СЛЕСАРНО-МОНТАЖНЫЙ РУЧНОЙ ИНСТРУМЕНТ И СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА
HAND TOOLS AND HEAT TREATMENT METHOD OF TOOL

Изобретение относится к области машиностроения и к термической обработке при изготовлении слесарно-монтажного ручного инструмента. К слесарным относятся инструменты для рубки, разрезания, опиливания, разметки, клеймения. Эти работы связаны с отделением одной части металла (заготовки) от другой - разделительные операции, отделением стружки или пластическим деформированием обрабатываемых заготовок. Инструменты для выполнения этих операций должны обладать высокой твердостью - 52-64 HRC.
Для операций рубки, разметки, клеймения используют инструменты с твердостью 54-60 HRC. Это зубила и крейцмессели (рубка), бородки (пробивка отверстий), чертилки, циркули и кернеры (разметка), клейма.
К монтажным инструментам относятся отвертки, гаечные ключи, рычажно-губочный инструмент (плоскогубцы, круглогубцы, пассатижи, кусачки). Эти инструменты (за исключением кусачек) не используют для резания или деформирования металла, поэтому их твердость может быть ниже, чем у слесарных. При работе инструмента необходимо обеспечить только сопротивление смятию рабочих поверхностей, контактирующих с обрабатываемыми заготовками. Достаточная твердость для этих инструментов 44-52 HRC.
Гаечные ключи повышенной точности должны иметь твердость 44-50 HRC, а нормальной точности - 40-45 HRC.
Отвертки должны иметь твердость 48-52 HRC.
Твердость рабочих поверхностей плоскогубцев, круглогубцев, пассатижей - 44-.50 HRC, кусачек - 56-60 HRC.
Таким образом, для слесарно-монтажного инструмента можно выделить следующие необходимые уровни твердости:
- 54-60 HRC - инструмент для рубки и разметки, а также кусачки;
- 48-52 HRC - отвертки;
- 44-50 HRC - гаечные ключи повышенной точности и рычажно-губочный инструмент (пассатижи, круглогубцы, плоскогубцы);
- 40-45 HRC - гаечные ключи нормальной точности.
Известны слесарно-монтажные инструменты и способ термической обработки инструментов, изготовленных из инструментальных углеродистых (У7, У12) и низколегированных сталей (7ХФ, 8ХФ), а также конструкционных сталей (40ХФА), подвергнутых термической обработке, обеспечивающей необходимые механические свойства. К таким инструментам относятся, например: зубила (ГОСТ 7211-86), крейцмессели (ГОСТ 7212-74), бородки (ГОСТ 7214-72), чертилки и циркули (ГОСТ 2474-80), кернеры (ГОСТ 7213-72), клейма (ГОСТ 25727-83), гаечные ключи (ГОСТ 2838-80), отвертки (ГОСТ 17199-88), плоскогубцы (ГОСТ 5547-93), круглогубцы (ГОСТ 7283-93), пассатижи (ГОСТ 17438-72), кусачки (ГОСТ 28037-89).
Техническим результатом изобретения является возможность использования коррозионно-стойких сталей для получения слесарно-монтажного ручного инструмента. Его применение позволит упростить традиционную технологию изготовления инструмента, исключив все операции по нанесению лаковых покрытий, а также повысить долговечность инструмента, т.к. защитное действие лаковых покрытий недолговечно, они стираются при эксплуатации с рабочих частей инструмента, при этом возникает коррозия.
Для изготовления инструмента согласно изобретению используют хромистые коррозионно-стойкие стали 30Х13, 40Х13 и 95Х18, их химический состав приведен в табл.1.
Таблица 1.
Химический состав исследованных сталей (ГОСТ 5632-72)
СТАЛЬ
Химический состав, % мас
C
Cr
Si
Mn
S
P
Ti
Cu
Ni
Не более
30Х13
0,26-035
12,0-14,0
0,8
0,025
0,03
0,2
0,3
0,6
40Х13
0,36-0,45
95Х18
0,9-1,0
17-19
Выбор сталей обоснован следующими соображениями:
- это стали мартенситного класса, их можно упрочнить за счет термической обработки для получения необходимой твердости;
- высокая легированность хромом обеспечивает возможность закалки при охлаждении в масле или на воздухе, что определяет малую склонность к деформациям и образованию трещин при закалке, исключает пятнистую твердость, свойственную углеродистым сталям при закалке в воде.
2
Для достижения технического результата слесарно-монтажный ручной инструмент выполняют из хромистой коррозионно-стойкой стали мартенситного класса, с шлифованной или полированной поверхностью, подвергают закалке и отпуску и получают твердость 45-60 HRC, ударную вязкость KCU 19-30 Дж/см и структуру с размером зерна не менее 9 баллов и количеством остаточного аустенита не более 20%.
2
Для достижения технического результата способ термической обработки слесарно-монтажного ручного инструмента из хромистой коррозионно-стойкой стали мартенситного класса с шлифованной или полированной поверхностью включает нагрев инструмента до 1000-1080°С, охлаждение в масле или на воздухе, шлифовку или полировку поверхности, отпуск при 200-500°С, при этом инструмент имеет твердость 45-60 HRC, ударную вязкость KCU 19-30 Дж/см и структуру с размером зерна не менее 9 баллов и количеством остаточного аустенита не более 20%.
Для получения поверхности инструмента металлического цвета шлифовку или полировку поверхности осуществляют после отпуска.
Для образования оксидной пленки, обеспечивающей определенный цвет поверхности инструмента, отпуск проводят после шлифовки или полировки поверхности.
Примеры осуществления способа.
2
Пример 1. Изготавливают слесарный инструмент - чертилку из стали 40×13. Чертилку подвергают термической обработке: закалке с нагревом до температуры 1000°С с охлаждением в масле или на воздухе, отпуску при 200°С, затем шлифуют и полируют рабочую поверхность. Ударная вязкость стали (KCU), определяемая на образцах, составила 24 Дж/см.
В результате обработки получают: размер зерна 10 баллов, количество остаточного аустенита после закалки и отпуска 9%, твердость 56-58 HRC, поверхность металлического цвета.
Пример 2. Изготавливают слесарный инструмент - клеймо из стали 95Х18. Клеймо подвергают термической обработке: закалке с нагревом до температуры 1070°С с охлаждением в масле или на воздухе, отпуску при 500°С, затем шлифуют и полируют рабочую поверхность.
2
Ударная вязкость стали (KCU), определяемая на образцах, составила 19 Дж/см.
В результате обработки получают: размер зерна 10-11 баллов, количество остаточного аустенита после закалки 32%, а после отпуска 9%, твердость 57-59 HRC, поверхность металлического цвета.
Пример 3. Изготавливают монтажный инструмент - гаечный ключ повышенной точности из стали 30Х13. Гаечный ключ подвергают термической обработке: закалке с нагревом до температуры 1050°С с охлаждением в масле или на воздухе, затем шлифуют и полируют рабочую поверхность и проводят отпуск при 500°С для получения оксидной пленки, обеспечивающей фиолетовый цвет поверхности гаечного ключа. В результате обработки получают: размер зерна 10-11 баллов, остаточный аустенит в структуре отсутствует, твердость 48-50 HRC.
2
Ударная вязкость стали (KCU), определяемая на образцах, составила 28 Дж/см.
Пример 4. Изготавливают монтажный инструмент - гаечный ключ повышенной точности из стали 30Х13. Гаечный ключ подвергают термической обработке: закалке с нагревом до температуры 1050°С с охлаждением в масле или на воздухе и отпуску при 500°С, шлифовке, снимающей фиолетовую оксидную пленку и осуществляют дополнительный отпуск при 200°С для получения оксидной пленки, обеспечивающей желтый цвет поверхности гаечного ключа.
В результате обработки получают: размер зерна 10-11 баллов, остаточный аустенит в структуре отсутствует, твердость 48-50 HRC и поверхность желтого цвета.
Пример 5. Изготавливают монтажный инструмент - отвертку из стали 40Х13. Подвергают отвертку термической обработке: закалке с нагревом до температуры 1000°С с охлаждением в масле или на воздухе, отпуску при 450°С, затем шлифуют и полируют рабочую поверхность.
2
Ударная вязкость стали (KCU), определяемая на образцах, составила 20 Дж/см.
В результате обработки получают: размер зерна 10 баллов, количество остаточного аустенита после закалки и отпуска 9%, твердость 50-52 HRC, поверхность металлического цвета.
Использование заявленного инструмента и способа его обработки позволяет долгосрочно эксплуатировать инструмент при сохранении его эксплуатационных свойств в следующих слабоагрессивных средах: во влажном воздухе; водопроводной и речной воде; паре; в органических кислотах, слабых растворах солей и щелочей; азотной кислоте; хлористом натре. Кроме того, достигается повышенная стойкость при работе в контакте с морской водой.