UA45389C2

UA45389C2 - METHOD OF MANUFACTURE OF BIMETAL CUTTING TOOL FROM STRUCTURAL AND HIGH-CUT STEEL

Info

Publication number: UA45389C2
Application number: UA97094575A
Authority: UA
Inventors: Казбек Олександрович Гогаєв; Казбек Александрович Гогаев; Віктор Іванович Ульшин; Володимир Анатолійович Штакун; Володимир Григорович Бондар; Владимир Григорьевич Бондарь; Юрій Володимирович Сорокін; Юрий Владимирович Сорокин
Original assignee: Інститут Проблем Матеріалознавства Ім. І.М. Францевича Національної Академії Наук України; Институт Проблем Материаловедения Им. И.М. Францевича Национальной Академии Наук Украины
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 2002-04-15

Abstract

The invention relates to the powder metallurgy, in particular, to the manufacture of bimetal cutting devices. The method of manufacture of bimetal cutting device of structural and quick-cutting steel includes the placing in the mold of two powdered layers of structural and quick-cutting steel having the height of covering of structural steel powder which is equal to 80 - 90% of total covering, followed by pressing and connection with end part by friction welding. Quick-cutting steel powder in the form of the tape of quick-cutting steel of bimetal blank is fused on the blades of the cutting part of structural steel. The invention provides for the strength increase and extension of technological properties of the device with reduction of consumption of the powder of quick-cutting steels.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до порошкової металургії, зокрема до виробництва біметалевих різальних інструментів 2 Методами холодної та гарячої пластичної деформації і може бути використаний для виготовлення крупнорозмірних кінцевих різальних інструментів типу зенкерів (зенковок), фрез, свердел у яких осердя і хвістова частина виготовлені з конструкційної сталі, а робоча різальна частина: по торцю - з пороошкової швидкорізальної сталі, отриманої холодним пресуванням, спіканням та гарячім витисненням, а по стрічкам різальних лез - наплавка з порошку швидкорізальної сталі цієї ж марки сталі. 70 Відомий спосіб виготовлення біметалевих заготовок та інструментів методом плакірування осердя з конструкційної сталі порошком швидкорізальної сталі з наступним гарячим витисненням (а. с. СРСР Мо 812498 "Спосіб виготовлення біметалевого інструменту", кл. В2З3Р15/34, 1979 р.). Недоліком такого способу є складність технології виготовлення плакіруємої та плакіруючій заготовок, низька міцність-матеріалу та висока собівартість виробів, а крім того обмежена номенклатура виробництва інструментів (метчики та розвертки). 12 Найбільш близьким до пропонованого по технічній суті та досягаємому результату є "Спосіб виготовлення біметалевого різального інструменту" (а. с. СРСР Мо 1026965, кл. В22Е7/08; В22Р15/34, 1983 р.), який включає плакірування осердя ступінчатої форми з конструкційної сталі порошком швидкорізальної сталі, при цьому порошок швидкорізальної сталі засипають у циліндричний керамічний контейнер, усередені якого спочатку концентрично встановлюється осердя з маловуглецевої конструкційної сталі. Отримана збірка підлягає ущільненню на вібростенді, з наступним спіканням в стані вільної засипки у печі з відновлюючою атмосферою чи вакуумній печі при 1230 - 12507"С на протязі 2 годин, після цього витягається з контейнеру і підлягає ущільненню пресуванням в циліндричній матриці при 1050 - 11007С до щільності 96 - 9895. З отриманої заготовки методом гарячого витиснення одержують різальний профіль.The invention relates to powder metallurgy, in particular to the production of bimetallic cutting tools 2 by the methods of cold and hot plastic deformation and can be used for the manufacture of large-sized final cutting tools such as countersinks (countersinks), milling cutters, drills in which the core and tail part are made of structural steel, and working cutting part: on the end - from powder high-speed steel obtained by cold pressing, sintering and hot extrusion, and on the bands of cutting blades - surfacing from high-speed steel powder of the same brand of steel. 70 A known method of manufacturing bimetallic blanks and tools by coating a structural steel core with high-speed steel powder followed by hot extrusion (a.s. of the USSR Mo 812498 "Manufacturing method of a bimetallic tool", class B2Z3R15/34, 1979). The disadvantage of this method is the complexity of the manufacturing technology of clad and clad blanks, low strength of the material and high cost of the products, and in addition, the limited range of production tools (taps and reamers). 12 The closest to the proposed one in terms of technical essence and achievable result is the "Method of manufacturing a bimetallic cutting tool" (a.s. of the USSR Mo 1026965, class B22E7/08; B22Р15/34, 1983), which includes plating the step-shaped core structural steel with powder of high-speed steel, while the powder of high-speed steel is poured into a cylindrical ceramic container, in the middle of which a core of low-carbon structural steel is first installed concentrically. The resulting assembly is subject to compaction on a vibrating stand, followed by sintering in the state of loose filling in a furnace with a reducing atmosphere or a vacuum furnace at 1230 - 12507"С for 2 hours, after that it is removed from the container and subject to compaction by pressing in a cylindrical matrix at 1050 - 11007С to density 96 - 9895. A cutting profile is obtained from the obtained workpiece by the method of hot extrusion.

