SU1009607A1 - Способ обработки твердосплавных металлокерамических изделий - Google Patents

Abstract

СПОСОБ рВРАБОТКи ТВЕРДОСПЛАВНЫХ МЕТАЛЛОКЁРАМИЧЕСКМХ ИЗДЕЛИЙ , включающий поверхностное окисление издели  путем нагрева на воздухе , охлаждение на воздухе и последующее удаление окисленного сло , отличающийс  тем, что, с целью устранен1 й дефектного сло  на поверхности издели , образующегос  в результате переточки, сокраисени  длительности обработки, поверхностному окислению подвергают участки с дефектным слоем путем нагрева до температуры 960-1 в течение 3 S мин., .

Description

со а 11 Изобретение относитс  к способам обработки переточенных металлокерами ческих инструментов вольфрамовой (ВК титано-вольфрамовой( титано-тант ло-вольфрамовой (ТТК) групп повышени  и износостойкости путем удалени  дефек ного сло , образованного в результате их затачивани  абразивными кругами . Известны.способы повышени  стойко сти инструментов путем удалени  дефектного сло , травлением, электрополированием или упрочнением дефектного сло  различными средствами. Травление дефектного сло  заключаетс  в том, что инструмент, предварительно обезжиренный, погружают на 10-15 мин в ванну с разбавленным .раствором серной и азотной кислот с небольшим количеством медного купороса . После травлени  и последующей промывки инструмент нагревают до 501бО С дл  удалени  водорода, вызывающего хрупкость режущих кромок. Практикой установлено, что стойкость инструмента заметно повышаетс  лишь при наличии достаточной первоначальной твердости (НВ5250)„ При электрополировании дефектного сло  в ванну с электролитом, содержащим раствор фосфорной и серной кислот, погружают инструмент и присо един ют к аноду источника посто нного тока. Катодом  вл етс  свинцова пластинка. При прохождении тока чере инструмеит и электролит происходит электролитическое травление, при котором быстрее раствор ютс  выступы, следовательно, протравленна  поверхность не только освобождаетс  от дефектного сло , но становитс  менее шероховатой f1. Недостатком известных способов  в л етс  то, что они продолжительны и трудоемки, особенно дл  твердосплавных пластин групп KB,- ТК и ТТК и тре буют сложного оборудовани . Кроме того, они сопр жены с вредными услови ми труда, так как приходитс  работать t сильными кислотами-,а пары кислот токсичны, при травлении , в особенности при электрохимической полировке, стравливаютс  8 первую очередь вершины и режущие крокки инструмента, так как здесь наивысший потенциал электрического пол i при химическом травлении и э11ектрополировке происходит наводораживание поверхности инструмента, 7 что вызывает хрупкость его режущих кромок. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ обработки поверхности металлокерамических . изделий, заключающийс  в окислении поверхности металлокерамических изделий при 850-950°С на воздухе, охлаждении пластин и последующем удалении окисленного сло  вибрацией. Дл  улучшени  механических свойств изделий и упрощени  технологии их обработки изделие окисл ют в струе сжатого воздуха, нагретого до температуры окислени , и охлаждают изделие со скоростью 100 град/мин. Окисленный слой удал ют виброобработкой изделий путем виброударного воздействи  продолжительностью 1-2 ч с непрерывной промывкой этих изделий водой 12 1 Недостатками способа  вл ютс  неполное устранение дефектного сло  на поверхности изделий, длительность обработки и большой расход материала. Неполное устранение дефектного сло  происходит из-за недостаточной глубины сн того поверхностного сло . Глубина сн того поверхностного сло  по известному способу составл ет 0,15-0,2 мм. Целью изобретени   вл етс  устранение дефектного сло  на поверхности изделий, образующегос  в результате переточки, и сокращение длительности обработки. С этой целью по способу обработки твердосплавных металлокерамических изделий, включающему поверхностное окисление издели  путем нагрева на воздухе, охлаждение на воздухе и последующее удаление окисленного сло , поверхностному окислению подвергают участки с дефектным слоем путем нагрева до 9бО-1000°С в течение 35 мин. При предложенном способе используют главным образом электропе чь. При известном способе используютс  кроме электропечи пневмосеть, куда подаетс  сжатый до 1 атм воздух и виброконтейнер с непрерывной подачей воды. Кроме того, необходимы фильтры дл  улавливани  окислов. Тов. требуетс  сложное оборудование, которое усложн ет и увеличивает технологический процесс. По предложенному способу на удаление дефектного сло  после заточки с одной твердосплавной пластины требуетс  максимально 8,5 мин,из которы 5 мин - нагрев в печи, 2 мин - остывание и окисление на воздухе и 1,5 ми соскабливание. При известном способе этот процесс длитс  максимум на 1 твердосплавную пластинку 2 ч 17 мин, из которых 8 мин - нагрев в цепи 9 мин- охлаждение и 2 ч - виброобработка. Значительна  разница во времени сохран етс  и при массовой обработке металлокер мических изделий. Толщина окисленного по предложенному способу сло  составл ет 0,2,„. 0,6 мм и легко регулируетс  температурой и временем выдержки инструмента в печи. При окислении с температурой 960°С в.течение 3-5 мин толщина окисленного сло  составл ет 0,35-0, мм, а при 1000°С в течение 3-5 мин образуетс  окисел толщиной 0,5-0,6 мм, поэтому дефектный слой после заточки инструмента удал  етс  полностью. Интервал времени выдержки 3-5 мин выбираетс  исход  из толщины образующегос  при затачивании инструмента дефектного сло  и глубины распространени  микротрещин. При. выдержке меньше 3 мин окисленный слой полу .читс  недостаточной толщины дл  удалени  дефектов, поэтому дефектный слой после окислени  и удалени  окислов может остатьс . При .времени оки слени  больше 5 мин окисленный слой имеет толщину больше 0,6 мм, что при водит к неэффективной потере дефиt;MTHOro материала. С целью экономии дефицитного вольфрама производ т избирательное окисление. Окисл ют толь ко ту поверхность, по которой произведена заточка. Другие поверхности изолируют от окислени  тугоплавкой обмазкой, например фарфоровой глиной , . Прочность окисленного сло  (его микротаердость 70 кГс/мм ) получаетс столь незначительно, что легко удал етс  соскабливанием, например, скальпелем. Усил.ие соскабливани  не превышает 10 кГс, а врем , требуемое на ОЧИСТКУ от окиси, не более 0,3-1,5 мин. При выдержке с температурой выше возможно образование термических микрртрещин. Обработка с температурой ниже 9бО°С не дает ощутимого повышени  стойкости и приводит к образованию окислов, трудно удал  емых с поверхности. Рентгеноструктурные исследовани , проведенные на дифрактометре, ДРОН-2,0, показали, что окисление с температурой ниже 9бОТ приводит к преимущественному образованию окислов VЮ2 и У,Л.д , которые трудно отделить с поверхности, так как адгези  их с основой твердоспл вных пластин велика. При их удалении возможны вырывы карбидных зерен металлокерамических пластин, что скажетс  на стойкости резцов. Окисленный слой, образующийс  при выдержке образца с температурой в интервале 9бО-1000 С, состоит в основном из окислов, которые легко удал ютс  и при этом не захватывают карбидных зерен . После удалени  окисленного слой под ним на твердосплавной пластинке образуетс  однородна  ровна  поверх- , ность, микротрещины, риски и следы заточки исчезают. Дл  практической проверки эффективности данного способа -удалени  дефектного сло  на твердосплавных пластинках и повышени  их износостойкости были проведены испытани  на стойкость при точении стали 5Х резцами из ВКб. Примен лись резцы с механичесКИМ креплением твердосплавных пластин. Пластинки 8К6 имели следующие размеры: длина 18 мм, ширина 10 мм, высота 7 мм. Дефектный слой создавали путем затачивани  твердосплавного режущего инструмента на станке модели ЗВ642 алмазным кругом АСВ125/100-МО IJ со следующей геометрией режущей части: ч; 45°; j.0°; . Дл  удалени  дефектного сло  этот режущий инструмент нагревали в открытой печи сопротивлени  СШОЛ 1.1б/ 12-МЗ-У4.Ч при 980°С в течение 3 мин, после чего инструмент вынимали и охлаждали на воздухе. Образовывалс  окисленный слой серо-зеленого цвета толщиной 0,5 мм, который легко соскабливалс  скальпелем. На растровом электронном микроскопе РЭМ-200 были сфотографированы поверхность заточенного твердосплавного инструмента и поверхность того же инструмента, дефектный слой которого был сн т указанным выше способом, У. заточенного инструмента видны риски и следы заточки, высока шероховатость

поверхности, тогда как у инструмента , дефектный слой которого удален, риски и следы заточки исчезли, поверхность стала однородной и гладкой ..

Стойкостные испытани  проводились всухую на токарно-винторезном станке модели 1Кб1б с бесступенчатым приводом при следующих режимах резани : скорость резани  м/мин; подача ,3 мм/об., глубина резани  Н 1 мм. Если вз ть за величину критери  износ по задней поверхности резца ,65 мм, то дл  заточенных резцов ВКб с дефектным слоем врем  резани  мин, тогда как дл  этого же резца, дефектный слой которого удален указанным выше способом, оно составило мин, т«е. достигаетс  увеличением стойкости в 6,7 раза го сравнению.со стойкостью заточенных инструментов.

На растровом электронном микроскопе также просматривалось качество поверхностного сло  заточенных резцов , дефектными слой которых удал лс  окислением. При выдержке в печи с температурой меньше 9бО С и временем выдержки менее 3 мин после удалени  окисленного сло  следы заточки и риски остаютс . При окислении с температурой выше 1000°С и временем выдержки более 5 мин риски и следы заточки исчезают, но возможно по вление термических микротрещин.

При тех же режимах резани  были проведены стойкостные испытани  заточенных резцов 8Кб, дефектный слой которых удал лс  путем нагрева этих резцов в течение 2 мин при еледующих температурах выдержки:

нагрев прибюЯс. Стойкость

нагрев при980°С. Стойкость 15бмин;

нагрев при 1100°С. Стойкость 184 мин

Стойкостные испытани  резцов, дефектный слой которых удал лс  путем их нагрева в течение 5 мин при следующих температурах:

нагрев при810 С. Стойкость 55мин-, . нагрев при IIOO C. Стойкость 216 мин

нагрев при 1000°С. Стойкость мин

Аналогичные стойкостные испытани  резцов, дефектный слой которых удал лс  путем их нагрева при 980°С в течение 7 и 10 мин не привели к существенному повышению их стойкости.

Таким образом, наибольшую стойкость (2tO мин) заточенный резец приобретает путем удалени  дефектного

сло  окислением при его нагреве в . указанном интервале температур 9бО1000°С в течение 3-5 мин.

Аналогично удал етс  дефектный слой, образующийс  при затачивании твердо.сплавных режущих инструментов титано-вольфрамовых и титано-тантало-вольфрамовых групп. I Таким образом, предлагаемый способ обработки переточенных металлокерамических инструментов позвол ет существенно повысить износостойкость твердосплавных режущих инструментов вольфрамовой,титано-вольфрамовой и титано-тантало-вольфрамовой групп, на поверхности которых имеетс  дефектный слой, образованный в результате их затачивани ; исключить процессы травлени  и электротравлени  (следовательно,работу с токсичными кслотами ); исключить процесс наводораживани  при сн тии дефектного сло ,который вызывает хрупкость режущих кромок резца; и снимать дефектный слой фасонного инструмента, имеющего сложный профиль (при этом лишь незначительно измен етс  геометри  его режущей части). Например, данный способ позвол ет сн ть дефектный слой капилл рного канала диаметром 50 мкм микроинструмента. Этот слой образуетс  при сверлении капилл рного канала. После сн ти  дефектного сло  стенок канала путем его окислени  и удалени  окисленного сло  указанным способом шероховатость стенок канала существенно снизилась, риски исчезли, образовалась однородна  блест ща  поверхность. Электротравление и травление не позволили сн ть дефектный слой на стенках капилл рного канала без существенного изменени  его геометрии, так как из-за в зкости электролита низка омываемос стенок канала.

Предложенный способ прост, надежен , .менее трудоемок и не требует сложного оборудовани .

Дл  проведени  избирательного удалени  дефектного сло  те места, которые не нужно окисл ть, покрывают тугоплавкой обмазкой, например фарфоровой глиной или иным огнестойким материалом, преп тствующим доступу кислорода, поэтому окисл ютс  не защищенные обмазкой места. Уменьшены непроизводительные потери материала инструмента. Кроме того, способ позвл ет после каждой переточки затупившегос  инструмента удал ть дефектный слой.

Общий годовой экономический эффект от внедрени  данного способа позвол ющего увеличить стойкость инструмента в 6 раз по сравнению с заточенным инструментом с дефектным слоб)ч на 1 -станок за год составит 1667 РУб.

. Кроме того, прероженшй способ обработки металлокерамических режущих инструментов может быть, использован дл  сборного переточенного инструмента с механическим креплением режущих твердосплавных пластин вольфрамовых , титано-вольфрамовых и титано-тантало-вольфрамовых групп при обработке материалов резанием на токарных, агрегатныхи других станках и автоматиуеских лини х ни черновых, получистовых и чистовых операци х.

Claims (1)

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, включающий поверхностное окисление изделия путем нагрева на воздухе , охлаждение на воздухе и последующее удаление окисленного слоя, отличающийся тем, что, с целью устранения дефектного слоя на поверхности изделия, образующего-? ся в результате переточки, сокращения длительности обработки, поверхностному окислению подвергают участки с дефектным слоем путем нагрева до температуры 960-1000°С в течение 3“ 5 МИН, ,