Способ обработки инструмента из быстрорежущей стали

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СфветскикСоциалистическихРеспублик ои 981400(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИИзобретение относится к изготовлению инструмента из быстрорежущих сталей, в частности к обработке инструмента, прошедшего окончательную механическую обработку после закалки и отпуска.Известно применение низкотемператур-ных процессов химикотермической обра: ботки (при 550-560 оС) режущего инст румента иэ быстрорежущих сталей после закалки, отпуска и окончательного шлифования с заточкой 1,1.Указанные способы повышают иэносо стойкость инструмента, но одновременно приводят к повышению хрупкости поверх костного слоя. Это связано с образованием в слое хрупкой поверхностной зоны, содержащей избыточные Я и 1 фазы и особенно с повышенной хрупкостью по .границам зерен вследствие более высокой концентрации хрупких фаз. 20Известен способ снижения хрупкости азотированного слоя, заключающийся в разбавлении аммиака азотом или арго ном 2, . 2Однако применение этого способа удорожает и усложняет процесс, не изменяя при этом сопротивления износу и незначительно снижает хрупкость.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки инструмента из быстрорежутцих сталей, включающий закалку, отпуск, механическую обработку, нитроцементацию при 550- 580 С в течение 6 8 ч, после чего производят механическую обработку по ре жущим граням на глубину 0,02-О,ОЗ мм з 1.Применение этого способа также зна чительно усложняет и удорожает процесс обработки режущего инструмента из быслрорежущих сталей вследствие применения вакуумного отпуска и дополнительной Окончательной механической обработки, увеличивает время нитроцементации до 6-8 ч.Кроме того, инструмент, обработанный по этому способу имеет недостаточную00 4В процессе поверхностной пластической деформации происходит иэмельчение зер. на с одновременным дроблением блоков,При последующей хвюико-термической обработке происходит более равномерное насыщение поверхностных объемов металла насыщающим элементом за счет резкого возрастания количества путей улуч, шенной диффузии (границы зерен и блоков). Также уменьшаются размеры выделяющихся хрупких фаз.Повышение износостойкости происходит в результате увеличения опорной поверхности, контактирующей с обрабатываемым иэделием, увеличения твердости поверхностного слоя за счет наклепа и выделения более дисперсных фаз в про 1цессе химико-термической обработки, а также за счет уменьшения числа микро- сколов поверхностного слоя, вызывающих катастрофический износ. Сформированный на поверхности ячеисТый микрорельеф обеспечивает лучшее удержание смазки, что также способствует уменьшению износа.Способ апробируют при изготовлении калибрующих шлицевых прошивок и шлицевых протяжек, изготовленных иэ стали Р 6 М 5.П р и м е р. Калибрующие шлицевые прошивки иэ стали Р 6 М 5 после закалки. от 1225 С и трехкратного отпуска прио860 С по 1 ч шлифуют по наружномуодиаметру в окончательный размер 60,20 мм. Твердость поверхностного ьоя составляет 63 НКС. После этого калибрующие зубья прошивок обрабатываются по наружному диаметру сферическим индентором Ф 8 мм, колеблющимися с частотой 18 кГц и амплитудой 15 мкм, установ ленном в резцедержателе токарного станка. Линейная скорость перемещения поверхности прошивки относительно индентора 30 м/мин, поперечное перемещение 0,09 мм/об. Упрочненные прошивки подвергаются газовой нитроцементации при 860 С в течение 2 ч, при этом глубинаослоя составляет 40 мкм, микротвердость поверхностного слоя соответствует 1044- 1098 кгс/мм. Стойкость прошивок сос тавляет,810 деталей.Изготовляют и обрабатывают партию прошивок иэ стали Р 6 М 8 по режимам прототипа: закалка от 1228 С и отпуск Зр860 к 1 ч. Твердость составляет 63 63 НИС.После термообработки прошивки шлифуют в размер по наружному диаметру 60,24 мм, а затем подвергают газовой 3 М 14износостойкость вследствие неблагоцриятного воздействия микрорельефа поверхности иа процесс трения при работе инструментаК недостатку следует также отнестиповышенную хрупкость границзерен посравнению с телом зерна.Целью изобретения является уменьшение хрупкости, повышение износостойкости, и повышение чистоты рабочих поверх- е, ностей инструмента.3Поставленная цель достигается тем,что согласно способу обработки инструмента, включающему закалку, отпуск,механическую обработку и химико-тераическую обработку при 880-8804 С, перед: химико-термической обработкой производят поверхностную пластическую дефор-мацию.Причем глубину поверхностной дефор фмации устанавливают не менее толщиныдиффузионного слоя, а деформацию производят индентором, колеблющимся сультразвуковой частотой при амплитудеколебаний 8-60 мкм путем нанесения 25ячеистого рельефа.В процессе поверхностной пластичеокой деформации поверхиости происходитизменение ее микрорельефа. Имеющийся после шлифования рельеф полностью, Зйизменяется, Устраняются так называемыефгребешкиф, снижается высота микронеровностей. В .процессе многочисленныхударов индентора, колеблющегося с ультразвуковой частотой, по поверхности наней образуются ячейки, приблизительноЗЗкопирующие форму индентора. Последовательное перемещение индентора повсей обрабатываемой поверхности образует ячеистый рельеф.Для получения ячеистого рельефа ам 40плитуда колебаний индентора должна находиться в пределах 8-60 мкм, а режи мы перемещения индентора относительнообрабатываемой поверхности должны обеэпечюать непрерывное заполнение ячейка 43ми всей площади поверхности,Уменьшение хрупкости поверхностногослоя происходит за счет увеличения радиусов кривизны вершин и впадин микроиеровностей, наряду с уменьшением их высоты..Увеличение радиуса кривизны вершинмикроиеровностей способствует снижениюв ник концентраций диффувдирующих элементов, тем самым уменьшая количество ффобразующихся хрупких фаз.Увеличение рациуса впадин мнкронеровностей устраняет концентраторы напряжений.ЭО 3 9814 нитроцементации при 8604 С в печи Цв течение 6 ч, Затем проводят отпуск при 880 С в вакууме 4 ф 10 мм рт.ст. в течение 70 мин.На поверхности образуется слой с 3 . микротвердостью Н 1 оо =946-1 002 кгс/мм,Толщина слоя составляет, 100 мкм.После нитроцементации и отпуска прошивки подвергают окончательной механической доводке до размера 60,20 мм. 1 йСтойкость прошивок составляет 330 деталей;Таким образом; стойкость по предложенному варианту по сравнеиию с прототипом воэростает в 2,4 раза.1Стойкость прошивок из стали Р 6 М 5, подвергнутых закалке и отпуску на твердость 63 НРС составляет 200 деталей.Анализ поверхностей износа, испытанных прошнвок показывает, что прошивки, 20 обработанные по предложенному. способу не имеют следов хрупкого разрушения, в то время как прошивки, обработанные по режиму прототипа, имеют хрупкое выкрашивание диффузионного слоя на площади ф 40% рабочих поверхностей. формула изобретения 1, Способ обработки инструмента иэ быстрорежущей стали, включающий эакал ЬО. фку, отпуск, механическую обработку и химико-термическую обработку при 550- 880 С, о т л и ч а ю щ и й с я тем,очто, с целью повышения аксплуатационной стойкости инструмента, перед химикотеумической обработкой производят поверхностную пластическую деформацию.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что псверхностную пластическую деформацию производят на глубину не менее толщины слоя диффузионного насыщения.З.Способпоц,1, отличаю щ и й с я тем, что поверхностную плас тическую деформацию производят индентором, колеблющимся с ультразвуковой частотой при амплитуде колебаний 5- 60 мкм.4. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что пластическую деформацию производят путем нанесения ячеис того рельефа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Геллер Ю.А. Инструментальныестали. М., 1975, с. 493-503.2. Лахтин Ю.М. и др. Азотированиестали. М., Машиностроение, 1976,с. 119.3. Авторское свидетельство СССРСоставитель Р. Клыкова Редактор А. Гулько Техред З.Папий Корректор Н. Буряк Заказ 9638/39 Тираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж,Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4