close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14659

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14659
(13) C1
(19)
B 21C 25/00
(2006.01)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ
КОНЦЕВОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
(21) Номер заявки: a 20091356
(22) 2009.09.21
(43) 2011.04.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Физико-технический
институт Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Алифанов Александр Викторович; Кантин Владимир Григорьевич; Милюкова Анна Михайловна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(56) КОЧЕРГИН К.А. Контактная сварка. Ленинград: Машиностроение, 1987. С. 196.
SU 1675016 А1, 1991.
SU 721244, 1980.
BY 14659 C1 2011.08.30
(57)
Способ изготовления биметаллической заготовки концевого режущего инструмента,
включающий сборку рабочей части из прутка быстрорежущей стали с хвостовиком из
прутка углеродистой стали путем внедрения заостренного выступа хвостовика в глухое
отверстие в торце рабочей части, их горячее выдавливание через профильную матрицу
при температуре 1050-1100 °С с образованием неразъемного соединения сваркой и получением необходимого профиля заготовки.
Фиг. 1
Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано при
изготовлении концевого режущего инструмента (далее КРИ).
BY 14659 C1 2011.08.30
Известен способ изготовления заготовки концевого режущего инструмента из цельного прутка или поковки высоколегированной стали механической обработкой (фрезерованием) [1].
К недостаткам такого способа можно отнести нерациональные расходы дорогостоящей стали при получении режущих кромок фрезерованием и на формирование хвостовика. Изготовлять инструмент цельным из инструментального материала не только
экономически нецелесообразно, но и неправильно, поскольку к корпусу инструмента
предъявляются требования, отличающиеся от требований, предъявляемых к режущей части. Одним из прогрессивных направлений в изготовлении режущего концевого инструмента является применение таких методов, которые обеспечивают экономию
инструментальных материалов и приводят к повышению эксплуатационных характеристик инструмента.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения биметаллической заготовки КРИ сваркой трением, который осуществляется следующим образом. Рабочая часть заготовки, выполненная из прутка быстрорежущей стали, и хвостовик,
выполненный из прутка углеродистой стали, сжимаются осевым усилием и взаимно перемещаются (вращаются) относительно друг друга. От трения повышается температура частей заготовки и происходит их сварка [2].
Недостатками известного способа получения биметаллической заготовки являются
низкая прочность соединения частей заготовки из-за присутствия в зоне сварки окислов,
имеющихся на торцах заготовки, а также малая площадь соединения контактных поверхностей биметаллической цилиндрической заготовки, ограниченная ее диаметром. Повышенный расход быстрорежущей стали из-за вырезания стружечных канавок
фрезерованием также относится к недостаткам.
Задачей заявляемого способа является повышение прочности соединения частей биметаллической заготовки КРИ и получение конфигурации рабочей части, максимально
приближенной к готовому инструменту.
Поставленная задача решается тем, что способ изготовления биметаллической заготовки концевого режущего инструмента включает сборку рабочей части из прутка быстрорежущей стали с хвостовиком из прутка углеродистой стали путем внедрения
заостренного выступа хвостовика в глухое отверстие в торце рабочей части, их горячее
выдавливание через профильную матрицу при температуре 1050-1100 °С с образованием
неразъемного соединения сваркой и получением необходимого профиля заготовки.
Сущность заявляемого технического решения заключается в совмещении операции
сварки рабочей части и хвостовика с операцией формообразования КРИ. Это позволяет
совместить две технологические операции: сварку рабочей и хвостовой частей и получение профиля на рабочей части.
Увеличение площади соединения контактных поверхностей рабочей и хвостовой частей биметаллической цилиндрической заготовки за счет внедрения заостренного выступа
хвостовика в глухое отверстие рабочей части влечет за собой увеличение площади физического контакта двух металлов и, следовательно, при хорошем схватывании, достигаемом за счет высокой степени обжатия при горячем выдавливании, увеличивает прочность
соединения.
Совместное горячее выдавливание биметаллической заготовки КРИ происходит в
условиях неоднородного всестороннего сжатия цилиндрической заготовки и включает
следующие операции: закрытая прошивка, представляющая собой внедрение заостренного выступа цилиндрической заготовки хвостовой части (сталь 40Х) в цилиндрическую заготовку рабочей части (Р6М5) концевого инструмента; осадка биметаллической заготовки
до диаметра контейнера штампа; прямое выдавливание биметаллической заготовки через
профильную матрицу. Оптимальный температурный интервал нагрева биметаллической
заготовки для горячего выдавливания определяется оптимальной температурой нагрева
2
BY 14659 C1 2011.08.30
быстрорежущей стали (1050-1100 °С). При температуре меньше 1050 °С, например
950 °С, получается неоднородная структура металлов, снижающая прочностные свойства
изделия, и при температуре больше 1100 °С (например 1150 °С), происходит перекаливание металла и образование крупных зерен, что также ухудшает прочностные свойства изделия.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фиг. 1-2.
На фиг. 1 показана схема горячего выдавливания заготовки КРИ в начале (а) и конце
(б) процесса, где 1 - хвостовик, 2 - контейнер, 3 - заготовка рабочей части, 4 - профильная
матрица.
На фиг. 2 показан поперечный разрез биметаллической заготовки после одновременного формирования соединения частей заготовки и профиля на рабочей части, где хорошо
видны три стружечные канавки и биметаллическая структура заготовки.
В процессе эксплуатации КРИ, например метчик, подвергается воздействию крутящего момента и напряжения сдвига при нарезании резьбы. Стойкость инструмента к воздействию этих нагрузок определяется, как правило, прочностью соединения рабочей части и
хвостовика. Ее можно увеличить, если повысить прочность соединения хвостовой и рабочей частей биметаллического инструмента.
В заявляемом изобретении контактная площадь соединения частей биметаллической
заготовки увеличена на величину площади цилиндрического заостренного выступа, внедренного в рабочую часть заготовки.
При условии равных усилий сцепления заготовок прочность их соединения зависит от
площади соединения: чем больше площадь физического контакта заготовок, тем выше
прочность соединения. Кроме того, в процессе последующего формообразования рабочей
части инструмента методом горячего выдавливания площадь контакта увеличивается дополнительно за счет изменения формы рабочей части, что отчетливо видно на фиг. 2. В
результате площадь соединения и его прочность значительно возрастают.
Процесс горячего выдавливания позволяет одновременно производить операции схватывания соединяемых металлов и формообразования рабочей части.
Заявляемый способ реализовали следующим образом.
Изготавливали рабочую часть биметаллической заготовки из прутка быстрорежущей
стали Р6М5 с глухим отверстием. Хвостовик изготавливали из прутка углеродистой стали,
например 40Х, с заостренным выступом меньшего диаметра, соответствующим диаметру
глухого отверстия рабочей части. Заготовку собирали при помощи пневматического пресса усилием 500 кгс, подогревали до температуры, указанной в таблице, проводили горячее
выдавливание через профильную матрицу, подогретую до температуры 300-350 °С, на
прессе К2130 усилием 100 тс. Затем заготовки отправляли в электропечь на термообработку в защитной среде. Это обеспечивает их прочное соединение за счет схватывания
металлов по всей контактной поверхности соединения, одновременное получение профиля стружечных канавок (фиг. 2) и позволяет уменьшить расход быстрорежущей стали на
50-70 % на одно изделие. Очистка соединяемых поверхностей от окислов происходит на
предварительной операции внедрения заостренного выступа хвостовика в глухое отверстие в цилиндрической заготовке рабочей части.
Для исследования прочности соединения частей в биметаллической заготовке были
проведены сравнительные испытания на кручение образцов (по 10 шт. в каждой партии),
изготовленных в соответствии с заявленным способом и прототипом. Результаты испытаний на кручение приведены в таблице.
3
BY 14659 C1 2011.08.30
Результаты испытаний образцов
Конструкция заготовки
Заявляемое решение
Прототип
Температура нагрева заготовки, °С
950
1050
1075
1100
1150
-
Напряжение сдвига, МПа
543
747
756
749
515
286
Из таблицы видно, что у опытных образцов, полученных в соответствии с заявляемым
способом, прочность соединения более чем в 2 раза превышает соответствующую прочность сравниваемых образцов. Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет
повысить прочность соединения частей биметаллической заготовки КРИ и получить конфигурацию рабочей части, максимально приближенную к готовому инструменту.
Источники информации:
1. Палей М. М. Технология производства металлорежущих инструментов: Учеб. пособие для студентов втузов, обучающихся по специальности "Технология машиностроения,
металлорежущие станки и инструменты". 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение,
1982. - 256 с.
2. Кочергин К.А. Контактная сварка. - Ленинград: Машиностроение, 1987. - 240 с
(прототип).
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
467 Кб
Теги
by14659, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа