Способ обработки формообразующего инструмента

(22) Заявлено 040 477 (21) 247 078 9/22-02 с присое,пмнанием заявки Яо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Физико-технический институт АН Белорусской ССР( 54 ) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ФОРМООБРАЗУЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА Изобретение относится к обработке металлов, а именно к термической обработке формообразующего инструмента, применяемого для процессов горячего прессования, волочения, штамповки металлов и сплавов.В процессе эксплуатации инструмент для горячего и теплого деформирования подвергается неравномерному разогреву, причем наиболее интенсивно разогревается гравюра и прилегающий к ней поверхностный слой, обусловливая быстрый износ инструмента.Такой инструмент изготавливают и:. специальных штамповых и быстрорежущих сталей, обладающих повышенной теплостойкостью.Известен способ термической обработки, включающий сквозной нагрев до температуры на 60-80 С ниже принятой температуры закалки, последующий поверхностный нагрев рабо - чей поверхности на 40-8 0 С выше принятой температуры закалки, закалкуи отпуск 11 .К недостаткам известного способа при обработке формообразующего инструмента иэ штамповых сталей относятся недостаточная прочность наружного слоя; отсутствиебуфернойзоны с повышенной вязкостью для гашения трещин, зарождающихся награвюре; рост зерна в гравюре и снижение ее механических характеристикв результате ее перегрева на 40-80 Свыше температуры закалки.Наиболее близким к предлагаемомуизобретению является способ обработки, включающий сквозной нагревпод закалку,закалку,отпуск и химикотермическую обработку 21,Этот способ также не обеспечивает гашения микротрещин, зарождающихся на гравюре, и требуемыхпрочностных свойств,так как сквозная закалка на повышенную прочностьне обеспечивает максимальной износостойкости гравюры; а сквознаязакалка на повышенную теплостойкость приводит к снижению прочности и вязкости в объеме инструмента,Целью изобретения является повышение стойкости формообразующегоинс трумен та.Для достижения поставленной цели предлагается способ обработкиформообразующего штампового инструмента, например матриц для горячего прессования, включающий сквоэ -66608 4 10 15 20 40 45 50 55 60 65 ной нагрев инструмента, закалку, отпуск и аэотирование, в котором, сквозной нагрев осуществляют до достижения температуры на наружной поверхности, равной Ле, + (230-330 ), а на пригравюрном слое на 50-100 С ниже, .после чего производят поверхностный нагрев гравюры со скоростью 30-100 цС/сек до температурыона 30-100 С выше температуры наружной пове рх нос ти .Изобретение пояс няе тс я чертежом.При скорости нагрева меньшео30 С/сек глубина прогрева гравюры превышает толщину разупрочняющего слоя инструмента, возникающего за счет его разогрева при эксплуатации. При этом, с одной стороны, увеличивается толщина теплостойкого, но обладающего пониженной прочностью и повышенной хрупкостью слоя, с другой с тороны, уменьшаетс я толщина вязкого слоя и не обеспечивается возможнос ть получения непос редс твенно эа теплостойким слоем буферной эоны, что приводит к поломке инструмента и преждевременному выходу его из строя (кривая 2 - распределение температуры перед закалкой при скорости местного нагрева гравюры 25 С/сек) .Повышение скорости нагрева выше указанных пределов, с одной стороны приводит к уменьшению толщины теплостойкого слоя, вследствие уменьшения глубины прогрева (см.кривая 3 - распределение температуры перед закалкой при скорости местного нагрева гравюры 125 ОС/сек), а с другой стороны, - вызывает необходимость увеличения температуры закалки на 1 50-200 С по сравнению с обычно принятой температурой закалки на повышенную теплостойкость, а такой режим соответствует нагреву в области образования жидкой фазы (например, для высоколегированных инструментальных сталей), что может привести к оплавлению инструмента. Невозможно также избежать перегрева гравюры инструмента при попыт-, ке создания эоны повышенной тепло- стойкости за счет выдержки.Благодаря такой термической обработке в инструменте образуется несколько слоев (зон) с различными механическими свойствами. Металл в зоне 1 имеет повышенную прочность, в зоне - П повышенную вязкость, в .зоне щ (переходная зона) - прочностные свойства такие же, ка в зоне 1, и в зоне 1 ч - повышенную теплостойкость.Такой инструмент обладает повышенной стойкостью За счет более благоприятного распределения механических свойств по сечению,. Трещины, возникающие в процессе эксплуатации инструмента в слое, прилегаю.щем к гравюре, локализуются в более вязком слое (эона Й ), и инструментсохраняет пригодность к эксплуатации более длительное время.П р и м е р, Осуществляли термическую обработку матриц из сталиЗл 2 В 8 Ф для горячего прессованиястали. Наружный диаметр матрицы100 мм, диаметр формообразующего канала 30 мм, высота - 40 мм. Матрицунагревали токами высокой частоты,причем проводили вначале сквознойнагрев с помощью наружного индукторадо достижения наружной поверхностьютемпературы 1090 С,а на гравюре 990 Сза время = 120 сек, затем включаливнутренний индуктор большей мощностии с его помощью разогревали гравюруи прилегающий к ней поверхностныйслой со скоростью 60 С/сек до достижения на гравюре температуры 11 60 ОС,после чего отключали нагрев и погружали матрицу в масло. Мощность индукторов и время их включения дляобеспечения заданного режима нагреваопределяли на образцах-свидетеляхв ходе специальных экспериментов.О тпуск матрицы ос ущес тв ляли прио620 С, О, 2 час. Затем гравюру матрицы подвергали азотированию на глубину 0,3 мм,Благодаря проведенной термичес -кой обработке получали наиболее благоприятноее рас пределе ние св ойс тв посечению матрицы. При испытанияхс той к ос ть так их ма триц ок а з алос ь на3 0-4 0 выше, чем с тойкос ть ма триц,подвергнутых обычной термообработкес последующим азотиров анием, причемполностью исключен выход матриц изстроя из-эа поломок, обусловленныхраспространением трещин, зарождающихся на гравюре. Формула изобретения Способ обработки формообразующегоинструмента, например, матриц длягорячего прессования, включающийсквозной нагрев под закалку,закалку,отпуск и химико-термическую обработку,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью повышения стойкости инструмента, сквозной нагрев осуществляютдо достижения температуры на наружной поверхности равной Ас, (230330 С), а на пригравюрном слое на50-100 фС ниже, после чего производятповерхностный нагрев гравюры со скоростью 30-1 00 С/сек до температурына 30-100 С выше температуры наружоной поверхности,Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Заявка 9 2345781/22-02,С 21 Р 9/22, 08.04.76, по которойпринято решение о выдаче авторского свидетельства.2. Геллер Ю. А, Инструментальныестали, М., Металлургия, 1975,с. 481-482, 666208Редактор Е.БрачиковаЗаказ 3098/20 Составитель Р.КлыковаТехред С, Мигай КороекторМ. ПожоТираж 652 Подпис ноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытиЯ113035 Москва, ЖРашская наб. д.45Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4