Недоліком цього способу є складність технології підготовки до спікання вільнозасипанного порошку у с керамічному контейнері, необхідність допресовки плакіруючого шару до щільності 96 - 98905, а так як осердя з Ге) конструкційної сталі ступінчатої форми, то при гарячому витискуванні заготовка не іде "на провал" Через матрицю, а залишається у ній. Потрібен деякий час для охолодження заготовки перед її виштовканням з очка матриці. Наявність ступені між хвостовою та різальною частинами обмежує технічні можливості інструментів по глибині обробки і заважає виходу стружки. оThe disadvantage of this method is the complexity of the technology of preparation for sintering of loosely packed powder in a ceramic container, the need to press the cladding layer to a density of 96 - 98905, and since the core is made of He) structural steel of a stepped shape, the workpiece does not "fail" during hot pressing. matrix, and remains in it. It takes some time for the workpiece to cool before it is removed from the die. The presence of a step between the tail and cutting parts limits the technical capabilities of the tools in terms of depth of processing and prevents the removal of chips. at

В основу винаходу поставлена задача виготовлення біметалевих різальних інструментів шляхом розміщення с у пресформі пошарово порошків конструкційної та швидкорізальної сталей холодного пресування і гарячої екструзії, з наступним з'єднанням заготовки з хвостовою частиною за допомогою зварення тертям і о наплавленням порошку швидкорізальної сталі на леза різальної частини. Це забезпечує спрощення технології, ою економію порошкової швидкорізальної сталі, підвищення міцності та поширення технічних можливостей. 3о Суттєвими ознаками, характерізуючими винахід є пошарове розміщення порошків у пресформі з засипкою З порошку конструкційної сталі на 80 - 9095 від загальної висоти засипки з послідуючим холодним пресуванням і вакуумним спіканням. Це суттєво спрощує технологію формовування. Гаряча екструзія заготовок з отриманням профільної різальної частини, з'єднання її з хвістовой частиною методом зварення тертям і наплавка порошка « швидкорізальної сталі у вигляді стрічки на кромку різальної частини забезпечує економію порошків З 50 швидкорізальних сталей, підвищення властивостей інструментів і поширення номенклатури виробів. Так як с спечена заготовка складається в основному в конструкційної сталі суттєво полегшується процес з» екструдирування.The invention is based on the task of manufacturing bimetallic cutting tools by placing powders of structural and high-speed steels of cold pressing and hot extrusion in a mold, followed by the connection of the workpiece with the tail part by means of friction welding and the deposition of high-speed steel powder on the blades of the cutting part. This ensures the simplification of technology, the saving of powder high-speed steel, the increase of strength and the spread of technical possibilities. 3. The essential features characterizing the invention are the layer-by-layer placement of powders in a mold filled with structural steel powder at 80 - 9095 from the total height of the fill with subsequent cold pressing and vacuum sintering. This significantly simplifies the molding technology. Hot extrusion of blanks to obtain a profiled cutting part, connecting it to the tail part by friction welding and surfacing high-speed steel powder in the form of a tape on the edge of the cutting part ensures saving of powders from 50 high-speed steels, improving the properties of tools and expanding the range of products. Since the sintered billet consists mainly of structural steel, the extrusion process is significantly facilitated.

Спосіб здійснюється наступним чином.The method is carried out as follows.

