Способ изготовления и обработки сборного инструмента

9) В 0 Ц 5 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(73) Опытное конструкторское бюро "Факел"(57) Способ изготовления и обработки сборногоинструмента, а именно зондов для медицинскойтехники, может найти применение в офтальмологии,стоматологии, приборостроении, злакронике. Способ включает неизотермическую чеканку острия рабочей части с предварительным охлаждением вжидком азоте в течение 2 - 5 мин, из отовлениекорпуса - державки з трубки нержавеющей стали столщиной стенки 1 - 1,5 мм с деформацией в двухвзаимно перпендикулярных напразлениях с предварительным охлаждением по режиму рабочей части и вакуумный отпуск обоих частей при 450 - 460 С в течение 20 - 25 мин с одновременны.т нитрооксидированием. Охлаждение от температур нитрооксидирования предусмотрено со скоростью 30 - 60 С/мин, вакуумное нитрооксидирование ведут в присутствии азотсодержащего вещества карбамида и перлита природного, взятых при соотношении 1: 1. Способ позволяет в 2,5 раза повысить эксплуатационные характеристики инструмента типа зондов отогнуты" штыковидных, серповидных исключить бликообразование, улучшить условия труда, он прост в .суш,ествлении, не тоебует дополн: - тельных затрат на оборудование, оснастку, позволяет снизить трудоемкость изготовления и обработки в ь, б рдзд с" зп.ф - лы,ил 2 табл.Изобретение относится к металлургии, в частности к вакуумной термической обработке тонколезвийного инструмента из высокопрочных нержавеющих сталей, и может найти применение в медицинской промышленности для стоматологии, офтальмологии, а также в приборостроении и электронике,Известен способ изготовления сборного медицинского инструмента с закалкой рабочей части из коррозионностойкой стали, с эапрессовкой в корпус-державку из латуни с гальваническим хромированием обеих частей и полированием с обезводороживанием ТУ 64-1-1238-78-аналог),Недостаки способа в его сложности, в неремонтоспособности, в низкой стойкости и повышенной трудоемкости изготовления и обработки инструмента.Известен способ упрочнения нержавеющей стали аустеитного класса, предусматривающий деформацию растяжением приС с последующим отпуском на воздухе проволоки Х 18 Н 10 Т,Недостатки способа в применимости к деталям простой формы, сложности осуществления, в повышенной трудоемкости, невозможности изготовления и обработки концевого специального инструмента.Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления и обработки сборного кочцевого инструмента, предусматривающий изготовление рабочей части из пружинкой проволоки ВО и вакуумный отпуск после нарезки резьбы и корпуса-державки из титанового сплава ВТ-0 с эонным отпуском резьбовой части ионной плазмой.Недостатки способа в блескообразовании и трудности ведения работы в присутствии лазерного излучения при хирургии глаз, повышенной утомляемости вследствие зеркального блеска рабочей части инструмента, а также недостаточной прочности на изгиб супертонких иглообраэных зондов с микронным острием, в значительном объеме механической обработки корпуса-державки.Цель изобретения - повышение прочности, иэносостойкости и улучшение оптических характеристик сборного инструмента. Одновременно предусматривается снижение деформации, повышение качества поверхности, расширение технических возможностей и технологичности.Способ включает чеканку на воздухе рабочей части, острия иглы с предварительной выдержкой в жидком азоте при -196 С в течение 2-5 мин и аналогичную деформацию в двух взаимно перпендикулярных направлениях с формированием прямоугольного сечения корпуса-державки, выполненного из трубки нержавеющей стали столщинойстенки 1-1,5 мм с аналогичнымохлаждением перед деформацией, а такжевакуумный отпуск с одновременным нитро 5 оксидированием рабочей части и корпусадержавки при температуре 450-460 С втечение 20-25 мин.Предусматривается проведение охлаждения при отпуске со скоростью 3010 60 С/мин, а также проведение вакуумногоотпуска в присутствии аэотосодержащегокомпонента после каждой переточки острияс использованием в качестве азотосодержащего компонента карбамида, взятым при15 соотношении 1:1 в смеси с перлитом природным вулканическим,Сущность воздействия каждого из технологических Факторов на изменениесвойств рабочей части и корпуса-державки20 в следующем:неизотермическая деформация острия оттемпературы жидкого азота вызывает образование дополнительного количествамартенсита а структуре пружинной нержа 25 веющей стали, повышается микротвердостьи прочность рабочей части в зоне острия;двухстороннее сжатие трубчатой заготовкикорпуса-державки в двух взаимно перпендикулярных направлениях, проводимое наЭ 0 воздухе от температур жидкого азота, приводит к формированию более высокопрочного и жесткого прямоугольного иликвадратного сечения, имеющего большиймомент сопротивления, повышается прочЭ 5 ность ручки, более удобным становится инструмент в работе, отпадает необходимостьнакатки или создания продольных канавок.Металлоемкость корпуса-державки сокращается в 1,5 раза, трудоемкость механиче 40 ской обработки снижается на 45-50 ф ;выбранный интервал температур вакуумного отпуска и выдержка 20-25 мин позволяетинициировать мартенситное превращениево всем объеме рабочей части и державки и45 одновременно сформировать на поверхности равномерную оксидную пленку без снижения коррозионной стойкости;вакуумное нитрооксидирование в присутствии карбамида с перлитом природным при 50 водит к созданию оксидной пленки сзаданной степенью черноты, без шелушения и снижения чистоты поверхности, в результате улучшаются условия работы вприсутствии блескообразующего источника55 освещения, например лазера;регламентированная скооость охлажденияпри вакуумном отпуске рабочей части и корпуса-державки позволяет получить минимальные термические напряжения,согласовать коэффициенты термическогорасширения при одинаковой температуреотпуска, исключить деформацию и нарушение сплошности оксидной пленки.Таким образом предложенный способпозволяет в 2-2,5 раза улучшить эксплуатационные характеристики и срок службы концевого инструмента, улучшает условияработы в сборке прецизионных деталейэлектроники, приборостроения, в проведении операций в стоматологии и офтальмологии. Способ технологичен, прост восуществлении и позволяет в 1,4-1,7 разаснизить трудоемкость изготовления и металлоемкость на единицу инструмента типазондов. 15Практическое осуществление способнашел в мелкосерийном производстве машиностроительного предприятия, при этомиспользованы проволока пружинная ВО диаметром 2,5 мм и 3 мм по Ту 3-1002-77, адля 20корпусов-державок брали трубки капиллярные из нержавеющей стали 4 х 1,0 мм, 5 х 1,5мм по ГОСТ 14162-79,На чертеже показан сборный инструмент, 25П р и м е р. Зонды сборные отогнутыедля офтальмологии изготовляли и обрабатывали по предложенному способу, Рабочуючасть из проволоки пружинной ВО 12 Х 18 Н 10 Т диаметром 2,5 мм механически 30обрабатывали с нарезкой резьбы М 2 х 0,5 мми гибкой острия. После выдержки в жидкомазоте при -196 С в течение 2 мин чеканилиострие и проводили алмазную доводку острия в соответствии с техническими требаваниями чертежа.