Термическая обработка в атмосфере пара I
Этот процесс в последние годы начал применяться в нашей стране и за рубежом для повышения стойкости режущих инструментов и защиты их от коррозии. Состоит он в следующем. В специальной герметически закрывающейся электропечи инструмент (после шлифования, заточки и обезжиривания) нагревают до 350—400°, затем впускают в камеру печи перегретый пар и, после того как он полностью вытеснит воздух, повышают температуру до 530—550° и выдерживают инструмент 30—60 мин. в атмосфере пара при давлении 0,2—0,7 атм. После этого инструмент охлаждают сначала на воздухе, а потом выдерживают в подогретом масле.
В результате обработки в атмосфере пара на поверхности инструмента образуется тонкая (0,005—0,02 мм) пленка магнитной окиси железа (Рез04). Эта пленка имеет темносиний цвет, что придает инструменту хороший вид; она уменьшает слипание и сваривание поверхности инструмента с обрабатываемым металлом и, благодаря мельчайшим порам, лучше удерживает смазывающе-охлаждающую жидкость.
Кроме того, дополнительный отпуск, которому инструмент подвергается при обработке в атмосфере пара, снимает напряжения, вызываемые шлифованием и заточкой.
Испытания, проведенные на ряде заводов, показали, что в результате обработки в атмосфере пара стойкость сверл, разверток, зенкеров, фрез, протяжек и резцов повышается на 50—75%, но в меньшей степени, чем после цианирования. Обработка паром не заменяет и не исключает цианирования; рекомендуется сочетать цианирование с последующей обработкой в атмосфере пара.
Если между двумя сближенными электродами образуется определенный искровой разряд, то на микроскопических участках электродов возникает огромная температура (10 000—15 000°), материал на этих участках мгновенно расплавляется и приходит в состояние «кипения»; при этом мельчайшие частицы материала электрода, соединенного с положительным полюсом источника постоянного тока (анодом), устремляются на поверхность второго электрода (катода), смешиваются с его материалом, быстро охлаждаются и застывают.
При электроискровом упрочнении инструмент подключается к катоду, а анодом служит электрод из тита новольфрамового твердого сплава марок Т15К6, Т30К4 или Т60К6 (рис. 1). Твердосплавный электрод закреплен в специальном устройстве — вибраторе, и благодаря этому получает очень быстрые возвратно-поступательные движения большой частоты (100 колебаний в секунду). Каждый раз при приближении твердого сплава к упрочняемой поверхности инструмента между ними образуется искровой разряд, мельчайшие частицы твердого сплава переносятся на быстрорежущую сталь и упрочняют ее.
При медленном перемещении вибратора вдоль участков передней и задней поверхностей инструмента, примыкающих к режущему лезвию, эти участки покрываются тонким слоем (0,02—0,06 мм) упрочненного металла. Этот металл представляет собой быстрорежущую сталь, насыщенную углеродом, вольфрамом, титаном, кобальтом, а возможно, и азотом, который попадает из воздуха. Кроме того, очень высокая температура, возникающая при искровых разрядах, повидимому, приводит к вторичной закалке упрочненного слоя. В результате этих явлений твердость упрочненной поверхности инструмента возрастает на несколько единиц (до RC 74); стойкость инструмента после электроупрочнения увеличивается иногда в 2—3 раза, особенно при черной обработке твердых и прочных легированных сталей.
Электроискровое упрочнение режущих инструментов производится на специальных установках, выпускаемых электропромышленностью.
Особым преимуществом этого процесса является возможность упрочнить только одну (переднюю или заднюю) поверхность инструмента, наиболее подверженную износу, а также кратковременность и простота. Он без труда осуществляется непосредственно в заточных отделениях после каждой переточки инструмента. При других же способах упрочнения (цианирование, хромирование и т. д.) после первой же переточки упрочненный слой удаляется с одной или даже с обеих рабочих поверхностей инструмента. А производить многократное цианирование или хромирование инструмента после каждой переточки нецелесообразно, так как, вопервых, это связано с большими организационными затруднениями и затратами, а, вовторых,, значительное увеличение толщины упрочненного слоя приведет к повышенной хрупкости режущих лезвий и их выкрашиванию.
Недостатком электроискрового упрочнения является ухудшение чистоты упрочненной поверхности и возможные «завалы» режущего лезвия, т. е. увеличение радиуса его округления. Кроме того, если процесс осуществляется вручную, то не исключается неоднородность и различная плотность упрочненного слоя, а иногда, при сходе электрода с упрочняемой поверхности, — местное оплавление режущих лезвий и образование зазубрин па них. Поэтому в некоторых случаях электроискровое упрочнение не дает положительных результатов; это относится прежде всего к обработке отделочными инструментами.
В последнее время созданы специальные установки для электроискрового упрочнения, на которых процесс автоматизирован и достигается достаточно хорошая чистота поверхности и однородность упрочненного слоя.