Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ
СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к обработки резанием труднообрабатываемых сталей и сплавов, в частности предназначено для сверления отверстий. Сущность изобретения: деталь обрабатывают с использованием легкоплавкого поверхностноактивного сплава, который перед дозированным вводом в зону резания расплавляют в нагревательном устройстве. Содержание элементов в поверхностноактивном сплаве составляет в мас.%: цинк 5 - 15; олово 85 - 95; висмут 0,01 - 0,5. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2094175
Класс(ы) патента: B23B1/00
Номер заявки: 95102163/02
Дата подачи заявки: 14.02.1995
Дата публикации: 27.10.1997
Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Научно- исследовательский институт стали"
Автор(ы): Дорохов Н.С.; Рототаев Д.А.; Комаричева Л.И.; Назаров В.В.; Харламов Б.В.; Платов А.И.; Шашкин В.И.
Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Научно- исследовательский институт стали"
Описание изобретения: Изобретение относится к обработке резанием труднообрабатываемых сталей и сплавов.
Появление конструкционных материалов, в т.ч. оборонного назначения, по своим физико-химическим свойствам приближающихся к инструментальным сталям, требует применения новых средств воздействия на материал объекта с целью улучшения его обрабатываемости.
Известны способы обработки материалов резанием, включающие с целью интенсификации процесса подачу в зону резания легкоплавких поверхностноактивных сплавов (ПАС) и расплавление их в зоне резания внешним источником тепла.
Указанные способы обладают следующими недостатками:
в зону резания помещается легкоплавкий ПАС, который нагревают внешним источником тепла вместе с обрабатываемой деталью до его расплавления, или опускают обрабатываемую деталь в ванну с расплавом;
термическое воздействие на обрабатываемую деталь может повлечь нежелательное ухудшение ее прочностных характеристик и растекание ПАС по поверхности.
В качестве ПАС для сверления труднообрабатываемых сталей и сплавов предлагается легкоплавкий сплав, содержащий, мас. цинк (Zn), олово (Sn) 85-95 с Tпл. 198oC.
Целью изобретения является совершенствование подачи ПАС в зону резания и состава ПАС для исключения термовоздействия и охрупчивающего влияния ПАС на деталь при ее эксплуатации в условиях ударно-волновых нагрузок.
Указанная цель достигается тем, что предлагается способ обработки резанием труднообрабатываемых сталей и сплавов, заключающийся в том, что деталь обрабатывается с использованием легкоплавкого поверхностно-активного сплава, который дозированно вводят в зону резания, отличающийся тем, что перед введением в зону резания ПАС нагревают до расплавления в нагревательном устройстве и в состав ПАС, содержащего цинк и олово, дополнительно вводят висмут при следующем содержании компонентов, мас. цинк 5-15; олово 85-95; висмут 0,01-0,5. С целью сохранения прочностных характеристик обрабатываемую деталь не подвергают нагреву, а ПАС нагревают в нагревательном устройстве. Третий компонент добавляют в ПАС с целью исключения охрупчивающего влияния ПАС на деталь при ее эксплуатации ударно-волновых нагрузок.
Расплав ПАС значительно облегчает процесс резания. Принцип работы предлагаемого способа основан в основном на двух взаимодополняющих факторах: ослабление адгезионных связей инструментального и обрабатываемого материала, в результате чего уменьшается сила трения; охрупчивание обрабатываемого материала в результате проявления эффекта адсорбционного понижения прочности твердых тел под действием поверхностно-активных жидких сред.
В условиях резания последний эффект проявляется в том, что металл в процессе деформирования исчерпывает свои пластические свойства при значительно меньшей степени деформирования, и стружка приобретает элементный характер при сравнительно малых толщинах среза. Энергетические затраты при резании уменьшаются. Износостойкость режущего инструмента увеличивается в случае использования ПАС ≈ в 2-4 раза.
На фиг. 1 показано нагревательное устройство; на фиг. 2 сборка для сверления труднообрабатываемых сталей и сплавов с использованием ПАС; на фиг. 3 микроструктура образцов после действия ударно-волновых нагрузок при использовании в качестве ПАС Sn + Zn (a) и Sn + Zn + Bi (б).
Нагревательное устройство используется для расплавления ПАС и подачи его в зону сверления для обеспечения процесса сверления труднообрабатываемых сталей и сплавов с твердостью HRC выше 50 ед. сверлами из быстрорежущей стали и сверлами с карбидовольфрамовыми вставками.
Один из вариантов нагревательного устройства, обеспечивающего максимальный нагрев до 300oC, изображен на фиг. 1.
Диаметр сверления определяется типом сверлильного станка и нагревательного устройства. Требующую массу ПАС рассчитывают с учетом его расхода на сверление одного отверстия, например для сверления отверстия диаметром 5-15 мм и глубиной 3-20 мм требуется от 5 до 10 г ПАС.
Перед началом сверления нагревательное устройство устанавливается на образец. В нагревательное устройство помещается ПАС. Нагрев ПАС производится до 200-210oC в течение 2-6 мин. Общая схема сборки изображена на фиг. 2, где 1 сверло; 2 расплав (ПАС); 3 нагреватель; 4 прокладка; 5 сталь.
Токсичность использующихся ПАС в условиях предлагаемого техпроцесса отсутствует.
Использование ПАС в процессе обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов позволяет производить сверление сверлами не только с карбидовольфрамовыми вставками, но и сверлами из быстрорежущей стали.
Стружка при использовании ПАС становится более дисперсной. Отработанный ПАС, смешанный со стружкой, далее подвергают вторпереработке с целью повторного использования.
Исследованы геометрические параметры отверстий. Установлено, что в случае работы с ПАС шероховатость и микротвердость поверхности мало отличается от этих величин при работе всухую или с эмульсией.
Микроструктурные и микрорентгеноспектральные исследования приповерхностных слоев металла после обработки с использованием ПАС не обнаружили в них каких-либо структурных изменений при эксплуатации в статических условиях.
Однако при эксплуатации в условиях ударно-волнового нагружения нагрузки на деталь увеличиваются, возрастает и вероятность охрупчивающего влияния ПАС.
Для того, чтобы полностью исключить возможность проявления охрупчивающего влияния следов ПАС на деталь при ее эксплуатации в условиях ударно-волновых нагрузок, в состав ПАС на основе Zn и Sn вводят спецдобавки, например малые количества висмута от 0,01 до 0,5 мас.
Висмут образует гомогенную смесь с элементами ПАС, связывает их и нивелирует тем самым возможность охрупчивающего действия ПАС на деталь при повышенных нагрузках.
На фиг. 3 изображены приповерхностные слои отверстий в деталях, обработанных с применением ПАС на основе Zn-Sn (a) и ПАС на основе Zn Sn Bi (б) после динамических нагрузок.
Сравнение микроструктуры приповерхностных слоев отверстий в деталях, подвергшихся ударно-волновым нагрузкам, показывает, что наименее дефектной является микроструктурная картина в случае использования ПАС на основе Zn Sn Bi.
Таким образом, предлагаемый способ сверления труднообрабатываемых сталей и сплавов, в т.ч. HRC выше 50 ед. обеспечивает возможность мехобработки с использованием ПАС.
В процессе сверления используется нагревательное устройство, обеспечивающее подвод ПАС в зону резания и исключающее термовлияние на обрабатываемую деталь.
Применение ПАС на основе Zn Sn Bi обеспечивает высокое качество поверхностного слоя отверстий и отсутствие охрупчивающего влияния ПАС на деталь при ее эксплуатации в условиях ударно-волновых нагрузок.
Формула изобретения: 1. Способ обработки резанием труднообрабатываемых сталей и сплавов, заключающийся в том, что деталь обрабатывают с использованием легкоплавкого поверхностно-активного сплава, который дозированно вводят в зону резания, отличающийся тем, что перед введением в зону резания поверхностно-активный сплав расплавляют в нагревательном устройстве.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в состав поверхностно-активного сплава, содержащего цинк и олово, дополнительно вводят висмут при следующем содержании компонентов, мас.
Цинк 5 15
Олово 85 95
Висмут 0,01 0,5