Корпус-державку из трубки стали12 Х 18 Н 10 Т 4 х 1,2 мм механически обрабатывали, отрезая заготовки длиной 120 мм,и после выдержки в жидком азоте при 40-196 С в течение 2 мин деформировали сжатием в двух взаимно перпендикулярныхнаправлениях с формированием прямоугольного сечения (см. разрез А-А).Электрополирование рабочей части и 45корпуса-державки проводили после нарезания резьбы и затем проводили вакуумныйотпуск при 450 С втечение 20 мин в вакууме10 мм рт.ст. в реторте печи СНОЛ 1,6 2,5 1/9 И в присутствии лодочки с 50карбамидом, смешанным с перлитом при, родным вулканическим. Охлаждение проводили переносом реторты на воздух безразгерметизации, скорость охлаждения была 30 С/мин. 55В результате обработки рабочая часть 1(см. чертеж) имела микротвердостьН 0,4 а=580-590 единиц и высокую износостойкость, поверхность имела ровный серовато-голубоватый оттенок. оксинитридный слой имел степень черноты Е, 0,35-0,37 ивысокую коррозионную стойкость, деформации реэьбовой части отсутствовала, обеспечивалась свинчиваемость резьбы безсхватывания с ответной частью корпуса-державки.Одновременно корпус-державка 2 имелпрочность 1200-1250 МПа или вдвое выше,чем у стандартных зондов и в 1;4 раза выше,чем в известном способе изготовления иобработки, резьба не имела деформации исохранялась беэ смятия и закусывания втечение всего ресурса работы инструмента,который достиг 9870 ч при количестве правок острия 4-5 раз.Практически исключено хрупкое разрушение, характерное для стандартизованного инструмента, количество операцийизготовлечия и обработки сократилось а 5,а трудоемкость изготовления и обработкиснизилась в 1,6 раза.В табл. 1 приведены сравнительные характеристики инструмента для тонких сбо.рочных работ в приборостроении иэлектронике, обработанного по предложенному и известному способам.Способ позволил улучшить условия про- .ведения операций при микрохирургии с использованием лазера, так как практическиисключен блеск инструмента и связанные сним перенапряжения проводящего операцию.П р и м е р 2. Слесарный. инструменткомбинированный слесарной сборки приборов и элементов микродвигателей малой тягиизготовляли и обрабатывали по предложенному способу,Корпус-державку из трубки 5 х 1,5 мм изстали 12 Х 18 Н 10 Т деформировали с формированием квадратного сечения сжатием вдвух взаимно перпендикулярных направлениях на длине 80 мм с припуском под двухстороннюю нарезку резьбы с торцовзаготовки 7 мм. Охлаждение в жидком азотеперед переносом на воздух для деформациипроводили в течение 5 мин.Рабочую часть из проволоки ВО 3 ммпосле механической обработки, перед заточкой чеканили на воздухе, извлекая заготовки из жидкого азота с охлаждением втечение 2 мин. Вакуумный отпуск с нитрооксидированием в присутствии смеси карбамида, и перлита природного 1:1 вели при460 С в течение 22 мин с охлаждением соскоростью 45 С/мин.Обработка позволила повысить прочность корпуса-державки на 510 МПа, обеспечена более высокая твердость, вязкость иизносостойкость рабочих частей прямого иотогнутого зондов, устанавливаемых с обеих сторон корпуса-державки, суммарный2004615 ресурс работы инструмента составил 16240 ч при многократном использовании рабочих частей и ручки.В табл.2 приведены сравнительныеудельные затраты и трудоемкость изготовления и обработки сборного инструмента при различных технологических схемах изготовления.Исследования показали, что прочностные характеристики повысились на 30(56) Авторское свидетельство СССР В 1759952, кл, С 28 С 8/36, 1990,10 Таблица Сравнительные свойства сборного инструмента с рабочей частью из проволоки ВО и корпусамн.