Штамп для горячего деформирования

1049Изобретение относится к обработке метал.лов давлением и может быть использовано приизготовлении формообразующих элементов штампов для иэотермической штамповки металлови сплавов,5Известна конструкция формообразующегоэлемента, представляющего собой матрицу, со.держащую вставку, размещенную в обойме,снабженной крышкой и смонтированной в кор.пусе, причем вставка размещена в обоймесзазором, который заполнен наполнителем. В качестве наполнителя может быть применен песок,графит, керамический порошок, жидкий илипластичный металл и др, 3).Недостатком описанного формообразующегоэлемента является сложность конструкции инедостаточная койструкционная прочность, обусловленная тем, что в связи с большими усилиями трения наполнителя о стенки обоймы ивставки невозможно обеспечить равномерностьнапряжений сжатия вставки по всей ее высоте.Наиболее близким по технической сущностиюк изобретению является штапм для горяченизотермической штамповки, содержащий металлические формообразующие элементы, причемформообразующие элементы представляют изсебя металлическую обойму и установленнуюв ней с зазором металлическую матрицу, зазормежду матрицей н обоймой заполнен теплоизо.ляционным материалом, в котором расположенЗОиндуктор для нагрева матрицы, что снияаетстойкость штампа 123. 2 2 к 1 м м к 2 2 Е Т 1 м к М К2 Р лического формообразующего элемента;и. - коэффициент Пуассона дляметалла;Е - модуль упругости металла;- объемная доля пор проклад.ки;- остаточные напряжения вметалле формообразующегоэлемента,Расчет ведется по модулю упругости металла, так как Е ( Е где о 1 тк 1 2 к т Целью изобретения является повышениестойкости и сни.кение металлоемкости штампа.Указанная цель достигается тем, что в штам35пе для горячего деформирования, содержащемметаллические формообразующие элементы,последние выполнены с замкнутыми полостями,в которых размещены керамические вкладыши высота цилиндрическоговкладыша;коэффициенты термическогорасширения металла и кера Юмики;интервал температур от упру.го-пластичного перехода доохлаждения;толщины пористых керами. 55ческих прокладок;внешние радиусы керами.ческого вкладыша и метал 1 602причем между формообрязующими элементами .: и керамическими вкладышами расположена пористая керамическая проклацка.Выполнение формообразующих элементов монолитными с размещением в них.спеченных вкладышей из высокопрочной керамики позволяет при значительном снижении металлоемкос ти штампа повысить их конструкционную проч.ность прй рабочих температурах, близких к тем.пературной границе работоспособности жаропроч.ных сплавов, свести к минимуму трудоемкость изготовления штампа за счет уменьшения коли.чества деталей в конструкции формообразующих элементов и снижения величины припусков иа механическую обработку гравюры штампа. Сни.жение припусков на мехобработку возможно в связи с тем, что наличие высокопрочной кера.мической вставки в теле литого форомообраэующего элемента значительно затрудняет литейную усадку и поэтому позволяет получатьзаготовки повышенной степени точности.Пористые керамические прокладки пере.менной толщины помещают между металлом и вкладышем с целью снижения остаточных напряжений в металле после затвердевания заготовки формообразующего элемента, обусловленных различным коэффициентом термического расширения,Толщина пористой прокладки определяетсяь исходя из допускаемых напряжении в металле формообразующего элемента, при которых не наблюдается образование горячих трещин.Для случая, когда керамический вкладыш имеет форму цилиндра, толщина прокладки д на торцах цилиндра рассчитывается по формулео - оЛ1а толщина прокладки б по образующей ци.линдра рассчитывается по формулеЗаказ 8295/9Тираж 686 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо.делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4 / 5 Ужгород, ул. Проектная, 4 филиал 1 ШП "Патент", г. На чертеже показан штамп для горячегодеформирования металлов н сплавов, продоль.ное сечение.Штамп содержит формообразующие элемен..ты 1 с замкнутыми плоскостями, в которых 5размещены спеченные вкладыши 2 из высокопрочной керамики. В полостях формообразую.щих элементов 1 между металлом и вклады.шем расположены пористые керамические прокладки 3 переменной толщины,10Изготовление заготовок формообразующихэлементов штампа производят в следующейпоследовательности.1. Изготовление керамического вкладыша.2, Нанесение на керамический вкладыш пористого керамического покрытия заданной толщины.3, Изготовление модели, формы и отливказаготовки.1. Керамические вкладьппн в виде цилиндров О = 30 мм, ь = 75 мм готовят горячимлитьем термопластнфицированной минеральнойкомпозиции окиси алюминия с последующимпредварительным обжигом в засыпке глинозема при 1100 С в течение 10 - 12 ч и окончательным обжигом при 1650 - 1700 С в течение4 ч в атмосфере диссоциированного аммиака,2, Толщину пористого керамического покрытия Ри Р определяют по формуле (1) и(2) для случая изготовления формообразующих 30элементов из жаропрочного сплава ЖС 6 У исхо. дя из допускаемых остаточных напряжений вметалле формообразующего элемента, при ко,торых не наблюдается образования горячих35Данные для расчета: В= 5 мм; й; - 20 мм,опт = 15 .10 бград-",е = 8106 граддт = 1000 С, г. = 75 мм, = 0,3,Р 2 .104 2 Р - 0 550Из расчета по формулам (1) и (2) полу.чено сф= 0,7, оф 2= 0,2 мм.Для формирования на новерхности керамического вкладыша керамического пористогопокрытия заданной толщины готовят суспевзнюнэ гидролиэованного этилсиликата - 40, дистен" силлнманитового концентрата дисперсностью 1 - 4 мкм и молотого карбамида дисперсностью 5 - 10 мкм. Для достижения, например, 50% пористости покрытия в гидролизованный этилси. ликат - 40 вводят молотый карбамид и дистеи. силлиманнтовый концентрат в весовом соотношении 1: 10, Вязкость суспенэии составляет 35 - 40 с по вискоэиметру В 34. Суспенэию на носят на керамический вкладыш кисточкой и сушат в вакууме. Толщина каждого слоя, на. песенного на керамический вкладыш, составляет 0,2 мм,, 3, Модель отливки изготавливают из мо. дельной массы К БК- 2 в следующей по. следовательности.В модельную пресс-форму на специальных держателях (жеребейках) из сплава ЖС 6 У устанавливают керамический вкладыш. Пресс. форму заполняют модельной массой. После эатвердевания модель извлекают нз пресс-формы, На модель отливки .послойно наносят семь-восемь слоев керамического покрытия. Связующим суспензнн является гидролизованный зтилснликат - 40, Наполннтель связующего днстенснллиманнтовый концентрат ДСКБ фракцией 1 - 4 мкм. В качестве обсыпкн первогослоя применяют электрокорунд ЭК 20, для остальных - электрокорунд ЭК - 50. Сушка форм - воздушно-аммиачная, два часа на воздухе, тридцать минут в аммиачной проходной камере тридцать минут на воздухе. Удаление модельной массы из форм произво. дят растворением в воде. После удаления модельной массы формы лрокалнвают в камер. ных электропечах при 980 - 1000 С в течение 8 - 10 ч, после чего подают на заливку,Заливку производят в вакуумной индукционной печи жаропрочным сплавом ЖС 6 У. После охлаждения отливки очищают от керамического покрытия н обрезают литниковую систему,По сравнению с базовым объектом применение предложенного технического решения позволит повысить стойкость штампов на 25% и значительно снизить его металлоемкость,