Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Особенности процесса кристаллизации при ЭШП, протекающего с более высокой скоростью в сравнении с обычными способами, проявляются и в уменьшении развития ликвационных явлений (табл. 6.15), что особенно важно для теплостойких штамповых сталей.
Следствием указанного влияния ЭШП на макро- и микроструктуру является повышение пластичности и вязкости Литого материала [34, 49,
56]. Из табл. 6.16 и 6.17 следует, что повышение пластичности и
250
|^ 200 |'| 150
05 5; 3: 05 >
>
100 50
О
27 5Л 8,2 10,9 13,0 Средний размер включений, мкм
Рис. 6.15. Количество неметаллических включений (Ы) на площади шлифа 100 мкм2 и средний размер включений в металле электрошлаковой выплавки (/) и обычного металлургического производства (2) [56]
100
вязкости литых штампо-вых сталей после ЭШП (особенно для теплоустойчивых сталей марки 4Х5МФС) значительно: характеристики пластичности и вязкости стали марки 4Х5МФС после переплава практически равноценны деформированному металлу.
Многие исследователи отмечают, что ЭШП обеспечивает уменьшение анизотропии механических свойств.
По этим причинам литые штамповые стали после ЭШП находят применение в качестве материала для инструмента, технология изготовления которого описана, в частности, в работах [47, 56]. Отличаем этой технологии от традиционного способа изготовления штампов из деформированных кубиков является отсутствие ковки, т. е. из слитков штамповых сталей после ЭШП и разрезания на заготовки соответствующих размеров изготовляют штампы традиционным путем. Стойкость литых штампов (см. табл. 5.1) из металла ЭШП в зависимости от преобладающих причин повреждения инструмента при эксплуатации либо равноценна работоспособности кованых штампов, либо превосходит ее за счет большей износостойкости литой структуры [34, 49].
Однако несмотря на эффективность влияния ЭШП на пластичность и вязкость литых штамповых сталей, главным недостатком этого метода в настоящее время является то, что получаемые таким методом заготовки тре: буют такой же механической обработки, как и деформированные кубики.
Таблица* 6.16. Механические свойства штамповых сталей в деформированном и литом состояниях после электрошлакового переплава по данным О. С. Якушева
* Способ выплавки, состояние материала Механические свойства при *Исп = = 20 °С
Марка стали оь, МПа б, % кси, Дж/см2
5ХНВ Обычный, деформированное 1500 1480 10 т 45 55" 45 5*Т
Литье, ЭШП 1480 1480 6 6 22 55 25 3$
4Х5МФС Обычный, деформированное 1520 ' 1500 13 ~5~ 60 35 55 5*Т !
Литье, ЭШП 1500 1520 13 Т 55 45 60
Примечание. В числителе приведены механические свойства в продольном направлении, в знаменателе — в поперечном.
Таблица 6.15. Ликвация основных легирующих элементов по ширине слитков из стали марки 5Х2ВМНФ электрошлакового переплава и обычного способа производства [49]
• Слиток Коэффициент ликвации С легирующих элементов
Масса, т Сечение, мм Сг Мо
Поверхность Центр Поверхность Центр Поверхность Центр
2,8* 4,0 * С 450X450 565X565 открытая эле! 1,7 1,5 <тродуг 1,3 1,5 овая вк 4,8 2,0 эшлавкг 1,9 2,3 1. 2,4 1,5 1,6 1,5
101
I
Место вырезки образцов Температура испытания / = 20 °С
Оо 2, 6 кси, Дж/см2
М1 1а %
Из проката Из середины * слитка размерами 360 X 300 X Х600 мм ,. ..............1.,,.. * Различия в механических свойствах образцов, темплетах, не наблюдалось. 1420 1360 КОТОрЫе 01 / 1360 1250 тределялис 12,0 8,0 ь на продо 20,0 15,0 ЛЬНЫХ И ПС 45 37 шеречных
Иными словами, использование литых штампов из сталей ЭШП не обеспечивает сокращения трудоемкости механической обработки штампов, что является одним из главных преимуществ точнолитого штампового инструмента, изготовляемого описанными выше способами.
В связи с этим применение литого штампового материала, получаемого ЭШП, будет более оправданным в тех случаях, когда по условиям эксплуатации высокие значения пластичности и вязкости материала штампов невозможно обеспечить, и используют литые штампы, изготовленные обычными способами (крупные прессовые и молотовые штампы и вставки, особенно из теплоустойчивых штамповых сталей).
Кроме того, процесс ЭШП целесообразно использовать при восстановлении изношенного штампового инструмента либо путем его электрошлакового переплава, либо посредством электрошл&ковой наплавки на рабочую (изношенную) поверхность штампа слоя заданной толщины. По данным работы [34] экономия от применения электрошлаковой технологии при восстановлении инструмента из стали марки 5ХНМ составляет 300—350 руб. на тонну востановленных заготовок.
Глава 7
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЛИТОГО ШТАМПОВОГО
ИНСТРУМЕНТА
Основой успешной эксплуатации литого штампового инструмента является правильный выбор стали для его изготовления и соответствующая термическая обработка этой стали, начиная с отпуска отливок после их выбивки и кончая отпуском штампов после закалки на оптимальную твердость. При выборе стали необходимо учитывать преобладающие виды повреждения штампов. Так, теплоустойчивые стали марок 4Х5МФС и 4Х4МВФС, обладающие в литом состоянии незначительной пластичностью и вязкостью, тем не менее могут быть с успехом использованы для изготовления литых штампов и вставок, которые эксплуатируются на различном кузнечно-прес-совом оборудовании и выходят из строя вследствие износа гравюры. Для других условий эксплуатации рационально использованы стали повышенной пластичности и вязкости.
