Способ лазерного упрочнения тонколезвийного инструмента из быстрорежущей стали

(53) В.Д. Уллургия УПРОЧНЕНИЯ ТОН ТА ИЗ БЫСТРОРЕ тся к металомплексной хи тке мелкоразвышлифованных качестве упКЮ 1 К ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОГО КОЛЕЗВИЙНОГО ИНСТРУМЕ ЯУЩЕЙ СТАЛИ(57) Изобретение отно лургии, в частности к мико-термической обра мерных отрезных фрез сверл, с применением Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексной химико-термической обработке мелкоразмер ных отрезных Фрез и вышлифованных сверл, с применением в качестве упрочняющей обработки вакуумную нитроцементацию и лазерную обработку.Целью изобретения является повыше ние износостойкости.Способ осуществляют следующим образом.Проводят после переточки инструмента перед лазерной закалкой режущих граней вакуумную нитроцементацию в атмосфере пиролиза жидких углеводо рочняющей обработки вакуумной нитроцементации и лазерной обработки. Целью изобретения является повышениеизносостойкостиЛзношенный тонколезвийный инструмент из быстрорежущейстали подвергают вакуумной нитроцементации в атмосфере пиролиза жидкихуглеводородов при 530 - 540 ОС в течение 45 - 60 мин, затем проводят лазерную закалку режущей поверхности споследующим криогенно-магнитным охлаждением. Заключительной операциейявляется отпуск при 350 - 380 фС с последующим охлаждением в растворе, содержащем равные объемные доли хладонаи кубового остатка регенерацииэтилового спирта. Способ позволяетзначительно повысить срок службы режущего инструмента. 1 табл. родов при 530 - 540 С в течение 45 - 60 мчн. При этом протекают следующие поверхностные и структурные изменения: на поверхности инструмента формируется тонкий диффузионный слой по всем боковым и передней режущей граням,. повьппается износостойкость боковых и вспомогательных граней, которые в дальнейшем не подвергаются лазерному упрочнению, на поверхности передней грани. подлежащей лазерной зае, этот слой, имеющий полученное при вакуумной нитроцементации сочетание оптических .коэффициентов - степени поглощения излучения и степень45 50 55 чистоты, позволяет качественно провести лазерную обработку. Температура нитроцементации. выбрана исходя изтого, чтобы исключался сколько-нибудьзаметный отпуск основы тонколезвийного инструмента, а время выдержки назначено исходя из исключения охрупчивания кромок за счет слишком большой глубины слоя.ЗаключительньпЪ отпуск проводятпосле лазерной закалки и криогенномагнитного охлаждения при 350 - 380 С с охлаждением в растворе, содержащем равное количество хладонаи кубового остатка регенерации этиловых спиртов. Он вызывает следующие поверхностные и объемные изменения снимаются напряжения после доводки зоны лазерного упрочнения, на боковых, нитроцементованных поверхностях, на передней, обработанной лазером при неизотермической химико-термической обработке в среде, содержащей хладон и кубовый остаток с повышенным содержанием фурфурола, практически создается эпиламированный слой фторосодержащих поверхностно-активных веществ, прочно удерживающихся на поверхности упрочненного инструмента. Слой имеет низкую склонность к схватыванию с обрабатываемым материалом, как следствие в 2 - 3 раза повышается износостойкость тончайших Фрез и сверл при обработке вязких процизионных спла.вов.П р и и е р 1. Фрезы дисковые отрезные толщиной 0,6 мм диаметром 50 мм для обработки деталей изсплава ХН 78 Т прочностью 970 - 1020 МПа обрабатывают по предлагаемому способуеВначале фрезы, изготовленные из стали 10 Р 6 М 5, разбраковывают по твердости и степени износа, а затем затачивают алмазными кругами и подвергают вакуумной нитроцементации при 530- 535 фС в течение 45 - 50 мин при подаче в печь 10 - 15 кап/мин карбюризатора с последующим охлаждением на воздухе. При этом на всех гранях фрез формируется слой микротвердостью 11918 - 945 с оптимальным соотношени.ем оптических коэффициентов Л и Е.Затем проводят лазерную закалку на установке "Квант" непрерывно-последовательным методом по передней режущей грани каждого зуба с наддувом в зону закалки гелия. Охлаждение фрез 5 10 15 20 25 30 35 40 после лазерной закалки проводят в магнитном поле напряженность 4500 Э в криостате с ящцким азотом, причем криостат находится между полюсами магнитной установки ЭМО, Выпержка при -196 С составляет 20 мин. Затемофрезы выгружают на воздух, а после прогрева до комнатной температуры Ьрезы переносят в шкаф и отпускают при 370 - 380 С в течение 30 мин. Охлаздение от температур отпуска осуществляют в ванночке, содержавшей равные объемы хладонаи кубового остатка регенерации этилового спирта, остающегося при промывке узлов и сборок.В результате обработки микротвердость режущей части составляет Н,9 = 979 " 995, износостойкость фрез достигает 2720 мин нли вдвое выше, чем при обрабтке по известному способу. Чистота резания при обработке молибденового сплава ЦМповышается на два класса. Практически стала возможной обработка спецсплавов нормализованными гостовскими фрезами. Кратность переточек и использования фрез повышается до 5 - 6 раз против 1 - 2 при обычной заточке без комплексного лазерного н химико-термического упрочнения. Повышается выход качественно упрочненных фрез при лазерной закалке ка 30-352.П р и м е р 2, Сверла из быстро- режущей стали Р 6 М 5 диаметром 1,6 мм и длиной 48 мм обрабатывают после заточки торцовой части для формирования донышек, например из сплава ВХ 4 Н, подвергают вакуумной нитроцементации при 530 С в течение 45 мин, а затем обрабатывают по передней грани.лазером на установке "Квант" с созданием непрерывной полосы вторичной закалки по торцовой режущей кромке сверла. Для охлаждения сверл послелазернои закалки используют криостат с жидким азотом, помещенный в постоянное магнитное поле установки, ЭМ 0-1. Затем после выдержки в течение 30 мино нагревают сверла в шкафу при 375 С в течение 30 мин и охлаздают в составе свежеперемешанной эмульсии, состоя"щей из равных объемов хладонаи кубового остатка регенерации этилового спирта.Обработка позволяет повысить износостойкость, при этом улучшилась чистотарезания, повысилась производиОбработка по тенин евку- Свойства поверх-условнн лаэерспесобуумной нитро-носомной закалки сдементапнихриогенно-магоптический икро-; нитным охлавРекнм отпускаЭксплуатационные свойства1 ечнс- Среда ох-й кро- Изно Характеррату- ллнленнк тв р- со- износа с хо, 1 лость .стгпЧисло переемпе реме,козфехнвьенттнср- пениемату Вьь. ласт. тоха 0,45мнн Сдерн 5 2140 Ленточке ИреалегаеиьЮ 350 0 В 5 0,77 0 В 2 069 О,В 1 0,71 О,В 5 0,70 О,В 5 О,7 О 530 45 535 50 540 60 540 45 Хлалон 502 кубовый остаток 502 Гелигныйлазер В 7 237 О0,10 мм 010 2720 91 5 Иаллув энергии 350 921 2 Иалдув энергии 3502 1 - 2 4 к/ммд0,4 - 0,5 мкс,охлавленне1960 4500 Э Кубовый остато 502 5.40 0,40 О,В 10 1220 Смнтне,выкраниваннеОклавдение на 54 оздуке Извести эд х а Лтмосфера пнролиза С Иаооз; Ве; ИИЬИИ 1 С И О ее Ллительность вьвьернки 30 вьн. расход 1 О - 15 кап/мин. Составитель М.Нелагуров едактор И.Дербак Техред Л.Олийнык Корректор СНевкуЗаказ 797 Тираж 396ВНИИПИ Государственного комитета по изобретен.113035, Москва, Ж, Раушска Подписноем и рткрытиям при ГКНТ СССРнаб., д. 4/5 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,5 16 тельностьз исключается налипание и выкрашиванне, а также поломка сверл при резании высокохромистого сплава.Повторяемость значений микротвердости в зоне упрочнения повышается до 80 - 85 вз что говорит об улучшении стабильности воздействия лазерного луча в зоне упрочнения вследствие улучшения оптических характеристик поверхности и вследствие дополнительного насьпцения тонкого диффузионного слоя азотом и углеродом. После износа торцовую часть в соответствии с заданной геометрией затачивают алмазными кругами и упрочняют по предлагаемому способу. Эффективное время эксплуатации сверл в сравнении с известными способами увеличивается в 4 - 5 раз.В таблице приведены данные по стойкости инсгрумента (отрезных и шлицепрорезных фрез из стали 10 Р 6 М 5 при резании сплава 29 НК)в обрабо 36460 6танного предлагаемым и известньиспособами,формула изобретения Способ лазерного упрочнения тонколезвийного инструмента из быстрорежущей стали, преимущественно при обработке изношенного, подлежащего переточке инструмента, включающий нанесение поглощающего покрытия, лазернуюзакалку режущей поверхности с последующим криогенно-магнитным охлаждением, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения износостойкости, покрытие наносят путем проведениявакуумной нитроцементации в атмосферепиролиза 7 кггдких углеводородов при530 - 540 С в течение 45 - 60 мин, а 70 после криогенно-магнитного охлажденияпроводят отпуск .три 350 - 380 С с охлаждением в растворе, содержащем равные объемные доли хладонаи кубового остатка регенерации этиловогоспирта.