Способ охлаждения инструмента

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 119) (1 И си 4 В 21 Р 37/16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ ОБРЕТЕНИЯ О У 1 4 ЯЯфяне;р АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(088 ьство СССРС 25/02,ое свидет кл. В 21 СПОСОБ Оключающий ХЛАЖДЕНИЯ ИНя в подаче охалам, выполнено т л иды по кан струмента я тем,ективносчто, сцти Охлажд ды осущ ительно ва опред ел юения,стающей ср ки, а д и перер(54)(57) 1.СТРУМЕНТА, злаждающей срным в теле инч ающийповышения эффподачу охлаждвляют цикличциклов подачпо формулам охлаждающей среды;- длительность перехода кустановившемуся температурному режиму. работы инструмента при нагружениипосле начала стационарнойподачи охлаждающей среды,пе - длительность перерыва;С - длительность перехода кустановившемуся температурному режиму работы инструмента при нагружении после отключения стационар"ной подачи охлаждающей, среды.2, Способ по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что подачуохлаждающей среды осуществляют втечение 100-200 циклов работы инструмента,после чего ее прекращаютна 15-20 циклов.3. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что подачу охлаждающей среды осуществляют в течение 70-100 циклов работы инструмента, после чего ее прекращаютна 15-30 циклов.,Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для повышения стойкости тяжелонагруженного инструмента, а также других деталей, подвергающихся интенсивному тепловому воздействию.Целью изобретения является по-. вышение эффективности охлаждения инструмента для горячего деформирования,510 5 20 25 30 35 40 45 50 55 Параметры С и С для конкретно 2го инструмента с внутренним охлаждением определяются аналитическиили экспериментально при помощи измерения температуры рабочей поверхности в течение кратковременной эксплуатации со стационарным охлаждени-.ем и без него. Относительные величины параметров режима охлажденияСи Спер в интервалах рекомендуемых значений выбирают на основетеплового расчета инструмента изусловия максимальной интенсивноститеплоотвода при допустимом уровнетермических напряжений (или градиенте температур ). При этом учитывают,что интенсивность охлаждения иуровень термических напряжений определяются величиной соотношенияС охли максимальны при его+Сохл перравенстве единице, т.е. при стационарном охлаждении. Абсолютные значения Со н С выбирают в зависиохлмости от термоусталостных характеристик материала инструмента, учитывая, что амплитуда колебаний температуры и термических напряженийв объеме инструмента определяетсявеличиной Со:С пе и возрастаетохлпри увеличении последней. Превыше ние верхней границы рекомендуемогоинтервала значений длительностицикла подачи охлаждающей среды приводит к формированию термических напряжений, близких по величине напряжениям при стационарном охлаждении,Прекращение подачи среды на время свыше 0,70 Со , как правило, неон фрационально, поскольку чрезмерноснижает интенсивность теплоотвода.Реализация приведенного варианта способа обеспечивает за счетварьирования интенсивности охлаждения возможность уменьшения термических напряжений в объеме инструмен" та до заданного уровня, снижает склонность инструмента к объемному разрушению в результате развития трещин, повышая тем самым эффективность внутреннего охлаждения, как метода повышения стойкости горячедеформирующего инструмента.Второй вариант способа охлаждения горячедеформирующего инструмента, включающий внутренний отвод тепла охлаждающей средой, пропускаемвй с периодическими перерывами через выполненные в теле инструмента каналы, отличается от первого тем, что подачу охлаждающей среды осуществляют в течение 00-200 циклов работы инструмента, после чего ее прекращают на 15-20 циклов. Данный вариант предназначен для инструмента, изготовленного из штамповых сталей, подвергающегося при эксплуатации нагреву рабочей поверхности до температур выше А 3 и склонного к ускоренной повреждаемости в результате образования разупрочненной прослойки металла вблизи поверхности. Способ обеспечивает ликвидацию образующейся в течение 100-200 циклов (в зависимости от марки стали) разупрочненной прослойки за счет протекания в цик- ле перерыва подачи охладителя аустенизации металла на глубиНе залегания прослойки и последующего распа" да аустенина в цикле охлаждения с образованием феррито-карбидной смеси, В результате периодической фазовой перекристаллизации рост зерна и разупрочнение в приповерхностных объемах подавляются, изменяется механизм и снижается интенсивность повреждаемости, повышается эффективность внутреннего охлаждения.1Третий вариант способа охлаждения горячедеформирующего инструмента, включающий внутренний отвод тепла охлаждающей средой, пропускаемой с периодическими перерывами через выполненные в теле инструмента каналы, отличается от первых двух тем, что подачу охлаждающей среды осуществляют в течение 70.-100 циклов работы инструмента, после чего ее прекращают на 15-30 циклов.Вариант предназначен для инструмента из интенсивно упрочняющихся при ударном нагружении сталей и сплавов с низкой .энергией дефектов3упаковки, В результате периодичес. -кого повышения температуры интенсивно нагружаемых приповерхностныхобъемов инструмента в последнихустраняются последствия перенаклепа, развивающегося после 70-00циклов работы охлаждаемого инструмента, повышается сопротивлениераспространению трещин. Как и предыдущие варианты, настоящий предусматривает некоторое снижение интенсивности охлаждения, но устраняет наиболее опасный вид повреждаемости, что в целом способствуетповышению долговечности инструмента,Во всех вариантах осуществлениеспособа предполагает подачу воздуха под небольшим давлением и охлаждаемую систему инструмента в циклепрекращения теплоотвода, что предотвращает возникновение застоя,вскипания охлаждающей среды, образование накипи на стенках охлаждающих каналов, Подача воздуха и охладителя в охлаждающую систему может осуществляться автоматически.П р и м е р 1. Проводятся лабораторные испытания стационарного ипредлагаемого (вариант 1 1 способовохлаждения инструмента на установке,воспроизводящей условия работы тяже-.лонагруженных штампов для горячегодеформирования на образцах, изготовленных иэ металла наплавки электродами ЭК 62 Х 29 В 202 (марка-ЦН).Данный материал при высокой нэносостойкости проявляет значительнуючувствительность к уровню термических напряжений в условиях работы деформирующего инструмента и при стационарном охлаждении подвергаетсяинтенсивному растрескиванию. Результаты испытаний приведены в табл.1Предлагаемый способ охлаждения существенно повышает сопротивлениеобъемному разрушению при сохранениивысокого уровня иэносостойкости.П р и м е р 2, Проводятся испытания образцов стали 4 Х 4 ВИфС в условиях работы горячедеформирующегоинструмента с внутренним стационарным и циклическим (вариант 2 )охлаждением. Результаты испытаний сведены в табл. 2.П р и м е р 3. Проводятся испы- тания сплава на основе кобальта с низкой энергией дефектов упаковки1993674следующего состава, 7: С 0,5, Ио5,0; С 27,3; Со остальное, В условиях работы горячедеформирующегоинструмента со стационарным охлаждением в нагружаемых объемах сплаванаблюдается образование и увеличениеколичества двойников деформации нанекотором расстоянии от поверхности,Накопление двойников вызывает сниже- О ние трещиностойкости сплава. Реализация варианта 3 предлагаемого способа обеспечивает периодическое релаксирование, уменьшение количестведвойников, вызывающих концентрацию 5 напряжений, и тормозит развитиетрещин. Результаты испьтаний приведены в табл. 3.Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет значи тельно повысить эФфективность охлажцения инструмента для горячегодеформирования. Таблица 25 Режим охлажЧисло Интенсивциклов ность износа,до раз- мм/циклрушения дения 1 с,Зо 320 О 3200,2, 0,05 1600 0,15 0,1 2500 1,3 101,0 102,2 10 35Ф Таблица 2 Режим охлаждения Интенсивность износа, мм/циклс с40 1,810 ф 1,1 .10 4 0,9 0 4 0 10 20 150 200 Т а б л и ц а 3 45 Интенсивность износа, чу