Спосіб виготовлення заготовок різальних інструментів із порошків швидкорізальних сталей

Способ изготовления заготовок режущи х инструментов из порошков быстрорежущих сталей, включающий компактирование порошков, спека 28275 ние, нагрев и горячую экструзию порошковой заготовки согласно изобретению в установленную на гидравлическом прессе пресс-форму засыпают порошок быстрорежущей стали, прикладывают к порошку двустороннее осевое давление 1216 МПа и пропускают через него электрический ток, причем при нагреве порошка до температуры 1100-1150°С давление увеличивают до 80100 МПа, а полученную при этом спеченную и нагретую порошковую заготовку плотностью 84-88% извлекают и подвергают горячей экструзии. Увеличение производительности и снижение трудоемкости изделий достигается за счет получения порошковых заготовок плотностью 84-88% путем пропускания электрического тока через порошок, находящийся в пресс-форме, его нагрева до 1100-1150°С и приложения давления 80100 МПа к порошку, тем самым значительно сокращается время на изготовление заготовок, а также снижаются энергетические и трудовые затраты. Предложенный способ существенно отличается и имеет преимущества перед прототипом, так как обеспечивает получение спеченной и нагретой заготовки под горячую экструзию посредством одной операции – двустороннего прессования порошка и пропусканием через него электрического тока, а в прототипе для достижения аналогичного эффекта необходимо провести вакуумный отжиг порошка, его холодное прессование, вакуумное спекание порошковой заготовки и ее высокочастотный нагрев. Таким образом, температурный интервал нагрева и компактирования порошка (путем пропускания через него электрического тока и создания давления 80-100 МПа) и горячей пластической деформации (экструзии) составляет 1100-1150°С. В случае повышения температуры до 1200°С в материале происходит рост карбидов, что отрицательно влияет на механические и технологические свойства быстрорежущих сталей. В случае понижения температуры до 1050°С плотность порошковой заготовки не обеспечивает запас пластичности, ввиду чего заготовка после экструзии имеет дефекты (трещины). Пример 1 Порошок быстрорежущей стали Р6М5Ф3 производства завода "Днепросталь", полученный газовым распылением дисперсностью – 40¸500 мкм, засыпался в пресс-форму, установленную на гидравлическом прессе ДБ 2426 усилием 400 КН. Матрица диаметром 18 мм изготавливалась из графита марки МПГ-6. Нижний и верхний пуансоны также изготавливались из графита во избежание прилипания порошка быстрорежущей стали к пуансонам между ними помещалась прослойка из порошка графита. В пресс-форме осуществлялось двустороннее прессование порошка, причем на первом этапе осуществляли подпрессовку порошка давлением р=16 МПа (определено из технических возможностей узла подпрессовки пресса), после чего через порошок пропускался электрический ток без снятия давления. При достижении температуры порошка 1150°С, контроль которой осуществлялся термопарой, усилие прессования увеличивали таким образом, что давление на порошок составляло 100 МПа (определено из усло вия прочности графитовой матрицы при Т= =1150°С). Весь процесс нагрева и спекания порошка длился 90 секунд. Нагретую порошковую заготовку диаметром 18 мм, высотой 35 мм, плотностью 88% извлекали из графитовой матрицы и подвергали горячей экструзии с коэффициентом вытяжки l»7 (степень деформации e»0,86). На кривошипном прессе модели КВ 2132 усилием 1600 КН. Штамп подогревался до температуры 320°С. Контроль температуры штампа осуществлялся термопарой. Диаметр заготовки после экструзии составлял 6,8 мм, плотность заготовки 100%, содержание кислорода - 0,01%. Дисперсность карбидной фазы достаточно высока, размер карбидов не превышал 4 мкм. Заготовка внешних дефектов не имела. Пример 2 Заготовка d=18 мм, плотностью 86%, полученная путем предварительного прессования порошка р=14 МПа с последующим пропусканием через порошок Р6М5Ф3 электрического тока и двусторонним прессованием при температуре 1130°С и давлении 100 МПа в течение 85 секунд, подвергалась горячей экструзии с коэффициентом вытяжки l=7. Диаметр заготовки после экструзии – 6,8 мм, плотность - 100%, содержание кислорода - 0,01%. Размер карбидов не превышал 2-3 мкм. Заготовка внешних де фектов не имела. Пример 3 Заготовка d=18 мм, плотностью 84%, полученная путем предварительного прессования порошка р=12 МПа с последующим пропусканием через порошок электрического тока и двусторонним прессованием при температуре 1100°С и давлении 80 МПа в течении 90 секунд, подвергалась горячей экструзии с коэффициентом вытяжки l=7. Диаметр полученной заготовки – 6,8 мм, плотность - 100%, содержание кислорода - 0,01%. Размер карбидов не превышал 2 мкм. Заготовка внешних де фектов не имела. Пример 4 Заготовка диаметром 18 мм, плотностью 78%, полученная путем предварительного прессования порошка Р6М5Ф3 р=11 МПа с последующим пропусканием через порошок электрического тока и двусторонним прессованием при температуре 1050°С, при давлении 70 МПа в течении 100 секунд, подвергалась горячей экструзии с коэффициентом вытяжки l=7. Заготовка после экструзии имела многочисленные трещины глубиной до 1 мм. Пример 5 Заготовка диаметром 18 мм, плотностью 90%, полученная путем предварительного прессования порошка Р6М5Ф3 р=16 МПа с последующим пропусканием через порошок электрического тока и двухсторонним прессованием при температуре 1200°С, при давлении 100 МПа в течении 100 секунд подвергалась горячей экструзии с коэффициентом вытяжки l=7. Диаметр заготовки после экструзии равнялся 6,8 мм, плотность – 100%, содержание кислорода - 0,01%. Размер карбидов до 12-15 мкм. Пример 6 Процесс получения спеченной и нагретой заготовки при предварительной подпрессовке по 2 28275 рошка Р6М5Ф3 р=14 МПа, температуре спекания 1150°С (за счет пропускания электрического тока в течении 90 секунд) и давлении прессования р= =110 МПа не был реализован ввиду разрушения графитовой матрицы. Из прутков d=6.8 мм, полученных из порошка быстрорежущей стали Р6М5Ф3 нагревом порошка до температуры 1100-1150°С путем пропускания электрического тока, приложения двустороннего давления 80-100 МПа и экструзии порошковых заготовок плотностью 84-88% были изготовлены концевые фрезы диаметром 6 мм. Опытно-промышленные испытания этих фрез, проводимые в ПО "Завод Арсенал" при обработке титановых сплавов показали высокие режущие свойства, не уступающие фрезам, изготовленным по технологии прототипа. Таким образом, предлагаемый способ изготовления режущих инструментов из порошков быстрорежущи х сталей по сравнению с прототипом повышает производительность больше и снижает трудоемкость изготовления. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3