Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
В качестве примера использования данной методики на рис. 1.12 и 1.13 приведены графики изменения износостойкости материалов различной легированное™ (химический состав указан в табл. 1.4) при штамповке заготовок
12
300
§.200
о
с:
100
о
5:
•о о о
5
300-
§200
о
100-
0
Рис. 1.12. • Износостойкость материалов различной легированности при штамповке заготовок из стали 20, нагретых до 1150 °С, в количестве 500 шт. (а) и 1000 шт. (б) (обозначение материалов и их химический состав даны в табл. 1.4)
200
5:
•о «о
Сі
150
* 100\-? 50
5ХНМ
5Х2НМФС
Рис. 1.13. Износостойкость штамповых сталей при штамповке 500 заготовок из стали 20 {1,2) и титанового сплава ВТЗ-1 (3), нагретых до температур 1000 °С (/), 1150 °С (2) и 920 °С (3) (определено с В. М. Гринбергом и О. С. Носовым)
из стали 20 и титанового сплава ВТЗ-1. В этих условиях при испытаниях, проведенных совместно с О. С. Носовым, определены колебания температуры на поверхности пуансона в центре его рабочей части и удельные усилия на рабочую поверхность (табл. 1.5).
Из приведенных выше результатов следует отметить высокую износостойкость азотированного слоя (рис. 1.12), а также значительно меньший износ штамповых сталей 5ХНМ и 5Х2НМФС при штамповке титанового сплава ВТЗ-1 в сравнении со стальными заготовками, нагретыми до обычно принятых для этих сталей температур (рис. 1.13). Обращает на себя внимание то обстоятельство, что меньший износ сталей при штамповке титановых заготовок достигается даже несмотря на то, что нагрузка на образец-пуансон в э1гом случае приблизительно в четыре раза выше, чем при штамповке
Таблица 1.4. Химический состав исследуемых материалов и их твердость
№ п/п Марка стали (сплава) Массовая доля основных легирующих элементов, % Твердость после терми-ской обработки, НИСЭ
С Мп Сг Мо V
1 2 5ХНМ 5Х2НМФС * 0,49 0,47 0,4 1,0 0,5 0,6 0,7 2,4 0,25 0,9 0,4 1,4 1,1 40—41 40—41 с последующим азотированием на глубину 0,25 мм
3 4 4Х5МФ1С 0,39 1,0 0,4 4,9 1,2 0,85 —
Примечание. Состояние исследуемых материалов деформированное.
* А. с. 554309 (СССР).
13
і
Таблица 1.5. Температурно-силовые условия нагружения пуансонов при испытаниях на износ
Штампуемый материал Температура нагрева заготовок, °С Скорость деформирования, мм/с Максимальное усилие деформирования, кН Удельная нагрузка, МПа Температура поверхности пуансона, °С
Начало процесса штамповки Окончание процесса штамповки Момент, соответствующий снятию нагрузки
Сталь 20 1150 1000 12,5 6,5 4,5 5,5 100 120 90—100 80—90 550-+- 10 520±10 590±10 550 ±10
ВТЗ-1 920 3,0 20,0 450 80—100 520±10 54б±10
Примечания: 1. Удельные нагрузки определены как отношение максимальной нагрузки к площади основания конической части пуансона, равной 461 мм2. 2. При штамповке стальных заготовок, нагретых до 1150 °С, колебания температуры на поверхности пуансонов из аустенитной стали и никелевого сплава составляли 150^: 680 °С.
стальных заготовок (табл. 1.5). Меньший износ штамповых сталей при штамповке титановых заготовок, вероятно, связан со значительно меньшим абразивным воздействием окисной пленки, образующейся на них в процессе нагрева, в сравнении с абразивным действием окалины стальных заготовок, нагретых до 1150°С. Следует заметить, что значительно меньший износ штамповых сталей наблюдается и при штамповке заготовок из нержавеющей стали, нагретых до ГШт= 1150± 10 °С, по сравнению с износом при штамповке углеродистых сталей.
Большая износостойкость штамповых сталей, имеющая место, например, при штамповке титановых заготовок, означает в данном случае лишь то, что преобладающей причиной повреждения инструмента является пластическая деформация (смятие) гравюры из-за высоких удельных нагрузок на нее. '
В работе [2] приводятся данные о том, что основные изменения гравюры штампов горячего деформирования происходят после изготовления 600—1200 штамповок. При испытаниях на износ по данной методике основные изменения микротвердости в поверхностных участках пуансонов в месте максимального износа происходят при количестве штамповок, равном приблизительно 100 шт. (рис. 1.14, кривые / и 3). Увеличение количества штамповок до 1200 шт. приводит практически лишь к некоторому увеличению зоны отпуска (рис. 1.14, кривые 2 и 4). При этом степень износа возрастает практически пропорционально числу отштампованных деталей (рис. 1.15).
Рис. 1.14. Разупрочнение поверхностного слоя пуансонов в направлении /, изготовленных из стали марок 5ХНМ (3, 4) и 5Х2НМФС (1,2), после штамповки заготовок из стали 20 в количествах 100 шт. (1,3) и 1200 шт. (2, 4) (температура заготовок перед штамповкой составляла 1150 °С)
14
Рис. 1.15. Износостойкость сталей марок 5ХНМ (/у и 5Х2НМФС (2) при штамповке заготовок из стали 20, нагретых до 1150 °С
О характере износа^ этих пуансонов можно судить по фотографиям, приведенным на рис. 1.16 (см. вклейку1).
Приведенные данные позволяют предположить пра-' вомерность проведения сравнительных испытаний на износ по описанной методике на относительно небольшой базе, т. е. при небольшом количестве штамповок.
