RU2131468C1 - Process of hardening of cutting edges of parts of machines and tools - Google Patents
Process of hardening of cutting edges of parts of machines and tools Download PDFInfo
- Publication number
- RU2131468C1 RU2131468C1 RU97120523A RU97120523A RU2131468C1 RU 2131468 C1 RU2131468 C1 RU 2131468C1 RU 97120523 A RU97120523 A RU 97120523A RU 97120523 A RU97120523 A RU 97120523A RU 2131468 C1 RU2131468 C1 RU 2131468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diffusion layer
- hardness
- hardening
- soft
- layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при изготовлении стальных режущих деталей машин и режущего инструмента с целью повышения его долговечности. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the manufacture of steel cutting parts of machines and cutting tools in order to increase its durability.
Для обеспечения достаточной долговечности деталей машин и инструмента выбирают соответствующие марку стали, способы термообработки, поверхностного упрочнения. При этом не всегда обращается внимание на соотношение твердости плоскостей, соприкасающихся у режущего лезвия (смотри Ю.А. Геллер "Инструментальные стали". - М.: Металлургиздат, 1961 - с. 64, с. 458 - с. 480 и др.). Обеспечивая прочность и долговечность деталей, стремятся упрочнять поверхностный слой, оставляя вязкой сердцевину. Клинки, например, из булатной стали имеют переменную твердость по сечению лезвия и его длине ("МиТОМ" 1989, N 9, статья В.Р. Назаренко и др. "О технологии производства булатной стали"). Недостаток всех этих способов в том, что твердость соприкасающихся у лезвия плоскостей, как правило, одинакова, что приводит к преждевременному затуплению лезвия. Поверхностное упрочнение наносят за шлифованные режущие грани или даже доведенные. To ensure sufficient durability of machine parts and tools, select the appropriate steel grade, heat treatment methods, surface hardening. In this case, attention is not always paid to the ratio of the hardness of the planes in contact with the cutting blade (see Yu.A. Geller, “Tool steels.” - M .: Metallurgizdat, 1961 - p. 64, p. 458 - p. 480 and others) . Ensuring the strength and durability of the parts, they strive to harden the surface layer, leaving a viscous core. Blades, for example, made of damask steel, have a variable hardness along the cross section of the blade and its length ("MiTOM" 1989, No. 9, article by VR Nazarenko et al. "On the technology of production of damask steel"). The disadvantage of all these methods is that the hardness of the planes in contact with the blade is usually the same, which leads to premature blunting of the blade. Surface hardening is applied over polished cutting edges or even finished ones.
Другое решение, более эффективное, предусматривает способ конструирования и упрочнения "самозатачивающихся" режущих деталей (В.Н. Ткачев, Б.М. Фиштеин, В.Д. Власенко, В.А. Уланов "Методы повышения долговечности деталей машин". - М.: Машиностроение, 1971, с. 87-90) При этом обеспечивается условие, когда износ боковых поверхностей лезвия опережает износ его острия. Another solution, more effective, provides a method for designing and hardening "self-sharpening" cutting parts (V. N. Tkachev, B. M. Fishtein, V. D. Vlasenko, V. A. Ulanov "Methods to increase the durability of machine parts." - M .: Mechanical engineering, 1971, pp. 87-90) This ensures that the wear of the side surfaces of the blade outpaces the wear of its tip.
"Твердый" слой здесь обеспечивается применением биметалла или наносится специальными методами: наплавка, гальванопокрытие, термодиффузионное легирование. Твердость "мягкого" слоя остается постоянной, как основа. Этот способ взят за прототип. The "hard" layer here is ensured by the use of bimetal or is applied by special methods: surfacing, electroplating, thermal diffusion alloying. The hardness of the “soft” layer remains constant as the basis. This method is taken as a prototype.
Недостатком прототипа являются ограниченные технологические возможности создания резкой твердости, а значит и интенсивности износа сопрягаемых у лезвия поверхностей, а также невозможность восстановления режущей кромки шлифовкой или заточкой в случае тонкого (микрометры) твердого слоя, т.е. отсутствие ремонтопригодности. The disadvantage of the prototype is the limited technological capabilities of creating a sharp hardness, and hence the wear rate of the surfaces mated at the blade, as well as the inability to restore the cutting edge by grinding or sharpening in the case of a thin (micrometers) hard layer, i.e. lack of maintainability.
