Способ изготовления напильников

/описания 02.06.80 оо делам изобретений н отерытнй3) УДК -7 9(0 78.:. ата опубликованийАвторыизобретения кий и М. С. Любашевский 71) Заявител изводитыьное объединение ОБ ИЗГОТОВЛ ПИЛЬНИКОВ закалкипаяльники анти 1 2Изобретение относится к области ин. Цементация является высокотем.гструментальной промышленности и може пературным химико гермическим процес- быть исполюовано при изготовлении на- . сом и при цементации в стали 20 пропильников, например надфилей. исходит значительный рост зерна, снижаИзвестны способы изготовления над- ющий впоследствии прочностные харак- филей из стали У 1 З,Сквозной прокал над-. 5 теристики надфилей. филей при термообработке лишает сталь 2. После цементации и закалки напиль У 13 возможности получения более высо-: ников иэстали 20 разница в твердости кой твердости в поверхностнор улое и поверхностного слоя (НВ 600) и сердсохранения вязкой серпевины Ц и 12. цевины (НВ 200) настолько велика, чтоИзвестен способ изготовления напиль- для снятия возникающих напряжений в10ников из стали 20 с последующей це- граничйом слое необходим средний или ментацией поверхности и закалкой с высокий отпуск, снижающий твердость низкотемпературнйм отпуском на твер- поверхности надфилей. дость НИС 58-60, который принят эа 3. Высокотемпературный процесс це 15,прототип. Способ включает в себя ментации с последующей закалкой напильследующие операции: рубка и отжиг за- ников сложной конфигурации с неизмериготовок насекание 1 эаготовки ударным мыми сторонами вызывают повышение способом с одновременной обточкой но- степени коробления, превышающей;допус,совой цилиндрической части; цемеитация; тимые значения прямолинейности надфи дакалка; отпуск правка (рихтовка); лей, и требуют дополнительной операпниоксидирование 31. правка после закалки.Известный способ имеет следующие 4. После цементации и недостатки: обходимо нанесение на нап3 73747коррозийного покрытия, например фоофотирования или оксидирования, что требует дополнительного оборудования иповышаер трудоемкость изготовления их,Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости напиль-.ников.Поставленная цель достигается тем,что напильники изготавливают иэ предварительно алитированных заготовок из 10конструкционной стали с последующейгорячей пластической деформацией длянанесения насечки и придания требуемойформы напильнику с окончательным азо, тированием на заданную глубину, удовлетворяющую соотношение(1,25 - 1,40)Ь 1 Х,з0,25 Н,где Х - глубина упрочняющего азотированного слоя;11 - высота зуба напильника в нормальном сечении;0.33 - 0.51,-шаг насечки;и - толщина (ширина, диаметр) напильника, 25а-сбщая глубина диффузионного слоя,включая алитированный, должна удовлетворять соотношению(1,35-1,50) Ь 4 Х 90,3 Н.Предлагаемый способ содержит следующие операции; рубка заготовок вразмер; алитирование заготовок; формообразование заготовки, включающее насечку всех рабочих плоскостей напильникаи калибрование носовой цилиндрической 35части горячей пластической деформацией;азотирование на заданную глубину. 8 фвести диффузию алюминия в поверхностном слое беэ глубокого прогрева заготовки и роста наследственного зерна стали.Горячая пластическая деформация выполняет не только формообразование определенной насечки рабочей части напильника, но и повышает прочностные характеристики и поверхностного деформируемого слоя, и сердцевины. П р и м е р, Надфили прямоугольного сечения 8 х 3 мм изготавливаются из стали 3-150 шт. и из стали 20-10 шт. для срав нительных испытаний. Заготовки из калиброванной стали 3 рубят на прессе в размер и подвергают газовому алитированиюи смеси А С 1 + + Н при 1050 оС. Нагрев заготовок произведен на установке ТВЧ. Глубина слоя в пределах 0,06-0,09 мм, микротвердость Н 4 =650-900. Последовательность операций механической и химико-термической обработ 40 ки со стандартными режимами для изготовления надфилей обеспечивает не только достижение поставленной цели, но и сокращение общего технологического цикла изготовления напильников.Предварительное алитирование заготовок создает переходный диффузионный подслой, демпфируюшей разницу прочностных характеристик диффузионного слоя50 поверхности и вязкой сердцевины, а также служит катализирующим средством для последующего азотирования.:Кроме того, алитирование позволяет уменьшить в азотированном слое содержание-фазы, тем самым уменьшая хрупкость упрочненного поверхностного слоя напильников. Осуществление алитировании:с применением индукционного нагрева позволяет произВысокая степень обжатия исключает возможность рекристаллиэации и уменьшает размер зерен. Получаемая в поверхностном слое мелкозернистная структура и равномерное распределение концентрации углерода и алюминия способствует повышению скорости диффузии азота в сталь. Работоспособность напильников из стали 3, сцепляемость с контрольными пластинами, прочность зуба и производительность процесса химико гермической обработки в значительной мере зависят от полной величины диффузионного слоя, Проведение опытов и анализ экспериментальных данных позволяет получить следующие зависимости глубины диффузионного и азотированпого слоя:(1,25-1,40) 6 4 о0,25 Н где= О 33-0 5- высота зуба напильника в нормальном сечении;- шаг насечки 1Н - толщина (ширина, диаметр) напильникаХОХ- глубина азотированного и диффузионного слоев.Полученные соотношения являются оптимальными для предлагаемого способа, их выполнение гарантирует высокие режущие свойства напильников, обусловленные высокой поверхностной твердостью насечки, наличием переходного слоя и мягкой сердцевиной детали.73747 После алитирования заготовки подвергаются пластической деформации наобкатном стенде с одной установки,где принимают окончательную форму иодновременно насекаются определеннымномером насечки (МцЗ),Температура пластической деформации7 50-800 С, оплошность алитироввнногослоя по всей деформируемой поверхности, не нарушена, обезуглероживание отсут-. Оствует. Отклонение от прямолинейностина рабочих поверхностях составляет 0,050,07 мм, микротвердость поверхностиН 40 о = 700-900Затем надфили подвергаются газовому 35аэотированию в шахтной печи Цватмосфере аммиака с добавкой азота.Ввиду наличия на напильниках алитированного слоя водород, образующийся при диссоциации аммиака; на поверхности надфилей не вызываетабезуглероживания. Наличие в подслоеалюминия, образующего с азотом в сталидисперсные нитриды, обеспечивает получение в азотированном слое наивысшей 25твердости. Износостойкость надфилей повышается в 1,5-4 раза. 8 6пуском ( температура отпуска 420 С).о Глубина цементированного слоя 0,5- 0,7 мм, твердость НЯС 56-58, отклонение от прямолинейности 0,3-0,7 мм.Использование предложенного способа изготовления напильников обеспечивает по сравнению с известными следующие преимушества. повышение прочностных свойств напильников с одновременным повышением экслпуатационной надежности и гарантированной стойкости их; повышение антикоррозионных свойств напильников и улучшение их товарного вида; снижение трудозатрат, аннулирование правильных и рихтовочных операций, возможность замены стали серебрянки по ГОСТ 5950-13 на калиброванную сталь по ГОСТ 380-71; повышение производительности и нормы съема металла, увеличение плошади прилегания за счет снижения коробления, повышение устойчивости против налипания за счет повышения поверхностной твердости.Формула изобретения.Азотирование проводят по двойномуциклу температур: первый этап - 500- 36520 С, второй этап - 580-600 С сускорением процесса в 2 раза, глубинаслоя 0,2-0,3 мм, поверхностная твердость НВС 63-65, отклонение от прямолинейности 0,07-0,09 мм. 35Осушествение предлагаемого способа.изготовления напильников из конструкционн. Л стали (например, Ст.З) обеспечивает достижение определенного уровня40прочности за счет высокой твердостиповерхностного азотированного слоя(Н,600) и прочности (на 10-12 кГ/мм2:от номинала Ф, в стали 3), продеформи 45рованиого алитированного подслоя ивязкой цродеформированной со степеньюобжвтия 80-90% сердцевины(б,=120-160 кГ/мм), химическую устойчивость напильников против воздействия50агресивных сред и атмосферной влаги,снижение коробления. Для сравнения испытаний изготовлены напильники- надфили аналогичной формы55 из стали 20 с последующей цементацией в печи И(температура цемента ции 930 С), закалкой в масло (температура закалки 780 С) и средним от- о 1. Способ изготовления напильни-:ков иэ конструкционной стали, напримернадфилей, включающий формообразованиеи последующую химико гермическую обработку, отличающийся тем,что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, предварительно проводяталитирование, формообразование осущесзвляют горячей деформацией, а последующую химико гермическую обработку-азотированием.2.Способпоп. 1, отличающ и й с я тем, что алитирование,и азотирование проводят на глубину, определяемую соотношением- глубины азотированного исуммарно диффузионногослоев;Ь = 0,33-0,51 4Ь - высота зуба напильника внормальном сечении;- шаг насечки;Н - толщина (диаметр, ширина)напильника.Ис ночники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гадасин М М. и др. Напильники.М., Машгиз, 1951, с. 23-29.:Закж 2608/9 Тираж 608 ", Поддисное БНИИПИ Государственного комитета С(Х.Р по делам изобретений и открытий 113038, Москва, Ж-Э 8, Раушскан набд, 4/8 филиал ППП Патент" Ре Ужгород ул, Проектная 4