Инструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформированием

(5)5 БР СВИДЕТЕЛЬСТВУ К А л Львовского полим. Ленинского дрова, Л, Н. Кума ии М 1466312, кл. а или металлом, 75 94% карби , например коемент спечен с шета. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Тернопольский филиитехнического институткомсомола(56) Патент ВеликобритаВ 21 СЗ/02, 1977,Изобретение относится к инструментальной промышленности и может найти широкое применение в машиностроении и других отраслях для финишной обработки пластическим деформированием цилиндрических поверхностей.Известна волок-заготовка, изготовляемая из однородного твердосплавного материала, Недостатком ее является невысокая прочность на радиальное растяжение и большой расход вольфрамсодержащих твердь)х сплавов.Известны также порошковые полые цилиндры, обрабатываемые внутренним или внешним давлением.Их недостатком является невозможность повышения прочности и достижения экономии материала.Наиболее близким к изобретению является инструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформированием, содержащий рабочий элемент, непосредственно связанный с несущим элементом, причем рабочий элемент состоит из твердого материала, например алмаза или кубического нитрида бора, сме(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ (57) Использование: инструментальное производство, машиностроение, Сущность изобретения; инструмент содержит двухслойное кольцо с рабочим и несущим слоями из твердосплавного материала с содержанием связки 2 - 8 мас.% и КЛТР, меньшим, чем КЛТР твердосплавного материала несущего слоя, а несущий слой выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки 16-18 мас.%. шанного с карбидом металла несущий элемент содержитда и 6 - 25% металла-связкита, при этом рабочий элщим элементом,Его недостатком является невысо стоимость, дефицитность исходных мате алов и невысокая прочность.Целью изобретения является ловы ние прочности и надежности инструмен Поставленная цель достигается тем, что инструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформирова. нием представляет собой двухслойное кольцо с рабочим и несущими слоями, которые выполнены из различных твердосплавных материалов с различными коэффициентами линейного термического расширения (КЛТР), причем рабочий слоя выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки 2 - 8 мас,% и КЛТР, меньшим, чем КЛТР твердосплавного материала несущего слоя, а несущий слой выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки16-18 мас,%,Предлагаемый инструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформированием выполнен в виде двухслойного кольца с рабочим слоем и несущим слоем с соотношением толщин сте нок, например, 1:1. Оба слоя выполнены из различных твердосплавных материалов с различным содержанием связки и различными КЛТР. Рабочий слой, непосредственно деформирующий металл, выполнен в 10 виде кольца из твердого износостойкого материала, например ВК, с содержанием связки 2 - 8 мас. , КЛТР которого соответственно 4 х 10 - 5 х 10 С , т, е, меньше, чем у материала несущего слоя ин струмента из более дешевого и менее твердого и износостой кого материала, например ВК 20, АНТ или КНТ, с содержанием связки 16 - 18 мас, КЛТР сплавов ВК 20, КНТ 16 и АНТ 18 соответственно 5,7 х 20 10, 7,6 х 10, 8,92 х 10 С, Таким образом, сформировав слои из указанных материалов, осуществляют спекание.Температура спекания материалов сло 25 50Предлагаемый инструмент для обработки наружных цилиндрических поверхностейвоспринимает при работе нагрузки растяжения в радиальном направлении,Рабочий слой этого инструмента вы полнен из твердого сплава, например ВК 2 (2мас.связки) с меньшим КЛТР (4,0 х 10С ), а несущий слой из твердого сплава,например ВК 20 (20 мас.Д связки) с большим КЛТР(5,7 х 10 С ). ев не должна отличаться более чем на 50 С. В процессе спекания инструмента, который протекает с образованием жидкой фазы, происходит перераспределение связки и градиент концентрации ее постепенно выравнивается. Однако продолжительность процесса спекания (примерно 20 мин) недостаточна для полной гомогенизации сплава по всему объему инструмента, поэтому получается изделие с переменным содержанием связки.Использование материалов на основе различных тугоплавких соединений или других материалов для создания инструмента целесообразно лишь в том случае, если интерметаллидные фазы на границе слоев, образующиеся при температурах спекания материалов, не обладают повышенной хрупкостью и пониженной прочностью,После спекания такого инструмента в нем образуется предварительно-напряженное состояние, повышающее его прочность на растяжение или сжатие, в зависимости от расположения материалов в слоях. 30 35 40 45 Предлагаемый инструмент для обработки внутренних цилиндрических поверхностей воспринимает нагрузки сжатия в радиальном направлении. Рабочий слой этого инструмента выполнен из твердосплавного материала, например, марки ВК 2 с меньшим КЛТР, чем у материала несущего слоя, который выполнен из сплава, например ВК 20.Предлагаемый инструмент обладает запасом прочности, который позволяет существенно увеличить нагрузку во время обработки или уменьшить. размеры инструмента при той же нагрузке.П р и м е р, Изготовили опытные образцы, Однослойный инструмент был изготовлен из твердого сплава ВК 2 (КЛТР=4 х 10 С ) двухслойный - из различных материалов: рабочий слой - из твердого сплава ВК 2, а несущий - из ВК 20 (КЛТР=5,7 х 10 оС)Испытания инструментов на прочность проводили на разрывной машине МР - 6 с использованием специального устройства, Устройство состоит из трубчатого корпуса, в верхнюю часть которого установлена шаровая опора, волока упирается в нее, поджимаемая вверх коническим штоком, который верхним концом защемляется захватом разрывной машины. На нижний конец трубчатого корпуса завинчена гайка с хвостовиком, защемленным нижним захватом.Испытания проводили следующим образом. В корпуссотвинченнойспециальной гайкой устанавливали шаровую опору, испытываемый инструмент и конический шток, пропустив его через отверстие в дне трубчатого корпуса, Верхний конец штока закрепляли захватом, навинчивали специальную гайку и закрепляли ее хвостовиком в нижнем захвате машины. Включали машину и, перемещая нижний захват вниз, создавали определенное усилие, При достижении критического значения испытываемый инструмент разрушался.Полученные значения усилия разрыва и характеристики распределения среднего значения усилия разрыва, среднеквадратическое отклонение и дисперсия представлены в таблице.Оценка существенности полученных статических данных проводилась по критериям РиЬ,4 (1)Я 621Я 4421785816 3915 - 413В 1)2 20 Характеристики разрушения инструмента 25 Составитель И.АронинТехред М,Моргентал Корректор В.Петраш Редактор Заказ 214 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Приняв надежность 0,95 при числе свободы К 1=Кг=п - 1=7, будем иметь:Р=1,4; Ртабл,=3,73. Так как РРтабд., то отличие по дисперсии несущественное.Определяют вероятность Р (с): К 1=п 1+п 2 - 2=14.Р (тк) 0,05, что свидетельствует о том, что технологическое мероприятие (создание двухслойного инструмента) эффективно, т, е. существенно отличается по среднему значению.Усилие разрыва инструмента, состоящего из двух слоев, увеличивается по сравнению с однослойным на 24( Формула изобретенияИнструмент для обработки цилиндрических поверхностей пластическим деформированием, содержащий двухслойное кольцо с5 рабочим и несущим слоями изтвердосплавныхматериалов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения прочности и надежностиинструмента, рабочий и несущий слои выполнены из материалов с различными коэффици 10 ентами линейного термического расширения,причем рабочий слой выполнен из твердосплавного материала с содержанием связки 2 - 8мас,ф и коэффициентом линейного термического расширения меньшим, чем коэффициент15 линейного термического расширения твердосплавного материала несущего слоя, а несущийслой выполнен из твердосплавного материалас содержанием связки 16-18 мас.)(