Термическая обработка деревообделочного инструмента

01.06.2018
Режим термической обработки инструмента для деревообделочных работ назначается в зависимости от условий предшествующей обработки металла (ковки и штамповки) и твердости, которую требуется сообщить готовому инструменту.

Многие инструменты массового производства: топоры, стамески, долотья и т. п., получают окончательную форму и размеры в результате ковки и штамповки заготовок, а не путем обработки резанием на станках. Для изготовления стамесок и долотьев заготовки стали У7, У8 и 65Х проходят, например, по схеме, применяемой Златоустовским инструментальным заводом, следующий цикл горячей механической обработки: 1) штамповку с нагревом до 1120—1180° и охлаждением на воздухе и с последующим отпуском при 700—720°, 2) оттяжку с нагревом до 825—875° и с охлаждением на воздухе и 3) калибровку с нагревом до 700—725°. Топоры по схеме этого же завода (изготовляют ковкой и штамповкой заготовок на окончательный размер с раскаткой полотна топора горячую.

Структура стали после такой обработки может быть недостаточно однородной как в отдельных заготовках, так и по сечению заготовки. Поэтому инструмент, изготовленный способом горячей механической обработки заготовок, подвергают нормализации для создания однородной структуры стали и для перекристаллизация и измельчения зерна, которое могло вырасти в случае возможного перегрева при ковке или штамповке, а также в случае небольшой степени деформации на последних переходах. Нагрев при нормализации составляет 860—880° для стали 65Х и 810—830° для стали У8 с выдержкой после прогрева 5—8 мин.

Твердость рабочей часта отдельных типов деревообделочного инструмента после закалки и отпуска должна быть, по данным ряда заводов, в следующих пределах:

При более низкой твердости инструмент сминается в работе, а при более высокой — ломается и выкрашивается. Кроме того, во избежание поломок в работе инструмент должен иметь указанную высокую твердость только в рабочей части; в частности, в топорах твердость 51—56 Rс допускаемся на треть высоты полотна (но на расстоянии не менее 20 мм от лезвия). Хвостовая часть инструмента должна сохранить низкую твердость, причем изменение твердости в переходе от рабочей части к хвостовой должно быть постепенным. Для получения такой различной твердости инструмент рационально нагревать при закалке в свинцовой ванне с погружением в нее только его рабочей части.

Т.Н. Назарова на заводе ЗИС исследовала значительную группу деревообделочного инструмента, изготовленного американскими заводами. На фиг. 78—80 и в табл. 40 приведены некототорые результаты исследования инструмента фирмы "Creenlee Rockford".

Испытания ряда заводов и в частности испытания Златоустовского инструментального завода, выполненные на лесосеках на топорах, изготовленных из углеродистой стали У8 и из хромистой стали 65Х, показывают, что стойкость инструмента из углеродистой стали практически мало уступает .стойкости инструмента из легированной стали. Однако изготовление длинного и сравнительно тонкого инструмента (стамески, долотья и т. п.) из углеродистой стали марок У7, У8 и У9 усложняет процесс термической обработки и нисколько повышает процент брака в производстве. Закалка такого инструмента должна обеспечить: высокую твердость в указанных выше пределах, минимальную деформацию, особенно в длинном инструменте (стамески, долотья и т. п.) и достаточную прокаливаемость в более массивном инструменте (например, в долотьях толщиной 8—10 мм и более). Охлаждение инструмента из углеродистой стали в воде сообщает ему высокую твердость, но создает значительную поводку, что при последующей правке часто вызывает брак из-за поломки. Охлаждение углеродистой стали в масле снижает брак по деформации и в правке, но не позволяет получить требуемую высокую и однородную твердость по всей длине инструмента, если толщина его превышает 8—10 мм. Опыт показывает, что твердость длинной стамески колеблется в этом случае в пределах 40—60 Rс. Кроме того, в изделии толщиной более 8—10 мм углеродистая сталь, как известно, полностью не прокаливается.

Для получения высокой твердости и уменьшения брака при закалке деревообделочного инструмента, изготовленного из углеродистой стали, применяют следующие способы охлаждения:

а) замочку в воде с немедленным переносом инструмента в масло для окончательного охлаждения;

б) охлаждение в сильно пересыщенном (20—25%-ном) водном растворе соды; такой раствор обеспечивает быстрое охлаждение стали в области перлитного превращения и более замедленное в области мартенситного превращения, так как осаждающийся на поверхности инструмента слой соли затрудняет теплоотдачу; этот способ применяют для охлаждения более крупного, но не длинного инструмента;

в) охлаждение в легкоплавкой соли с температурой 180—200°.

Изготовление сложного или длинного инструмента из легированной стали позволяет получить высокую твердость после охлаждения в масле, уменьшить деформацию и устранить брак при правке. Этим требованиям хорошо отвечает сталь 65Х, обладающая, кроме того, широким интервалом температур нагрева при закалке (820—860°). Вместе с тем приведенные соображения показывают, что для изготовления (стамесок, долотьев и тому подобного инструмента нет необходимости применять сталь, содержащую дорогие легирующие элементы и, в частности, вольфрам, т. е. сталь 5ХВС и 6XBC, предусмотренную ОСТ, или сталь, легированную молибденом — типа, указанного в табл. 40. В последнее время в США изготовляют сложный деревообделочный инструмент из хромистой стали, нe содержащей молибдена.

Ниже приводится более подробно режим термической обработки стамесок, долотьев, топоров и пил, являющихся типовым инструментом массового производства.

Стамески и долотья после нормализации и заточки передают для закалки с предварительным подогревом в пламенной печи или в свинцовой (ванне при 600° Окончательный нагрев производят в свинцовой ванне при 820—850° для инструмента из стали 65Х и при 800—820° — для инструмента из стали У8. В свинцовую ванну погружают рабочую часть инструмента. Продолжительность выдержки при окончательном нагреве составляет 1,5—2,5 мин.

Мелкие стамески, изготовленные из стали У8, охлаждают в масле или в пересыщенном 20—25% -ном растворе соды, а более крупные стамески и долотья замачивают в воде, а затем передают для окончательного охлаждения в масле.

После закалки стамески и долотья немедленно передают для отпуска.

Отпуск стамесок и долотьев производят в селитровой ванне при температуре 300—325° в течение 15—20 мин. Правку инструмента целесообразно выполнять в процессе охлаждения при отпуске.

Если твердость инструмента после отпуска оказывается выше требуемой, то производят вторичный отпуск; если же твердость инструмента ниже требуемой, то инструмент передают для новой закалки и отпуска.

Топоры (лесорубные, сучкорубные, плотничьи и колуны) после ковки и штамповки проходят нормализацию. Температура нагрева при нормализации топоров как более массивного инструмента должна быть выше, чем при нормализации стамесок и долотьев. Она составляет обычно 870—890° для топоров, изготовленных из стали 65Х, и 830—850° для топоров, изготовленных из стали У7 и У8. Наиболее рационально нагревать топоры для нормализации в карусельной печи с установленными в ней чугунными секторами. Топоры помещают в ячейки секторов обухом кверху. Продолжительность выдержки в пламенной карусельной печи составляет 10—12 мин. В случае нагрева топоров в камерной пламенной печи выдержка их должна быть более продолжительной; она зависит от величины садки и от условий прогрева в печи.

Закалку топоров производят после заточки лезвия. В результате закалки необходимо получить высокую твердость только в тонкой части (полотне) топора и на высоту не более 30—40 мм. Поэтому деформация топоров при закалке незначительна. Для того чтобы не закалить остальную часть топора, надо обеспечить максимально быстрый нагрев полотна и краткую выдержку его для прогрева. Целесообразно поэтому повышать температуру свинцовой ванны против обычно принятой для данной марки стали. Рост зерна в случае короткой выдержки будет при этом незначителен. Вместе с тем повышение температуры нагрева позволяет получить требуемую высокую твердость в углеродистой стада У7 и У8 после охлаждения в масле. По этим причинам температуры нагрева топоров в свинцовой ванне устанавливают 860—880° для стали 65Х и 820—840° для стали У7 и У8. Некоторые заводы применяют для топоров, изготовленных из стали У7 и У8 еще более высокий нагрев 840—870°.

Закалку топоров производят следующим образом. Лезвие топора перед погружением в ванну смазывают маслом с графитом, а зеркало расплавленного свинца посыпают тонким слоем мелкого древесного угля, для того чтобы свинец не приставал к стали, Топоры устанавливают в специальной решетке, помещенной в свинцовой ванне (сечение тигля ванны в этом случае прямоугольное) таким образом, чтобы полотно топора погружалось в жидкий свинец на; глубину 30—40 мм, а полотно колуна на 25—30 мм. Продолжительность выдержки в свинцовой ванне составляет 2—3 мин. для топоров и 4—6 мин. для колунов. По окончании выдержки инструмент переносят для охлаждения в масляную ванну со специальной решеткой, позволяющей погрузить в масло все полотно топора. Температура масла должна составлять 20—60°

После охлаждения топоры очищают от масла в древесных опилках и передают для отпуска. Последний производят в соляной ванне при температуре 300—325°; продолжительность выдержки составляет 10—15 мин. Топоры погружают в ванне в специальную решетку на всю высоту полотна.

Пилы продольные имеют длинное и тонкое полотно; оно должно быть максимально ровным, без следов коробления, и быстро и легко выпрямляться, не давая остаточной деформации, т. е. хорошо «пружинить» при значительных изгибах, которым пила подвергается в работе. Сохранение излишне высокой твердости (более 52—55 Rс) и мартенситной структуры при недостаточной вязкости приводит к преждевременной поломке полотна и выкрашиванию зубьев. Наоборот, пониженная твердость (ниже 45 Rс) не только ухудшает режущие свойства пилы, но и чрезмерно понижает механические свойства стали и, в частности, ее предел упругости.

Эти требования определяют следующие условия термической обработки пил:

1) нагрев пил при закалке не должен быть высоким, чтобы не вызвать роста зерна и получения структуры мелкоигольчатого мартенсита, как создающего хрупкость в стали; поэтому температура нагрева пил, изготовленных из стали У8, составляет 790—810°, а из стали X — в пределах 820—840°;

2) в процессе нагрева и охлаждения пил при закалке надо обеспечить минимально возможную деформацию и коробление длинного и тонкого полотна; для этой цели рационально нагревать пилы в шахтной печи в подвешенном состоянии, а охлаждение производить замочкой в масле с выдержкой в нем 3—5 сек. и немедленно передавать пилы для окончательного охлаждения под плитами пресса; поскольку полотно пилы является тонким, то такой способ охлаждения обеспечивает получение высокой и однородной твердости в пределах 57—62 Rс)

3) нагрев при отпуске должен обеспечить получение троостиной структуры и снятие напряжений; температура отпуска составляет 400—425° Для устранения поводки и коробления пилы укладывают между двумя пластинами, зажимают болтами и погружают в соляную ванну После выдержки в ванне в течение 5—15 мин. пластины с пилами вынимают из ванны и в горячем состоянии подтягивают болты для лучшего выпрямления полотна. Затем пластины вновь загружают в ванну и выдерживают в ней 2—3 часа. Твердость после отпуска составляет 45—52 Rс.

Дисковые пилы. Дисковые пилы, изготовляемые из углеродистой стали У8, подвергают закалке и отпуску по такому же режиму, как и продольные пилы. Дисковые пилы нагревают для закалки не в шахтной печи, а в камерной печи, и замачивают в масле в вертикальном положении, а затем, немедленно переносят под пресс.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: