Способ восстановления изделий

ИЯ ИОАН МУ СВИДЕТ и Г. Д. Ткайф 633914,аай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ТИ(56) 1. Авторское свидетельство СССРкл, С 21 О;9/22,1976.,2. Авторское свидетельство СССР У 58773кл. С 23 С 9/00, 1976.(54) (57) 1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯИЗДЕЛИЙ, преимущественно инструмента из х аталей, включающий выдержре насыщения дпя проведенияи охлаждение, о т л и ч атем, что, с целью повышенияеров, чистоты поверхно, ги я иинструмента, выдержку произенин 0,1 - 50 мм рт. стапри давлении 110"ф, ст.до 120 - 140 С, а затем -быстро режущипрн температунитроцементацииющийсяприроста размносостойкостиводят прн давлохлаждение -110 ммртв. масле.2. Способс я тем, чтоцементации л по п, 1, о т л и ч а ю щ и й выдержку для проведения нитронгроиэводят при 520-580 С.Изобретение относи ся к химико-термической обработке металлов, в частности к спосо. бу восстановления режущего инструмента иэ быстрорежущих сталей с использованием ниэкотемпературной газовой нитроцементации, и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промышленности для восстановления. размеров бывшего в эксплуатации и получившего износ по классным размерам инструмента.Известен способ восстановления изношенно го инструмента из быстрорежущих сталей путем нагрева до 520 - 580 С, выдержки в течение 1-4 ч и охлаждения на воздухе 11.Однако данный способ недостаточно эффективен. Обеспечивая незначительный прирост размеров (1.3 мкм) за счет дополнительного превращения остаточного аустенита, способ одновременно вызывает снижение твердости и теплостойкости вследствие отпуска и умень. шения легированности мартенсита, а также окисление поверхности. Особенно это характерно для сталей Р 6 М 5, Р 6 М 5 К 5, Р 9 М 4 К 8, Р 8 МЗК 6 С.Наиболее близким к предложенному по технической сути и достигаемому результату является способ восстановления, включающий операции термофиксации и последующее насыщение поверхности легирующими элементамипри температуре насыщения 2).Известный способ обеспечивает повышение износос-ойкости, но не приемлем по указанным режимам для обработки режущего инструмента с целью восстановления размеров, так как за 3-4 ч при 600 С инструмент по. лучает отпуск в сердцевине до НВС - 58-60(вместо НВС - 62-65 в исходном состоянии), т. е. становится неработоспособным - весь спой выкрашивается на мягкий неработоспо. собной сердцевине в первые же минуты работы. На тонких режущих кромках происходит пригар, нарушение сплошности обмазки, затем окисление и разъедание поверхности, чистота рабочих поверхн тей снижается на 2-3 класса. Проведение процесса при более низких температурах 520-580 С) совместно с использованием для насыщения газообразных сред устраняет указанные недостатки, но также восновном повышает износостойкость инстру - мента и неэффективно в части восстановления размеров, так как последнее идет только за счет устранения имевшихся недостатков началь ной термообработки (неполный отпуск, остаточный аустенит в структуре) и дефектов заточки и увеличение размеров не превышает 2.3 мкм. В то же время в процессе нитроцементации происходит внутреннее и поверхностное окисление, частичное наводораживание диф. фузионного слоя, образование микропор в. нем 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 и снижение чистоты поверхности, что при эк. сплуатации инструмента в первые же минуты резания ведет к истиранию поверхностного слоя окислов и соответственно потере размера,Целью изобретения является повышение прироста размеров чистоты поверхности и износостойкости инструмента.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу восстановления изделий, преимущественно инструмента из быстрорежущих сталей, включающему выдержку при температуре насыщения для проведения нитроцементации и охлаждение, выдержку производят при давлении 0,1 - 50 мм рт. ст., а с хлаждение - при давлении 110 з - 1 Омм рт,ст. до 120 - 140 С, а затем - в масле.При этом выдержку для проведения нитроцементации производят при 520 - 580 С.Насыщение и охлаждение изношенного инструмента при указанных условиях с одной стороны вследствие превращения остаточного аустенита в мартенсит, а с другой - за счет образования избыточных карбонитридов в поверхностном слое, а также вследствие увеличения тетрагональности мартенсита при повышении содержания углерода и азота в нем позволяет увеличить классные размеры на 5- 25 мкм. Одновременно вакуумная нитроцементация, исключая окисление поверхности инструмента, предотвращая внутреннее окисление границ зерен, уменьшает эффект снижения ударной вязкости и прочности при изгибе, характерный для нитропементации в обычных условиях. Это связано также с уменьшением зоны межзерной пограничной диффузии и зоны глобулярных избыточных карбонитридов и приводит вместе взятое к повышению эксплуатационных характеристик инструмента - износостойкости и вязкости прн ударном, динамическом резании. Последующее охлаждение в вакууме до 120 - 140 С позволяет дополни. тельно повысить вязкостьза счет полного обезводораживания диффузионного слоя, Окон. чательное охлаждение в масле улучшает антифрикционные свойстваза счет термического оксидирования и промасливания.Способ опробывают при восстановлении различных видов инструмента - разверток, зенкеров из сталей Р 6 М 5, Р 9 К 5, Р 9 М 4 К 8, Р 6 М 5 К 5, использовавшихся для обработки деталей из сталей ЗОХГСА, 38 ХС, 40 ХНМА, Х 17 Н 2, 2 Х 13. Во всех случаях инструмент имеет исходную твердость НВС - 62 - 66 и предварительно эксплуатируется до степени износа за пределы минусового допуска. Измерение диаметра инструмента проводят с точностью до 0,001 мм до и после восстановительной обработки. Нитроцементацию проводят в вакуумной печи Ш 20 - ВНЦ исполь.3 1011708 зованием триэтаноламина с добавками щавелевокислого аммония, нитрата аммония и ацетата аммония в качестве карбюризатора. Для охлаждения применяется вакуумное масло ВМ 1, ВМ 4, Эффективность способа оценивается в сравнении с прототипом при использовании того же карбюризатора и одйнаковых режимах обработки,Повышение вакуума в процессе выдержки ниже 0,1 (до 0,02-0,08) мм рт. ст. приводит к ухудшению свойств режущей поверхности не восстанавливаемых при последующем охлаждении даже до 100-120 С в вакууме более 1 10мм рт, ст.Повышение давления в печи при нитроцементации до 80 в 1 мм рт. ст, приводит к повышению степени окисления, шероховатости рабочей поверхности и последующее охлажденИе даже до комнатной температуры в вакууме 110мм рт. ст. не устраняет эти дефекты, недопустимые для высококлассных разверток. Пробные. варианты обработки с вакуумным охлаждением до 180 - 200 С не обеспечивают достаточного обезводораживания слоя (с присущими недостатками), а ниже 100-110 С снижают эффект примасливания поверхности и связанные с ним прирабатываемость инструмента, чистоту поверхности, отход стружки.Кроме того, востановление по предложенному способу дополнительно уменьшает тепловую поводку дпинномерного инструмента ( ) 400 мм) на 30 - 40%. 10 15 26 25 30 ну, обрабатывают 16-8 деталей. после чегоопи теряют остроту режущей кромки,заклини.вают и выкрашиваются в детали вследствиерыхлости слоя и внутреннего окисления, выходят из строя. П р и м е р 2. Восстанавливают изношенные развертки диаметром 24 А 3 из стали Р 9 М 4 К 8, используемые для обработки деталей из стали 35 ХГСА, Развертки располагают вертикально в приспособлении, Нитроцементацию проводят в течение 1,5 ч при 570 С с расходом карбюризатора 45 см /ч, при этом давление в печи. составляет 50 мм рт. ст, После насыщения вакуум повышают до 110мм рт. ст. и охлаждают при таком давдении до 120 С, а затем после разгерметизации реторты инструмент переносят в бак с маслом ВМ 1. В результате обработки на поверхности формируется слой избыточных карбонитридов глубиной 18 - 20 мкм (по прототипу 10.12 мкм), при этом увеличение раз меров составляет 6-11 мкм, чистота рабочихиповерхностеи - 9 8 - Ч 9 по сравнению соответственно с 2-4 мкм и д 6 - у 7 при обработке по прототипу. Кроме того, прочность при изгибе возрастает на 27-31 кгс/мм, ударная вязкость - на 0,1 - 0,2 кгсм/см . Восстановленным инструментом обрабаты вают 27 деталей, в то время как развертки, восста. новленные по прототипу, после обработки 9 - 15 деталей начинают выкрашиваться и теряют классный размер.гП р и м е р 1. Восстанавливают зенкеры диаметром 18 А 3 из стали Р 6 М 5 К 5 для обработки деталей из стали 40 ХНМА. Нитроцементацию ведут при 560 С при остаточном давлении в реторте печи 0,1 мм рт. ст. с подачей в течение 2-х часов 5-8 см /ч карбюриза. тора. После чего прекращают подачу карбюри. затора и осуществляют охлаждение до 140 С, подавая воздух на реторту, при этом вакуум в печи возрастает до 210 4 мм рт. ст. После разгерметизации реторты окончательное охлаждение проводят в масле ВМ 1. После обработки на поверхности инструмента образовывается слой избыточных карбонитридов глубиной 6-9 мкм (при общем слое 40-60 мкм), а увеличение диаметра составляет 8-12 мкм, в то время как по прототипу слой карбидов составляет 3-5 мкм, а прирост размеров 4-6 мкм. Возрастают прочностные свойства инструмента - прочность при изгибе увеличивается на 12-13 кгс/мм ударная вязкость - на 0,2-0,3 кгсм/см"-. Восстановленным инструментом обрабатывают 46 деталей, в то время как зенкерами. восстановленными по прототип35П р и м е р 3. Востанавпивают зенкерыиз ст. Р 9 К 5 диаметром 27 А. Приспособле.ние с 10 зенкерами помещают в реторту печи, разогретую до 580 С. Нитроцементатчю 40 55 45 50 ведут в течение 1 ч при давлении 30 мм рт.ст,и расходе карбюризатора 20 см /ч. Послеокончания подачи смеси вакуум возрастает до 1 10 з мм рт, ст. и инструмент охлаждают при таком давлении до 130 С, после чегореторту разгерметизируют и зенкеры пере.носят в масло ВМ 4, В результате обработкина поверхности формируется слой избыточныхкарбонитридов глубиной 16-20 мкм (при общей глубине слоя 70-90 мкм), прирост разме.ров составляет 8-10 мкм, в то время как при восстановлении по прототипу слой избыточных карбонитридов составляет 7-10 мкм (при общей глубине 50-75 мкм), а размеры увеличиваются только на 2-6 мкм, Возрастает у восстановленного инструмента также и прочность при изгибе - на 22-23 кгс/им. Восстановленными зенкерами обрабавывают 38 деталейпротив 8-12 деталей. обработаппох зснксрами5 . 1011708 восстановленными о прототипу, Чистота рабод чей поверхности зенкеров после восстановления на1 класс выше, чем при обработке известным способом,,и Составитель Н. ИгнатьеваТехфд Ж.Кастелевич Корректор Г. Огар Редактор А. Гулько Заказ 2691/33 Тираж 566 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Использование предложенного способа позволяет повысить эффективность восстановления размеров в 1,7-2,1 раза с одновременным уве. пичением износостойкости в 1,8-3 раза, чисто 4ты поверхности, улучшением антифрикционнйхвойств,Экономический эффект от использованияредпоженного способа при изготовлении раз.вертокэенкеров и фрез составляет 4170 р,на 11 наименованиях инструмента. За счетповторного использования инструмента экономятся вольфрамо. молибденовые стали Р 6 М 5;6 М 5 Ко, Р 9 М 4 К 8.