Invenția se referă la ingineria mecanică, în special la prelucrarea la rece și la cald a metalelor, în special la metodele de creștere a rezistenței la uzură a sculei de tăiere. Scopul este de a crește rezistența la uzură a aliajului dur. Produsul este tratat cu radiații electromagnetice cu o lungime de undă cuprinsă în intervalul și de la o doză cuprinsă între 1 10 7 și 1,3 10 9 raze x. 4 tab.
Invenția se referă la ingineria mecanică, în special la prelucrarea la rece și la cald a metalelor, în special la metodele de creștere a rezistenței la uzură a sculei de tăiere.
Se cunoaște o metodă de creștere a rezistenței la uzură a unei scule de tăiere cu carbură pe bază de carbură de tungsten prin aplicarea unui strat rezistent la uzură constând, de exemplu, din carburi de titan sau din nitruri. Metoda face posibilă creșterea rezistenței la uzură a sculei de tăiere cu carburi de mai multe ori.
O altă metodă cunoscută pentru creșterea rezistenței la uzură a instrumentelor de tăiere de carbură pe bază de carbură de wolfram, prin implantarea ionilor de azot sau heliu, cu o energie de 150 keV [2] Cel mai apropiat de metoda propusă este tratamentul instrument de tăiere de carbură pe bază de carbură de wolfram prin supunerea unui tip de radiații electromagnetice de radiație laser.
Dezavantajele metodelor cunoscute sunt: o grosime de acoperire scăzută de aproximativ 10 până la 10 um și o deteriorare a aderenței dintre materialul din aliaj dur și stratul de acoperire cu o grosime crescătoare a acestuia din urmă; necesitatea utilizării unui echipament scump unic pentru un accelerator de ioni pulsatici; o creștere mică a rezistenței la uzură (de 1,5 ori).
Obiectul invenției este de a crește rezistența la uzură a unui aliaj dur de câteva ori în comparație cu un prototip.
Scopul se realizează prin aceea că lungimea de undă a radiației electromagnetice este selectată în intervalul de la 1,234 ± 10 -3 la 24,5. și o doză variind de la 1 10 7 până la 1,3 10 9 raze X.
Efectul pozitiv al prezentei invenții, se arată că acoperirea rezistentă la uzură are aderență perfectă, deoarece face parte dintr-o matrice de material de carbură, iar grosimea sa este determinată de radiații de energie și poate fi de până la aproximativ 10 10 cm-1; în faptul că este posibil să se utilizeze echipamente simple, de exemplu, surse naturale de radiații; în special Cs 137. Co 60; că rezistența la uzură a materialului din carbură este crescut până la 5 ori în comparație cu stadiul tehnicii, prin utilizarea unui mod fundamental diferit tip de radiații electromagnetice.
Sa stabilit experimental că plăcile realizate din clasele dure din metal T15K6 MS 111 și creșterea duratei de rezistență la uzură și un serviciu de 5-10 după expunerea la radiații cu o energie de 0,5 MeV și o doză de 1 până la 2,0 de 10 Iulie de 10 roentgen .
EXEMPLUL 1 În asociația de producție Luberetsk "Plant named after Ukhtomsky" s-au efectuat teste pentru durata de viață a plăcilor fabricate dintr-un aliaj tare T15K6. Plăcile au fost expuse la radiații dintr-o sursă naturală Cs 137 cu o energie de aproximativ 0,5 MeV și doze de la 5 10 7 la 1,5 10 8 raze X. Materialul care trebuie prelucrat este oțel 18KGT. Tratamentul a fost efectuat în atelierul nr. 18 pe mașina 1 H 713, funcționarea 020, partea CRN 2,1.03.611A. Viteza tamburului este n180 rpm, viteza de taiere este V 102 m / min, presiunea s 0,1 mm / rev, adâncimea de tăiere t 0,22 mm. Rezultatele testelor sunt prezentate în Tabelul. 1. După cum reiese din tabelul 1, efectul maxim (Kc N det / No. 7) de la radiația de tratament este obținut atunci când se tratează cele mai severe condiții de lucru ale instrumentului. În același timp, în condiții de funcționare ușoară (pentru care marca T15K6 este destinată), efectul de radiație este redus drastic. În plus, rezultatul expunerii la radiații a fost fragilitatea: durata de viață a sculei a fost limitată nu la uzură, ci la distrugerea plăcii. Ultimul rezultat este confirmat de datele din testele efectuate în software-ul ZIL. Acolo s-au testat plăcile T15K6 iradiate cu două doze: 5 10 7 și 2,5 10 8 raze X. Iradierea cu raze-y a crescut rezistența la uzură cu până la 30-40% și la o doză de 2,5 x 107 raze x, s-a observat fragilitate, sa produs distrugerea plăcii.
Exemplul 2. în asociere producție EXEMPLU Ljuberetsky „Denumire unitate Ukhtomskogo“ testat pe durata de viață a plăcilor din metal dur MS 111. Plăcile au fost expuse la radiații dintr-o sursa naturala 137 c energie Cs de aproximativ 0,5 MeV, și doze de 1 10 8 2,5 10 8 X-ray. Piesa de prelucrat CRC 3604, materiale de prelucrat: otel 45, otel 45G. Prelucrarea a fost efectuată în magazin 20 în N gidrokopirovalny mașină model semiautomată 473 4. Viteza n ax de 400 rot / min, viteza de tăiere V de 70 m / min, furaje s 0,53 mm / rot, tăiere Adâncime t2,5 mm. Rezultatele testelor sunt prezentate în Tabelul 2. După cum reiese din tabelul 2, durata de viață a sculei de tăiere a crescut semnificativ (de 4-10 ori) cu cele mai mici doze de radiație y.
EXEMPLU Exemplul 3. La aliaje dure Moscow Plant (MKTS) testate pentru plăci de uzură din MC carbid 111. Plăcile au fost expuse la radiații dintr-o sursă naturală 137 Cs cu energie de aproximativ 0,5 MeV și o doză de 1 10 7 și 1 10 8 X-ray. Materialul care trebuie prelucrat este oțelul 50. Tratamentul a fost efectuat pe o mașină 1M63. Viteza ax este variată pe un interval larg în funcție de diametrul piesei (n 380,5 981 rot / min), dar viteza de tăiere de-a lungul a fost constantă și egală cu V de 215 m / min Alimentare s 0.20 mm / rev, tăiere adâncimea t1, 0 mm. Rezultatele testelor sunt prezentate în Tabelul 3. După cum reiese din tabelul 3, rezistența la abraziune scade cu o scădere de aproximativ de două ori doza de radiație la ordinul (Kc 2,5 și 1,37 atunci când se utilizează metoda de calcul adoptată în MKTS, Kc 4.45 și 2.10, atunci când folosind metode de calcul general acceptate ).
Folosind datele date în exemplele 2 și 3, este posibil să se determine limitele inferioare și superioare ale radiației dozei. Presupunând că este acceptabil pentru valoarea industrială Kc de 2,0, apoi din tabelul 2 și 3 că limita inferioară este Dout 1 roentgen 10 iulie (Tabelul 3) și superioară 02 august 10 D v roentgen (Tabel. 2) . S-a stabilit experimental că reducerea suplimentară a dozei de iradiere reduce Kc. Astfel, atunci când D 1 iunie coeficient de rezistență la 10 Roentgen scade aproximativ de două ori, iar magnitudinea sa este de aproximativ unitate.
Astfel, ca rezultat al testului de rezistență la uzură și durata de utilizare a plăcilor de metal dur pe baza intervalului de carbură de tungsten următoarele domenii de dozaj găsite cu energie radiație E de circa 0,5 MeV inferior în decurs de 1 roentgen 10 iulie superior limita la 2 10 august roentgens.
Sa stabilit experimental prin exemplul inserțiilor de așchiere și a materialului de carbură pe bază de carbură de tungsten, care funcționează același mecanism pentru creșterea rezistenței la uzură a ionizării sub iradiere cu protoni și particule de energie înaltă și cuante, decalaj condiționat subliniat obligațiuni în material. Rezultă că domeniul de aplicare al prezentului procedeu cuprinde nu numai solide bazate pe aliaje din carbură de wolfram, dar alte aliaje dure, de exemplu nitrura de bor, nitruri, carburi de titan, ceramică și altele asemenea. D. Deoarece aceste materiale au o compoziție elementară diferită și diferite fizice, chimice și mecanice, creșterea rezistenței la uzură a acestora poate fi realizată sub acțiunea altor diferite de cele găsite pe aliaje dure bazate pe lungimi de undă de tungsten carbid (energii de fotoni) și doza radiații.
Testele efectuate în aliaje dure Moscow Plant (MKTS) au arătat că, în cazul carbură de titan valoare maximă TIC Kc 1,74, iar în cazul ceramicii Al2 O3 + valoare maximă TIC Kc 1,76.
Limita inferioară a lungimii de undă (energia fotonilor din limita superioară) determinată dintr-o comparație a pragurilor de energie radiație efecte diferite (PhotoEffect, Compton-efect), provocând ionizare (îndepărtarea electronilor din atomii materialului iradiat) și procesul concurente de perechi (electron și pozitron) radiație datorită interacțiunii cu nuclee de atomi, și fără a face nici o contribuție la îndepărtarea electronilor din cochilii atom.
Limita superioară a efectului Compton depășește limita superioară a efectului fotoelectric și se ridică la aproximativ 360 MeV. Cu toate acestea, pragul inferior al procesului de producere a perechilor concurente este de 1,02 MeV, adică mult mai mică energie. Contribuția sa la absorbția este egală cu contribuția absorbției datorită efectului Compton, începând cu energia câteva MeV. Din cauza acestor factor de absorbție de energie mai mare sau începe să crească (elemente grele), sau în mod substanțial încetează să scadă (elemente de lumină), este util ca valoare limită superioară ia energia Eb. la care contribuția efectului Compton la împrăștiere este maximă, iar curba de absorbție are un minim. Deoarece această valoare este mai mică pentru elementele grele și mai mult pentru elementele luminoase, valoarea maximă pentru Eb este egală cu 10 MeV. Prin urmare, o valoare mai mică de lungime de undă = 1,234 10 n Cu un echipament adecvat poate fi utilizat și MeV intervalul 10-360 (= 3,44 10 -5 -1,234 10), dar poate fi necesară pentru a crește doza de iradiere din cauza creșterii coeficientului de absorbție a elementelor grele și pentru a reduce Eficacitatea efectului Compton.
Limita de lungime de undă superioară (limita energia fotonilor inferior) radiația este definită de un criteriu practic: grosimea stratului de uzură rezultat (.. grosime Ie format prin iradiind stratului de suprafață cu proprietăți modificate de rezistență ridicată la uzură) nu trebuie să fie mai mică de 1 micron, adică ar trebui să .. să fie comparat cu o grosime minimă de acoperiri rezistente la uzură produse în mod special [1] adâncimea de penetrare a radiației din aliaj solid trebuie să fie mai mică de 1 micron. Pentru limita de energie mai mică de fotoni (limita superioara de lungime de undă) cu raze X care primesc energie, prin adâncimea de penetrare a radiației în carbură de lumină nitrura de bor BN egală cu 1 micron. Utilizarea dependenței coeficientului de absorbție a radiației pentru efectul fotoelectric Z 5 3.5. unde Z este numărul de serie al elementului; lungime de undă, și luând ca Z Z nitrura de bor de carbon: ZBN = Zc = 6, și ca valoarea densității a densității BN BN 2,84 g / cm3 diferă puțin de densitatea carbonului, a fost preparat pentru determinarea ecuatiei simplu BN BNBN A Zc 5 BN 3,5 AlAl zal al 5 3.5 1 x 10 4 cm -1 (1) Determinarea valorii al = 7,77, în care al april 10 cm -1 al benzii de absorbție, sunt: (1) că, în această Aceeași bandă de absorbție K BN = 24,5 sau En 0,504 keV. Deci, pentru limita superioară a lungimii de undă B, valoarea este egală cu 24,5.
Limita inferioară a dozei de iradiere este determinată prin extrapolarea valorilor obținute de la testul (1 sub raze X a 10 7 E aproximativ 0,5 MeV) la energii joase (raze X) și penetrații mici (10 -4 cm -1 1 micron). Definirea unei doze de expunere unitară (doza de iradiere) Metoda 1 cu raze X și dimensiunile ecuației ușor NKV 3 h D - 1 (2) cvyazyvayuschee între numărul de cuante de radiație (fotoni) NKV. care se încadrează pe 1 cm 2 de materie și se absoarbe într-un strat gros de 3-1. energia lor h, doza de radiație D, densitatea materiei și coeficientul de absorbție.
Utilizarea (2), se obține că în condițiile de testare (Dn = D1 = 1 roentgen 10 iulie luna august 10 = 8/5 (h) 1 0,5 MeV cm -1 1 1 1 = 15/6 g / cm3 No1kv = 5 10 16 pentru aceleași condiții aplicarea formulei aproximativă dată în [4] 1p (3) pentru a da aproximativ același număr de fotoni N 4 10 16.
