close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16202

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 16202
(13) C1
(19)
B 22F 3/24 (2006.01)
C 21D 1/09 (2006.01)
C 22C 29/08 (2006.01)
СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ
ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ КАРБИДА
ВОЛЬФРАМА С НАНЕСЕННЫМ КАРБИДНЫМ ПОКРЫТИЕМ
(21) Номер заявки: a 20100479
(22) 2010.03.24
(43) 2011.10.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(72) Авторы: Побережный Сергей Владимирович; Шелехина Виктория
Михайловна; Кузнечик Олег Ольгердович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) RU 2167216 C1, 2001.
RU 2041025 C1, 1995.
RU 2239001 C1, 2004.
SU 1585381 A1, 1990.
GB 774091, 1957.
БЕЛЯВИН К.Е. и др. // Порошковая
металлургия. - 2007. - Вып. 30. С. 258-263.
BY 16202 C1 2012.08.30
(57)
Способ поверхностного упрочнения твердосплавного изделия на основе карбида
вольфрама с нанесенным карбидным покрытием, при котором проводят электроимпульсное спекание изделия с покрытием посредством прямого пропускания через изделие с
покрытием переменного электрического тока в течение 0,1-10 с в камере для электроимпульсной обработки в защитной атмосфере.
Фиг. 1
BY 16202 C1 2012.08.30
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам
поверхностного упрочнения твердосплавных изделий, и может быть использовано для изготовления твердосплавных изделий, работающих в условиях высоких давлений и температур.
Известны составы для химико-термической обработки твердых сплавов в алюмотермических смесях на основе оксидов переходных металлов [1]. Недостатком данного способа поверхностного упрочнения твердых сплавов является слабая адгезия образующегося
покрытия к твердосплавной подложке и, как следствие, повышенная скалываемость покрытия при эксплуатации, особенно при фрезеровании и токарном точении.
В качестве прототипа выбран способ упрочнения твердосплавного режущего инструмента групп ТК и ВК, включающий нанесение износостойкого покрытия с последующим
облучением мощным ионным пучком, причем перед нанесением покрытия осуществляют
стабилизацию структуры сплава термической обработкой, а облучение проводят мощным
импульсным ионным пучком состава + и Н + с длительностью 40-70 нс, энергией 200400 кэВ, плотностью тока ионов в пределах 50-200 A/см2, дозой ионов 1012-1014 ион/см2
[2]. При глубине резания свыше 1,3 мм происходит отслоение покрытия и вследствие этого - быстрый износ режущей кромки инструмента.
Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационной стойкости твердосплавного инструмента с нанесенным карбидным
покрытием (например, неперетачиваемых сменных пластин), работающего в условиях получистового и чернового точения (при глубине резания выше 1,5 мм) за счет его дополнительной электроимпульсной обработки.
Поставленная задача решается тем, что в способе поверхностного упрочнения твердосплавного изделия на основе карбида вольфрама с нанесенным карбидным покрытием,
при котором проводят электроимпульсное спекание изделия с покрытием посредством
прямого пропускания через изделие с покрытием переменного электрического тока в течение 0,1-10 с в камере для электроимпульсной обработки в защитной атмосфере.
Опытным путем установлено, что при дополнительной обработке твердосплавного
инструмента на основе карбида вольфрама с нанесенным карбидным покрытием предлагаемым способом полностью исключено наличие в структуре полукарбида вольфрама
W2C, что приводит к значительному улучшению физико-механических свойств, а адгезионная прочность карбидного покрытия увеличивается на 15-20 %.
Сущность изобретения поясняется следующим примером.
Проводили насыщение твердосплавных неперетачиваемых пластин из сплава BK8 в
известном составе [2]. Температура насыщения - 1000 °С, время - 6 ч.
Затем часть пластин подвергали дополнительному электроимпульсному спеканию по
следующей технологической схеме (фиг. 1):
процесс электроимпульсной обработки твердосплавных неперетачиваемых пластин на
основе карбида вольфрама, состоящий из камеры для электроимпульсной обработки материалов в защитной атмосфере 3, внутри которой располагается образец порошкового
твердосплавного материала 4, находящийся в электрическом контакте с верхним 6 и нижним 2 электродами. В камеру 3 посредством специальной трубки из баллона 8 через редуктор 7 подается защитный газ аргон. Электроды соединены со вторичным контуром понижающего трансформатора 1. Устройство нагружения 5, связанное с электродами 2 и 6,
служит для передачи усилия F на твердосплавную пластину 4.
Процесс электроимпульсной обработки твердосплавных пластин осуществляется следующим образом. В защитную камеру 3 в пространство между электродами 2 и 6 устанавливается пластина 4, подлежащая электроимпульсной обработке. Камера 3 герметично
закрывается, в ее внутреннее пространство посредством открытия вентиля баллона 8
начинает поступать защитный газ. Требуемое давление газа и его расход регулируется с
помощью редуктора 7. Затем с помощью устройства нагружения 5 на образец порошкового твердосплавного материала 4 оказывается усилие F, величина которого обусловлена
2
BY 16202 C1 2012.08.30
режимами электроимпульсной обработки. Включение понижающего трансформатора 1
запускает на выполнение процесс электроимпульсной обработки, заключающийся в прямом пропускании переменного электрического тока длительностью ∼ 10 -1-101 с через
твердосплавную пластину.
Исследования микроструктуры порошкового твердосплавного материала на основе
карбида вольфрама до и после электроразрядной обработки проводили на металлографическом микроскопе "Поливар" (фирма "Райхерт", Австрия) (Микроструктура порошкового
твердосплавного материала на основе карбида вольфрама до и после электроимпульсной
обработки (x1000): фиг. 2 - до обработки, фиг. 3 - после обработки). Подготовку твердосплавного материала к металлографическим исследованиям проводили путем его распиловки с использованием углошлифовальной машины BOSCH GWS 11-125 CIE, отрезного
стола TT-23 и алмазных кругов ∅ 125 мм.
Анализ полученных микроструктур (фиг. 2 и 3) показал, что в процессе электроимпульсной обработки порошкового твердосплавного материала на основе карбида вольфрама происходит увеличение количества фазы карбида вольфрама (белые кристаллы) и
уменьшение количества эта-фазы (темная связка). При этом размер зерен до и после электроимпульсной обработки остается неизменным и составляет 1,5-3,0 мкм (исследования
размеров зерен проводили на программно-аппаратном комплексе обработки и анализа
изображений AutoSCAN).
Для проверки утверждения об увеличении доли карбида вольфрама и уменьшении количества эта-фазы проведен качественный структурно-фазовый анализ образцов порошкового твердосплавного материала на основе карбида вольфрама до (фиг. 4) и после
электроимпульсной обработки (фиг. 5).
В табл.1 приведены данные по процентному соотношению фазовых составляющих в
сплаве до и после электроимпульсной обработки.
Таблица 1
Фаза
WC
W2C
Co3W3C
Условная концентрация фазы для образцов
40-45
14-16
38-40
до электроимпульсной обработки, %
Условная концентрация фазы для образцов
84-86
3-4
9-11
после электроимпульсной обработки, %
Результаты исследований позволили сделать вывод, что электроимпульсная обработка
активизирует процесс миграции углерода из η-фазы с образованием кристаллов карбида
вольфрама.
С целью определения влияния структурного изменения покрытия и сплава на износостойкость неперетачиваемых сменных пластин, работающих в условиях получистового и
чернового точения (при глубине резание выше 1,5 мм), были проведены испытания на
износостойкость пластин при резании стали 40X при следующих параметрах режима
резания: скорость - 100 м/мин, подача - 0,2 мм/об, глубина резания - 1, 1,5 и 2 мм. Износостойкость определяли как время работы резца до износа по задней грани 0,5 мм.
В табл. 2 приведены результаты испытаний режущих пластин с покрытием и результаты испытаний покрытий на адгезионную прочность до и после электроимпульсной обработки.
Таблица 2
Износостойкость, мин при глубине резания, мм
Адгезионная
Способ обработки
прочность, кг/мм2
1,0
1,5
2,0
Известный
240
160
120
44,6
Предлагаемый
240
200
150
57,9
В результате испытаний на износостойкость установлено, что электроимпульсная обработка неперетачиваемых твердосплавных режущих пластин с предварительно нанесен3
BY 16202 C1 2012.08.30
ными карбидными покрытиями позволяет повысить их износостойкость на 15-20 %, а адгезионную прочность - на 30 %
Адгезионную прочность покрытия определяли методом "кинетической микротвердости", основанным на непрерывной регистрации процесса микровдавливания индентора
микротвердомера (3, 4).
Источники информации:
1. А.с. СССР 1400135. Состав для получения многокомпонентных карбидных покрытий на твердом сплаве, МПК C 23C 10/52, 1986.
2. Патент на изобретение RU 2167216.
3. Шоршоров М.Х., Булычев С.И., Алехин В.П. Методические рекомендации по исследованию физико-механических свойств материалов непрерывным вдавливанием наконечника. - М.: Изд-во АН СССР, 1980. - С. 35-38.
4. Дорожкин Н.М., Куприянов И.Л., Генин Е.П. Методические рекомендации по исследованию механических свойств порошковых материалов. - Минск: Изд-во АН БССР,
1985. - С. 81.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
4
BY 16202 C1 2012.08.30
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 623 Кб
Теги
by16202, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа