Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
При указанных условиях испытания температура по длине рабочей части образца в момент, соответствующий максимальному нагреву, распределялас неравномерно: по мере удаления от центра градиент температуры составлял 30 °С/мм. По достижении заданного числа циклов температурно силового воздействия испытания прерывали для соответствующих измерени длины образцов с точностью 2 мкм и определения величины Д/.
Из рис. 1.18 и табл. 1.6 следует, что данная методика определени теплостойкости по величине пластической деформации сжатия при ЦТС позволяет количественно определять величину смятия различных материало в широком интервале температур и напряжений (контактных давле ний) и тем самым обеспечивает выбор материала необходимой теплостой кости для конкретных условий эксплуатации.
16
Рис. 1.18. Сопротивление смятию стали марок 5ХНМ (/, 2) и 5Х2НМФС (3) при ЦТСВ по режиму 130^600 °С и ас^ах = =220 МПа (/) и 450 МПа {2, 3) (образцы термически обработаны на твердость 44—46 НИСэ)
0 Л
|
§ 0Л
•о «о
•о
а:
5
2^
1/ >-—" —- Г"
О 100 250
500 750 1000 Количество циклов
В. М. Гринберг предложил характеризовать теплостойкость не абсолютной величиной пластической деформации сжатия Д/, а величиной асм критического нормального напряжения, вызывающего пластическую деформацию
сжатия определенного значения. С этой целью В. М. Гринбергом была рассмотрена задача, соответствующая внедрению жесткого пуансона в полубесконечное жестко-пластичное тело, решение которой методом характеристик для случая плоскодеформированного состояния получено Л. Прандт-лем и Л. Хиллом [61]. В. М. Гринбергом предложена следующая зависимость:
асм = 2(1+я/2)СаСж.кр, (1.4)
или, учитывая нестабильность температурно-силовых параметров штамповки,
[оси] = (1/п) оСМу (1.5)
деч [оси] — допускаемое сопротивление смятию; п — коэффициент запаса, оторый принимается равным 1,25—1,35; С — коэффициент (для случая осе-симметричной деформации, равный приблизительно 0,54); аСЖкР — величина сжимающих напряжений, определяемых при циклических испытаниях в диапазоне Гт;п < > Гтах, которая при фиксированном цикле теплосмен приводит к
гшп
остаточной деформации екр.
Из уравнений (1.4) и (1.5) следует, что при С«0,54 и я =1,35 допускаемое сопротивление смятию
[(Тем] «2(Тсжкр' (1.6)
В качестве примера использования данной методики определения теплостойкости по величине [с}См] В. М. Гринберг приводит выбрр стали для моло
Таблица 1.6. Результаты испытаний на смятие материалов различной легированности
Марка стали (сплава) Тип кристаллической решетки Твердость после термической обработки НЙСэ Уменьшение высоты рабочей части образцов А/, мм, в результате ЦТСВ по режиму 130 ^ 750 °С, 0^ = 350 МПа Количество циклов ЦТСВ
4Х5МФ1С (деформи- а-Ре 40—41 0,20 ±0,04 500
рованная) 6-?е
5Х6ПЗМЗВ2АФ (ли- 42—44 0,02 1000
тая)
ЭИ-437БУВД (де- Сплав на ос- 28—29 0 1000
формированная) нове N1
Примечание. Химический состав сплавов указан в таб-ткГ^ и ______
1
в;
сж.кр
чГПа
Рем] >ГПа 2М
Рис. 1.19. Температурная зависимость напряжений ак* и [асм] стали марок 5ХНМ (/) и 5Х2НМФС (2) при фиксированном количестве цикло ЦТСВ, равном 1000
товых штампов при штамповке деталей осесимметричной формы из титановых сплавов.
Анализ показал, что основной причиной выхода штампов из строя является пластическая деформация гравюры, величина которой не должна превышать 1 %. В связи с этим за аСЖкР принята величина сжимающих напряжений, приводящих после 1000 циклов темпе-ратурно-силового воздействия к остаточной деформации 8кр=1 %. На рис. 1.19 приведены зависимости асж.кР и асм от верхней температуры цикла, построенные по результатам испытаний на смятие стали марок 5ХНМ и 5Х2НМФС. Горизонтальными и вертикальными линиями на этом рисунке ограничены диапазоны значений удельных усилий при штамповке ц и температур нагрева поверхности штампа Тшт.
Из рис. 1.19 следует, что отношение [асм]/<7 для стали 5Х2НМФС составляет 0,9—3,2, что в два-три раза выше, чем для стали 5ХНМ.
Механическая усталость и разрушение штампов. Обычно стойкость большинства штампов горячего объемного деформирования колеблется в пределах от нескольких сотен до йескольких тысяч поковок (штамповка на ВСМ, ПВМ, КГШП), что составляет примерно 103—104 циклов механического воздействия при частоте нагружения 1—5 циклов в минуту. Материал штампа работает в условиях малоцикловой усталости, и нередки случаи, когда образующаяся усталостная трещина достигает критической для данных условий глубины /кр, вследствие чего происходит хрупкое разрушение инструмента.
Следовательно, для описания поведения материала штампа в эксплуатационных условиях можно было бы использовать выведенную на основании линейной механики разрушения [8] зависимость, связывающую критическую глубину трещины за N циклов штамповки с критическим коэффициентом интенсивности напряжений /С1с, пределом текучести материала ао,2 и рабочим напряжением о в опасном участке, действующим перпендикулярно главной оси трещины, т. е.
/кр — К\.
Ф2-0,212(а/а0,2)2 1,21шт2
