RU2125103C1 - Cutting tool and method of surface thermal hardening of its cutting part - Google Patents
Cutting tool and method of surface thermal hardening of its cutting part Download PDFInfo
- Publication number
- RU2125103C1 RU2125103C1 RU97102659A RU97102659A RU2125103C1 RU 2125103 C1 RU2125103 C1 RU 2125103C1 RU 97102659 A RU97102659 A RU 97102659A RU 97102659 A RU97102659 A RU 97102659A RU 2125103 C1 RU2125103 C1 RU 2125103C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- wear
- cutting part
- microhardness
- resistant layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к режущим инструментам и к термической обработке режущей части режущего инструмента импульсным электронным пучком и может быть использовано при изготовлении режущих инструментов, применяемых для резки сахарной свеклы, пилки древесины, измельчения кормов, мяса и др. The invention relates to cutting tools and to heat treatment of the cutting part of the cutting tool with a pulsed electron beam and can be used in the manufacture of cutting tools used for cutting sugar beet, sawing wood, chopping feed, meat, etc.
Известен режущий инструмент, содержащий корпус и режущую часть, на поверхность которой наплавлен твердосплавный слой. Толщина этого слоя 0,4 - 0,5 мм и его твердость 60 - 65 HRC, а твердость основного металла на 15 - 20 HRC меньше. Во время работы основной металл истирается быстрее, чем твердый сплав, обнажая все время твердосплавный слой и тем самым поддерживая остроту лезвия (авт.св. СССР N 1435623, C 21 D 1/42, 1/00, 1989). Known cutting tool containing a housing and a cutting part, on the surface of which a carbide layer is deposited. The thickness of this layer is 0.4 - 0.5 mm and its hardness is 60 - 65 HRC, and the hardness of the base metal is 15 - 20 HRC less. During operation, the base metal wears out faster than the hard alloy, exposing the carbide layer all the time and thereby maintaining the sharpness of the blade (ed. St. USSR N 1435623, C 21
Недостатком известного режущего инструмента является скачкообразное изменение микротвердости при переходе от твердого сплава к основному металлу, что может привести к сколам режущей кромки из твердого сплава. A disadvantage of the known cutting tool is an abrupt change in microhardness during the transition from a hard alloy to a base metal, which can lead to chipping of the cutting edge of a hard alloy.
Известен режущий инструмент, содержащий корпус и режущую часть, на поверхности которой выполнен лазерным лучом износостойкий слой (авт. св. СССР N 1481259, C 21 D 1/09, 1989, прототип). Known cutting tool containing a housing and a cutting part, on the surface of which is made with a laser beam wear-resistant layer (ed. St. USSR N 1481259, C 21
Недостатком известного режущего инструмента является то, что износостойкий слой выполнен на передней и задней поверхностях, образующих режущую кромку, и тем самым при работе инструмента не образуется самозатачивающаяся режущая кромка. A disadvantage of the known cutting tool is that the wear-resistant layer is made on the front and rear surfaces forming the cutting edge, and thus, the tool does not form a self-sharpening cutting edge.
Известен способ поверхностного термического упрочнения режущей части режущего инструмента, заключающийся в том, что нагревают режущую часть под закалку сканирующим интенсивным пучком лучистой энергии (патент США N 4755237, кл. 148/152, МКИ C 21 D 1/06, 1988). A known method of surface thermal hardening of the cutting part of the cutting tool, which consists in heating the cutting part under quenching with a scanning intense beam of radiant energy (US patent N 4755237, CL 148/152, MKI C 21
Недостатком известного способа является малая обрабатываемая площадь режущей части режущего инструмента в любой момент обработки, что приводит к низкой производительности процесса термического упрочнения. The disadvantage of this method is the small workable area of the cutting part of the cutting tool at any time during processing, which leads to low productivity of the process of heat hardening.
Для полного охвата обрабатываемой поверхности круглым по форме сканирующим пучком необходимо, чтобы края пучка накладывались друг на друга, а это создает в местах нахлеста дугообразные отпущенные зоны на закаленной поверхности, которые снижают ее твердость. For complete coverage of the treated surface with a round scanning beam in shape, it is necessary that the edges of the beam overlap each other, and this creates in the overlapping places arched tempered zones on the hardened surface, which reduce its hardness.
Известен способ поверхностного термического упрочнения режущей части режущего инструмента, заключающийся в том, что нагревают режущую часть для закалки высокоэнергетичным импульсным излучением (импульсным лазерным излучением) (авт. св. СССР N 1481259, C 21 D 1/09, 1989, прототип). A known method of surface thermal hardening of the cutting part of the cutting tool, which consists in heating the cutting part for hardening with high-energy pulsed radiation (pulsed laser radiation) (ed. St. USSR N 1481259, C 21
Недостатком известного способа является малый КПД преобразования электроэнергии в энергию когерентного излучения, а в результате малая обрабатываемая площадь режущей части за один импульс лазерного излучения, что приводит к низкой производительности процессов термического упрочнения. Для обработки большой площади режущей части необходимо перемещать режущий инструмент или пучок, создающий излучение. Для полного охвата обрабатываемой поверхности круглым по форме пучком необходимо, чтобы края пучка накладывались друг на друга, а это создает в местах нахлеста дугообразные отпущенные зоны на закаленной поверхности, которые снижают ее твердость. The disadvantage of this method is the low efficiency of converting electricity to energy of coherent radiation, and as a result, the small machined area of the cutting part per one laser pulse, which leads to low productivity of thermal hardening processes. To process a large area of the cutting part, it is necessary to move the cutting tool or beam generating radiation. For a complete coverage of the treated surface with a round-shaped beam, it is necessary that the edges of the beam overlap each other, and this creates in the overlapping places arched tempered zones on the hardened surface, which reduce its hardness.
Кроме того, известный способ не создает монотонно падающей микротвердости от поверхности в глубину износостойкого слоя для глубин износостойкого слоя до 60 мкм для материалов, из которых изготовляются режущие инструменты, и не позволяет создавать с достаточной точностью различный по глубине износостойкий слой, что не обеспечивает эффективной самозаточки режущего инструмента, применяемого в тех областях, где требуется тонколезвийный режущий инструмент (глубина износостойкого слоя 3 - 60 мкм). In addition, the known method does not create a monotonously incident microhardness from the surface into the depth of the wear resistant layer for depths of the wear resistant layer up to 60 μm for the materials from which the cutting tools are made, and does not allow to create a wear-resistant layer of different depths with sufficient accuracy, which does not provide effective self-sharpening a cutting tool used in areas where a thin-blade cutting tool is required (depth of wear-resistant layer 3-60 μm).
В основу изобретения положена задача создания режущего инструмента, в котором за счет выполнения на поверхности режущей части закаленного износостойкого слоя глубиной 3 - 60 мкм с монотонно падающей микротвердостью обеспечивается эффективная самозаточка режущей кромки для тонколезвийных режущих инструментов (3 - 60 мкм). The basis of the invention is the task of creating a cutting tool in which due to the implementation on the surface of the cutting part of a hardened wear-resistant layer with a depth of 3-60 μm with a monotonously falling microhardness, an effective self-sharpening of the cutting edge for thin-blade cutting tools (3-60 μm) is provided.
Другой задачей изобретения является создание способа поверхностного термического упрочнения режущей части режущего инструмента, в которой за счет нагрева передней или задней поверхности режущей части импульсным электронным пучком обеспечивается большая площадь обрабатываемой поверхности за один импульс и, следовательно, большая производительность, создаются различные глубины износостойкого слоя в диапазоне 3 - 60 мкм в зависимости от режимов обработки, а также обеспечивается переменная по глубине износостойкого слоя микротвердость, что обеспечивает эффективную самозаточку режущей кромки. Another objective of the invention is to provide a method of surface thermal hardening of the cutting part of the cutting tool, in which by heating the front or rear surface of the cutting part with a pulsed electron beam provides a large area of the surface to be treated in one pulse and, therefore, a large productivity, various depths of the wear-resistant layer are created in the range 3 - 60 microns depending on the processing conditions, and also provides a micro-hardness variable in depth of the wear-resistant layer that provides effective self-sharpening of the cutting edge.
Задача создания режущего инструмента решается тем, что режущий инструмент содержит корпус и режущую часть, на поверхности которой выполнен износостойкий слой, согласно изобретению износостойкий слой выполнен на передней или задней поверхности режущей части на глубину 3 - 60 мкм с монотонно падающей микротвердостью от максимальной микротвердости на поверхности до микротвердости материала вне износостойкого слоя. The task of creating a cutting tool is solved in that the cutting tool contains a housing and a cutting part, on the surface of which a wear-resistant layer is made, according to the invention, the wear-resistant layer is made on the front or rear surface of the cutting part to a depth of 3-60 μm with a monotonously incident microhardness from the maximum microhardness on the surface to the microhardness of the material outside the wear-resistant layer.
Задача создания способа поверхностного термического упрочнения решается тем, что в способе поверхностного термического упрочнения режущей части режущего инструмента, заключающемся в том, что нагревают режущую часть для закалки высокоэнергетичным импульсным излучением, согласно изобретению осуществляют нагрев передней или задней поверхности режущей части импульсным электронным пучком с временем воздействия импульса 8•10-6 - 8•10-8 с, плотностью энергии (5 - 80)•104 Дж/м2, энергией электронов 0,1 - 1,0 МэВ.The task of creating a method of surface thermal hardening is solved by the fact that in the method of surface thermal hardening of the cutting part of the cutting tool, which consists in heating the cutting part for hardening with high-energy pulsed radiation, according to the invention, the front or rear surface of the cutting part is heated by a pulsed electron beam with exposure time pulse 8 • 10 -6 - 8 • 10 -8 s, energy density (5 - 80) • 10 4 J / m 2 , electron energy 0.1 - 1.0 MeV.
Выполнение закаленного износостойкого слоя возможно на передней или задней поверхности режущей части режущего инструмента, т.к. при повышении износостойкости одной из поверхностей за счет трения обрабатываемого материала о другую поверхность, обеспечивается ее более быстрый износ и осуществляется самозаточка режущей кромки. The implementation of the hardened wear-resistant layer is possible on the front or rear surface of the cutting part of the cutting tool, because while increasing the wear resistance of one of the surfaces due to friction of the processed material on the other surface, its faster wear is provided and the cutting edge is self-sharpened.
Упрочнению, как правило, должна подлежать та поверхность, которая подвергается наименьшему износу. Если это условие не будет выполняться, то интенсивность износа твердой и мягкой поверхностей может выровняться, что приведет к затуплению лезвия. Hardening, as a rule, should be subject to the surface that undergoes the least wear. If this condition is not met, the wear rate of hard and soft surfaces may even out, which will lead to a blunt blade.
Выполнение закаленного износостойкого слоя с монотонно падающей микротвердостью от максимальной микротвердости на поверхности до микротвердости материала вне износостойкого слоя позволяет получить постоянно самозатачивающуюся острую режущую кромку, т.к. обеспечивается равномерный износ со стороны незакаленной поверхности. The implementation of the hardened wear-resistant layer with a monotonously incident microhardness from the maximum microhardness on the surface to the microhardness of the material outside the wear-resistant layer makes it possible to obtain a constantly self-sharpening sharp cutting edge, since uniform wear from the non-hardened surface is ensured.
Выполнение износостойкого слоя на глубину 3 - 60 мкм позволяет получать режущие кромки с критическим радиусом затупления, соответствующим указанному диапазону, что используется для режущих инструментов, применяемых для резки сахарной свеклы и разделки мяса (критический радиус затупления 3 - 15 мкм), для пилки древесины (критический радиус затупления 3 - 20 мкм), для резки хлеба (критический радиус затупления 45 - 55 мкм), а также для насечного сегмента косилки (критический радиус затупления 60 - 80 мкм). Performing a wear-resistant layer to a depth of 3-60 μm allows you to get cutting edges with a critical blunting radius corresponding to the specified range, which is used for cutting tools used for cutting sugar beets and cutting meat (critical blunting radius 3 - 15 microns), for sawing wood ( the critical blunting radius of 3 - 20 microns), for cutting bread (the critical blunting radius of 45 - 55 microns), as well as for the notched segment of the mower (critical blunting radius of 60 - 80 microns).
В литературе (например, Григорьянц А.Г., Сафонов А.Н. Методы поверхностной лазерной обработки. Кн. 3, -М.: Высшая школа, 1987, с. 73, рис. 3.22, с. 76, рис. 3.24) описан падающий характер изменения микротвердости по глубине износостойкого слоя, полученного лазерной обработкой. Полученные толщины износостойкого слоя (0,3 - 0,4 мм) составляют большую величину, чем это требуется для тонколезвийных режущих инструментов, и, кроме того, они не используются для обеспечения самозаточки режущего инструмента. In the literature (for example, Grigoryants A.G., Safonov A.N. Methods of surface laser processing.
Нагрев передней или задней поверхности режущей части для закалки позволяет при повышении износостойкости передней или задней поверхности получать одну из поверхностей с более быстрым износом, что обеспечивает эффект самозаточки режущей кромки. Heating the front or rear surface of the cutting part for hardening allows one to obtain one of the surfaces with faster wear when increasing the wear resistance of the front or back surface, which provides the effect of self-sharpening of the cutting edge.
Нагрев импульсным электронным пучком с временем воздействия 8•10-6 - 8•10-8 с, плотностью энергии (5 - 80)•104 Дж/м2, энергией электронов 0,1 - 1,0 МэВ обеспечивает нагрев слоя металла на глубину проникновения электронов в металл, дает возможность получить закаленный слой с различной глубиной в зависимости от режима работы и с монотонно падающей микротвердостью по глубине этого слоя от максимальной микротвердости на поверхности до микротвердости материала вне износостойкого слоя.Heating by a pulsed electron beam with an exposure time of 8 • 10 -6 - 8 • 10 -8 s, an energy density of (5 - 80) • 10 4 J / m 2 , an electron energy of 0.1 - 1.0 MeV provides heating of the metal layer at the penetration depth of electrons into the metal makes it possible to obtain a hardened layer with different depths depending on the operating mode and with a monotonously decreasing microhardness along the depth of this layer from the maximum microhardness on the surface to the microhardness of the material outside the wear-resistant layer.
Электронный пучок с длительностью 9•10-6 с и более получить с указанными плотностями энергии (5 - 80)•104 Дж/м2 и энергиями электронов 0,1 - 1,0 МэВ, используя принцип "взрывной эмиссии", практически невозможно, т.к. предельная длительность импульса электронного пучка ограничивается временем, в течение которого происходит замыкание промежутка между катодом и анодом плазмой, образованной в результате микровзрывов на поверхности катода, и анодной плазмой, образованной в результате нагрева анода электронным пучком.It is practically impossible to obtain an electron beam with a duration of 9 • 10 -6 s and more with the indicated energy densities (5 - 80) • 10 4 J / m 2 and electron energies of 0.1 - 1.0 MeV using the principle of "explosive emission" because the maximum pulse duration of the electron beam is limited by the time during which the gap between the cathode and the anode is closed by the plasma formed as a result of microexplosions on the surface of the cathode and the anode plasma formed by heating the anode with an electron beam.
Кроме того, при длительности импульса электронного пучка 9•10-6 с и выше нельзя образовать слой закаливаемого металла с толщиной меньше 3 - 30 мкм (для разных сталей), а следовательно, нельзя получить тонкую режущую кромку из-за того, что тепло за это время успевает распространяться на глубину 3 мкм и больше.In addition, when the electron beam pulse duration is 9 • 10 -6 s and above, it is impossible to form a layer of hardened metal with a thickness of less than 3 - 30 μm (for different steels), and therefore it is impossible to obtain a thin cutting edge due to the heat this time has time to spread to a depth of 3 microns and more.
Время менее 8•10-8 с использовать нецелесообразно, т.к. нагрев поверхности на глубину проникновения электронов будет происходить адиабатически, т. е. без учета оттока тепла за счет теплопроводности. Дальнейшее уменьшение времени импульса поэтому приведет к увеличению мощности энергии электронного пучка, что в свою очередь приведет к ухудшению качества поверхностного слоя (появлению кратеров, "волн" и т.д.).Time less than 8 • 10 -8 s is inappropriate to use, because heating of the surface to the depth of electron penetration will occur adiabatically, i.e., without taking into account the outflow of heat due to thermal conductivity. A further decrease in the pulse time will therefore lead to an increase in the energy power of the electron beam, which in turn will lead to a deterioration in the quality of the surface layer (the appearance of craters, “waves”, etc.).
Электронный пучок с плотностью энергии менее 5•104 Дж/м2 и энергией электронов более 0,1 МэВ недостаточен для нагрева поверхности режущей части до температуры закалки, а при плотности энергии 80•104 Дж/м2 и более и энергии электронов менее 1,0 МэВ происходит очень сильный оплав поверхности с частичным уносом массы поверхностного слоя, что приводит к ухудшению качества поверхности режущей части.An electron beam with an energy density of less than 5 • 10 4 J / m 2 and an electron energy of more than 0.1 MeV is insufficient to heat the surface of the cutting part to a hardening temperature, and with an energy density of 80 • 10 4 J / m 2 or more and an electron energy of less than 1.0 MeV is a very strong melting of the surface with a partial ablation of the mass of the surface layer, which leads to deterioration of the surface quality of the cutting part.
