Способ плазменной закалки режущего инструмента

(5 П 5 С 2 Н П ИЗОБРЕТЕ АВТО РСКО ИДЕТЕЛ ЬСТ итут и тизма, оволн нии В 13 ИРЕ ргии жуще ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Иркутский политехнический инсСибирский институт земного магнеионосферы и распространения радСО АН СССР(54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ ЗАКАЛЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к металлконкретно к способам упрочнения ре Изобретение относится к металлургиимашиностроения и может быть использовано для закалки крупногабаритного режущего инструмента, преимущественнодеревообрабатывающих пил.Цель изобретения - повышение качества закалки за счет увеличения глубины закаленного слоя и сохранения геометриирежущих кромок,Закаливаемую часть инструменобдувают плазмой инертного газа с температурой 6000 - 9000 К в течение 0,05 - 0,2 с; соскоростью потока 50 - 200 м/с, причем обдув плазмой осуществляют при давлениивнешней газовой среды в пределах 0,2 - 6 атм,например аргоновой плазмой при атмосферномдавлении.При скорости плазменного потока менее 50 м/с снижается эффективность теплого инструмента. Цель изобретения - повышение качества закалки за счет увеличения глубины закаленного слоя и сохранения геометрии режущих кромок. Закаливаемую часть инструмента обдувают потоком плазмы инертного газа с температурой 6000 - 9000 К в течение 0,05 - 0,2 с со скоростью потока 50 - 200 м/с и давлении внешней среды 0,2 - 6 атм, например аргоновой плазмой при атмосферном давлении. Изобретение позволяет увеличить глубину закаленного слоя на режущих кромках рамных деревообрабатывающих пил толщиной 2 мм иэ стали 9 ХФ до 0,8 мм без оплавления кромок. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. подвода, а при скорости выше 200 м/с наблюдается снос разогретого металла.Из-эа большой разницы температуры плазмы и металла обеспечивается практически постоянная скорость подвода тепла к участкам поверхности, подверженным воздействию плазмы, Взаимодействующие с плазмой участки поверхности нагреваются со скоростью в несколько десятков тысяч градусов в секунду, Остальные участки поверхности инструмента при этом остаются холодными.Ограничение времени взаимодействия плазмы поверхностью металла в пределах 0,05 - 0.2 с достаточно для нагрева поверхности металла до температуры закалки, но недостаточно для его расплавления.Исключительно высокая скорость структурных превращений в поверхностном слоеСпособ Грани режущейкромки резкие,толщина закаленного слоя до0,8 мм, максимальна на вершине зуба,спадает вдольторцовых поверхностейЧастичноеоплавление искругление граней режущейкромки толщиназакаленного,слоя менее0,1 мм Предлагаемый 50-200 50-200 50-200 50-200 750 800 820 850 6000 7000 8000 9000 900 300 15000 Известный металла при таких скоростях нагрева в сочетании с самопроизвольной закалкой после прекращения нагрева за счет теплоотвода в глубь холодного металла обеспечивает получение в поверхностном 5 слое металла мартенситной структуры с высокой микротвердостью.Однако при времени взаимодействия плазмы с поверхностью менее 0,05 с толщина закаленного слоя недостаточна для прак тического применения, а при времени взаимодействия более 0,2 с существенно возрастает хрупкость обработанных участков.При температуре плазмы менее 6000 К 15 недостаточна скорость нагрева инструмента, при температуре выше 9000 К оплавление кромок наблюдается раньше, чем происходит закаливание основной части слоя металла, 20Известный способ плазменной закалки режущего инструмента, включающий нагрев кромок инструмента плазменной струей с температурой 15000 К при скорости истечения 300 - 700 м/с, неэффективен при 25 закалке крупногабаритного инструмента, например эубьем рамйых пил для деревообрабатывающей промышленности. 8 тонком закаленном слое высоки градиенты твердости и напряжений в материале, так как крайне невелико расстояние между закаленной 5 и незакаленной частями режущей кромки инструмента. Такая режущая кромка неустойчива к периодическому воздействию мощных кратковременных нагрузок и быстро разрушается под их воздействием, со кращая срок службы инстумента.Кроме того, плазма столь высокой температуры и скорости истечения обладает режущими свойствами, т,е. нагревает металл до состояния расплава и сдувает его раньше, чем достигаются условия для закалки глубинной части материала, При этом грани режущей кромки округляются и качество инструмента снижается.Для сравнения произведена закалка заточенной деревообрабатывающей рамной пилы из стали 9 ХФ толщиной 2 мм по известному и предлагаемому способам. Температуру плазмы и скорость ее истечения определяют спектроскопическими измерениями и методом пробных частиц,Результаты приведень"в таблице.Толщина закаленного слоя, полученного по известному способу, недостаточна для деревообрабатывающих рамных. пил, для которых она должна быть менее 0,2 мм. Кроме того, грани режущей кромки оплавлены и скруглены, в особенности на верхней наиболее ответственной части зуба. Формула изобретения 1. Способ плазменной закалки режущего инструмента, преимущественно крупногабаритного, включающий плазменный нагрев режущих кромок и охлаждение за счет теплоотвода в глубь металла, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества закалки за счет увеличения глубины закаленного слоя и созранения геометрии режущих кромок, нагрев осуществляют плазмой с температурой 6000 - 9000 К и скоростью истечения 50 - 2000 м/с в течение 0,05 - 0,2 с.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что нагрев плазмой осуществляют при давлении внешней среды 0,2 - 6 атм.1 б 80786Составитель В, Жуков Редактор М. Петрова Техред М,МоргенталКорректор М. Шароши Заказ 3287 ТиражПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательскиЯ комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101