RU2178013C2 - Apparatus for mechanical working of hard materials - Google Patents
Apparatus for mechanical working of hard materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2178013C2 RU2178013C2 RU2000106099A RU2000106099A RU2178013C2 RU 2178013 C2 RU2178013 C2 RU 2178013C2 RU 2000106099 A RU2000106099 A RU 2000106099A RU 2000106099 A RU2000106099 A RU 2000106099A RU 2178013 C2 RU2178013 C2 RU 2178013C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working part
- tungsten
- base
- monocarbide
- tungsten monocarbide
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 6
- OAXLZNWUNMCZSO-UHFFFAOYSA-N methanidylidynetungsten Chemical compound [W]#[C-] OAXLZNWUNMCZSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 9
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 7
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 101150097243 SPT16 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодной и горячей механической обработки различных материалов, преимущественно металлов и их сплавов, и может быть выполнено в виде различного типа резцов, сверл, фрез, фильер и т. п. The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used for cold and hot machining of various materials, mainly metals and their alloys, and can be made in the form of various types of cutters, drills, milling cutters, dies, etc.
Известно устройство для механической обработки твердых материалов, представляющее собой основание и закрепленную в нем рабочую часть, выполненную из твердого сплава на основе карбида титана с железной связкой (карбидостали) [1] . Недостатком известного устройства является то, что износостойкость его рабочей части сравнительно мала, что можно объяснить относительно равномерным распределением основы и связки по объему рабочей части. A device for machining solid materials is known, which is a base and a working part fixed in it, made of a hard alloy based on titanium carbide with an iron binder (carbide steel) [1]. A disadvantage of the known device is that the wear resistance of its working part is relatively small, which can be explained by the relatively uniform distribution of the base and ligament in the volume of the working part.
Известно устройство для механической обработки твердых материалов, представляющее собой основание и закрепленную в нем рабочую часть, выполненную из твердого сплава на основе монокарбида вольфрама с кобальтовой связкой [2] . Недостатком известного устройства является то, что он обладает сравнительно низкой износостойкостью своей рабочей части, что можно объяснить относительно равномерным распределением основы и связки по объему рабочей части. A device for machining solid materials is known, which is a base and a working part fixed in it, made of a hard alloy based on tungsten monocarbide with a cobalt bond [2]. A disadvantage of the known device is that it has a relatively low wear resistance of its working part, which can be explained by the relatively uniform distribution of the base and ligament in the volume of the working part.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для механической обработки твердых материалов, представляющее собой основание и закрепленную в нем рабочую часть, выполненную из твердого сплава на основе монокарбида вольфрама, карбида титана и цементирующей кобальтовой связки [3] . В процессе спекания в присутствии жидкой фазы вольфрам переходит из монокарбида вольфрама в карбид титана и растворяется в нем, образуя сложный карбид - фазу (Ti, W)C [4] . Таким образом, в действительности рабочая часть описываемого устройства состоит из монокарбида вольфрама (WC), твердого раствора вольфрама в карбиде титана фазы (Ti, W)C и цементирующей кобальтовой связки [5] . Недостатком известного устройства является малый срок службы при наличии ударных нагрузок, что обусловлено тем, что распределение монокарбида вольфрама (WC), фазы (Ti, W)C и кобальта в его рабочей части нередко является достаточно однородным. Closest to the claimed device is a device for machining solid materials, which is a base and a fixed working part made of a hard alloy based on tungsten monocarbide, titanium carbide and a cementing cobalt bond [3]. During sintering in the presence of a liquid phase, tungsten passes from tungsten monocarbide to titanium carbide and dissolves in it, forming a complex carbide phase ((Ti, W) C [4]. Thus, in reality, the working part of the described device consists of tungsten monocarbide (WC), a solid solution of tungsten in titanium carbide phase (Ti, W) C and cementing cobalt binder [5]. A disadvantage of the known device is its short service life in the presence of shock loads, which is due to the fact that the distribution of tungsten monocarbide (WC), phase (Ti, W) C and cobalt in its working part is often quite uniform.
Заявляемое изобретение направлено на увеличение срока службы устройства в условиях его эксплуатации при наличии ударных нагрузок. The invention is aimed at increasing the service life of the device in the conditions of its operation in the presence of shock loads.