Электронные пучки с энергиями электронов менее 0,1 МэВ использовать нецелесообразно, т.к. глубина закаленного слоя становится очень малой (менее 3 мкм), что приведет к его очень быстрому изнашиванию. Электронные пучки с энергиями электронов более 1 МэВ требуют очень больших плотностей энергии (более 80•104 Дж/м2) для достижения на всей глубине проникновения пучка в поверхность температуры выше температуры закалки, что приводит к повышенному, экономически нецелесообразному расходу энергии. Кроме того, энергии электронов выше 1 МэВ технически сложно осуществить из-за сложностей с электроизоляцией.Electron beams with electron energies less than 0.1 MeV are inappropriate to use, because the depth of the hardened layer becomes very shallow (less than 3 microns), which will lead to its very rapid wear. Electron beams with electron energies of more than 1 MeV require very high energy densities (more than 80 • 10 4 J / m 2 ) to reach a temperature higher than the quenching temperature at the entire depth of the beam penetration into the surface, which leads to an increased, economically inexpedient energy consumption. In addition, electron energies above 1 MeV are technically difficult to implement due to difficulties with electrical insulation.
Целесообразно осуществлять нагрев передней или задней поверхности режущей части импульсным электронным пучком за один импульс. Нагрев передней или задней поверхности режущей части импульсным электронным пучком за один импульс позволяет получать закаленный слой с различной глубиной и с монотонно падающей микротвердостью по глубине этого слоя и обеспечивает самозаточку режущей кромки в процессе резания для чистых поверхностей без ржавчины и окалины с невысокой шероховатостью (Rz < 320). It is advisable to heat the front or rear surface of the cutting part with a pulsed electron beam in one pulse. Heating the front or rear surface of the cutting part with a pulsed electron beam in one pulse allows you to get a hardened layer with different depths and a monotonously falling microhardness along the depth of this layer and provides self-sharpening of the cutting edge during cutting for clean surfaces without rust and scale with a low roughness (Rz < 320).
Целесообразно осуществлять нагрев передней или задней поверхности режущей части импульсным электронным пучком не менее чем за два импульса. It is advisable to heat the front or rear surface of the cutting part with a pulsed electron beam in at least two pulses.
Нагрев передней или задней поверхности режущей части импульсным электронным пучком не менее чем за два импульса позволяет получить по всей обрабатываемой площади одинаковую величину микротвердости для поверхностей с высокой степенью шероховатости (Rz ≥ 320) или загрязненных поверхностей с окалиной или ржавчиной. Heating the front or rear surface of the cutting part with a pulsed electron beam in at least two pulses makes it possible to obtain the same microhardness over the entire treated area for surfaces with a high degree of roughness (Rz ≥ 320) or contaminated surfaces with scale or rust.
На фиг.1 изображен режущий инструмент для резки сахарной свеклы; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема установки, с помощью которой создается упрочнение режущей части; на фиг.4 - график изменения микротвердости материала режущей части по глубине после обработки импульсным электронным пучком. Figure 1 shows a cutting tool for cutting sugar beets; in FIG. 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 - installation diagram, with which creates a hardening of the cutting part; figure 4 is a graph of the microhardness of the material of the cutting part in depth after processing by a pulsed electron beam.
Режущий инструмент содержит корпус 1 и режущую часть 2, на передней поверхности 3 или задней поверхности 4 которого выполнен закаленный износостойкий слой на глубину 3 - 60 мкм с монотонно падающей микротвердостью от максимальной микротвердости мартенситной структуры на поверхности до микротвердоcти материала вне закаленного износостойкого слоя. The cutting tool contains a
Глубина износостойкого слоя выбирается из указанного диапазона 3 - 60 мкм в зависимости от критического радиуса затупления режущей кромки, требуемого по условиям технологического процесса резания. The depth of the wear-resistant layer is selected from the specified range of 3 - 60 μm depending on the critical radius of the blunting of the cutting edge, required by the conditions of the technological process of cutting.
Выбор передней поверхности 3 или задней поверхности 4 режущей части 2 осуществляется в каждом случае исходя из анализа трения обрабатываемого материала о поверхность режущей части. Трение по закаливаемой поверхности должно быть меньше или равно трению по незакаливаемой поверхности. The choice of the
Во время работы режущего инструмента, например для резки сахарной свеклы, свекла режется режущей частью 2 и незакаленная ее поверхность истирается быстрее, чем закаленная, что приводит к самозатачиванию режущей кромки (радиус режущей кромки поддерживается меньше критического радиуса затупления). During operation of the cutting tool, for example, for cutting sugar beets, the beets are cut by the cutting
Термическое упрочнение режущей части 2 режущего инструмента осуществляют следующим образом. Thermal hardening of the cutting
Нагревают до температуры закалки и выше переднюю поверхность 3 или заднюю поверхность 4 режущей части импульсным электронным пучком с временем воздействия импульса 8•10-6 - 8•10-8 с, плотностью энергии (5 - 80)•104 Дж/м2 и энергией электронов 0,1 - 1,0 МэВ. Для этого используется установка, с помощью которой создается упрочнение режущей части, - ускоритель электронов, включающий расположенные в вакуумной камере 5 катод 6 и анод 7.The
Импульсный электронный пучок генерируется в вакууме с катода 6, ускоряется в промежутке между катодом и анодом 7 и поглощается поверхностным слоем режущей части 2. Режущий инструмент вследствие его установки на аноде 7 и электропроводности металла, из которого изготовлен, сам является анодом. The pulsed electron beam is generated in vacuum from the
Закалка режущей части 2 происходит в результате быстрого нагрева со скоростью ≈ 109 К/с и быстрого охлаждения со скоростью ≈ 109 К/с за счет оттока тепла вглубь металла. За время нагрева происходит аустенизация металла и его превращение в результате быстрого охлаждения в мартенсит. Образуется на поверхности режущей части 2 износостойкий слой глубиной 3 - 60 мкм с монотонно падающей микротвердостью от максимальной твердости мартенситной структуры на поверхности до микротвердости материала вне износостойкого слоя.The hardening of the cutting
Нагрев для закалки импульсным электронным пучком передней поверхности 3 или задней поверхности 4 может осуществляться за один импульс, что позволяет получить в зависимости от режима пучка закаленный износостойкий слой с различной глубиной и монотонно падающей микротвердостью по глубине этого слоя для чистых поверхностей режущей части без ржавчины и окалины с невысокой шероховатостью (Rz < 320) и обеспечивает самозаточку режущей кромки в процессе резания. Heating for hardening by a pulsed electron beam of the
Нагрев для закалки импульсным электронным пучком передней поверхности 3 или задней поверхности 4 может осуществляться не менее чем за два импульса, что позволяет получить в зависимости от режима пучка закаленные износостойкие слои различных глубин и с монотонно падающей микротвердостью по глубине этих слоев для загрязненных поверхностей с окалиной или ржавчиной с высокой степенью шероховатости (Rz ≥ 32). Выбор числа импульсов связан со степенью шероховатости и с загрязненностью поверхности. Heating for quenching by a pulsed electron beam of the
Площадь импульсного электронного пучка может находиться в пределах 2•10-5 - 1 м2, что позволяет обрабатывать широкий диапазон поверхностей режущего инструмента.The area of the pulsed electron beam can be in the
Способ поверхностного термического упрочнения можно применять для материалов, упрочняемых термообработкой, как для предварительно термообработанных, так и без предварительной термообработки. The method of surface heat hardening can be applied to materials hardened by heat treatment, both for pre-heat treated and without preliminary heat treatment.
Примеры применения способа. Examples of the application of the method.
Для поверхностного термического упрочнения чистого режущего инструмента для резки сахарной свеклы из стали марки У8 нагреваем его режущую часть за один импульс импульсным электронным пучком с временем воздействия 6•10-7 с, плотностью энергии 40•104 Дж/м2 и энергией электронов 0,35 МэВ выше температуры закалки 735oC. В результате получен износостойкий слой глубиной 30 мкм с монотонно падающей микротвердостью от HV = 11450 МПа на поверхности до микротвердости металла вне износостойкого слоя HV = 1200 МПа.For surface thermal hardening of a clean cutting tool for cutting sugar beet from U8 steel, we heat its cutting part in one pulse with a pulsed electron beam with an exposure time of 6 • 10 -7 s, an energy density of 40 • 10 4 J / m 2 and an electron energy of 0, 35 MeV above the quenching temperature of 735 o C. As a result, a wear-resistant layer with a depth of 30 μm with a monotonously incident microhardness from HV = 11450 MPa on the surface to the microhardness of the metal outside the wear-resistant layer HV = 1200 MPa was obtained.
Для предварительно термообработанной режущей части режущего инструмента для резки сахарной свеклы до микротвердости HV = 4400 МПа с теми же режимами его обработки, что и в предыдущем примере, был получен упрочненный износостойкий слой глубиной 30 мкм с монотонно падающей микротвердостью от 9500 МПа на поверхности до микротвердости металла вне износостойкого слоя HV = 4400 МПа. For the pre-heat-treated cutting part of the cutting tool for cutting sugar beets to microhardness HV = 4400 MPa with the same processing conditions as in the previous example, a hardened wear-resistant layer with a depth of 30 μm was obtained with a monotonously incident microhardness from 9500 MPa on the surface to the metal microhardness outside the wear-resistant layer HV = 4400 MPa.
Для поверхностного термического упрочнения чистого режущего инструмента для тонкой резки из стали 13X нагреваем его режущую часть за один импульс импульсным электронным пучком с временем воздействия 3•10-7 с, плотностью энергии 60•104 Дж/м2 и энергией электронов 0,6 МэВ выше температуры закалки 800oC. В результате получен упрочненный износостойкий слой глубиной ≈ 20 мкм с монотонно падающей микротвердостью от HV = 9300 МПа на поверхности до микротвердости металла вне износостойкого слоя HV = 2300 МПа.For surface thermal hardening of a clean cutting tool for thin cutting from 13X steel, we heat its cutting part in one pulse with a pulsed electron beam with an exposure time of 3 • 10 -7 s, an energy density of 60 • 10 4 J / m 2 and an electron energy of 0.6 MeV higher than the hardening temperature of 800 o C. As a result, a hardened wear-resistant layer with a depth of ≈ 20 μm with a monotonously incident microhardness from HV = 9300 MPa on the surface to the microhardness of the metal outside the wear-resistant layer HV = 2300 MPa was obtained.
Во всех случаях при работе режущего инструмента была эффективная самозаточка режущей кромки. In all cases, the cutting tool had an effective self-sharpening of the cutting edge.
Для поверхностного термического упрочнения загрязненного с окалиной и ржавчиной режущего инструмента для резки сахарной свеклы из стали марки У8 нагреваем его режущую часть за 4 - 5 импульсов импульсным электронным пучком с временем воздействия 6•10-7 с, плотностью энергии 40•104 Дж/м2 и энергией электронов 0,35 МэВ выше температуры 735oC. При воздействии первых двух - трех импульсов очищаем поверхность режущей части (удаляем окалину, возгоняем масло, воду), а за последующие импульсы с теми же режимами производим закалку поверхности и получаем износостойкий слой глубиной 35 мкм с монотонно падающей микротвердостью от HV = 11450 МПа на поверхности до микротвердости металла вне износостойкого слоя HV = 1200 МПа.For surface hardening of a cutting tool contaminated with scale and rust for cutting sugar beet from U8 steel, we heat its cutting part in 4 to 5 pulses with a pulsed electron beam with an exposure time of 6 • 10 -7 s, an energy density of 40 • 10 4 J / m 2 and an energy of 0.35 MeV electrons above 735 o C. When the temperature exposure of the first two - three pulses clean the surface of the cutting portion (descaled, sublimes oil, water), and for subsequent pulses of the same modes produce hardened surfaces and obtain and nosostoyky layer depth of 35 microns with a monotonically falling microhardness of HV = 11,450 MPa on the surface microhardness of the metal is to wear layer HV = 1200 MPa.
Для поверхностного термического упрочнения чистого режущего инструмента для резки сахарной свеклы из стали марки У8 с площадью обрабатываемой поверхности режущей части 200•10-4 м2 воздействуем за один импульс электронным пучком с теми же параметрами, что и в предыдущем примере, но с площадью поперечного сечения импульсного электронного пучка 200•10-4 м2 и получаем упрочненный износостойкий слой глубиной 35 мкм с монотонно падающей микротвердостью от HV = 11450 МПа на поверхности до микротвердости металла вне износостойкого слоя HV = 4300 МПа.For surface hardening of a clean cutting tool for cutting sugar beets from U8 steel with an area of the treated surface of the cutting part of 200 • 10 -4 m 2 we act in one pulse with an electron beam with the same parameters as in the previous example, but with a cross-sectional area a pulsed electron beam of 200 • 10 -4 m 2 and we get a hardened wear-resistant layer with a depth of 35 μm with a monotonously incident microhardness from HV = 11450 MPa on the surface to the microhardness of the metal outside the wear-resistant layer HV = 4300 MPa.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97102659A RU2125103C1 (en) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | Cutting tool and method of surface thermal hardening of its cutting part |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97102659A RU2125103C1 (en) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | Cutting tool and method of surface thermal hardening of its cutting part |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2125103C1 true RU2125103C1 (en) | 1999-01-20 |
| RU97102659A RU97102659A (en) | 1999-03-10 |
Family
ID=20190119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97102659A RU2125103C1 (en) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | Cutting tool and method of surface thermal hardening of its cutting part |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2125103C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449028C1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-04-27 | Владимир Павлович Бирюков | Hardening method of surface layers of flat long steel items |
| RU2501865C1 (en) * | 2012-08-09 | 2013-12-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Method of hardening articles from aluminium alloys |
| RU2564645C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-10-10 | Валерий Константинович Ковальков | Method of surface hardening of cutting tool out of hard alloys based on tungsten carbide with cobalt binder |
| RU2792101C1 (en) * | 2022-07-01 | 2023-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" | Method for hardening woodworking tools made of chromium and chromium-silicon steels |
-
1997
- 1997-02-21 RU RU97102659A patent/RU2125103C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449028C1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-04-27 | Владимир Павлович Бирюков | Hardening method of surface layers of flat long steel items |
| RU2501865C1 (en) * | 2012-08-09 | 2013-12-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Method of hardening articles from aluminium alloys |
| RU2564645C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-10-10 | Валерий Константинович Ковальков | Method of surface hardening of cutting tool out of hard alloys based on tungsten carbide with cobalt binder |
| RU2792101C1 (en) * | 2022-07-01 | 2023-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" | Method for hardening woodworking tools made of chromium and chromium-silicon steels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Proskurovsky et al. | Use of low-energy, high-current electron beams for surface treatment of materials | |
| Conrad et al. | Plasma source ion‐implantation technique for surface modification of materials | |
| Proskurovsky et al. | Physical foundations for surface treatment of materials with low energy, high current electron beams | |
| US6857255B1 (en) | Reciprocating cutting blade having laser-hardened cutting edges and a method for making the same with a laser | |
| Pyndak et al. | Tribotechnical and energy assessment of parts of working members of cultivating machines after carburizing and laser hardening | |
| Ismail et al. | Surface hardening of tool steel by plasma arc with multiple passes | |
| Abrorov et al. | Method of thermal treatment of saw disk teeth of fiber-processing machines by laser quenching | |
| Bradley et al. | Laser transformation hardening of iron-carbon and iron-carbon-chromium steels | |
| RU2125103C1 (en) | Cutting tool and method of surface thermal hardening of its cutting part | |
| RU2403316C2 (en) | Ion-plasma coating application method | |
| Rakhimov et al. | Analysis of the impact of informative heat treatment parameters on the properties of hardening of the surface layers | |
| CN112708849A (en) | Cutting blade for agricultural implement and method of making same | |
| RU2167216C1 (en) | Process of hardening of hard-alloy cutting tool | |
| RU2688104C1 (en) | Method of hardening cutting tool from carbide-containing alloys by continuous laser action | |
| RU2796029C1 (en) | Method for hardening cutting parts of cultivator shares | |
| RU2112053C1 (en) | Method of heat treatment of blades of saws for hot cutting of rolled products | |
| RU2559606C1 (en) | Method of chemical heat treatment of part from alloyed steel | |
| RU97102659A (en) | CUTTING TOOL AND METHOD FOR SURFACE THERMAL HARDENING OF ITS CUTTING PART | |
| RU2784901C1 (en) | Method for processing cutting inserts made of hard alloy t15k6 | |
| RU2795955C1 (en) | Method for hardening cutting parts of cultivator shares | |
| RU2627551C1 (en) | Method of chemical heat treatment of workpiece from alloyed steel | |
| SU834152A1 (en) | Method of treating working members of farming machines | |
| Borisov et al. | Surface modification of iron carbon alloys by plasma detonation treatment | |
| RU2210617C1 (en) | Combined carbon steel boronizing method | |
| RU2142023C1 (en) | Method of hardening of cylindrical metal articles |