У пресформу засипають порошок 1 конструкційної сталі 4АХ5МФІ1С в об'ємі 80 - 9095 від необхідного (Фіг. 1), регламентуємого довжиною робочої профільної частини, а потім досипають до повного об'єму порошок шк швидкорізальної сталі РОМ5ФЗ 2 і здійснюють холодне пресування на гідравлічному пресі ДБ - 2432. Зусилля 4! пресування складає 7000 - 8000МПа. Щільність заготовки після пресування 83 - 85905. Далі заготовку розміщують у вакуумній печі і опікають при температурі 1160 - 11807С на протязі години. Потім заготовку нагрівають о струмом високої частоти до температури 1100 - 11307С на протязі 20 секунд в установці И3-3-100/2,4 (частота о 20 2,4кКГц). Контроль температур здійснюється оптичним пірометром. Нагріта заготовка підлягає гарячому витисненню з коефіцієнтом витягнення 7, - 2,0 на кривошипному пресі КВ2Г32 з зусиллям 1600кН. Штамп с підігрівався до З00"С з автоматичним контролем температури. Схема процесу витиснення профільної різальної частини зображена на Фіг. 2.Powder 1 of structural steel 4АХ5МФИ1С in a volume of 80 - 9095 of the required (Fig. 1), regulated by the length of the working profile part, is poured into the mold, and then powder of high-speed steel РОМ5ФЗ 2 is poured to the full volume and cold pressing is carried out on a hydraulic press DB - 2432. Effort 4! pressing is 7000 - 8000 MPa. The density of the workpiece after pressing is 83 - 85905. Then the workpiece is placed in a vacuum furnace and heated at a temperature of 1160 - 11807C for an hour. Then the workpiece is heated with a high-frequency current to a temperature of 1100 - 11307C for 20 seconds in the I3-3-100/2.4 unit (frequency of 20 2.4kHz). Temperature control is carried out by an optical pyrometer. The heated workpiece is subjected to hot extrusion with a draw ratio of 7.0 - 2.0 on a KV2G32 crank press with a force of 1600 kN. The stamp c was heated to 300°C with automatic temperature control. The diagram of the extrusion process of the profile cutting part is shown in Fig. 2.

В результаті гарячого витиснення одержали біметаличну заготовку (див. Фіг. 3) з профілем фрези, причому 59 торцева частина виготовлена з порошку швидкорізальної сталі. Далі до профільної різальної частини 1, 2 заAs a result of hot extrusion, a bimetallic workpiece (see Fig. 3) with a milling cutter profile was obtained, and the 59 end part is made of high-speed steel powder. Further to the profile cutting part 1, 2 for

ГФ) допомогою зварення тертям приєднували хвостовик з конструкційної сталі 45 3. Після відпалу при температурі т 8507С протягом 3-х годин, заготовка фрези передається, на механічну обробку (центровочні отвори, знімання грата, токарна обробка). Далі заготовку фрези встановлюють у центрі пристрою для плазменної наплавки стрічок різальної кромки порошком швидкорізальної сталі цієїх марки сталі 2. Товщина наплавленого шару 60 дорівнює приблизно 2,5 мм.GF) with the help of friction welding, a shank made of structural steel 45 3 was attached. After annealing at a temperature of 8507С for 3 hours, the milling workpiece is transferred to mechanical processing (centering holes, removal of the grating, turning). Next, the milling cutter is installed in the center of the device for plasma welding of the cutting edge strips with high-speed steel powder of this grade of steel 2. The thickness of the welded layer 60 is approximately 2.5 mm.

Заявлений спосіб набагато простіший та продуктивніший, а також дає можливість знизити витрати на багатоварті дефіцитні швидкорізальні сталі.The proposed method is much simpler and more productive, and also makes it possible to reduce the costs of high-value scarce high-speed steels.

Claims

65 Formula of the invention

The method of manufacturing a bimetallic cutting tool from structural and high-speed steel, which includes obtaining a bimetallic workpiece, sintering it in a vacuum and hot extrusion to obtain a profile cutting part, connecting it to the tail part, which is characterized by the fact that the bimetallic workpiece is obtained by placing it in a mold two layers of structural and high-speed steel powders with a filling height of the structural steel powder equal to 80-90 95 of the total filling height and subsequent pressing, the connection of the bimetallic workpiece with the tail part is performed using friction welding, and the blades of the cutting part made of structural steel are welded in in the form of tape, powder 70 of high-speed steel, used for the manufacture of bimetallic workpieces. c schi 6) (o) (ee) (ze) IF) "

- and? sh» 1 (95) (ee) iChe) ime) 60 b5