Указанный результат достигается тем, что устройство для механической обработки твердых материков содержит основание и закрепленную в нем рабочую часть из твердого сплава, состоящего из монокарбида вольфрама, твердого раствора вольфрама в карбиде титана - фазы (Ti, W)C и цементирующей кобальтовой связки, при этом приповерхностный слой рабочей части толщиной от 3 до 15 мкм выполнен обогащенным монокарбидом вольфрама с концентрацией его в этом слое от 50 до 99,5% по массе. This result is achieved by the fact that the device for machining solid continents contains a base and a working part fixed therein from a hard alloy consisting of tungsten monocarbide, a solid solution of tungsten in titanium carbide - phase (Ti, W) C and a cementing cobalt binder, while the surface layer of the working part with a thickness of 3 to 15 μm is made of enriched tungsten monocarbide with a concentration of 50 to 99.5% by weight in this layer.
Отличительными признаками заявляемого устройства для механической обработки твердых материалов являются:
- выполнение приповерхностного слоя рабочей части обогащенным монокарбидом вольфрама;
- выполнение обогащенного монокарбидом вольфрама слоя толщиной от 3 до 15 мкм;
- выполнение обогащенного слоя с содержанием монокарбида вольфрама в нем от 50 до 99,5% по массе.Distinctive features of the claimed device for machining solid materials are:
- the implementation of the surface layer of the working part of the enriched tungsten monocarbide;
- implementation of a tungsten-enriched monocarbide layer with a thickness of 3 to 15 microns;
- the implementation of the enriched layer with a content of tungsten monocarbide in it from 50 to 99.5% by weight.
Предлагаемое обогащение монокарбидом вольфрама приповерхностного слоя рабочей части устройства создает, как показывает опыт, на поверхности рабочей части "износостойкое покрытие", состоящее в основном из монокарбида WC, обладающего повышенной твердостью и пластичностью, и тем самым позволяет повысить срок службы устройства при наличии ударных нагрузок в несколько раз по сравнению с прототипом. The proposed enrichment with tungsten monocarbide of the surface layer of the working part of the device creates, as experience shows, a “wear-resistant coating” on the surface of the working part, consisting mainly of WC monocarbide, which has increased hardness and ductility, and thereby increases the service life of the device in the presence of shock loads in several times compared with the prototype.
При этом было установлено, что толщина обогащенного слоя не должна быть менее 3 мкм, в противном случае эффект повышения износостойкости незначителен и едва превышает погрешности эксперимента. It was found that the thickness of the enriched layer should not be less than 3 μm, otherwise the effect of increasing the wear resistance is negligible and barely exceeds the experimental error.
Установлено, что толщина обогащенного слоя не должна превышать 15 мкм, так как дальнейшее ее увеличение приводит к ревкому снижению срока службы изделия. It was established that the thickness of the enriched layer should not exceed 15 μm, since its further increase leads to a sharp decrease in the service life of the product.
Установлено, что если содержание монокарбида вольфрама в приповерхностном слое менее 50% по массе, то повышение износостойкости практически не заметно. Содержание же монокарбида вольфрама более 50% по массе обеспечивает достижение заявленного результата. Если содержание монокарбида вольфрама в приповерхностном слое превышает 99,5% по массе, то это означает снижение концентрации кобальтовой связки до значения, меньшего 0,5% по массе, что резко увеличивает хрупкость изделия. It was found that if the content of tungsten monocarbide in the surface layer is less than 50% by mass, then the increase in wear resistance is practically not noticeable. The content of tungsten monocarbide of more than 50% by mass ensures the achievement of the claimed result. If the content of tungsten monocarbide in the surface layer exceeds 99.5% by mass, this means a decrease in the concentration of cobalt binder to a value less than 0.5% by mass, which sharply increases the fragility of the product.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом и нижеследующим описанием. На чертеже схематично представлен поперечный разрез рабочей части 1 устройства, иллюстрирующий расположение обогащенного слоя на ее поверхности. Рабочая часть закрепляется в основании известным образом, а само устройство в целом может являться резцом, сверлом, фрезой, фильерой, протяжкой и т. п. В частном случае таким основанием может служить зажимной патрон станка, а рабочая часть представлять собой твердосплавный инструмент (резец, сверло, развертку, метчик и т. п. ). The essence of the invention is illustrated by the drawing and the following description. The drawing schematically shows a cross section of the working
Работа устройства не описывается, так как оно не содержит движущихся узлов и деталей. The operation of the device is not described, since it does not contain moving units and parts.
Обогащенный приповерхностный слой рабочей части создается термообработкой. Готовое изделия из твердого сплава, полученное известными методами порошковой металлургии, подвергают нагреву до температуры, подбираемой экспериментально для каждого сплава, из которого изделие выполнено. The enriched surface layer of the working part is created by heat treatment. The finished product from a hard alloy obtained by known methods of powder metallurgy is heated to a temperature selected experimentally for each alloy from which the product is made.
Время выдержки при подобранных температурах также подбирается экспериментально и зависит от толщины получаемого обогащенного слоя. Обогащение приповерхностного слоя происходит за счет того, что при нагреве сплава до высоких температур происходит обратная диффузия вольфрама в WC из фазы (Ti, W)C. The exposure time at selected temperatures is also selected experimentally and depends on the thickness of the resulting enriched layer. The enrichment of the surface layer occurs due to the fact that when the alloy is heated to high temperatures, tungsten is back diffused into the WC from the (Ti, W) C phase.
Рабочие части со сформированным обогащенным слоем закрепляются в основании известными методами и полученное устройство для механической обработки твердых материалов используется по назначению. The working parts with the formed enriched layer are fixed in the base by known methods and the resulting device for machining solid materials is used for its intended purpose.
Проверка достижения заявленного технического результата осуществлялась следующим образом. Пластины из твердых сплавов до и после термообработки исследовались методами рентгеновской дифрактометрии и ядерного обратного рассеяния. Полученные после термообработки пластины с обогащенным монокарбидом вольфрама WC приповерхностным слоем использовались для токарной обработки. Verification of the achievement of the claimed technical result was carried out as follows. Hard alloy plates before and after heat treatment were studied by X-ray diffractometry and nuclear backscattering. The plates obtained after heat treatment with enriched tungsten monocarbide WC near the surface layer were used for turning.
Производственные испытания с целью определения срока службы резцов осуществлялись на ОАО ММП им. В. В. Чернышева. Испытания шестигранных режущих пластин (обозначение по ISO WNUM 080408) из твердого слава Т15К6 проведены на токарном полуавтоматическом станке с ЧПУ модели SPT 16 NC при обработке деталей "Валик" 160300302 лодочного мотора "Нептун". Материал детали - сталь 12Х2Н4А-Ш, твердость НВ 174-203. Операция 054 - токарная с ЧПУ. Режимы резания: диаметр d - перем. , длина L - перем. , скорость резания V= const= 70 м/мин, число оборотов n - перем. , глубина резания t - перем. , подача S - перем. Токарная обработка производилась с охлаждением СОЖ "ЭГТ". Production tests to determine the life of the cutters were carried out at OJSC MMP named after V.V. Chernysheva. Tests of hexagonal cutting inserts (designation according to ISO WNUM 080408) made of T15K6 hard alloy were carried out on a semi-automatic lathe with CNC model SPT 16 NC when machining parts "Roller" 160300302 of the boat motor "Neptune". Part material - steel 12X2H4A-Sh, hardness HB 174-203. Operation 054 - CNC turning. Cutting modes: diameter d - altern. , length L - altern. , the cutting speed V = const = 70 m / min, the number of revolutions n - AC. , cutting depth t - altern. feed S - alternating Turning was performed with cooling of the coolant "EGT".
Результаты экспериментов приведены в таблице. The experimental results are shown in the table.
Из представленных данных видно, что выполнение приповерхностного слоя рабочей части устройства для механической обработки твердых материалов обогащенным монокарбидом вольфрама повышает его срок службы при наличии ударных нагрузок в несколько раз. From the presented data it is seen that the implementation of the surface layer of the working part of the device for machining solid materials enriched with tungsten monocarbide increases its service life in the presence of shock loads by several times.
Источники информации
1. Гуревич Ю. Г. , Нарва В. К. , Фраге Н. Р. Карбидостали. - М. : Металлургия, 1988. 142 с.Sources of information
1. Gurevich Yu. G., Narva V. K., Frage N. R. Carbidostali. - M.: Metallurgy, 1988.142 s.
2. Третьяков В. И. Основы металловедении и технологии производства спеченных твердых сплавов. -М. : Металлургия, 1976, 528 с. - С. 125-205. 2. Tretyakov V. I. Fundamentals of metal science and technology for the production of sintered hard alloys. -M. : Metallurgy, 1976, 528 p. - S. 125-205.
3. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. -М. : Металлургия, 1976, 528 с. - С. 142-180. (Прототип). 3. Tretyakov V. I. Fundamentals of metal science and technology for the production of sintered hard alloys. -M. : Metallurgy, 1976, 528 p. - S. 142-180. (Prototype).
4. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. -М. : Металлургия, 1976, 528 с. - С. 161-172. 4. Tretyakov V. I. Fundamentals of metal science and technology for the production of sintered hard alloys. -M. : Metallurgy, 1976, 528 p. - S. 161-172.
5. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. - М. : Металлургия, 1976, 528 с. - С. 179-180. 5. Tretyakov V. I. Fundamentals of metal science and technology for the production of sintered hard alloys. - M.: Metallurgy, 1976, 528 p. - S. 179-180.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000106099A RU2178013C2 (en) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | Apparatus for mechanical working of hard materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000106099A RU2178013C2 (en) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | Apparatus for mechanical working of hard materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000106099A RU2000106099A (en) | 2001-12-10 |
| RU2178013C2 true RU2178013C2 (en) | 2002-01-10 |
Family
ID=20231740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000106099A RU2178013C2 (en) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | Apparatus for mechanical working of hard materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2178013C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2209128C1 (en) * | 2002-06-05 | 2003-07-27 | Научно-исследовательский институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова | Apparatus for working materials |
| RU2364700C2 (en) * | 2003-12-15 | 2009-08-20 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Cutter plate or head of tool for application in mining industry and construction and method of their fabrication |
| RU2539722C1 (en) * | 2013-06-20 | 2015-01-27 | Анатолий Борисович Коршунов | Hard alloy cobalt-containing removable cover plate for centrifuge screw reinforcement |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0395608A2 (en) * | 1989-04-24 | 1990-10-31 | Sandvik Aktiebolag | Tool for cutting solid material |
| US5071473A (en) * | 1989-02-10 | 1991-12-10 | Gte Products Corporation | Uniform coarse tungsten carbide powder and cemented tungsten carbide article and process for producing same |
| RU2106932C1 (en) * | 1992-02-21 | 1998-03-20 | Сандвик Аб | Cutting plate from hard alloy and cutting plate manufacture method |
-
2000
- 2000-03-15 RU RU2000106099A patent/RU2178013C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5071473A (en) * | 1989-02-10 | 1991-12-10 | Gte Products Corporation | Uniform coarse tungsten carbide powder and cemented tungsten carbide article and process for producing same |
| EP0395608A2 (en) * | 1989-04-24 | 1990-10-31 | Sandvik Aktiebolag | Tool for cutting solid material |
| RU2106932C1 (en) * | 1992-02-21 | 1998-03-20 | Сандвик Аб | Cutting plate from hard alloy and cutting plate manufacture method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. - М.: Металлургия, 1976, с.142-180. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2209128C1 (en) * | 2002-06-05 | 2003-07-27 | Научно-исследовательский институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова | Apparatus for working materials |
| RU2364700C2 (en) * | 2003-12-15 | 2009-08-20 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Cutter plate or head of tool for application in mining industry and construction and method of their fabrication |
| RU2539722C1 (en) * | 2013-06-20 | 2015-01-27 | Анатолий Борисович Коршунов | Hard alloy cobalt-containing removable cover plate for centrifuge screw reinforcement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mills | Machinability of engineering materials | |
| AU2010286865B2 (en) | Coated cutting tools having a platinum group metal concentration gradient and related processes | |
| Singh et al. | Investigating the influence of process parameters of ZNC EDM on machinability of A6061/10% SiC composite | |
| RU2178013C2 (en) | Apparatus for mechanical working of hard materials | |
| RU2178012C2 (en) | Hard material working apparatus | |
| RU2178011C2 (en) | Apparatus for mechanical working of materials | |
| Bergs et al. | Experimental analysis of surface integrity of cemented carbides resulting from contemporary sinking EDM technology | |
| RU2209128C1 (en) | Apparatus for working materials | |
| Khan et al. | On heat treatment and surface characterization of spark eroded nickel-based superalloy developed by additive manufacturing | |
| Copher et al. | Microstructure effects of the electrical discharge machining drill on aerospace super alloys | |
| Findik | Cutting tools and applications | |
| RU12374U1 (en) | DEVICE FOR MECHANICAL PROCESSING OF MATERIALS | |
| Vopát et al. | Development of cutting force components in high-speed cutting on turning centre | |
| RU11501U1 (en) | MATERIAL PROCESSING DEVICE | |
| RU12664U1 (en) | DEVICE FOR MECHANICAL PROCESSING OF SOLID MATERIALS | |
| RU2181645C2 (en) | Apparatus for working materials | |
| Trent | Cutting-tool materials | |
| JP2002361503A (en) | Cutting tools | |
| Straka | Efficiency of the Carbide Machining Process with WEDM Technology | |
| RU2740584C1 (en) | Method of improving surface cleanliness of treated metal articles | |
| RU2181643C2 (en) | Method of hardening of products from carbide-containing alloys | |
| RU2307013C1 (en) | Tool made of hard alloy containing titanium and tungsten carbides | |
| Burden | The manufacture and use of cemented carbides | |
| RU2307012C1 (en) | Hard-alloy tool | |
| Alim | Investigation of M2 and anti-segregation process HSS flat broaching tools |