Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Что касается создания специализированных участков по изготовлению литого инструмента, то (как свидетельствует опыт некоторых предприятий) с этой проблемой может успешно справиться практически коллектив любого завода. Экономические же преимущества литых штампов очевидны.
В связи с этим более важными в настоящее время являются установление рациональных областей применения литых штампов и выбор стали для их изготовления.
В данной книге сделана попытка отразить те позитивные свойства литых штамповых сталей, которые позволяют использовать литой инструмент практически во всех многообразных условиях эксплуатации, что, по мнению авторов, может способствовать более широкому использованию литых штампов на отечественных предприятиях. ,
При создании книги кроме исследований авторов были использованы данные отечественных и зарубежных специалистов по изучению свойств литых штамповых сталей, технологии изготовления отливок штампов и их работоспособности.
«
Глава 1
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ ШТАМПОВ ГОРЯЧЕГО ОБЪЕМНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
1.1. Температурно-силовБю условия работы штампов
Общим для работы инструмента различного назначения в процессе горячего объемного деформирования является цикличность температурно-силового нагружения. При этом на величину максимальной температуры нагрева гравюры штампов и интенсивность нагрузки на них влияет множество факторов, связанных как с характером конкретного технологического процесса (масса, конфигурация и материал штампуемой детали; температура предварительного подогрева штампов, тип смазки и периодичность ее нанесения и др.), так и с типом кузнечно-штамповочного оборудования, определяющего скоростные параметры штамповки, длительность контакта нагретой заготовки с гравюрой штампа до и после деформации. Не рассматривая специально влияние каждого фактора на температурно-силовой режим работы инструмента, так как этому вопросу посвящены работы [23, 73, 99], отметим лишь значение максимальных температур нагрева поверхности гравюры и действующие на нее нагрузки (табл. 1.1), полученные при обобщении результатов работ [2, 3, 24, 37, 38, 40, 52, 58, 77].
При штамповке труднодеформируемых сталей и сплавов (аустенитные, нержавеющие стали, титановые и жаропрочные сплавы) удельные нагрузки на инструмент значительно возрастают [73, 49].
Совместно с О. С. Носовым были экспериментально определены усилия деформирования и рассчитаны удельные нагрузки на рабочую поверхность образца-пуансона (рис. 1.1), используемого для испытаний на износ [18], которые возникали при внедрении его рабочей части в торцовую поверхность заготовок с размерами 25-Х25 (диаметр X длина) мм. Заготовки были изготовлены из стали СтЗ, 60С2, аустенитной стали марки 4Х10Г15М2Ф, титанового сплава ВТЗ-1* а также из никелевого жаропрочного сплава
Таблица 1.1. Температурно-силовые условия эксплуатации штампов при штамповке деталей на паровоздушных молотах (ПВМ), кривошипно-горячештамповочных прессах (КГШП), высокоскоростных молотах (ВСМ)
Оборудование Скорость приложения нагрузки, м/с Время деформирования, с Длительность контакта отштампованной детали со штампом, с Количество ударов, необходимых для оформления поковки Удельные усилия на гравюру, МПа Максимальная температура нагрева поверхности, °С
ПВМ кгшп всм .4,5-9,0 Ю,3—1,5 6,0—25,0 0,001—0,01 0,1—0,2 0,001—0,005 До 2 0,5—1,0 5—7 Среднее 5 1 1 До 700 100— 1000 До 500 До 650 650—750 750—900
Примечание. Данные приведены для штамповки малоуглеродистых, углеродистых и конструкционных сталей.
Рис. 1.1. Образец-пуансон (конструкция предложена О. С. Носовым и А. А. Прусом) для испытаний на износ:
/ — рабочий элемент в виде усеченного конуса; 2 — коническая опорная поверхность, служащая для установки и центровки образца; 3 — отверстие для крепления в пуансонодержателе
ЭИ-437Б и нагреты до температур, обычно принятых при горячей штамповке этих материалов.
Из данных, приведенных в табл. 1.2, следует, что усилие деформирования и удельные нагрузки на рабочую поверхность образцов-пуансонов при деформировании (на гидравлическом прессе) жаропрочного сплава ЭИ-437Б в шесть раз выше, чем при прессовании заготовок из углеродистой стали. Аустенитная сталь и титановый сплав занимают промежуточное положение.
Большие различия в температурно-силовых условиях эксплуатации инструмента обусловливают его различную стойкость (количество отштампованных деталей, удовлетворяющих определенным техническим требованиям); более того, стойкость даже при штамповке какой-либо конкретной детали может значительно колебаться.
Из работ [23, 60] следует, что отклонение стойкости инструмента от среднего значения доходит до 60 % в каждом процессе штамповки.
Основной причиной колебания стойкости инструмента относительно среднего значения по данным работы [92] является температура нагрева заготовок под штамповку, определяющая в конечном итоге температурно-силовые условия эксплуатации штампов.
Отмеченный циклический температурно-силовой режим работы инструмента при горячей объемной штамповке предопределяет изменения свойств поверхностных участков материала штампов, соприкасающихся с нагретой заготовкой (штамповкой). При этом возможны два основных варианта их
