×
20.05.2019
219.017.5d23

Способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке лазером при изготовлении и ремонте различных машин и механизмов. Способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия, включающий лазерную обработку с использованием лазера непрерывного воздействия при плотности мощности лазерного излучения 2⋅10 Вт/м, скорости распространения лазерного луча в пределах 2⋅10±1⋅10 м/с, при этом диаметр луча выбирают от 1,5⋅10 до 2,5⋅10 м, а расстояние от режущей кромки до места облучения от 1 до 1,5 мм, причем перед непрерывным лазерным воздействием производят карбонитрацию в ванне карбонитрации при температуре от 540°С до 580°С в расплаве солей на основе 20% цианата калия KCNO и калия углекислого CKO - 80% поташа КСО с выдержкой в течение 30 мин. Изобретение позволяет понизить износ при резании карбидсодержащих сплавов введением карбонитрации перед лазерной обработкой твердых сплавов, что увеличивает стойкость карбидсодержащих сплавов. 5 ил., 3 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке лазером при изготовлении и ремонте различных машин и механизмов.

Известен способ поверхностной импульсной лазерной обработки материалов (Коваленко B.C. Упрочнение деталей лучом лазера. - Киев: Техника, 1981. - 131 с.; SU 1752514 А1 07.08.1992; А.Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов. Основы лазерного термоупрочнения сплавов. - М.: Высшая школа, 1988, кн. 3, с. 98-102, 118-119, кн. 6, с. 106-107, 124; технология «Laser shot peening». Институт лазерной физики (г. Санкт-Петербург)), который представляет собой последовательную закалку материала изделия при облучении лазером. Основные недостатки поверхностной импульсной лазерной обработки изделий следующие:

- одновременное упрочнение нескольких поверхностей недопустимо;

- прилегающие поверхности после импульсной лазерной обработки ослаблены против действия сил хрупкого разрушения;

- процесс продолжителен во времени (за счет многократного облучения одного изделия) и требует значительных энергетических затрат;

- при износе или переточке изделия упроченный слой удаляется.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ объемного импульсного лазерного упрочнения изделий из инструментальных и конструкционных материалов, заключающийся в том, что изделие подвергают лазерной обработке с использованием лазера импульсного действия при полезной энергии импульса 60-500 Дж, плотности мощности импульса 1,2-1010-4,3⋅1011 Вт/м2, длине волны 1,064⋅10-6 м и продолжительности импульса 0,8⋅10-3 с, при этом диаметр луча равен 1,2⋅10-3-2,5⋅10-3 м, а расстояние от места облучения до упрочняемой поверхности - 12-30 мм [Патент N2517632, МКИ C21D 1/09, опубл. 27.05.2014]. Недостатками известного способа являются:

- твердый сплав только группы ВК;

- относительно малая степень упрочнения режущих пластин из твердых сплавов:

- низкая стойкость режущих пластин из твердых сплавов к воздействию ударных нагрузок.

Заявляемое изобретение направлено на увеличение степени упрочнения и стойкости к воздействию ударных нагрузок.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стойкостных свойств карбидсодержащих сплавов введением карбонитрации карбидсодержащих сплавов перед непрерывным лазерным воздействием, что увеличивает стойкость карбидсодержащих сплавов.

Техническая задача решается тем, что способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия, включающий лазерную обработку с использованием лазера непрерывного воздействия при плотности мощности лазерного излучения 2⋅106 Вт/м2, скорости распространения лазерного луча в пределах 2⋅10-2±1⋅10-2 м/с, при этом диаметр луча от 1,5⋅10-3 до 2,5⋅10-3 м, расстояние от режущей кромки до места облучения от 1 до 1,5 мм, а перед непрерывным лазерным воздействием производят карбонитрацию в ванне карбонитрации при температуре от 540°С до 580°С в расплаве солей на основе 20% цианата калия KCNO и калия углекислого CK2O3 - 80% поташа К2СО3 с выдержкой в течении 30 мин.

Способ осуществляют следующим образом:

Пластины подвергают лазерной обработке с использованием лазера непрерывного воздействия при плотности мощности лазерного излучения 2⋅106 Вт/м2, скорости распространения лазерного луча в пределах 2⋅10-2±1⋅10-2 м/с, при этом диаметр луча от 1,5⋅10-3 до 2,5⋅10-3 м, расстояние от режущей кромки до места облучения от 1 до 1,5 мм, а перед непрерывным лазерным воздействием производят карбонитрацию в ванне карбонитрации при температуре от 540°С до 580°С в расплаве солей на основе 20% цианата калия KCNO и калия углекислого CK2O3 - 80% поташа К2СО3 с выдержкой в течении 30 мин.

Суть карбонитрации или метода «жидкостного» азотирования заключают в упрочнении поверхностного слоя изделий из твердого сплава методом диффузионного насыщения азотом и углеродом в расплаве солей, синтезированных из аммоноуглеродных соединений (меламин, мелон, дициандиамид), при температуре 540-580°С. Поскольку в данном процессе предполагают одновременное насыщение, как азотом, так и углеродом, то в поверхностном слое металла образуются карбонитридные фазы, которые являются более пластичными и не имеют такой хрупкости, как чисто нитридные, получаемые при газовом азотировании.

Процесс карбонитрации производят в расплаве солей на основе 20% цианата калия KCNO и калия углекислого CK2O3 - 80%) поташа К2СО3 при температуре от 540°С до 580°С в течение различного времени.

Изделия, подвергнутые карбонитрации, приобретают характерный темный цвет. Для пояснения способа на фиг. 2 показан внешний вид твердосплавных пластин Т15К6 (а), увеличение 1:1, на фиг. 3 показывают глубину карбонитрации твердого сплава Т15К6 после процесса карбонитрации при температуре от 540°С до 580°С в течение 30 мин, 1421HV, глубина карбонитрированного слоя 1 мкм, на фиг. 4 - микроструктура твердого сплава Т15К6 после лазерной обработки (JEOL) при увеличениих 500, а - исходный; б - 2⋅106 Вт/м2, 2,0⋅10-3 м/с; в - 3⋅106 Вт/м2, 2,0⋅10-3 м/с; г - 4⋅106 Вт/м2, 2,0⋅10-3 м/с, на фиг. 5 - гистограмма изменения износа по передней и задней поверхности квадратных пластин твердого сплава Т15К6 в зависимости от режимов лазерной обработки.

После карбонитрации для повышения физико-механических свойств инструментальных и конструкционных материалов осуществляют лазерную обработку изделий с использованием непрерывного лазера ЛК-3015лс07. Обработку лазером проводят по контуру от выделенной точки по часовой стрелке (расстояние от режущей кромки - от 1 до 1,5 мм) в двух атмосферах: N2 и O2. Фото пластин после лазерной обработки на лазерном станке ЛК-700 представлено на фиг. 1.

При лазерной закалке уменьшают давление газа N2 до 0,2-0,3 атм. Диаметр сопла d=2 мм и диаметр пятна определяют фокусирующей системой. В начальной стадии нагрев до 2⋅106 Вт/м2, при скорости 2,0⋅10-3, 3,0⋅10-3, 3,0⋅10-3 м/с.

Лазерную обработку проводят согласно матрице планирования эксперимента. До лазерной обработки карбонитрированных пластин определяют твердость и износ при резании результаты представлены в таблице 1 и после лазерной обработки карбонитрированных пластин определяют твердость и износ при резании представлено результаты представлены в таблице 2.

Результаты исследований на данном этапе показывают, что лазерную обработку эффективно проводить для сплава Т15К6. Твердосплавные пластины после карбонитрации по сравнению с исходными после лазерной обработки имеют в 2-5 раз меньший износ при резании по передней и задней поверхностям. С повышением плотности мощности лазерного излучения износ при резании уменьшается, а твердость увеличивается. Лучший режим лазерного воздействиия при плотности мощности лазерного перемещения 2⋅106 Вт/м2, 2,0⋅10-3 м/с. Износ при резании уменьшается в 5 раз.

Для твердосплавных пластин без карбонитрированного слоя после лазерной обработки происходит незначительное увеличение твердости и износа при резании в 2 раза.

Анализируют результаты проведенных экспериментальных работ представленных в таблице 3 по упрочнению режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия и дают сравнение с прототипом. Проводят лазерное воздействие твердосплавных пластин исходных и с нанесенным карбонитрированным слоем при плотности мощности лазерного воздействия 1⋅106 Вт/м2, 2⋅106 Вт/м2, 3⋅106 Вт/м2, 4⋅106 Вт/м2. Твердость изменяют незначительно и оставляют в интервале 1550-2000 HV, износ уменьшают в 3-10 раз, коэффициент стойкости (определяют как отношение износостойкости до и после лазерного воздействия) увеличивают в 3-10 раз.

Способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов, заключающийся в том, что пластины подвергают лазерной обработке с использованием лазера непрерывного воздействия при плотности мощности лазерного излучения 2⋅10 Вт/м, скорости распространения лазерного луча в пределах 2⋅10±1⋅10 м/с, при этом диаметр луча устанавливают от 1,5⋅10 до 2,5⋅10 м, а расстояние от режущей кромки до места облучения от 1 до 1,5 мм, причем перед непрерывным лазерным воздействием производят карбонитрацию в ванне карбонитрации при температуре от 540°C до 580°C в расплаве солей на основе 20% цианата калия KCNO и калия углекислого СКО - 80% поташа КСО с выдержкой в течение 30 мин.
Способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия
Способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия
Способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 112.
25.08.2017
№217.015.bc15

Устройство для обеспечения безопасности автотранспортного средства

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к устройствам, обеспечивающим пассивную безопасность пешеходов и участников дорожного движения, передвигающихся на двухколесных транспортных средствах, при их столкновении с передней частью легковых автомобилей. Устройство содержит набор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616110
Дата охранного документа: 12.04.2017
25.08.2017
№217.015.bc7c

Устройство для повышения безопасности легкового автомобиля

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к устройствам, обеспечивающим пассивную безопасность пешеходов и участников дорожного движения, передвигающихся на двухколесных транспортных средствах, при их столкновении с передней частью легковых автомобилей. В устройстве для повышения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616209
Дата охранного документа: 13.04.2017
25.08.2017
№217.015.bcff

Установка для принудительного таяния снега

Изобретение относится к области очистки улиц и дорог от снежной массы и может быть использовано в городском хозяйстве, на транспортных и промышленных предприятиях и других территориях. Установка для принудительного таяния снега содержит ванну с решеткой в верхней части для приема и плавления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616407
Дата охранного документа: 14.04.2017
25.08.2017
№217.015.bd2b

Противобуксовочное устройство для транспортного средства

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к устройствам, предотвращающим буксование ведущих колес автотранспортных средств. Противобуксовочное устройство содержит тормозные механизмы ведущих колес и связанный с ними стояночный тормозной привод, включающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616229
Дата охранного документа: 13.04.2017
25.08.2017
№217.015.c075

Секционный смеситель проточного типа

Изобретение относится к устройству для смешивания жидкостей и может быть использовано в химической, пищевой нефтехимической и других отраслях промышленности для последовательного смешивания двух и более жидкостей в непрерывном потоке. Секционный смеситель жидкостей проточного типа состоит, как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616664
Дата охранного документа: 18.04.2017
25.08.2017
№217.015.c2a4

Способ приготовления дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к способу приготовления дисперсно-армированного строительного раствора для монолитных полов, и может быть использовано при изготовлении монолитных покрытий полов и стяжек на основе цементного раствора. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617812
Дата охранного документа: 27.04.2017
25.08.2017
№217.015.c704

Оптопара с шаровой лампой

Заявленное изобретение относится к технике преобразования световой энергии в электрическую и предназначено для преобразования световой энергии в электрическую. Заявленная оптопара содержит излучатель, фотоприемный элемент, закрепленные на корпусе, причем в качестве излучателя света использована...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618964
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.c7d1

Пассивная система безопасности автомобиля

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к устройствам, обеспечивающим пассивную безопасность пешеходов и участников дорожного движения. Пассивная система безопасности автомобиля содержит набор датчиков перегрузок автомобиля и модуль управления, связанные электрически с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619166
Дата охранного документа: 12.05.2017
25.08.2017
№217.015.c8d2

Устройство к автомобилю для защиты пешеходов

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к устройствам, обеспечивающим пассивную безопасность пешеходов и участников дорожного движения, передвигающихся на двухколесных транспортных средствах. Устройство к автомобилю для защиты пешеходов содержит набор датчиков перегрузок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619370
Дата охранного документа: 15.05.2017
25.08.2017
№217.015.c906

Машина для плавления снега

Изобретение относится к области очистки улиц и дорог от снежной массы. Машина для плавления снега содержит ванну с решеткой в верхней части для приема и плавления снежной массы и отверстием для слива талой воды, горелки, газовые баллоны с регулятором давления, газопроводом и запальником....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619303
Дата охранного документа: 15.05.2017
Показаны записи 1-4 из 4.
27.05.2014
№216.012.c87f

Способ термической обработки режущего инструмента с напаянной твердосплавной пластиной

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к инструментальному производству, для упрочнения режущего инструмента с напаянной твердосплавной пластиной. Техническим результатом изобретения является повышение стойкостных свойств твердосплавных пластин и посадочного места под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517093
Дата охранного документа: 27.05.2014
20.09.2014
№216.012.f4f2

Способ получения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов вольфрамовой (вк) и титано-вольфрамовой (тк) групп

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям из карбидсодержаших твердых сплавов, применяемым для холодной и горячей механической обработки металлов и сплавов, например, резанием. Способ получения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов вольфрамовой (ВК) и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528539
Дата охранного документа: 20.09.2014
10.12.2014
№216.013.0cb5

Способ упрочнения твердых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям из твердых сплавов, применяемым для холодной и горячей механической обработки металлов и сплавов, например, резанием. Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение технического процесса термообработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534670
Дата охранного документа: 10.12.2014
03.07.2019
№219.017.a47f

Способ упрочнения твердых сплавов

Изобретение относится к способу упрочнения твердого сплава и может найти применение в машиностроении при изготовлении изделий порошковой металлургии из твердых сплавов, применяемом для холодной и горячей механической обработки металлов и сплавов, например, резанием. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693238
Дата охранного документа: 01.07.2019
+ добавить свой РИД