SU1747526A1 - Способ получени композиционного материала на основе быстрорежущей стали - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени  твердую смазку измельчают до дисперсности 1-15 мкм, перемешивают шихту с добавлением твердой смазки в количестве 0,5-5,0 мае %, засыпают смесь в капсулу провод т нагрев в течение 1-60 мин до 0,87-0,96 температуры активного разложени  твердой смазки и пластическую деформацию 1 табл

Description

Изобретение относитс  к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовлени  заготовок из композиционного материала на основе быстрорежущей стали дл  режущего инструмента

Известен способ получени  износостойкого порошкового сплава, включающий прессование и спекание порошка быстрорежущей стали до относительной плотности 75-85%, закалку в маслен пропитку расплавом свинца под давлением.

Данный способ предусматривает высокую пористость каркаса из порошка быстрорежущей стали, что позвол ет вести пропитку расплавом свинца по всему объему . Однако из-за низкой температуры плавлени  свинца и его высокой пластичности материал, полученный известным способом , обладает неудовлетворительными механическими свойствами и непригоден дл  использовани  в качестве режущего инструмента

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ пол- у чени  композиционного материала, а именно порошковой быстрорежущей стали с добавками (0,5-5,0 мае. %) дисульфида молибдена Известный способ включает смешивание компонентов и гор чее изостатическое прессование

Недостатком известного способа  вл етс  длительное суммарное врем  нагрева и выдержки при нагреве в процессе гор чего изостатического прессовани , что приводит к активному разложению и окислению дисульфида молибдена и тем самым сказываетс  на повышении коэффициента трени  и ухудшении режущих свойств материала.

Цель изобретени  - снижение коэффи- циента трени  и повышение режущих свойств материала.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу изготовлени  композиционного материала на основе порошковой быстрорежущей стали, включающему приXI

4 XI СЛ Ю О

готовление шихты с добавкой твердой смазки в количестве 0,5-5,0 мае. %, перемешивание , засыпку смеси в капсулу, нафев и пластическую деформацию, перед перемешиванием производ т размол твердой смазки до дисперсности 1-15 мкм, а нагрев ведут в течение 1-60 мин до температуры 0,87-0,96 температуры активного разложени  твердой смазки.

Размол твердой смазки до дисперсно сти 1-15 мкм способствует повышению однородности структуры композиционного материала, что положительно сказываетс  на механических и режущих свойствах инструмента , изготовленного из этого материала .

.Сокращение времени нагрева при пластической деформации и недоведение температуры нагрева до температуры активного разложени  твердой смазки способствует уменьшению количества разложившейс  твердой смазки, что увеличивает эффективность ее воздействи , уменьшает коэффициент трени  и улучшает режущие свойства материала

Способ осуществл ют следующим образом .

Распыленный газом стандартный порошок быстрорежущей стали отжигают, твердую смазку в виде дисульфида молибдена в состо нии поставки дисперсностью 40 мкм размалывают на планетарной мельнице до дисперсности 1-15 мкм Готов т шихту из 95-99,5 мас.% быстрорежущей стали и 0,5- 5,0 мас.% дисульфида молибдена, тщательно ее перемешива . Готовую смесь засыпают в тонкостенные капсулы, кладут под крышку титановую губку, уплотн ют содержимое капсулы холодным прессованием в стальной пресс-форме и заваривают крышку капсулы аргонно-дуговой сваркой по ее периметру. Далее капсулы с порошком нагревают в электрической печи или индукторе в течение 1-60 мин в зависимости от диаметра капсулы до температуры 0,87-0,96 температуры активного разложени  твердой смазки и экструдируют на прутки .

Из композиционного материала, полученного предлагаемым способом, изготавливают инструмент, у которого исследуют антифрикционные (коэффициент трени ) и режущие свойства.

Пример. Порошок дисульфида молибдена в состо нии поставки размалывают на планетарной мельнице до дисперсности 5 мкм Гото в т смесь порошка отожженной быстрорежущей стали Р6М5К5 с 2 мас.% размолотого порошка дисульфида молибдена , тщательно ее перемешива . Приготовленную смесь засыпают в стальные капсулы диаметром 28 мм и высотой 35 мм, укладывают геттер из титановой губки, накрывают крышками и производ т холодное

прессование при давлении 600 МПа. После этого капсулы герметизируют аргонно-дуговой скваркой по периметру крышки, помещают в печь сопротивлени , прогревают в течение 20 мин при 1050°С и экструдируют

на прессе КВ2132 со степенью деформации 87% на прутки диаметром 10мм. Коэффициент трени /г 0,3; износ задней кромки резца h3 0,1.

В таблице приведены свойства порошковой быстрорежущей стали Р6М5К5 с-добавками 2 мас.% дисульфида молибдена, полученной предложенным способом и по режимам, выход щим за за вленные пределы .

Коэффициент трени /г материала определ ли на установке МТ-1 по схеме трени  ролик-вкладыш при скорости скольжени  6 м/с в паре со сталью 45, прижимное усилие до 20 кгс/м2.

Дл  определени  режущих свойств материала инструмент подвергалс  испытани м при резании, характеристикой которого  вл етс  износ задней кромки резца п3. Как следует из таблицы, наиболее высокими механическими свойствами обладают заготовки, в исходную шихту которых вводили твердую смазку дисульфида молибдена с дисперсностью 1-15 мкм В процессе размола твердой смазки фракцию дисперсностью менее 1 мкм получить практически не удалось. При дисперсности смазки 15 мкм крупные включени  ее привод т к неоднородности структуры материала и снижению механических свойств ниже приемлемого

дл  инструмента уровн , в результате чего такой материал не пригоден к эксплуатации. Анализ изменени  температуры нагрева капсул перед экструзией в интервале 0,8- 1,0 от температуры активного разложени 

твердой смазки показывает, что оптимальным диапазоном  вл етс  0,87-0,96 Та.р. При нагреве капсулы до температуры 0,8 Та р. наблюдаетс  минимальное уменьшение веса твердой смазки (6%) при достаточно низком коэффициенте трени  (,29). Однако при данной температуре в процессе пластической деформации диффузионное взаимодействие частиц быстрорежущей стали проходит недостаточно полно и качественно , что приводит к снижению механических свойств композиционного материала. При нагреве капсулы до температуры , равной началу температуры активного разложени  твердой смазки (1,0 Та.р.),

происходит существенное уменьшение веса твердой смазки (37%) и увеличение коэффициента трени  (fi 0,46), что отрицательно сказываетс  на режущих свойствах инструмента из такого материала.

На коэффициент трени  и режущие свойства материала также оказывает вли ние изменение времени нагрева капсулы перед экструзией. Минимальным временем нагрева, при котором можно получить качественный материал, прин та 1 мин. За это врем  можно прогреть капсулу диаметром 10 мм, использу  индукционный нагрев.

Верхней границей экспериментально установлено врем  нагрева 60 Мин, Увеличение времени нагрева капсулы перед экструзией свыше 60 мин приводит к существенному уменьшению веса твердой смазки, что отрицательно сказываетс  на коэффициенте трени  и режущих свойствах инструмента.

Из материала, полученного предлагаемым и известным способами, изготовили инструмент и подвергли испытани м при резании, характеристикой которого  вл етс  износ задней кромки резца. Сравнительные испытани  инструмента, изготовленного из композиционного материала , показали, что у инструмента, изготовленного из материала предлагаемым

способом, износ задней кромки резца ,1 мм при коэффициенте трени /г-0,3, вто врем  как у инструмента, изготовленного из материала известным способом, соот- 5 ветственно h3 0,135 мм при/г 0,55.

Claims (1)

1. Таким образом, введение размола твердой смазки-и сокращение времени нагрева перед гор чей пластической деформацией до температуры-0,87-0,96 температуры ак0 тивного разложени  твердой смазки способствуют повышению однородности структуры композиционного материала и сохранению фазового состава композиции, что повышает ее режущие и антифрикцион5 ные свойства соответственно на 35 и 80%. Формула изобретени  Способ получени  композиционного материала на основе быстрорежущей стали, включающий перемешивание шихты с до0 бавлением твердой смазки в количестве 0,5-5,0 мас.%, засыпку смеси в капсулу, нагрев и пластическую деформацию, отличающийс  тем, что, с целью снижени  коэффициента трени  и повышени  режу5 щих свойств материала, перед перемешиванием провод т размол твердой смазки до дисперсности 1-15 мкм, а нагрев провод т в течение 1-60 мин до температуры 0,87- 0,96 температуры активного разложени 

   0 твердой смазки.