Спосіб металотермічного приварювання інструментальної пластини із швидкорізальної сталі до основи інструменту

Номер патенту: 85624

Опубліковано: 10.02.2009

Автори: Жигуц Юрій Юрійович, Скиба Юлій Юлійович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб металотермічного приварювання інструментальної пластини із швидкорізальної сталі до основи інструменту, який включає процес металотермічної реакції отримання рідкого сплаву, що відбувається в результаті горіння суміші терміту і порошку оксиду алюмінію, який відрізняється тим, що при проведенні металотермічної реакції додатково використовують порошок оксиду вольфраму, а в отриманий рідкий сплав, який використовують для приварювання інструментальної пластини із швидкорізальної сталі до основи інструменту, вводять лігатуру, а саме феромарганець, феросиліцій, феромолібден, ферохром і кобальт, при цьому введення лігатури здійснюють після завершення процесу металотермічної реакції при наступному складі шихти, % за масою:

карбон (С)

1,1-2,9

ферохром (65%-вий)

4,0-8,0

оксид вольфраму (WO3)

6,0-24

ферованадій (75%-вий)

1,1-7,3

кобальт (Co)

4,0-7,0

молібден (Мо)

0,1-0,5

фероалюмінієвий терміт

решта.

Текст

Спосіб металотермічного приварювання інструментальної пластини із швидкорізальної сталі C2 2 (19) 1 3 85624 що відбувається в результаті горіння суміші терміту і порошку оксиду алюмінію, який відрізняється тим, що при проведенні металотермічної реакції додатково використовують порошок оксиду вольфраму, а в отриманий рідкий сплав, який використовують для приварювання швидкорізальної сталевої інструментальної пластини до основи інструменту, вводять лігатур у, а саме феромарганець, феросиліцій, феромолібден, ферохром і кобальт, при цьому введення лігатури здійснюють після завершення процесу металотермічної реакції при наступному складі шихти, (% за масою): карбон (С) 1,1-2,9; ферохром (65% - вий) 4,0-8,0; оксид вольфраму (WO3) 6,0 - 24; ферованадій (75% - вий) 1,1-7,3; кобальт (Co) 4,0-7,0; молібден (Мо) 0,1-0,5; фероалюмінієвий терміт - решта. Переваги запропонованого способу металотермічного приварювання інструментальної пластини до основи інструменту полягають у тому, що синтезований металотермічний сплав вміщує підвищену кількість силіцію, марганцю, молібдену і кобальту, які поступають з лігатури, і деяку кількість алюмінію, що попадає у метал із фероалюмінієвого терміту і це сприяє переходу частини силіцію і алюмінію у проміжкову зону часткового оплавлення основи інструменту та запобігає випаданню в ній евтектичного цементиту при твердінні, при цьому зона приварювання отримується міцнішою ніж основний метал. На Фіг.1 приведена схема металотермічного реактору, де 1 - вер хня камера, 2 - нижня камера, 3 - пластинка, що розділяє камери, 4 - порожнина для термітного приварювання, 5 - основа інструменту на яку здійснюється приварювання інструментальної пластинки, 6 - запобіжна пластинка. Металотермічний реактор працює наступним чином - у верхній камері 1 проходить металотермічні реакції горіння фероалюмінієвого терміту і вза 4 ємодії оксиду вольфраму з алюмінієм та розчинення у термітній швидкорізальній сталі графітового порошку, а також розділення рідких продуктів реакції на металічну і шлакову фази. При цьому шлакова фаза спливає, а рідкий сплав швидкорізальної сталі збирається у нижній частині камери і пропалює тонку пластинку 3. Час пропалювання пластини, залежить від її товщини і повинен бути достатнім для повного розділення двох рідких фаз у камері 1. Камера 2 служить для пізнього легування силіцієм, кобальтом, молібденом, хромом та іншими елементами. Розчинення пластини 6 приводить до виливання рідкого сплаву у порожнину приварювання 4, де і проходить додатковий розігрів і оплавлення перегрітим сплавом основи інструменту, а після охолодження і тверднення всієї системи -міцне приварювання