Цель изобретения - расширить технологические возможности изготовления и упрочнения режущих деталей машин и режущего инструмента, изготавливаемых с применением метода самозатачивания, и обеспечить ремонтопригодность. The purpose of the invention is to expand the technological capabilities of manufacturing and hardening of cutting parts of machines and cutting tools manufactured using the method of self-sharpening, and to ensure maintainability.
Поставленная цель достигается созданием технологического припуска при изготовлении, созданием путем химико-термической обработки на сопрягаемых у лезвия поверхностях массивного упрочненного ("твердого") слоя с твердостью выше, чем у сердцевины детали, и последующего снятия части такого слоя по его толщине с поверхности, подвергающейся наибольшему износу ("мягкая" поверхность), до твердости, равной промежуточному значению между твердостью поверхности диффузионного слоя и твердостью сердцевины. Ремонтопригодность обеспечивается периодической шлифовкой (заточкой) "мягкой" поверхности для удаления дефектов износа лезвия. This goal is achieved by creating a technological allowance during manufacture, by creating by means of chemical-thermal treatment on the surfaces of the mating surfaces of the blade a massive hardened (“hard”) layer with a hardness higher than that of the core of the part, and then removing part of such a layer by its thickness from the surface exposed the greatest wear ("soft" surface), to a hardness equal to the intermediate value between the hardness of the surface of the diffusion layer and the hardness of the core. Maintainability is provided by periodically grinding (sharpening) the "soft" surface to remove defects in blade wear.
Общие признаки с прототипом: лезвие формируется из металла двух сопрягаемых поверхностей с разной твердостью. Отличительные признаки: вместо дополнительного повышения твердости (прочности) "твердого" слоя, наоборот, понижают твердость "мягкого" слоя, т.к. твердость диффузионного слоя падает от поверхности к сердцевине детали, и шлифовка (заточка) понижает твердость поверхности. Common features with the prototype: the blade is formed of metal of two mating surfaces with different hardness. Distinctive features: instead of an additional increase in hardness (strength) of the “hard” layer, on the contrary, they lower the hardness of the “soft” layer, because the hardness of the diffusion layer falls from the surface to the core of the part, and grinding (sharpening) reduces the hardness of the surface.
Для реализации способа выполняют операции. To implement the method perform operations.
1. Выбирают тип режущих деталей машин, преимущественно плоские (пластинчатые) ножи, легко поддающиеся "дозированной" шлифовке по толщине рабочей плоскости, или режущий инструмент, поддающийся "дозированной" по толщине заточке режущей части. 1. Choose the type of cutting machine parts, mainly flat (plate) knives, easily amenable to "dosed" grinding along the thickness of the working plane, or a cutting tool that lends itself to a "dosed" sharpening by thickness of the cutting part.
2. Подготавливают образцы для ступенчатой шлифовки после химико-термической обработки (ХТО). 2. Prepare samples for step grinding after chemical-thermal treatment (XTO).
3. Назначают марку стали и способ ХТО так, чтобы создать поверхностный диффузионный слой толщиной несколько десятых долей мм или более, до 1 мм и более (нитроцементация, цианирование и др.), и прочную и вязкую сердцевину. 3. Assign a steel grade and XTO method so as to create a surface diffusion layer with a thickness of several tenths of a millimeter or more, up to 1 mm or more (nitrocarburizing, cyanidation, etc.), and a strong and viscous core.
4. Назначают режимы последующей после ХТО термообработки (закалки, отпуска - ТО) так, чтобы обеспечить достаточную твердость сердцевины деталей и повышенную, по сравнению с ней, твердость диффузионного слоя на несколько единиц, например, "по Роквеллу". Режимы ХТО и ТО должны гарантировать высокое сопротивление контактной усталости и отсутствие хрупкости. 4. Assign the modes of subsequent heat treatment after HTO (quenching, tempering — TH) so as to provide sufficient hardness of the core of the parts and increased, in comparison with it, hardness of the diffusion layer by several units, for example, “according to Rockwell”. XTO and MOT regimes must guarantee high resistance to contact fatigue and the absence of fragility.
5. Изготавливают детали, обеспечивая технологический припуск по "мягкой" поверхности, предназначенный для обязательного снятия после ХТО и ТО, толщиной меньшей диффузионного слоя. 5. They make parts, providing technological allowance on a "soft" surface, intended for compulsory removal after XTO and TO, with a thickness less than the diffusion layer.
6. Выполняют ХТО и ТО деталей и образцов. 6. Perform XTO and TO parts and samples.
7. Определяют фактическую толщину диффузионного слоя на образце. Определяют твердость поверхности диффузионного слоя и по его толщине, для чего образец ступенчато шлифуют с шагом, например, глубиной 0,1 мм и определением твердости каждой ступени и сердцевины детали. 7. Determine the actual thickness of the diffusion layer on the sample. The surface hardness of the diffusion layer is determined by its thickness, for which the sample is ground-steply ground with a step, for example, a depth of 0.1 mm and determination of the hardness of each step and core of the part.
8. Снимают сажу, оставшуюся от ХТО, путем, например, гидроабразивной обработки или химическим путем, но не механически или не пескоструйной обработкой, которые могут снять часть диффузионного слоя. 8. The soot remaining from the CTO is removed by, for example, waterjetting or chemically, but not mechanically or by sandblasting, which can remove part of the diffusion layer.
9. Шлифуют (затачивают) "мягкую" поверхность, снимая припуск, на глубину, рассчитанную по графику "твердость - снятая толщина диффузионного слоя" и установленную, как оптимальная, для обеспечения долговечности данной детали или инструмента для конкретных условий эксплуатации. 9. Grind (sharpen) the "soft" surface, removing the allowance, to a depth calculated according to the schedule "hardness - removed thickness of the diffusion layer" and set as optimal to ensure the durability of this part or tool for specific operating conditions.
10. При необходимости, по мере накопления повреждений лезвия, дополнительно шлифуют (затачивают) "мягкую" поверхность, оставляя диффузионный слой с твердостью выше, чем у сердцевины детали. 10. If necessary, as the damage to the blade accumulates, they additionally grind (sharpen) the "soft" surface, leaving a diffusion layer with a hardness higher than that of the core of the part.
Изобретение поясняется фотографией и графиком: фиг. 1 - микроструктура карбонитридов диффузионного слоя на поперечном шлифе лезвия ножа: слева - поверхность ножа шлифованная, справа - без шлифовки х 1000, фиг. 2 - твердость (HV) по ступеням шлифовки (ΔH) диффузионного слоя лезвия ножа. The invention is illustrated by a photograph and a graph: FIG. 1 - microstructure of carbonitrides of a diffusion layer on the cross section of a knife blade: on the left - the surface of the knife is polished, on the right - without polishing x 1000, FIG. 2 - hardness (HV) on the grinding steps (ΔH) of the diffusion layer of the knife blade.
Способ проверен практически при изготовлении пластинчатых ножей суперножниц (сталь марки 40Х) и ножей гильотин из стали 40Х. Ножи изготавливаются с соблюдением всех норм обеспечения конструктивной прочности высокопрочных деталей. The method was tested practically in the manufacture of lamellar knives of super scissors (steel grade 40X) and guillotine knives from steel 40X. Knives are made in compliance with all standards for ensuring the structural strength of high-strength parts.
Пример 1. Пластинчатые ножи суперножниц толщиной 16 мм изготовлены из поковок стали 40Х. Технологический припуск под шлифовку "мягкой" поверхности равен 0,4-0,5 мм. Диффузионный слой толщиной 0,8-1,1 мм создан нитроцементацией (положительное решение от 17.10.95 по заявке N 94045206 приоритет от 27.12.94 патент N 2082820) с последующей закалкой и отпуском. Твердость поверхности без шлифовки диффузионного слоя равна 585 HV. Технологический припуск на рабочей "мягкой" поверхности ножа сошлифован (фиг. 1). Распределение твердости по толщине диффузионного слоя показано на фиг. 2. Твердость поверхности после шлифовки равна 542 HV. Ножи испытаны резанием прутка диаметром 20 мм стали марки 20 с твердостью 140-180 HB. Ресурс наработки без разрушения ножей равен 400 и более отрезанных заготовок при нормальной температуре и более 500 при отрицательной. По стабильному механизму контактной усталости на лезвии ножей появляются дугообразные трещины на опорной "твердой" поверхности с твердостью 585 HV и "вздутия" (пластическая деформация) на "мягкой" поверхности. Example 1. Lamellar knives of super scissors 16 mm thick are made of forgings of steel 40X. Technological allowance for grinding a "soft" surface is 0.4-0.5 mm. The diffusion layer with a thickness of 0.8-1.1 mm was created by nitrocarburizing (positive decision from 10.17.95 on the application N 94045206 priority from 12.27.94 patent N 2082820) with subsequent hardening and tempering. The surface hardness without grinding the diffusion layer is 585 HV. Technological allowance on the working "soft" surface of the knife is ground (Fig. 1). The distribution of hardness over the thickness of the diffusion layer is shown in FIG. 2. The surface hardness after grinding is 542 HV. The knives were tested by cutting a bar with a diameter of 20 mm of steel grade 20 with a hardness of 140-180 HB. The operating life without destruction of the knives is 400 or more cut blanks at normal temperature and more than 500 at negative. According to the stable mechanism of contact fatigue, arched cracks appear on the blade of a knife on a supporting “hard” surface with a hardness of 585 HV and “swelling” (plastic deformation) on a “soft” surface.
Пример 2. Из поковок стали 40Х изготовлены пластинчатые ножи гильотин (комплект 6 штук) толщиной 20 мм и длиной 625 мм. Технологический припуск "мягкой" поверхности был равен 0,3-0,4 мм. Диффузионный слой толщиной 0,75-1,0 мм получен нитроцементацией, как в примере 1. После закалки и отпуска твердость HV по толщине диффузионного слоя распределяется так: 0.2 мм - 492; 0,4 мм - 432; 0,6 мм - 392; 0,8 мм - 359; 1,0 мм - 357 HV. После неглубокой шлифовки опорной "твердой" поверхности твердость ее равна 492 HV. Твердость "мягкой" поверхности после снятия технологического припуска равна 432 HV. Ножи гильотин испытаны в работе заготовительного участка механического цеха при интенсивной загрузке, при этом она не сломались, трещин не обнаружено, на лезвии нет сколов, а только износ (притупление), которое можно вывести дополнительной шлифовкой "мягкой" поверхности (запас по толщине слоя имеется). Ресурс наработки превысил ресурс ножей из инструментальной стали с объемной закалкой в 1,5 раза. При этом ножи успешно рубили и толстые листы углеродистой стали и тонкие толщиной 0,5 мм нержавеющей стали. Example 2. From forgings of steel 40X made plate guillotine knives (set of 6 pieces) with a thickness of 20 mm and a length of 625 mm. The technological allowance for the “soft” surface was 0.3-0.4 mm. A diffusion layer with a thickness of 0.75-1.0 mm was obtained by nitrocarburizing, as in Example 1. After quenching and tempering, the hardness HV is distributed over the thickness of the diffusion layer as follows: 0.2 mm - 492; 0.4 mm - 432; 0.6 mm - 392; 0.8 mm - 359; 1.0 mm - 357 HV. After shallow grinding of the supporting "hard" surface, its hardness is 492 HV. The hardness of the “soft” surface after removal of the technological allowance is 432 HV. Guillotine knives were tested in the procurement section of the machine shop with intensive loading, but it did not break, no cracks were found, there were no chips on the blade, but only wear (blunting), which can be deduced by additional grinding of the "soft" surface (there is a margin of thickness for the layer ) The operating life exceeded the resource of knives made of tool steel with volume hardening by 1.5 times. At the same time, knives successfully chopped both thick sheets of carbon steel and thin sheets with a thickness of 0.5 mm stainless steel.
Технический результат реализации предлагаемого способа заключается в расширении технологических возможностей изготовления и упрочнения режущих деталей машин и инструмента с эффектом самозатачивания. Создавая массивный твердый слой, имеется возможность сошлифовать часть его толщины с целью снижения твердости "мягкого" слоя, обеспечения самозатачивание. К тому же, снятие поверхностного слоя с повышенной твердостью, а значит и более хрупкого, повышает вязкость оставшегося диффузионного слоя. Создается благоприятный механизм сопротивления контактной усталости "твердого" слоя, особенно острия лезвия, т.к. частично толщина лезвия, самая "хрупкая", сошлифована". Замедляется зарождение на лезвии трещин усталости со стороны "твердого" слоя. "Мягкий" же слой служит буфером контактного разрушения лезвия, металл этого слоя может выпучиваться, но не растрескиваться. Сохраняется работоспособность изделия при отрицательной температуре, т.е. в "северном исполнении", что подтверждается испытаниями суперножниц. The technical result of the implementation of the proposed method is to expand the technological capabilities of manufacturing and hardening of the cutting parts of machines and tools with the effect of self-sharpening. Creating a massive hard layer, it is possible to grind part of its thickness in order to reduce the hardness of the “soft” layer, to ensure self-sharpening. In addition, the removal of a surface layer with increased hardness, and hence more brittle, increases the viscosity of the remaining diffusion layer. A favorable mechanism of resistance to contact fatigue of the “hard” layer, especially the tip of the blade, is created, because partially, the thickness of the blade, the most “brittle”, is polished. ”The nucleation of fatigue cracks on the blade from the“ hard ”layer is slowed down. The“ soft ”layer serves as a buffer for contact destruction of the blade, the metal of this layer can bulge, but not crack. negative temperature, ie in the "northern version", as evidenced by tests of super scissors.
Предложенный способ может применяться не только для пластинчатых ножей, ножниц, но и фигурного инструмента, где возможна инструментальная заточка "мягкой" поверхности с нормированным снятием толщины слоя. В этом заключается принципиальная новизна изготовления и упрочнения режущего инструмента повышенной долговечности. К тому же есть инструменты, поддающиеся плоской шлифовке режущих граней, например резцы с фаской на передней грани. The proposed method can be used not only for plate knives, scissors, but also for curly tools, where tool sharpening of a “soft” surface with normalized removal of layer thickness is possible. This is the fundamental novelty of the manufacture and hardening of the cutting tool with increased durability. In addition, there are tools that lend themselves to flat grinding of cutting edges, for example, chamfers with a chamfer on the front face.
Изготовленные и испытанные ножи суперножниц и гильотин подтверждают эффективность предложенного способа. Способ реализуется на стандартном оборудовании. Manufactured and tested knives of super scissors and guillotines confirm the effectiveness of the proposed method. The method is implemented on standard equipment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97120523A RU2131468C1 (en) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | Process of hardening of cutting edges of parts of machines and tools |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97120523A RU2131468C1 (en) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | Process of hardening of cutting edges of parts of machines and tools |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2131468C1 true RU2131468C1 (en) | 1999-06-10 |
Family
ID=20199908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97120523A RU2131468C1 (en) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | Process of hardening of cutting edges of parts of machines and tools |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2131468C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2601520C2 (en) * | 2015-03-12 | 2016-11-10 | Евгений Викторович Васильев | Method of hardening cutting tool |
RU2647043C2 (en) * | 2016-07-18 | 2018-03-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method of manufacture of a durable instrument for friction welding with mixing of aluminum alloys |
RU2690386C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-06-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Method of tempering parts from low-carbon boron-containing steel |
-
1997
- 1997-12-10 RU RU97120523A patent/RU2131468C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ткачев В.Н. и др. Методы повышения долговечности деталей машин. - М.: Машиностроение, 1971, с.87-90. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2601520C2 (en) * | 2015-03-12 | 2016-11-10 | Евгений Викторович Васильев | Method of hardening cutting tool |
RU2647043C2 (en) * | 2016-07-18 | 2018-03-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method of manufacture of a durable instrument for friction welding with mixing of aluminum alloys |
RU2690386C1 (en) * | 2018-05-22 | 2019-06-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Method of tempering parts from low-carbon boron-containing steel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070199416A1 (en) | Band saw blade | |
JPH0623157A (en) | Knife blade | |
JP3469235B2 (en) | Knife blade | |
RU2127174C1 (en) | Base material for making saw webs of disc saws, cut-off discs, timber sawing tools, cutting and scraping devices | |
RU2131468C1 (en) | Process of hardening of cutting edges of parts of machines and tools | |
US4640169A (en) | Cemented carbide cutting tools and processes for making and using | |
EP0814944B1 (en) | A method of increasing the strength of a blade, and a blade | |
JP5441505B2 (en) | CUTTER, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND SLICING DEVICE | |
US2371600A (en) | Blade for tanning machinery | |
WO2018216641A1 (en) | Cutting tool material, method for manufacturing cutting tool material, and cutting tool | |
JP2002361443A (en) | Method of manufacturing knife cutter material, knife cutter material and knife cutter | |
JP3806407B2 (en) | Method of manufacturing rotary blade for brush cutter and rotary blade for brush cutter | |
US11752656B2 (en) | Cutting link, a saw chain and a chainsaw apparatus having the same, and a method for manufacturing the same | |
CN113637968A (en) | Self-sharpening cutting edge and manufacturing method thereof | |
US3289497A (en) | Cutting and abrading tools, and method of forming same | |
DE19902818C2 (en) | Metal knife with specially adapted material hardness distribution for shredding and cutting machines | |
Vyas et al. | The significance of the white layer in a hard turned steel chip | |
US2132373A (en) | Method of making helical blades | |
US2194525A (en) | Method of making butchers' steels | |
WO2023234389A1 (en) | Wood-cutting cutter and method for regrinding same | |
SU1673358A1 (en) | Method of producing blade-type cutting tool | |
RU2184796C2 (en) | Method of nitride hardening of steel with double thermochemical treatment | |
US3332127A (en) | Cutting and abrading tools | |
RU2062304C1 (en) | Cutting tool | |
Weaver et al. | A study of edge characteristics of sheared and bent steel plate |