Способ термической обработки сварного режущего инструмента

СОЮЗ СОВЕТСНИХСО,ЦМВЮЮЕСНииРЕСПУБДИН 09) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЕТЕ ЕТЕЛ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 473749, кл. С 21 Р 1/22, 1973.2. Авторское свидетельство СССРВ 539085, кл. С 21 0 9/22, 1975.3. Сергейчев И.И. и др. Термическая обработка режущего и измеритеного инструмента. И., "Иашиностроние", 1967, с. 45-46.(54)(57) 1. СПОСОБ ТЕРИИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУИЕНТА,включающий предварительный и окончательный нагрев под закалку, закалкуи отпуск рабочей части, последующийнагрев под закалку, закалку и отпуск хвостовой части, о т л и ч аНРС ющийс я твышения прочнораспределенияроны от сварночасть подвергаюзакалке и отпу м, что, с целти и равномевердости поо шва, хвостт нагреву подку вместе со ю по ностибе сто ю алку свар м швом. 2. Способ по а ю щ и й с яп. 1, о тем, что ю под эакалсте со льедля инстрстали тали овой 34030 д Ю, Л 7 Л 7 ССтОЯНОЕ От аЮа, гю Фи. ГОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИД 315 р С 21 П 9/22; С 21 П 9/50 асть подвергают предварительноокончательному нагревуку, закалке и отпуску вмесварным швом.3. Способ по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, чтомента с рабочей частью изР 6 И 5 и хвостовой частью нэ с45 Х нагрев под закалку хвостти и сварного шва производят до890-910 С, а под отпуск - до0360 С.1122716 работкой хвостовой части путем закалки и отпуска 3.Изделия, изготовленные известнымспособом, характеризуются тем, чтометалл в зоне сварного шва находится в отожженном состоянии и поэтомуимеет наиболее близкую прочность,что приводит к поломкам инструментов в работе раньше, чем оказывается О исчерпанным их ресурс. Это относитсяпреимущественно к тяжелонагруженныминструментам, например к черновымконцевым фреэам.Цель изобретения - повышение прочности и равномерности распределениятвердости по обе стороны от сварного шва.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу термическойобработки сварного режущего инструмента, включающему предварительныйи окончательный нагрев под закалку,закалку и отпуск рабочей части споследующим нагревом под закалку, эа калку и отпуск хвостовой, части,хвостовую часть подвергают нагревупод закалку, закалке и отпускувместе со варным швом.При этом рабочую часть подвергают предварительному и окончательному нагреву под закалку, закалке иотпуску вместе со сварным швом.Для инструмента с рабочей частьюиз стали Р 6 М 5 и хвостовой частьюиз стали 45 Х нагрев под закалкухвостовой части и сварные швы производят до 890-9 10 С, а под отпуск -Одо 340-360 С.Температуру повторной закалкисварного шва при нагреве хвостовикапод закалку выбирают иэ расчета получения максимальной ударной вязкости быстрорежущей стали, а температуру отпуска - иэ расчета полученияминимального градиента твердостив зоне сварного шва.Для определения оптимальной температуры повторной закалки сварногошва на примере быстрорежущей сталимарки Р 6 М 5 выбраны опытные режимыобработки и проведены определенияударной вязкости на образцах типаМенаже по ГОСТУ 9454-78.Результаты испытаний приведеныв табл, 1. 15 20 ЗО Кроме того, в зоне шва могут возникать трещины даже в процессе хра 40 нения готового инструмента, что свя зано, очевидно, с неблагоприятным напряженным состоянием, вызванным неадекватными объемными изменениями в быстрорежущей и конструкционной45 сталях. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ термической обработки сварно О го режущего инструмента, рабочая часть которого выполнена из быстро- режущей стали, а хвостовая - из конструкционной, включающий термическую обработку рабочей части путем предварительного и окончательного нагрева под закалку, закалку и отпуск с последующей термической обИзобретение относится к инструмен тальному производству и может быть использовано для термической обработки сварного концевого режущего инструмента, преимущественно тяжело. нагруженного.Известен способ термической обработки сварного режущего инструмента, включающий предварительный нагрев под закалку рабочей части с погружением сварного шва в среду нагрева и выдержку при этой темпера. туре, окончательный нагрев под закалку с непогружением сварного шва, ,охлаждение и отпуск Ц .Такой способ обработки хотя и позволяет получить некоторое упрочнение быстрорежущей стали в зоне сварного шва, но не обеспечивает максимальных значений ударной вязкости, а конструкционная сталь в зоне шва остается практически неупрочненной, Общая прочность зоны сварного шва при этом повышается незначительно.Известен также способ термической обработки сварного режущего инструмента, включающий предварительный и окончательный нагрев под закалку рабочей части вместе со сварным швом, охлаждение и отпуск 2,Данный способ обработки улучшает структуру металла шва, но создает максимальный градиент твердости в зоне шва, что не способствует обеспечению высокой конструктивной прочности и надежности тяжелонагру" женного инструмента в работе. Как видно из табл. 1, двойная за калка дает более высокие значенияПри этом наиболее высокая ударная вязкость при двойной закалке полуочена для температуры 900 С второй закалки. Эта температура является допустимой для материала хвостовика, 5 например для стали 45 Х. Как показывают дополнительные испытания, температура отпуска в пределах до 560 С практически не влияет на зна 0чения твердости и ударной вязкости, 10 повторно закаленной от 800-950 С ста ли Р 6 М 5. После закалки стали 45 Х от 900 С она получает твердость выше НКС 55. Для снижения ее до НКС 45-60, т.