Спосіб обробки різального інструменту

Винахід відноситься до обробки поверхні металорізального інструменту, який пройшов кінцеву механічну обробку після термічної, й може бути використаний в інструментальній промисловості для підвищення працездатності різального інструменту. Відомо спосіб обробки металів шляхом електролітичного наводнення, в якому використовується водень для полегшування деформації та руйнування металу при його механічній обробці 1. Він має ряд недоліків, а саме: низька продуктивність праці; вимагає підвищених вимог по техніці безпеки; вимагає спеціальних травильних ванн; екологічно-шкідливий. Відомо спосіб обробки сталевих виробів, в якому наводнення металу проводять в процесі термічної обробки 2. Він є більш технологічніший, ніж попередній, але вимагає спеціального устаткування для високотемпературного наводнення. Відомо, що плазма активізує процес проникнення елементів, зокрема водню, у метал за рахунок іонізації 3. Сам процес обробки металів плазмовим потоком відомий і використовується для нанесення різного роду захисних покрить 4. Для підвищення зносостійкості металу, поскільки обробка самою плазмою незначно зміцнює метал, у плазмоутворюючий газ вводять легуючі елементи. А для такого процесу потрібна комплектація в установках вакуумних камер, що обмежує габарити виробу, зокрема різного роду пил. Крім цього, недоліком згаданих методів обробки є наявність "мертвих" зон, тобто ділянок, на які внаслідок складної форми виробу не осідає покриття. В основу винаходу поставлене завдання створити спосіб обробки різального інструменту, в якому обробкою інструменту на повітрі (без вакуумного обладнання) та наводненням його поверхні в процесі короткочасної (2 - 3сек) обдувки низькотемпературною плазмою, в яку вводиться органічна речовина, забезпечується зростання продуктивності та спроможності обробки, зменшення коефіцієнту тертя при роботі інструменту та підвищення його стійкості і за рахунок цього підвищується роботоздатність різального інструменту, зменшуються матеріальні та енергетичні затрати. Поставлене завдання розв'язується тим, що в спосіб обробки різального інструменту, який містить процес обдувки плазмовим потоком, згідно винаходу обробку проводять на повітрі, а в плазмоутворюючий газ вводиться органічна речовина, яка розкладається з виділенням водню, котрий насичує поверхню інструменту протягом 2 3сек та фіксується. Суть винаходу полягає в тому, що згідно відомих способів обробки металів обдувк у поверхні виробів проводять у спеціальних вакуумних плазмових установках плазмоутворюючим газом, в який вводять легуючі елементи, алмазні частинки, а по запропонованому - без вакуумного обладнання (на повітрі) і в плазмоутворюючий газ вводиться органічна речовина, яка у факелі плазми розкладається на активний водень, котрий дифундує і фіксується у приповерхневих шарах металу інструменту. Час обробки 2 - 3сек є оптимальним для процесу плазмохімічної обробки. За цей час здійснюється швидкісний високотемпературний нагрів тонких приповерхневих шарів металу до передплавильних температур. За рахунок відводу тепла в товщу інстр ументу здійснюється фіксація водню в поверхневих шарах. Крім наводнення під час обробки одночасно відбувається розчинення карбідів, а потім утворення їх більш дисперсними. Менший час обробки (t 2 - 3сек) приводить до розміцнення металу поверхні інструменту (відбувається ріст зерна). Нагрів серцевини інструменту при обробці не повинен перевищувати 100 - 150°C. Підвищення температури погіршує фізико-механічні властивості металу інструменту. Сама обдувка плазмовим потоком без процесу наводнення не дає такої можливості досягнути ефективного покращення працездатності металорізального інструменту, а тільки поєднання плазмової обробки з насиченням металу воднем та його фіксацією у приповерхневих шарах інструменту дозволяє суттєво підвищити стійкість інструменту, а також покращити якість поверхні виготовленого виробу. Суть запропонованого способу полягає у слідуючому. Термооброблений та заточений на кінцевий розмір інструмент поміщають на віддалі 3 - 4см від сопла плазмового генератора, в якому передбачено пристрій для введення активних домішок. Включають генератор, вводячи в плазмоутворюючий газ (аргон) легко випаровуючу органічну речовину, яка розкладається з виділенням активного водню. Обдувк у інстр ументу ведуть 2 - 3сек. Приклад 1. Проводили обдувку поверхні стандартних токарних різців зі сплаву Т15К6 плазмовим потоком та плазмовим потоком з домішкою органічної речовини. Таким же обробкам піддавали зразки - кільця зі сплаву Т15К6 діаметром 35 та висотою 10мм, які призначались для досліджень зносостійкості на стандартній машині МИ-IМ. Дослідження на зносостійкість проводили в абразивно-масляному середовищі. Критерієм зносу була втрата ваги кільця за певний проміжок часу. Результати досліджень показали, що наводнення металу в процесі обдувки плазмовим потоком збільшує зносостійкість кілець в 3 рази в порівнянні з зносостійкістю необроблених кілець. Обдувка кілець без наводнення підвищила зносостійкість тільки в 1,2 рази. Таке підвищення зносостійкості кілець після їх обробки запропонованим способом можна пояснити дією водню, який в процесі тертя виділяється з приповерхневих шарів і сприяє зменшенню зносу. Після точіння різцем, обробленим по запропонованому способу, спостерігалась менша шорсткість точеної поверхні, а коефіцієнт тертя зменшився до 0,17. При точінні необробленим різцем коефіцієнт тертя становив 0,23. Оброблений різець менш зношується, а період до його заточки зростає. Працездатність різців визначали за кількістю виточених ними однакових зразків без заточування. Порівняльна оцінка показників запропонованого способу та відомого приведені в таблиці. Приклад 2. Проводили обробку дискової фрези діаметром 30мм, а також зразків-кілець із сталі Р6М5 плазмовим потоком та запропонованим способом (плазмовим потоком з домішкою органічної, речовини). Після обробки запропонованим способом підвищився опір зношуванню оброблених кілець в 3,5 рази в порівнянні з опором зношуванню необроблених. Працездатність обробленої фрези зросла понад 4 рази (див. таблицю). Запропонований спосіб має суттєві переваги в порівнянні з відомими, а саме: 1) дозволяє зберегти матеріальні та енергозатрати за рахунок відсутності комплектації вакуумних камер; 2) покращити якість виготовленої продукції за рахунок зменшення шорсткості точеної поверхні; 3) зменшити сили різання та тертя; 4) підвищити працездатність інструменту в 2 - 4 рази; 5) підвищити продуктивність праці.