інструментальної пластини. Спосіб металотермічного приварювання швидкорізальної сталевої інструментальної пластини до основи інструменту здійснюють наступним чином: у реакційній камері 1, де проходить горіння суміші терміту і порошків оксиду вольфраму та алюмінію і розділення за питомою масою рідкометалічної фази від шлакової, отримують перегрітий рідкий сплав. У камері легування 2 відбувається взаємодія утвореного розплаву швидкорізальної сталі з лігатурою під час перетікання його у порожнину термітного приварювання 4. При цій взаємодії проходить насичення рідкого сплаву силіцієм, молібденом, хромом, марганцем і іншою лігатурою. У наступному сплав поступає у порожнину металотермічного приварювання 4 і міцно приварюється до основи інструменту, яка попередньо нагріта електроконтактним чи іншими методами до 300-350°С. Приклад конкретного використання. Використовуються сплави, що отримані у двокамерному реакторі в результаті горіння термітних сумішей відповідних складів, що наведені у табл. 1. Таблиця 1 Хімічний склад термітних швидкорізальних сталей та склад ши хти для синтезу швидкорізальної сталі Марка сталі - аналог промислової С Сr Хімічний склад* терW мітних швидкорізальV них сталей (% за Со мас.) Mo l С Ферохром (65%-вий) O3 Склад шихти** Ферованадій (75%-вий) o Фероалюмінієвий терміт Р18л 0,81 3,2 17,4 1,0 -0,2 од 1,31 Р12л 0,83 3,2 12,8 1,3 0,2 0,1 1,38 Р9л 0,85 3,9 8,7 2,0 0,2 0,1 1,42 Р6М3л 0,85 3,1 5,7 2,0 0,2 0,1 1,42 Р9К5л 0,85 4,0 9,3 2,1 5,7 0,2 0,1 1,42 Р10К5Ф5л 1,35 4,1 10,1 4,5 5,0 0,2 0,1 2,25 4,92 4,77 6,00 4,77 6,15 6,31 21,75 16,00 10,88 7,13 11,63 12,63 1,33 1,73 2,67 2,67 2,80 6,00 5,80 5,20 решта решта решта решта решта решта 5 85624 Вміст S і Р складав 0,02%. Молібден вводився у склад ши хти у кількості 0,2%. На Фіг.2 зображена схема металотермічного реактора для приварювання інструментальної пластини до основи інструменту, де 1 - основа токарного різця, 2 - формувальна суміш, 3 - опока, 4 - нижня камера реактора, 5 - верхня камера реактора; 6 - кришка з отвором; 7 - пластина розділення верхньої та нижньої камер; 8 - металотермічна суміш з графітовим порошком; 9 - лігатура; 10 - запобіжна пластина; 11 - порошок для ініціювання горіння (наприклад титану); 12 - приварена пластина з інструментальної сталі. Основу токарного різця 1 заформовували у пісчано-глиняну суміш 2. Інструмент прикривався опокою 3 з формувальною сумішшю 2. У верхній камері 5 знаходилася металотермічна суміш з графітовим порошком 8, горіння якої ініціюється титановим порошком 11. Верхня камера 5 і нижня камера 4 розділялися пластиною 7, яка розчинялася синтезованим сплавом. В наступному сплав виливався у нижню камеру 4 де здійснювалося його легування легую 6 чими елементами 9. Запобіжна пластина 10 у свою чергу розчинялася синтезованою швидкорізальною сталлю, яка виливалася у проміжок приварювання, утворюючи при застиванні інструментальну пластинку 12. При використанні термітних швидкорізальних сталей для безпосереднього приварювання інструментального матеріалу на основу різця за допомогою високоекзотермічної реакції основа різця попередньо шліфувалася і зачищалася, а у наступному підігрівалася до температури 300350°С. Після приварювання інструмент оброблявся за стандартною технологією. За такою технологією все ж найдоцільніше і легше отримувати пластини з термітної швидкорізальної сталі для механічного кріплення до основи різця. Характеристики синтезованих металотермічних швидкорізальних сталей (питома вага g , твердість HRC, межа міцності на розтяг sв , ударна в'язкість ан) наведені у табл. 2. Таблиця 2 Фізико-механічні властивості термітних швидкорізальних сталей № п/п 1 2 3 4 5 6 Марка сталі - аналог промислової Р18л Р12л Р9л Р6М3л Р9К5л Р10К5Ф5л g кг/м (х 103) 8,6 8,5 8,4 8,4 8,3 8,2 HRC sв МПа 64 51 59 61 60 59 2430 1530 1510 ан * МДж/м 2 147,0 143,0 130,0 70,0 Маса карбідної фази, % 25 23 20 20 21 24 *Випробування проводилися на взірцях із надрізом. Основними параметрами, що встановлюють різальні властивості швидкорізальних сталей, крім твердості, є їх теплостійкість і період стійкості матеріалу при заданій швидкості різання (табл.3, 4). Для оцінки періоду стійкості термітної швидкорізальної сталі (у хвилинах) використовувалися стандартні пластини для прохідних різців, тип 01, код ОКП 0045 ГОСТ 25395-82 при умовах точіння Сталі 50 у залежності від швидкості різання і марки різального сплаву при різних режимах обробки на токарно-револьверному верстаті ТІ - глибина різання 1мм, подача на оберт 0,08мм (див. табл. 4). З цієї точки зору найкращі властивості як інструментальний матеріал продемонстрували литі швидкорізальні термітні сталі марок Р 18л та Р12л. Таблиця 3 Відносна шліфованість синтезованих термітних швидкорізальних сталей №п/п 1 2 3 4 5 6 Марка сталі - аналог Залишковий аустеніт у повер- Відносна шліфовапромислової хневому шарі, % ність Р18л 57 1,0 Р12л 55 0,9 Р9л 64 0,6 Р6М3л 58 0,5 Р9К5л 67 0,5 Р10К5Ф5л 77 0,4 Теплостійкість, °С 640 640 630 640 640 640 7 85624 8 Таблиця 4 Період стійкості* (у хвилинах) при точінні у залежності від швидкості різання і марки сталі № п/п 1 2 3 Марка синтезованої швидкорізальної сталі 30 115/110 100/90 92/80 Р18л Р12л Р9л Швидкість різання, м/хв. 50 150/130 125/120 107/100 100 95/90 95/90 61/56 *У чисельнику період стійкості, що відноситься до експериментальних швидкорізальних сталей, а у знаменнику до промислових аналогічних сталей за [3]. Отримані дані свідчать, що спосіб отримання сплаву, умови твердіння і особливості синтезованого сплаву позитивно вплинули на властивості синтезованих сплавів, і дозволяють стверджувати, що литі термітні швидкорізальні сталі можуть застосовуватися для процесу різання, демонструючи властивості кращі, ніж у сплавів, отриманих промисловими технологіями. Таким чином, не зважаючи на підвищену вартість синтезованого інструментального сплаву, враховуючи автономність процесу синтезу, незалежність від складного обладнання для синтезу, крупних джерел енергії та висока швидкість і продуктивність процесу (час горіння суміші триває 20-30с), відкривають широкі можливості для використання наплавлення термітних швидкорізальних сталей. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Винахід може бути використаний у інструментальному виробництві при терміновому виготовленні заготовок інструментів (наприклад різців), а також при термітному наплавленні інструментальних матеріалів на поверхні заготовок у ремонтних цехах. Джерела інформації: 1. А.с. №444600 "Способ изготовления прибыльной части литейной формы" 2. Патент України №253051 А МПК: 7В22С9/08 Спосіб термітного зварювання чавунів/ Ю.Ю.Жигуц, Ю.Ю.Скиба. Опубл. 15.01.2003; Бюл. №1 - прототип. 3. Справочник инструментальщика/Под общ. ред. И.А. Ординарцева. - Л.: Машиностроение, 1987. - 846с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method of metal-thermal welding of instrument plate made of high-speed steel to tool base

Автори англійською

Zhyhuts Yurii Yuriiovych, Skyba Yulii Yuliiovych

Назва патенту російською

Способ металлотермической приварки инструментальной пластины из быстрорежущей стали к основанию инструмента

Автори російською

Жигуц Юрий Юрьевич, Скиба Юлий Юльевич

МПК / Мітки

МПК: B23K 23/00, B23P 15/00

Мітки: швидкорізальної, приварювання, сталі, інструментальної, інструменту, спосіб, металотермічного, основі, пластини

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-85624-sposib-metalotermichnogo-privaryuvannya-instrumentalno-plastini-iz-shvidkorizalno-stali-do-osnovi-instrumentu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб металотермічного приварювання інструментальної пластини із швидкорізальної сталі до основи інструменту</a>

Подібні патенти