е. до уровня твердости 15 стали Р 6 М 5, получаемой в результате повторной закалки от 900 С, необхоодим отпуск на 350 С. Прочность возоне сварного шва оценивают по результатам испытания на статический из гиб образцов размером 88"80 мм и на кручение по ГОСТУ 3565-80. Об 4 разцы изготовлены сваркой трением из сталей Р 6 М 5 и 45 Х.Результаты испытаний приведены в табл. 2,Как видно из табл. 2, прочность в зоне сварного шва оказывается наивысшей, в результате обработки предла30 гаемым способом. При этом относительФная прочность мало зависит от способа испытаний.На фиг. 1 показано распределение твердости в зоне сварного шва на об: разцах предлагаемым способом; на 35 фиг. 2 - то же, известным способом; на фиг. 3 - то же и ; на фиг. 4 то же 21 .Предлагаемый способ (фиг, 1) обес. печивает упрочнение зоны сварного шва при минимальном градиенте твердости, известный (фиг. 2) показывает отсутствие какого-либо упрочнения как со стороны стали Р 6 М 5, так и со стороны стали 45 Х. На фиг. 3 видно некоторое упрочнение стали Р 6 М 5 при практическом отсутствии упрочнения стали 45 Х. На фиг. 4 видно, что сталь Р 6 М 5 упрочнена на максимальную твердость, равную твер дости рабочей части инструмента, тогда как сталь 45 Х неупрочнена. В этом случае градиент твердости максимален.П р и м е р, Проводят термичес кую обработку концевых фрез со сварным швом, расположенным на цилиндрической части. Материал рабочей части фреэы сталь Р 6 М 5, хвостовойчасти - сталь 45 Х. После сваркизаготовок осуществляют отжиг и меха-.ническую обработку, Затем фрезы помещают в ванну прдварительного нагрева при 900 С и в ванну окончательОного нагрева для закалки с полнымпогружением сварного шва на время,необходимое для подогрева и длянагрева для закачки. Нагретые до1225 ОС фрезы переносят в охлаждающую щелочную ванну с температурой400 С, после выравнивания температу"ры по сечению фрезы охлаждают навоздухе до температуры помещения.Затем фрезы подвергают двукратномуотпуску при 560 С в селитровойованне. После контроля качества термической обработки режущей части фрезы передают на термическую обработку хвостовой части. При этом фрезыхвостовиком вниз помещают в ваннупри 900 С, сначала с погружениемотолько более толстого конуса Морзе,а после его частичного прогревас погррением сварного шва. Нагретыедо 900 С фрезы переносят в охлаждающую селитровую ванну с температурой160 С. После выравнивания температуры по сечению фреэы охлаждаюти затем подвергают отпуску на 350 С,0В производственных условиях проведено испытание сварного концевогорежущего инструмента, зона сварногошва которого термически обработанаразличными способами, с такими данными: обрабатываемый материал:сталь ЗОЛ; инструмент: концевая фреэа 38 мм,материал рабочей части фрезы, сталь Р 12 ФЗ, ГОСТ 19265-74) материал хвостовой части фрезы: сталь45 Х, ГОСТ 4543-71; оборудование:СПУ 9 ФСП; режимы резания Ь = 160 об/мин,100 мм/мин,Фрезы, у которых зона сварногошва подвергается термической обработке вместе с рабочей частью (закалка от 1245 С; отпуск 560 С, 3 разапо 1 ч), но не подвергается повторной закалке вместе с хвостовиком,разрушаются по зоне шва при обработкепервой детали.Фрезы, у которых зона сварного шва обработана согласно предлагаемому способу, т.е. после термообработки вместе с рабочей частью подвергается повторной закалке от 900 С вместе с хвостовнком и отпуску прн1122716 Твердость, НКС Температуразакалки,С Исходноесостояниестали Р 6 И 5 Относительное Среднеезначение значение Закалка1225 С950 6,0520,052,0,64 900 Отжиг 0,64 50 950 Таблица 2 Прочность, ИПа Способобработки при изгибе при кручении Относительноезначение Среднеезначение Среднеезначение Относительноезначение ПредлагаемыйИзвестный 2800 1240 1220 590 0,48 И 123 1540 0,55 680 1730 0,62 790 0,64. 350 С, работают до полного износа, вьдержав при этом до пять переточек с общей стойкостью 29-40 деталей. Испытывают по 20 Фрез каждого варйанта.Использование. предлагаемого способа обеспечивает достижение технико-экономического эффекта в результате увеличения конструкционной прочности и надежности инструмента путем повышения прочности зоны сварного шва, что приводит к уменьшению расхода инструмента, а также позволяет изготавливать наиболее тяжелонагруженные концевые фрезы не цельными, а сварными, что приводит к экономии быстрорежущей стали.Таблица 1 Ударная вязкость, ИДж/м г1122716 о о ю га го1 астаиное ющ иРа юУФЬгХ НЯС ги го 1 а а Ю гд юо Оагстойное вщ аба, пл Фиг, ФРедактор А.Козори Заказ 8102/24 Подписноемитета СССРт.крытийская наб., д. 4/ Патент", г. Ужгород, ул. Проектная филиал О 10 О 10 2 д Л 7ЮшпОиное ее и 5 а, юФигХ Составитель Р.КлыкТехредС.Легеза Тираж 539 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра