способ обработки режущих пластин из твердых сплавов на основе монокарбидов вольфрама

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МОНОКАРБИДОВ ВОЛЬФРАМА путем воздействия ионизирующей радиации, отличающийся тем, что на пластину наносят износостойкое покрытие, а последующую обработку ведут дозами -излучения в интервале 6 10² - 6 10³ Р.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к холодной и горячей механической обработке металлов, в частности к методам увеличения износостойкости режущего инструмента.

Известен способ [1] увеличения износостойкости твердосплавного режущего инструмента на основе монокарбида вольфрама путем нанесения износостойкого покрытия, состоящего, например, из карбидов или нитридов титана. Способ позволяет увеличить износостойкость твердосплавного режущего инструмента в несколько раз.

Известен способ увеличения износостойкости твердосплавного режущего инструмента на основе монокарбида вольфрама путем имплантации ионов азота или гелия из импульсного источника [2]

Наиболее близким к заявляемому является способ обработки твердосплавного режущего инструмента (твердый сплав на Т5К10) на основе монокарбида вольфрама путем воздействия одним из видов ионизирующей радиации пучком протонов высоких энергий (энергия протонов Е_о=6,3 МэВ, поток Ф=4 10¹⁴см^-2).

Недостатками известных способов являются недостаточное (в среднем в 2,5 раза) увеличение износостойкости по сравнению с прототипом (максимальное увеличение износостойкости в 9 раз); необходимость использования уникального дорогостоящего оборудования импульсного ускорителя ионов; необходимость использования уникального дорогостоящего оборудования ускорителя заряженных высоких энергий (циклотрона), остаточная радиоактивность обработанных изделий, отсутствие увеличения износостойкости у режущих пластин из твердого сплава МС 3210, большая длительность процесса облучения порядка нескольких часов.

Целью изобретения является предупреждение возникновения остаточной радиоактивности, повышение экономичности способа и увеличения износостойкости режущих пластин.

Цель достигается тем, что на пластину наносят износостойкое покрытие, а последующую обработку ведут дозами -излучения в интервале от 6 10² до 6 10³ рентген.

Положительный эффект настоящего изобретения проявляется в том, что появляется возможность использования простого оборудования, например природных источников -излучения; в частности Со⁶⁰, Сs¹³⁷ с энергиями -квантов (0,5-1,2 МэВ), не вызывающими наведения остаточной радиоактивности в твердосплавном материале; появляется возможность существенно уменьшить время воздействия, снизив его до 6-60 с; износостойкость режущих пластин с покрытием из карбида титана TiC в 4,5 раза превышает износостойкость пластин без покрытия.

Экспериментально установлено, что режущие пластины, изготовленные из твердых сплавов марок МС 111 и МС 146 без покрытия, увеличивают свою износостойкость от 30% (МС 146) до 4,5 раз (МС 111) после воздействия -излучения с энергией примерно 0,5 МэВ и дозами от 6 10² до примерно 1,0 10⁸ рентген, причем максимум времени работоспособности t_p (t_рмакс) достигался дважды: при дозе 6 10⁴ рентген и дозе примерно 8,6 10⁷рентген. В то же время пластины из сплава МС 146 с покрытием из карбида титана (МС 1460) увеличивают свою износостойкость в максимуме на 75% причем энергетическое положение t_р.макс изменяется: первый максимум t_pнаблюдается при дозе 6 10² рентген, а второй при дозе 7,2 10⁵рентген.

На чертеже приведен график дозовых зависимостей времени работоспособности режущих пластин из твердых сплавов МС 111 и МС 146 (без покрытия и с покрытием из карбида титана (МС 1460)).

П р и м е р 1. В Московском комбинате твердых сплавов (МКТС) проведены испытания на износостойкость режущих пластин, изготовленных из твердого сплава марки МС 111. Пластины были подвергнуты воздействию -излучения от природного источника -Сs¹³⁷ с энергией примерно 0,5 МэВ, и дозами от 6 10² до примерно 1,0 10⁸ рентген. Обрабатываемый материал сталь 50. Обработка проводилась на станке модели 1 М63. Скорость резания V 180, 215 и 220 м/мин, подача S= 0,20 мм/об. глубина резания t=1,0 мм. Зависимость нормированного времени работоспособности (t_p/t_pмакс) от дозы облучения представлена в табл. 1 и на чертеже (кривая 1). На кривой 1 наблюдаются два максимума: один соответствует дозе 6 10⁴ рентген, второй дозе примерно 8,6 10⁷ рентген.

П р и м е р 2. В Московском комбинате твердых сплавов (МКТС) проведены испытания на износостойкость режущих пластин, изготовленных из твердого сплава марки МС 146. Пластины были подвергнуты воздействию -излучения от природного источника -Сs137 с энергией примерно 0,5 МэВ и дозами от 6 10² до примерно 1,0 10⁸ рентген. Обрабатываемый материал сталь 50. Обработка проводилась на станке модели 1М63. Скорость резания V-140 м/мин, подача S= 0,20 мм/об. глубина резания t=1,0 мм. Зависимость нормированного времени работоспособности от дозы облучения -квантами представлена в табл. 2 и на чертеже (кривая 2). На кривой 2, как и на кривой 1, наблюдаются два максимума: один при D1=6 10⁴рентген, другой при D2 примерно равном 8,6 10⁷ рентген.

П р и м е р 3. В Московском комбинате твердых сплавов (МКТС) проведены испытания на износостойкость режущих пластин, изготовленных из твердого сплава марки МС 146 с покрытием из карбида титана TiC (МС 1460). Пластины были подвергнуты воздействию -излучения от природного источника -Сs137 с энергией примерно 0,5 МэВ и дозами от 6 10² до примерно 1,0 10⁷ рентген. Обрабатываемый материал сталь 50. Обработка проводилась на станке модели 1М63. Скорость резания V=150 м/мин, подача S=0,20 мм/об. глубина резания t= 1,0 мм. Зависимость нормированного времени работоспособности от дозы облучения -квантами представлена в табл. 3 и на чертеже (кривая 3). На кривой 3, как и на кривых 1 и 2, наблюдаются два максимума, но их энергетическое положение смещается влево поглощенные дозы уменьшаются на два порядка: D1 6 10² рентген, D2 7,2 10⁵ рентген.

Уменьшение доз поглощения, при которых наблюдаются максимумы времени работоспособности t_p, на два порядка объясняется тем, что энергия затрачивается лишь на изменение свойств пленки и переходного слоя, толщина которых на несколько порядков меньше толщины пластины. Кроме того, предлагаемый способ применим к износостойким покрытиям, изготовленным из других материалов, например нитрида титана TiN, карбонитрида титана TiCN, двуокиси алюминия Al₂O₃ и т.п.

В связи с тем, что, как следует из табл. 3, при D 6 10³рентген, t_p= 0,85 t_pмакс, в качестве рабочего диапазона доз облучения целесообразно принять интервал 6 10² 6 10³ рентген.