Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Однако если работоспособность как деформированных, так и литых штампов при штамповке детали «клин» определяется только скоростью изнашивания и не зависит от количества восстановлений, то этого нельзя сказать о литых штампах из стали марки 4Х5МФС при штамповке детали «серьга». Так, в штампах, изготовленных из поковок стали марки 4Х5МФ1С, трещины механической усталости в соответствующих участках гравюры (см. рис. 5.3) образуются после трех — пяти восстановлений. На Примере эксплуатации литых штампов из стали марки 4Х5МФС при штамповке де* тали «серьга» после серии ремонтов можно показать (табл. 5.8), что два штампа (из четырех комплектов, состоящих из восьми штампов) были разрушены после первого и второго восстановления. На остальных штампах
после эксплуатации в местах максимальной концентрации напряжений обнаружены глубокие трещины механической усталости, что свидетельствует о пониженной надежности литого штампового инструмента, изготовленного из теплоустойчивых сталей типа 4Х5МФС в условиях, когда образование и развитие на критическую глубину трещин механической усталости становится преобладающей причиной повреждения'инструмента. В данном случае этому способствует занижение высоты штампов, что должно приводить к увеличению концентрации напряжений в соответствующих участках инструмента ц к уменьшению и без того крайне низких значений пластичности и вязкости литой стали (см. табл. 2.11).
5.2. Сравнительные исследования свойств материала литых и деформированных штампов
После снятия штампов с эксплуатации по причинам, указанным в табл. 5.7, из них изготовляли макротемплеты, на которых определяли глубину усталостных трещин; из центральной части этих же темплетов делали образцы для определения механических свойств. Ось образцов располагалась перпендикулярно направлению роста усталостной трещины и прикладываемой при штамповке нагрузке. В том же направлении (что и для образцов при исследовании механических свойств) из числа исследуемых штампов изготовляли образцы для определения критического коэффициента интенсивности напряжений /С1с.
Из табл. 5.9 следует, что глубина трещин механической усталости на литых штампах из стали марки 4Х5МФС больше и составляет 5—25 мм
I Таблица 5.9. Результаты сравнительных исследований материала литых и деформированных штампов (43—48 Н1*СЭ)
Способ изготовления штампов Число штампов, шт. Число ремонтов, шт. Число поковок, снятых с последней установки, ІІІТ. Длина трещин механической усталости, мм
Поковки из стали 4Х5МФ1С 12 (выбраны произвольно) 3—4 6000—7500 °-і -
Отливки из стали 4Х5МФС \ 6 1—3 6200—7000 / 5—25
Способ изготовления штампов Механические свойства при /„сп = 20 °С
Оо 2 6 кси кст; * і . МПа-м1/2
МПа °/ /0 Дж/см2
Поковки из стали 4Х5МФ1С 1420—1780 1270—1600 3,7—9,5 5—30 15—35 у 6—17 75—80
Отливки из стали 4Х5МФС Разрушение в упругой области при о=^ = 9504-1050 МПа 4—6 — 53—63
Примечания: 1. Критический коэффициент интенсивности напряжений определялся на образцах, изготовленных только из трех штампов (по одному от каждого штампа); твердость образцов составляла 42—43 ЬШСЭ. 2. Для определения стандартных механических свойств от каждого штампа изготовлялось не менее 9 образцов.
I (
Рис. 5.10. Колебания значений относительного сужения (а), ударной вязкости, сопротивления развитию трещины (б) материала штампов, изготовленных из поковок стали марки 4Х5МФ1С
Таблица 5.10. Значение ударной вязкости материала отработанных штампов и вставок из сталей марки 4Х5МФС
после одного-трех восстановлений фигуры в сравнении с глубиной трещин на штампах из поковок стали марки 4Х5МФ1С, не превышающей 3 мм после четырех-пяти ремонтов.
Трещины механической усталости в материале литых штампов возникают и развиваются преимущественно в участках, обогащенных легирующими элементами, т. е. в междендритных участках, содержащих первичные карбиды (рис. 5.9, см. вклейку). Такой же характер распространения трещины наблюдается и в образцах литых теплоустойчивых сталей марки 4Х5МФС (см. рис. 2.5).
В определенном соответствии с сопротивлением материала литых и деформированных штампов усталости находятся их пластичность и вязкость (табл. 5.9, рис. 5.10); для материала штампов, изготовленных из поковок стали марки 4Х5МФ1С, эти характеристики значительно выше.
Сопоставляя между собой значения критического коэффициента интенсивности напряжений материала литых и деформированных штампов, также можно отметить, что величина /Ос у литого материала меньше (табл. 5.9).
В целом же следует заключить, что вероятность разрушения литых
Деталь Твердость штампа (образцов) НИСЭ КСи, Дж/см2, при ;„сп, °С
20 200 300 400 500 600
Рым-болт 36 J 8 ІІіТОі 15 й ш четрі 20 імен 25 г 25
Шестерня 38 с 7 Пите 10 ш иь 12 істру 13 імені 15 18
44 6 Пите 8 ш ин И істру 12 мені 15 18
48 13 Цефс и 19 >рмщ нстр 25 рова умен 26 нныь т 26 ЗО
Клин 45 с 6 Пите 9 )й иь 12 істру 15 імені 15 20
47 13 Цефс и 20 эрми метр 23 рова умеь 25 ННЫ1 ІТ 25 X 32
83