державками из трубки капиллярной нержавеющей стали 12 Х 18 Н ОТ и инструмента по прототипу, Прочностьь карпу. сз держав" ки, гтт,МПаДеформация. мкм (по диа. . метру) условия изготовления и обработки составных частей инструмента Ко п с - е мазка Рабочая часть Время еы- Скорость держки. охлажде. мин, ния,СгминМатериал Время Режим ох- Темпералаждения и тура отпудеформацни ска,свое.дз+, С Врмя вы. держ.ки, мин Темперзту.ра огпу. скз в еакуу. ме, С вггд дефор.Геыдерж мации кнфгг,миннный пр ложе 604 627 644 589 611 633 1130 1250 180 1120 1240 1260 30 60 30 45 30 60 0,54 0,60 0,54 0,59 0,6 0,55 0,28 0,29 0,27 0,24 0.29 0,27 20 25 22 25 22 20 450 450 460 460 450 460 450 450 460 460 450 460 20 25 22 25 22 20 2,0 5.0 3.5 5,0 5,0 2,0 1200100 501 497,70 .66 11 2 рутпх гл.аноеого сплав ВТ"1-0, онный от. 02 тгил смеси кзрбзмида и перлитв природного 1:1ю 2000 гтл жидкого азоте,таблицВ еакуумо 1 От мм, рт.ст. в присутяя В захе чеканки рабочей часпгьв Выдержка е криостате емкос Наименаоание инструмента, мате иал ловия обр ОТКИ ПОСЛ особ изг селения Кратность пользован носостойкость, ч ЛЬНЫЕ 6 ТЫ НЭ Ма ТЕРИЗЛ И изготовлениеонд двухсторанний отоГНУТЫЙ ВО-трубка 12 х 18 Н 10 т Рабочаячасть 10-12,ручка 25"30 4 652 Вакуумный отпуск 430 С 15 мин,охл. с печью ЗОННЫЙ ИОН ОНД ОДНОСронний отоГнуТЫйВО-сглааВт-0 Рабочаясть 7-8 г ручка 15-20 810 Неремонтируемо, однократноЭОНД О ронний Аналог андзртн 0 Л 68 Пружинная прово.пока ВО 3,0 мм, чекан. кэ на еоз.духе после вы. держки вжидком азоте при-1 йб С Трубка диаметром 4 х мгл 12 Х 16 Н 10 Т сжатие на воздухе с формированием квадратногосечения с охлзждением 5 мин Взхууитрооксидирование 460 оС, 25 миН, Охл, 60 оС/мин 80 урарная вязкость составила 70-75 Дж/см, микротвердость возросла до н 0,4 в 644-680, коррозионная стойкость была йа уровне 2-3 балла по ГОСТ 12819-73, число 5 переточек и кратность использования рабочих частей повысился в 4 раза.10 2004615 Ф о р мул а и за 6 рете н ия СоставительТехред М.Моргентал РедакторЗаказ 3381 Корректор Е.папп Тираж . Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ СБОРНОГО ИНСТРУМЕНТА, преимущественно зондов для микрохирургии глаза и стоматологии, включающий изготовление рабочей части из пружинной нержавеющей стали ВО с заточкой, гибкой и вакуумным отпуском и изготовление корпуса-державки с нарезкой и отпуском резьбы для крепления с рабочей частью и их соединение, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности, износостойкости и улучшения оптических характеристик, перед заточкой осуществляют неизотермическую чеканку острия рабочей части на воздухе с предварительной выдержкой в жидком азоте в течение 2 - 5 мин., а корпус-державку изготавливают из трубки нержавеющей стали с толщиной стенок 1 - 1,5 мм, предварительно обработанной в жидком азоте в течение 2 - 5 мин, путем ее деформирования в двух взаимно перпендикулярных направлениях с формированием прямоугольного сечения, а вакуумный отпуск рабочей части и корпус5 державки проводят с одновременным нитрооксидированием при 450 - 460 С в течение 20- 25 мин.2. Способ по п.1, отличающийся тем,что охлаждение при отпуске проводят со10 скоростью 30- 60 град/мин.3. Способ по п.1, отличающийся тем,что деформацию корпуса-державки осуществляют по всей длине трубки, отступая от15 торцов заготовки 7- 10 мм.4. Способ по п.1, отличающийся тем,что вакуумное нитрооксидирование проводят в присутствии карбамида и природноговулканического перлита, взятых в соотно 20 шении 1:1,5. Способ по п.1, отличающийся тем,что вакуумный отпуск и нитрооксидирование рабочей части проводят после каждойпереточки и доводки острия.25