conducted on the materials from which the cutting and stamping tools are made showed that when exposed to a magnetic pulse field of intensity 8 ˙ 10 ⁵ - 2 ˙ 10 ⁶ A / m with a frequency of 700-800 Hz for 3/4 π - 5 / 4 π of the frequency period, such a structure is achieved that guarantees an increase in tool life by increasing the resistance of the tool material to brittle, fatigue and dynamic fracture and ensuring the stability of these properties under conditions of multiple tool re-grinding.

Предлагаемый способ является промышленно применимым и может использоваться в машиностроении при производстве инструмента. The proposed method is industrially applicable and can be used in mechanical engineering in the manufacture of tools.

Определение влияния режима магнитоимпульсной обработки поля на свойства режущего, штампового и горного инструмента были выполнены в лабораторных промышленных условиях. Использовался инструмент (зенкера, протяжки, фрезы, сверла и т. д. ), выполненный из материалов Р6М5, Р18, Р9, ШХ15, 12ХН3А, У8А и твердосплавные резцы и фрезы и другие. Эксперименты выполнялись на следующем оборудовании: магнитоимпульсные установки "Импульс-А" и АП", размагничивающий контур, 5 и 20 витковые индукторы диаметрами 30 и 100 мм соответственно, 40 и 550 витковые индукторы соленоиды диаметрами 20 и 40 мм соответственно, количество импульсов варьировалось в пределах 1-5. Исследования выполнялись в следующей последовательности: инструмент обрабатывался на магнитоимпульсной установке при различных значениях напряженности поля, частоты и времени воздействия. Далее выполнялось размагничивание инструмента и передача его на испытания. The determination of the influence of the magnetic-pulse treatment of the field on the properties of cutting, stamping and mining tools was performed in laboratory industrial conditions. We used a tool (a vertical drill, broaches, milling cutters, drills, etc.) made of materials P6M5, P18, P9, SHX15, 12XH3A, U8A and carbide cutters and milling cutters and others. The experiments were performed on the following equipment: magnetic impulse installations "Impulse-A" and AP ", demagnetizing circuit, 5 and 20 coil inductors with diameters of 30 and 100 mm, respectively, 40 and 550 coil inductors, solenoids with diameters of 20 and 40 mm, respectively, the number of pulses varied within 1-5. The studies were carried out in the following sequence: the instrument was processed on a magnetic pulse installation at various values of the field strength, frequency and exposure time. and its transfer to testing.

Для выяснения физической сущности процесса магнитоимпульсной обработки и влияния режима обработки на структуру материала были выполнены металлографический и рентгеноструктурный анализы проб тех же материалов и обработанных при тех же режимах, что и инструмент. To clarify the physical nature of the magnetic pulse processing process and the influence of the treatment mode on the material structure, metallographic and X-ray diffraction analyzes of samples of the same materials and processed under the same modes as the tool were performed.

На основании выполненных экспериментальных работ установлено, что при обработке инструмента импульсным магнитным полем в предлагаемых параметрах режима, вязкость материала и сопротивление материала хрупкому, усталостному и динамическому разрушению выше в 3-5 раз по сравнению со свойствами инструмента, необработанного импульсным магнитным полем, и в 1,5-3 раза выше по сравнению со свойствами инструмента, обработанного импульсным магнитным полем, режим которого выходит за пределы режима предлагаемого способа. Based on the experimental work performed, it was found that when treating a tool with a pulsed magnetic field in the proposed regime parameters, the viscosity of the material and the resistance of the material to brittle, fatigue and dynamic fracture are 3-5 times higher than the properties of the tool untreated with a pulsed magnetic field, and 1 , 5-3 times higher compared with the properties of a tool treated with a pulsed magnetic field, the mode of which is beyond the mode of the proposed method.

Эксперименты, выполненные в производственных условиях, показали увеличение ресурса инструментов до первой перезаточки при магнитоимпульсной обработки по предлагаемому режиму по сравнению (с ресурсом инструментов) с магнитоимпульсной обработкой, параметры режима которого выходят за пределы заявленных, с 150 до 500% . За базу расчета взят инструмент, не прошедший магнитоимпульсную обработку. Как показали исследования, перезаточка инструмента не влияет на особенности получаемой структуры, что дает возможность считать получаемые свойства стабильными, в результате появляется возможность многократной перезаточки и тем самым также способствует увеличению ресурса инструмента. Experiments performed under production conditions showed an increase in the tool life before the first re-sharpening during magnetic pulse treatment according to the proposed regime compared to (with the tool life) magnetic pulse processing, the parameters of which are outside the declared range, from 150 to 500%. The calculation base is based on a tool that has not undergone magnetic pulse processing. As studies have shown, tool re-grinding does not affect the features of the resulting structure, which makes it possible to consider the obtained properties as stable, as a result, the possibility of multiple re-grinding appears and thereby also contributes to an increase in the tool life.

Таким образом, можно считать, что при обработке инструмента импульсным магнитным полем с напряженностью 8 ˙10⁵ - 2˙ 10⁶ А/м с частотой 700-800 Гц в течение 3/4 π - 5/4 π периода частоты увеличивается ресурс инструмента за счет повышения сопротивления материала хрупкому, усталостному и динамическому разрушению и обеспечения этих свойств в условиях многократной перезаточки инструмента. Кроме этого, установлено, что уменьшается рассеивание в качественных показателях работы инструмента. (56) Авторское свидетельство СССР N 177443, кл. С 21 D 1/04, 1960.Thus, we can assume that when processing the tool with a pulsed magnetic field with a strength of 8 ˙ 10 ⁵ - 2 ˙ 10 ⁶ A / m with a frequency of 700-800 Hz for a 3/4 π - 5/4 π period of the frequency, the tool life increases by increasing the resistance of the material to brittle, fatigue and dynamic fracture and ensuring these properties under conditions of multiple tool re-grinding. In addition, it was found that the dispersion in the quality indicators of the tool is reduced. (56) Copyright certificate of the USSR N 177443, cl. C 21 D 1/04, 1960.

Гринченко Е. Г. Снятие остаточных напряжений импульсным магнитным полем. Вестник ХПИ, N 81, 1973. Grinchenko E.G. Removing residual stresses by a pulsed magnetic field. Bulletin of the KhPI, N 81, 1973.

Авторское свидетельство СССР N 1407965, кл. С 21 D 1/04, 1990. USSR copyright certificate N 1407965, cl. C 21 D 1/04, 1990.

Claims

METHOD OF PROCESSING THE TOOL, including exposure to a pulsed magnetic field with a given intensity and frequency, characterized in that it is affected by a pulsed magnetic field of a voltage of 8 · 10 ⁵ - 2 · 10 ⁶ A / m with a frequency of 700 - 800 Hz for 3/4 - 5 / 4 π frequency periods.