Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 1.2. Усилия деформирования и удельные нагрузки при осадке с выдавливанием заготовок 25X25 (диаметр Xдлина) мм, изготовленных из различных материалов
Штампуемый материал Температура нагрева заготовок, °С Время деформирования, с Скорость деформирования, мм/с Усилие деформирования, кН Удельные нагрузки, МПа
СтЗ Сталь 60С2 11504=10 0,8 1,0 12,5 10 44 49 100 ПО
Титановый сплав ВТЗ-1 9204= 10 4,2 2,2 196 460
4Х10Г15М2Ф ЭИ-437Б 1160—1180 4,5 8 2,5 1,25 176 294 400 600
Примечания: 1. Помимо внедрения «носка» пуансонов в торцовую поверхность заготовки происходит ее осадка с относительной деформацией 12 %. 2. Удельные нагрузки определены как отношение усилия деформирования к площади основания конической рабочей части.
6
I
1 г: п—"
и —1
У
Рис. 1.2. Изменение микротвердости контактных участков штампов из стали марки 4Х5МФ1С при эксплуатации на ПВМ (/), КГШП (2) и ВСМ (3) после изготовления 1100, 6500 и 250 деталей, соответственно
15 2,5 5 15 . 10
Расстояние от поверхности контакта I, мм
со 6 с*
о
СЪ
5:3
№ 18 Ь,мм
Рис. 1.4. Изменение микротвердости по сечению матрицы из стали марки ЗХ2В8Ф (/, 2) при прессовании лату-ней марок ЛС59-1 (/), Л63 (2) и штампа из стали марки 5ХНМ (3) после штамповки на КГШП 2500 деталей
\
и г--'
У
0 0,5 2,5
10 I мм
Рис. 1.5. Изменение микротвердости по сечению матрицы из стали марки 4Х4ВМФС в направлениях / и 2 и микроструктуры (см. вклейку) поверхностных (а, б) и центральных (в) участков стали после изготовления на ВСМ 500 деталей
изменений: 1) уменьшение начальной твердости; 2) повышение твердости (возможно значительное) с последующим ее уменьшением ниже начальных значений по мере удаления от поверхности контакта.
Из рис. 1.2, на котором показано распределение микротвердости в поверхностных участках штампов различного назначения, следует, что разупрочнение материала (максимальное у поверхности 'контакта) может распространяться на значительную глубину и тем самым, оказывать негативное влияние на работоспособность инструмента. Вид микроструктуры также свидетельствует о необратимых изменениях, произошедших в материале (рис. 1.3, см. вклейку): минимальным значениям микротвердости материала у поверхности контакта соответствует структура типа зернистого перлита, что свидетельствует о достаточно высоком разогреве этих участков в процессе эксплуатации.
В зависимости от марки стали (от положения критических точек) столь высокий разогрев может приводить и к повышению твердости поверхностных участков по сравнению с исходной в результате а-^у и последующего мартен-ситного превращения (рис. 1.4). При этом образование упрочненного слоя при прочих равных условиях будет определяться температурно-силовыми параметрами йагружения гравюры штампов. Так, при прессовании латуни ЛС59-1 (температура прессования 650—680 °С, давление 300—400 МПа) в матрицах из стали марки ЗХ2В8Ф наблюдается только разупрочнение при-контактных участков (рис. 1.4, кривая /). Повышение температуры прессования до 750—800 °С и увеличение давлений до 500—600 МПа, которые имеют место при прессовании латуни Л63, приводят к тому, что поверхностные участки этих матриц упрочняются до НУ0,98/5—5000 и лишь на глубине приблизительно 4 мм наблюдаются^ участки с пониженной твердостью
\
1
Рис. 1.6. Изменение микротвердости по сечению матриц из стали марок 4Х4ВМФС (а) и ЗХ2В8Ф (б) после штамповки на ВСМ 400 деталей типа сектор и на КГШП 800 заготовок типа клапан [68], соответственно
00,51 2,5 5 15 0 0,1 0,5 1.0 1,5
(рис. 1.4, кривая 2), т. е. происходит как бы смещение разупрочненной зоны в глубь штампа [21].
Аналогичный характер изменения микротвердости материала штампов был обнаружен и при штамповке на ВСМ (рис. 1.5): в зависимости от температуры разогрева контактных участков наблюдается либо уменьшение начальной твердости (рис. 1.5, кривая 1), либо ее увеличение с последующим падением ниже исходных значений (рис. 1.5, кривая 2). При этом участкам материала штампов с повышенной микротвердостью соответствует структура мартенситного типа (рис. 1.5, а, см. вклейку), а участкам с минимальной твердостью — структура зернистого перлита (рис. 1.5, б, см. вклейку).
Упрочнение поверхностных участков материала штампов может быть еще более значительным (рис. 1.6); оно связано с образованием структуры типа белого слоя (рис. 1.7, см. вклейку). Как и в предыдущих случаях, характер изменения микротвердости по сечению штампа выражается кривой с двумя экстремальными точками, соответствующими максимальной микротвердости белого слоя (рис. 1.6 и 1.7, а) и минимальной микротвердости структуры зернистого перлита (рис. 1.6 и 1.7,6).
Структура белого слоя состоит из мартенсита, карбидов и наклепанного остаточного аустенита [68, 73].
Таким образом, циклическое температурно-силовое воздействие на гравюру штампов приводит к значительному разупрочнению приконтактных участков материалу с образованием структуры типа зернистого перлита, а в ряде случаев (высокие температуры разогрева и значительные удельные усилия, приводящие к а-^-превращению с последующим образованием структур типа мартенсита и белого слоя) к возникновению слоя повышенной твердости и расположенной за ним разупрочненной зоны. При этом образование слоя повышенной твердости, происходящее в каждом цикле штамповки при охлаждении поверхности инструмента ниже точки Мн, оказывает, по всей вероятности, отрицательное действие на работоспособность штампов [15, 94], способствуя развитию разгара и выкрашиванию участков штампа. Образование же участков с пониженной твердостью инициирует их смятие и усиленный износ.
