SU1636460A1 - Способ лазерного упрочнени тонколезвийного инструмента из быстрорежущей стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к комплексной химико-термической обработке мелкоразмерных отрезных фрез и вышлифованных сверл, с применением в качестве упрочн ющей обработки вакуумной нитро- цементации и лазерной обработки. Целью изобретени   вл етс  повышение износостойкое™.Изношенный тонколезвийный инструмент из быстрорежущей стали подвергают вакуумной нитроце- ментации в атмосфере пиролиза жидких углеводородов при 530 - 540°С в течение 45 - 60 мин, затем провод т лазерную закалку режущей поверхности с последующим криогенно-магнитным охлаждением . Заключительной операцией  вл етс  отпуск при 350 - 380°С с последующим охлаждением в растворе, содержащем равные объемные доли хладо- на-113 и кубового остатка регенерации этилового спирта. Способ позвол ет значительно повысить срок службы режущего инструмента. 1 табл. 5 (Л с

Description

Изобретений относитс  к металлургии , в частности к комплексной химико-термической обработке мелкоразмерных отрезных фрез и вышлифованных сверл, с применением в качестве упрочн ющей обработки вакуумную нитро- цементацию и лазерную обработку.

Целью изобретени   вл етс  повышение износостойкости.

Способ осуществл ют следующим образом .

Провод т после пере точки инструмента перед лазерной закалкой режущих граней вакуумную нитроцементацию в атмосфере пиролиза жидких углеводородов при 530 - 540°С в течение 45 - 60 мин. При этом протекают следующие поверхностные и структурные изменени : на поверхности инструмента формируетс  тонкий диффузионный слой по всем боковым и передней режущей гран м , повышаетс  износостойкость боковых и вспомогательных граней, которые в дальнейшем не подвергаютс  лазерному упрочнению, на поверхности передней Грани, подлежащей лазерной закалке , этот слой, имеющий полученное при вакуумной нитроцементации сочетание оптических коэффициентов - степени поглощени  излучени  и степень

О5

00 GD 4ь

О О

380°С

10

20

25

чистоты, позвол ет качественно провести лазерную обработку. Температура нитроцементации выбрана исход  из того, чтобы исключалс  сколько-нибудь заметный отпуск основы тонколезвийного инструмента, а врем  выдержки назначено исход  из исключени  охрупчи- вани  кромок за счет слишком большой глубины сло .

Заключительный отпус.к провод т после лазерной закалки и криогенно- магнитного охлаждени  при 350 с охлаждением в растворе, содержащем равное количество хладона-113 и кубо- $ вого остатка регенерации этиловых спиртов. Он вызывает следующие поверхностные и объемные изменени : снимаютс  напр жени  после доводки зоны лазерного упрочнени , на боковых , нитроцементованных поверхност х, на передней, обработанной лазером при неизотермической химико-термической обработке в среде, содержащей хладон- 113 и кубовый остаток с повышенным содержанием фурфурола, практически создаетс  эпиламированный слой фторо- содержащих поверхностно-активных веществ , прочно удерживающихс  на поверхности упрочненного инструмента. Слой имеет низкую склонность к схватыванию с обрабатываемым материалом, как следствие в 2 - 3 раза повышаетс  износостойкость тончайших фрез и сверл при обработке в зких про ;изион- ных сплавов.

Пример 1. Фрезы дисковые отрезные толщиной 0,6 мм диаметром 50 мм дл  обработки деталей из сплава ХН78Т прочностью 970 - 1020 МПа обрабатывают по предлагаемому спосоу .

Вначале фрезы, изготовленные из стали 10Р6М5, разбраковывают по тверости и степени износа, а затем затачивают алмазными кругами и подвергат вакуумной нитроцементации при 530- в течение 45 - 50 мин при пода- че в печь 10 - 15 кап/мин карбюризатора с последующим охлаждением на оздухе. При этом на всех гран х фрез ормируетс  слой микротвердостью Ив 918 - 945 с оптимальным соотношением оптических коэффициентов А$- и Е.

Затем провод т лазерную закалку на установке Квант-15 непрерывно-последовательным методом по передней режущей грани каждого зуба с наддувом в зону закалки гели . Охлаждение фрез

30

35

40

45

50

0

0

5

$

0

5

0

5

0

после лазерной закалки провод т в магнитном поле напр женность 4500 Э в криостате с жидким азотом, причем криостат находитс  между полюсами магнитной установки ЭМО-1, Выдержка при -196°С составл ет 20 мин. Затем фрезы выгружают на воздух, а после прогрева до комнатной температуры фрезы перенос т в шкаф и отпускают при 370 - 380°С в течение 30 мин. Охлаждение от температур отпуска осуществл ют в ванночке, содержавшей равные объемы хладона-113 и кубового остатка регенерации этилового спирта, остающегос  при промывке узлов и сборок .

В результате обработки микротвердость режущей части составл ет Н0ц.9 979 - 995, износостойкость фрез достигает 2720 мин или вдвое выше, чем при обрабтке по известному способу. Чистота резани  при обработке молибденового сплава ЦМ-10 повышаетс  на два класса. Практически стала возможной обработка спецсплавов нормализованными гостовскими фрезами. Кратность переточек и использовани  фрез повышаетс  до 5 - 6 раз против 1 - 2 при обычной заточке без комплексного лазерного и химико-термического упрочнени . Повышаетс  выход качественно упрочненных фрез при лазерной закалке на 30-35%.

Пример 2. Сверла из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 1,6 мм и длиной 48 мм обрабатывают после заточки торцовой части дл  формировани  донышек, например из сплава ВХ- 4Ш, подвергают вакуумной нитроцементации при 530°С в течение 45 мин, а затем обрабатывают по передней грани лазером на установке Квант-15 с созданием непрерывной полосы вторичной закалки по торцовой режущей кромке сверла. Дл  охлаждени  сверл после лазерной закалки используют криостат с жидким азотом, помещенный в посто нное магнитное поле установки ЭМО-1. Затем после выдержки в течение 30 мин нагревают сверла в шкафу при 375 С в течение 30 мин и охлаждают в составе свежеперемешанной эмульсии, состо щей из равных объемов хладона-113 и кубового остатка регенерации этидрво- го спирта.

Обработка позвол ет повысить износостойкость , при этом улучшилась чистота резани , повысилась производительность , исключаетс  налипание и выкрашивание, а также поломка сверл при резании высокохромистого сплава. Повтор емость значений микротвердости в зоне упрочнени  повышаетс  до 80 - 85%, что говорит об улучшении стабильности воздействи  лазерного луча в зоне упрочнени  вследствие улучшени  оптических характеристик поверхности и вследствие дополнительного насыщени  тонкого диффузионного сло  азотом и углеродом.

После износа торцовую часть в соответствии с заданной геометрией затачивают алмазными кругами и упрочн ют по предлагаемому способу. Эффективное врем  эксплуатации сверл в сравнении с известными способами увеличиваетс  в 4 - 5 раз.

В таблице приведены данные по стойкости инструмента (отрезных и шлицепрорезных фрез из стали 10Р6М5 при резании сплава 29НК), обрабо0

5

5

тайного предлагаемым и известньм

способами.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ лазерного упрочнени  тонколезвийного инструмента из быстрорежущей стали, преимущественно при обра- ботке изношенного, подлежащего переточке инструмента, включающий нанесение поглощающего покрыти , лазерную закалку режущей поверхности с последующим криогенно-магнитным охлажде нием, отличающийс  тем, что, с целью повышени  износостойкости , покрытие нанос т путем проведени  вакуумной нитроцементации в атмосфере пиролиза жидких углеводородов при 530 - 540°С в течение 45 - 60 мин, а после крногенно-магнитного охлаждени  провод т отпуск при 350 - 380°С с охлаждением в растворе, содержащем равные объемные доли хладона-113 и кубового остатка регенерации этилового спирта.

   ЛтмосЛера пиролиза (С4Н4П1|)Э; Nt; NH+nil; СЛН5ОН , расход 10-15 кап/мин. Длительность империей 30 мин.