Folosind legea Bouger (J JO ehr (- x)), a constatat că grosimea stratului de xo de 1 micron pe suprafața materialului de testat este absorbit Jo Jo e o x o ho Jo 1 10 -4 Jo. (4), adică numărul de fotoni absorbiți în stratul de suprafață de 1 mm și per 1 cm2 este: NKV (1 micron) 10 -4 N01kv 05 octombrie 12 cuante / cm2 Din energia absorbită de 1 cm2 a stratului 1 microni grosime este Epogl 5 10 12 h 5 10 12 1,6 10- 12 xx 5 10 5 4 10 6 erg. Presupunând că un strat de nitrură de bor, la o grosime de 1 micron (h) 2 0,5 keV absorbit aceeași cantitate de energie și utilizând ecuația (2) sunt
D2 2,23 10 8 X-ray> D1
Astfel, valoarea radiografiei D n D1 1 10 7, găsită în condițiile de testare, rămâne limita inferioară a dozelor de radiație.
Limita superioară a dozei de iradiere este determinată prin extrapolarea valorilor obținute de la testul (2 august 10 roentgens pentru E aproximativ 0,5 MeV) la energii mai mari (raze gamma hard) și adâncimea de penetrare (2 - 1 10 1 cm). Folosind formula (4), se determină cantitatea de raze gamma absorbite în grosimea stratului ho:
N Nu Nu e - x o xo Nu (5)
Expansiunea (5) este valabilă dacă x0 <<1. Например, величина износа задней поверхности режущей пластины в опытах, представленных в табл.3, колебалась от 0,45 до 0,80 мм. Это означает, что при <1 cм -1. а это имело место в наших опытах, условие (5) выполняется.
Folosind ecuația (2), obținem
N = x
Formula (6) determină N prin doza de y-quanta absorbită pe ciclul 3 -1. Astfel, până la 5% (pe un semifabricat 3 -1 absorbit 95% din radiația incidență) D în formula (6) și doza totală de radiație egale între ele. Energia eliberată în stratul x0. este
E h N N 3D (7)
Presupunând că în toate experimentele, de exemplu, x0 5 10 -2 cm și 1,0 (adică (5) este satisfăcut), se obține din condiția că energia absorbită este egală în stratul xo al diferitelor aliaje tari
D11 D22 D33 Dnn (8)
Presupunând că D1 D2WC. 1WC primesc:
D = D2WC (9) și altele asemenea.
Valorile pentru E 10 MeV pentru WC, TIC, Al2 O3 și BN se găsesc, folosind relațiile care leagă coeficienții de absorbție de radiație ale efectului Compton și în pereche cu un număr de secvență element de Z, o greutate atomică A și densitate
Tabelul 4 prezintă valorile pentru E 10 MeV, B și D2B pentru WC, TiC, Al2O3 și BN.
Astfel, odată cu creșterea atomic Z număr și densitate valori medii de radiație carbura crește coeficientul de absorbție în mod natural și natural scade valoarea limită superioară a lungimii de undă și doza de radiație electromagnetică, oferind un efect pozitiv.
După cum se poate observa din tabelul 4, valoarea D2b ar trebui să fie considerată a fi 1,3 10 9 raze X.
Deoarece energia absorbită în stratul xo nu se schimbă, se așteaptă ca coeficientul de stabilitate să nu se modifice, iar valoarea lui va fi 2,0 pentru cazul BN (Emax 10 MeV, D2B 1,3 10 9 x-ray). O creștere suplimentară a dozei de radiații în acest caz ar trebui să conducă la o scădere bruscă în Kc (comparați 3 și 4 linii din Tabelul 2).
Energia minimă (lungimea de undă maximă, egală cu 24,5) a radiației cu raze X a fost obținută teoretic pentru cazul iradierii nitridei de bor BN. Din motivul menționat mai sus, ar trebui să se aștepte aceeași valoare de Kc 2.0.
REVENDICĂRI 1. Metodă de prelucrare a unui aliaj solid prin radiație electromagnetică, caracterizată prin aceea că lungimea de undă a radiației electromagnetice este selectată în intervalul 1.234 ± 10 - 24.5. și doza - în limitele lui 1 10 7 - 1,3 10 9 P.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: