|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Настоящее изобретение относится к инструменту для отбойки и выемки грунта. В частности, настоящее изобретение относится к инструменту для отбойки и выемки грунта с рабочим концом из материала более твердого, чем корпус инструмента. Задача, решаемая изобретением, заключается в получении неразъемного сварного соединения наконечника с корпусом и хвостовиком резца методом комбинированного скоростного горячего выдавливания (КСГВ). В отличие от паяного сварное соединение обладает более высокой прочностью. Наконечник, изготовленный методом КСГВ из высоколегированной штамповой либо быстрорежущей стали вместо вольфрам-карбидного сплава, имеет преимущество по ценовому фактору и по комплексу сформированных в нем физико-механических и эксплуатационных свойств. Поэтому резец, полученный методом КСГВ, будет обладать более высокой стойкостью по сравнению с прототипом. Кроме того, триметаллические резцы, изготовленные по заявляемому способу, будут содержать хвостовик с незакаленным вязким сердечником из стали Ст3, что обеспечит существенную релаксацию напряженного состояния тела резца при его работе с ударными нагрузками.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула: Настоящее изобретение относится к инструменту для отбойки и выемки грунта. В частности, настоящее изобретение относится к инструменту для отбойки и выемки грунта с рабочим концом из материала более твердого, чем корпус инструмента. Задача, решаемая изобретением, заключается в получении неразъемного сварного соединения наконечника с корпусом и хвостовиком резца методом комбинированного скоростного горячего выдавливания (КСГВ). В отличие от паяного сварное соединение обладает более высокой прочностью. Наконечник, изготовленный методом КСГВ из высоколегированной штамповой либо быстрорежущей стали вместо вольфрам-карбидного сплава, имеет преимущество по ценовому фактору и по комплексу сформированных в нем физико-механических и эксплуатационных свойств. Поэтому резец, полученный методом КСГВ, будет обладать более высокой стойкостью по сравнению с прототипом. Кроме того, триметаллические резцы, изготовленные по заявляемому способу, будут содержать хвостовик с незакаленным вязким сердечником из стали Ст3, что обеспечит существенную релаксацию напряженного состояния тела резца при его работе с ударными нагрузками. Евразийское (21) 201500325 (13) A1 патентное ведомство (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ (43) Дата публикации заявки 2016.09.30 (22) Дата подачи заявки 2015.03.02 (51) Int. Cl. E21C35/18 (2006.01) B23K20/02 (2006.01) B23K 5/12 (2006.01) B23K101/20 (2006.01) (54) ТРИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ РЕЗЕЦ С ВЯЗКИМ СЕРДЕЧНИКОМ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ И ГОРНЫХ МАШИН И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (96) 2015/EA/0035 (BY) 2015.03.02 (71) Заявитель: БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (BY) (72) Изобретатель: Качанов Игорь Владимирович, Шарий Василий Николаевич, Рубченя Антон Андреевич, Власов Вячеслав Владимирович (BY) (57) Настоящее изобретение относится к инструменту для отбойки и выемки грунта. В частности, настоящее изобретение относится к инструменту для отбойки и выемки грунта с рабочим концом из материала более твердого, чем корпус инструмента. Задача, решаемая изобретением, заключается в получении неразъемного сварного соединения наконечника с корпусом и хвостовиком резца методом комбинированного скоростного горячего выдавливания (КСГВ). В отличие от паяного сварное соединение обладает более высокой прочностью. Наконечник, изготовленный методом КСГВ из высоколегированной штамповой либо быстро- режущей стали вместо вольфрам-карбидного сплава, имеет преимущество по ценовому фактору и по комплексу сформированных в нем физико-механических и эксплуатационных свойств. Поэтому 5 резец, полученный методом КСГВ, будет обладать 2 более высокой стойкостью по сравнению с прото- 3 типом. Кроме того, триметаллические резцы, из готовленные по заявляемому способу, будут содержать хвостовик с незакаленным вязким сердечником из стали Ст3, что обеспечит существенную релаксацию напряженного состояния тела резца при его работе с ударными нагрузками. МКИ В 21 J 5/00 Триметаллический резец с вязким сердечником для дорожных и горных машин и способ его изготовления Настоящее изобретение относится к инструменту для отбойки и выемки грунта. В частности, настоящее изобретение относится к инструменту для отбойки и выемки грунта с рабочим концом из материала более твердого, чем корпус инструмента. Известен резец [1], включающий корпус, имеющий монтажный конец и рабочий конец, опорную поверхность на рабочем конце, включающую в себя полость и по оси выступающие боковые стенки, выполненные за одно целое с корпусом, вставку, расположенную внутри полости, имеющую наконечник на наиболее выступающем вперед по оси конце, клиновидную переднюю поверхность, боковую поверхность и переходный край на пересечении передней поверхности и боковой поверхности, и кольцо, расположенное радиально снаружи выступающих боковых стенок и образованное из материала более твердого, чем корпус инструмента, причем переходный край и наиболее выступающая вперед по оси поверхность каждой из боковых стенок и кольца выполнены в продолжающейся назад по оси ступенчатой конфигурации. Способ изготовления включает образование первой опорной поверхности на рабочем конце корпуса инструмента, опорной поверхности, включающей в себя полость и по оси выступающие боковые стенки, выполненные за одно целое с корпусом, и образование второй опорной поверхности, радиально направленной наружу от полости первой опорной поверхности. Образование первой и второй опорной поверхности выполняется механической обработкой или комбинацией предварительной штамповки, например, отливки или ковки, и механической обработки. Способ изготовления также содержит прикрепление вставки к первой опорной поверхности и прикрепление кольца ко второй опорной поверхности. Прикрепленное кольцо располагают радиально снаружи выступающих боковых стенок и переходного края, и наиболее выступающую вперед по оси поверхность каждой из боковых стенок и кольца выполняют в направленной назад по оси ступенчатой конфигурации. В примерных вариантах осуществления, по меньшей мере, одно из прикреплений вставки и прикреплений кольца включает в себя пайку твердым припоем с припуском на пересечении вставки и/или кольца и соответствующей опорной поверхности. К недостаткам такого способа можно отнести сложность технологии получения резцов, а также низкую прочность паяного соединения и высокую стоимость твердосплавного наконечника. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является резец и способ его изготовления [2]. Резец состоит из режущего наконечника, выполненного из кремниево-карбидного алмазного композита и закрепленного в корпусе резца, выполненного из металлического материала, имеющего больший коэффициент теплового расширения, чем указанный композит режущего наконечника, и имеющего по существу цилиндрическую полость и размещенную в ней по существу цилиндрическую анкерную часть наконечника, при этом наконечник имеет покрытие, связанное с цилиндрической внешней поверхностью анкерной части, внутренний диаметр полости превышает внешний диаметр покрытой анкерной части для образования кольцевого зазора между цилиндрической внешней поверхностью покрытой анкерной части и поверхностью стенки полости, включающего легкоплавкий или тугоплавкий припой, связанный с каждым покрытием, нанесенным на анкерную часть, и стенкой полости. Покрытие может быть выбрано из меди, кобальта, никеля, серебра или марганца, или сплавов этих материалов. Корпус резца может быть выполнен из стали, нержавеющей стали или сплава никеля. Способ изготовления вышеописанного резца, содержит следующие стадии в любом порядке: вставка покрытой анкерной части в полость; нагревание наконечника и части корпуса резца, образующей полость; введение в полость нагретого металла, способного соединяться с каждым покрытием, нанесенным на анкерную часть, и стенкой полости, при затвердевании металла; последующее охлаждение наконечника и части корпуса резца, образующей полость, таким образом, что разогретый металл затвердевает, и указанная часть корпуса резца дает усадку, оказывая достаточное давление на затвердевший металл для его прижатия к цилиндрической внешней поверхности анкерной части для закрепления наконечника в корпусе резца. Недостатком конструкции данных резцов является низкая прочность полученного соединения, значительный расход дорогостоящего твердосплавного материала, а недостатком данного способа является значительный расход дорогостоящих материалов покрытия и припоя. Недостатком конструкции резца является ее сборный вариант, что в условиях работы инструмента при воздействии динамических ударных нагрузок приводит к расшатыванию и выпадению твердосплавного элемента и, как следствие, преждевременному выходу инструмента из строя. Необходимость в использовании специальных покрытий и припоя требует дополнительных трудо- материальных затрат на изготовление резца. Задача, решаемая изобретением, заключается в получении цельнометаллической конструкции резца за счет сварки компонентов полиметаллической заготовки методом комбинированного скоростного горячего выдавливания (КСГВ). Общеизвестно, что сварное соединение, в отличие от паяного, обладает более высокой прочностью. При этом рабочая часть резца, изготовленная, например, из высоколегированной инструментальной стали (Х12МФ, Р6М5) в процессе изготовления получает дополнительное поверхностное упрочнение, обусловливающее наличие физико-механических и эксплуатационных свойств по своим параметрам не уступающих твердому сплаву. Таким образом, резцы новой конструкции будут более технологичны в изготовлении наряду с обеспечением повышенной стойкости по сравнению с прототипом. Резец, содержащий рабочую часть (наконечник), корпус с хвостовиком и поверхность неразъемного соединения рабочей части с опорной поверхностью корпуса, отличающийся тем, что резец состоит из трех, соединенных между собой путем сварки в осевом направлении элементов, включающих корпус, рабочую часть и сердечник, при этом корпус конструктивно состоит из головной части и хвостовика и представляет собой охватывающий формообразующий элемент, взаимосоединяющий рабочую часть и сердечник; головная часть корпуса представляет собой усеченный конус высотой Нгм,р отсчитанной от нижнего основания конуса до верхнего, находящегося в плоскости, перпендикулярной оси резца и проходящей через линию пересечения корпуса и рабочей части; к нижнему основанию примыкает хвостовик, имеющий длину h; рабочая часть состоит из режущей кромки с формой и величиной вылета зависящей от конструктивного исполнения резца и анкерной части, расположенной внутри головной части корпуса на глубину (0,85 - 0,9)Нгчр; рабочая часть имеет общие поверхности сварного соединения как с корпусом так и с сердечником, сердечник расположен на высоту (0,3 -0,5)Нгчр внутри головной части корпуса вдоль оси хвостовика корпуса; рабочая часть и корпус имеют твердость не ниже 63 HRC, а сердечник имеет твердость материала в состоянии поставки. Способ изготовления резца, включающий соединение рабочей части резца с корпусом, отличающийся тем, что изготовление резца осуществляют за один удар путем комбинированного высокоскоростного горячего выдавливания составной заготовки в разъемных матрицах, при этом составную заготовку выполняют из трех частей - рабочей части, корпуса и сердечника; рабочую часть и сердечник запрессовывают по переходной посадке в корпус, выполненный в виде трубного элемента с соотношением наружного и внутреннего диаметров di/d2 равным 1,6 - 1,8; сопряжение рабочей части и сердечника осуществляют по конической поверхности с углом конусности 2а = 90 - 100°; процесс высокоскоростного горячего выдавливания осуществляют при температуре штамповки со скоростью деформирования 50 - 90 м/с, с одновременным созданием сварного соединения за промежуток времени tnp, равный (300 - 500)* 10"6 с между сопрягаемыми боковыми поверхностями рабочей части, корпуса и сердечника, вытянутыми в осевом направлении, кроме того, по завершении процесса высокоскоростного горячего выдавливания осуществляют операцию закалки рабочей части и корпуса на твердость не ниже 63 HRC, сердечник оставляют с твердостью материала в состоянии поставки. На фиг. 1 показан резец, полученный по заявляемому способу. Резец состоит из рабочей части 1, корпуса 2 и сердечника 3. Корпус 2 конструктивно состоит из головной части 4 и хвостовика 5 и представляет собой охватывающий формообразующий элемент, взаимосоединяющий рабочую часть 1 и сердечник 3. Головная часть корпуса 4 представляет собой усеченный конус высотой Нгчр, отсчитанной от нижнего основания конуса до верхнего, находящегося в плоскости, перпендикулярной оси резца и проходящей через линию пересечения корпуса 2 и рабочей части 1. К нижнему основанию примыкает хвостовик 5, имеющий длину h. Рабочая часть 1 состоит из режущей кромки 6 с формой и величиной вылета, зависящей от конструктивного исполнения резца и анкерной части 7, расположенной внутри головной части корпуса 4 на глубину (0,85 - 0,9)Нг чр. Рабочая часть 1 имеет общие поверхности сварного соединения как с корпусом 2, так и с сердечником 3. Сердечник расположен на высоту (0,3 - 0,5)Нгчр внутри головной части 4 корпуса 2 и на всем протяжении хвостовика 5 корпуса 2. Рабочая часть 1 и корпус 2 имеют твердость не ниже 63 HRC, а сердечник 3 имеет твердость материала в состоянии поставки. Сущность способа поясняется фигурами 2, 3, на которых изображена последовательность его осуществления. При этом на фиг. 2 показана укладка составной заготовки в контейнер матрицы, на фиг. 3 - завершающая стадия процесса - получение триметаллического стержневого изделия. Заготовку, состоящую из трех частей - передней части заготовки 8, корпуса заготовки 9 и задней части заготовки 10, изготавливают следующим образом. Переднюю часть 8 и заднюю часть 10 запрессовывают по переходной посадке в корпус заготовки 9, выполненный в виде трубного элемента с соотношением наружного и внутреннего диаметров di/d.2 равным 1,6 - 1,8; сопряжение передней части заготовки 8 и задней части заготовки 10 осуществляют по конической поверхности с углом конусности 2а = 90 - 100°. Затем заготовку нагревают до температуры штамповки и помещают в матрицу 11 штампа для закрытого выдавливания. Матрица 11 является разъемной и состоит из двух полуматриц. Матрицу 11 в сборе помещают в станину 12 импульсной установки. Формовочная полость 13 матрицы 11 представляет собой коническую поверхность. В дне матрицы выполнен сквозной канал 14 для отведения из формовочной полости 13 воздуха и смазочных материалов. Для деформации составной заготовки разгоняют промежуточный пуансон 15, в котором выполнена формовочная полость 16 на глубину h, предназначенная для формообразования хвостовика 5 резца. В торцевой части пуансона 15 имеются каналы - продольный 17 и поперечный 18, для отведения сжатого воздуха и смазочных материалов из формовочной полости 16. В станине 12 импульсной установки выполнено отверстие 19, служащее для выталкивания матрицы 11, а также для отведения сжатого воздуха и смазочных материалов из канала 14 матрицы 11. Разгон промежуточного пуансона 15 осуществляют ударным воздействием на него основного пуансона 20, который вылетает из ствола импульсной установки (на фигурах 2, 3 не показана). Способ реализуется следующим образом. В результате разгона в импульсной установке до скорости 50 - 90 м/с пуансон 15 получает запас энергии, обеспечивающий высокоскоростную деформацию составной заготовки, осуществляемую в основном путем пластического течения двух металлов в формовочную полость 13 матрицы 11 и в обратном направлении в формовочную полость 16 пуансона 15 вследствие чего формируется сварное соединение рабочей части 1, корпуса 2 и сердечника 3 резца, за счет совместной скоростной вытяжки трех металлов в осевом направлении. Процесс пластического формоизменения и сварки трех материалов завершается при соударении передней части заготовки 8 с дном формовочной полости 13 матрицы 11 и одновременном соударении торца формируемого хвостовика 5 резца с дном формовочной полости 16 пуансона 15. Ударное скоростное воздействие инструмента на заготовку формирует сжимающие импульсы, которые распространяются по поковке триметаллического резца и способствуют дальнейшему измельчению зерен и повышению качества сварных соединений. Экспериментально установлено, что при скорости деформирования менее 50 м/с не происходит локализации деформации, с одновременным созданием сварного соединения на поверхностях контакта сопрягаемых материалов, при этом время окисления t0 меньше, чем время tnp создания сварного соединения, в результате чего сохраняется непроработанная крупнозернистая структура и не образуется соединения трех материалов. При скорости деформирования в диапазоне 50 - 90 м/с происходит создание сварного соединения за промежуток времени tnp, который меньше времени окисления t0 на поверхности контакта свариваемых, в осевом направлении материалов, пластическое течение которых сопровождается дроблением зерен и межкристаллитных включений. При этом происходит интенсивное течение металла с формированием качественного неразъемного соединения по границе триметалла и образования плотной волокнистой структуры. При скоростях соударения и деформирования выше 90 м/с имеют место разрывы и задиры стержневой части поковки под действием сил инерции и локальных термических разогревов, что исключает получение качественных триметаллических резцов. Анализ зарубежных аналогов резцов показал, что одним из направлений совершенствования конструкции резцов и повышения их эксплуатационных свойств является создание резцов с вязким хвостовиком. В частности в каталогах резцов фирмы Wirtgen [3] представлена информация о специальной технологии термообработки резцов, позволяющей получить такие резцы. Триметаллические резцы, изготовленные по заявляемому способу будут содержать хвостовик с незакаленным вязким сердечником из стали СтЗ, что обеспечит существенную релаксацию напряженного состояния тела резца при его работе с ударными нагрузками. Источники информации: 1. RU2 495 242 С2, МПК Е21С 35/18, 2013 2. RU 2 394 156 С2, МПК Е21С 35/183, 2006 (прототип) 3. Wirtgen Group: Parts and more - Каталог продукции Wirtgen International GMBH, Германия 2013 г. - стр. 11 1. Ф.А. Романюк Формула изобретения 1. Резец, содержащий рабочую часть (наконечник), корпус с хвостовиком и поверхность неразъемного соединения рабочей части с опорной поверхностью корпуса, отличающийся тем, что резец состоит из трех, соединенных между собой путем сварки в осевом направлении элементов, включающих корпус, рабочую часть и сердечник, при этом корпус конструктивно состоит из головной части и хвостовика и представляет собой охватывающий формообразующий элемент, взаимосоединющий рабочую часть и сердечник; головная часть корпуса представляет собой усеченный конус высотой Нгчр отсчитанной от нижнего основания конуса до верхнего, находящегося в плоскости, перпендикулярной оси резца и проходящей через линию пересечения корпуса и рабочей части; к нижнему основанию примыкает хвостовик, имеющий длину h; рабочая часть состоит из режущей кромки с формой и величиной вылета зависящей от конструктивного исполнения резца и анкерной части, расположенной внутри головной части корпуса на глубину (0,85 - 0,9)Нгчр ; рабочая часть имеет общие поверхности сварного соединения как с корпусом так и с сердечником, сердечник расположен на высоту (0,3 - 0,5)Нгчр внугри головной части корпуса вдоль оси хвостовика корпуса; рабочая часть и корпус имеют твердость не ниже 63 HRC, а сердечник имеет твердость материала в состоянии поставки. 2. Способ изготовления резца, включающий соединение рабочей части резца с корпусом, отличающийся тем, что изготовление резца осуществляю! за один удар путем комбинированного высокоскоростного горячего выдавливания составной заготовки в разъемных матрицах, при этом составную заготовку выполняют из трех частей - рабочей части, корпуса и сердечника; рабочую часть и сердечник запрессовьшают по переходной посадке в корпус, вьшолненный в виде трубного элемента с соотношением наружного и внутреннего диаметров сШг равным 1,6 - 1,8; сопряжение рабочей части и сердечника осуществляют по конической поверхности с углом конусности 2а = 90 - 100°; процесс высокоскоростного горячего выдавливания осуществляют при температуре штамповки со скоростью деформирования 50 - 90 м/с, с одновременным созданием сварного соединения за промежуток времени tnp, равный (300 - 500)* 10"6 с между сопрягаемыми боковыми поверхностями рабочей части, корпуса и сердечника вытянутыми в осевом направлении, кроме того, по завершении процесса высокоскоростного горячего выдавливания осуществляют операцию закалки рабочей части и корпуса на твердость не ниже 63 HRC, сердечник оставляют с твеша^ащью материала в состоянии поставки. Р*^шК, > Проректор по научной/? Ф.А. Романюк и инновационной рабе Триметаллический резец с вязким сердечником для дорожных и горных машин и способ его изготовления Фиг.З Триметаллический резец с вязким сердечником для дорожных и машин и способ его изготовления ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ (статья 15(3) ЕАПК и правило 42 Номер евразийской заявки: 201500325 Дата подачи: 02 марта 2015 (02,03.2015) | Дата испрашиваемого приоритета: Название изобретения: Триметаллический резец с вязким сердечником для дорожных и горных машин и способ его изготовления Заявитель: БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ П Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа) А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ: Е21С 35/18 (2006.01) В23К 20/02 (2006.01) B23KS/12 (2006.01) В23К101/20 (2006.01) Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА: Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК) Е21С 35/00, 35/18-35/19, В23К 20/00, 20/02, 101/00, 101/20, В21К 5/00, 5/12, В23Р 15/00, 15/28, 15/30 Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска: В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ Категория* Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей Относится к пункту № А А RU 2526919 С2 (ДАЙМОНД ИННОВЕЙШНЗ, ИНК. и др.) 27.08.2014 SU 1009678 А (СЕСТРОРЕЦКИЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ЗАВОД ИМ. ВОСКОВА) 07.04.1983 SU 1675016 А1 (ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ АН БССР) 07.09.1991 US 4376553 A (GEWERKSCHAFT EISENHUTTE WESTFALIA) 15.03.1983 1-2 1-2 1-2 1-2 * Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д. "Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке "Т" более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения "X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности "Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с другими документами той же категории " &" документ, являющийся патентом-аналогом "L" документ, приведенный в других целях Дата действительного завершения патентного поиска: 18 июня 2015 (18.06.2015) Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности РФ, 125993,Москва, Г-59, ГСП-3, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА Уполномоченное лицо : Т. Ф. Владимирова Телефон № (499) 240-25-91 (19) (19) (19)
|