Способ защиты стальных заготовок от окисления при нагреве

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Сфаз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.з В 21 3 1/06 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий)Физико-технический институт АН Белорусской ССР и Рижскийопытный завод технологической оснасткит 72) Авторы изобретения(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК ОТ ОКИСЛЕНИЯ ПРИ НАГРЕВЕИзобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке формообразующих инструментов штамповой оснастки, и может быть использовано в инструментально-штамповом производстве.Известны способы борьбы с окислением металла при нагреве стальных заготовок под штамповку применительно к производству формообразующих инструментов штамповкой.Наиболее рациональным способом защиты стальных заготовок от окисления при нагреве по технико-экономическим показателям является способ 15 нагрева заготовок в обычных печах с применением защитных покрытий, заключающийся в нанесении никелевого покрытия на рабочую поверхность заготовки, после чего нагрев заготовки 20 осуществляют в среде карбюризатора (графита)Г 1При использовании этого способа обеспечивается эффективная защита заготовок от окалинообраэования даже 25 при максимальных температурах нагрева под штамповку.Однако использование этого способа при штамповке средне- и крупногабаритных формообразующих инструмен тов штамповой оснастки связано с необходимостью применения для никелирования заготовок электролитных ванн большой емкости и мощных источников постоянного тока. Вместе с тем загрузка такого оборудования при штучном или мелкосерийном производстве штамповых инструментов не может быть полной, что.вызывает непроизводительные расходы.Наиболее близким к предлагаемому является прием защиты металла от ока" линообразования, используемый в процессах горячей пластической сварки, в соответствии с которым свариваемые торцы заготовок подверГают чистовой обработке, а затем заготовки попарно стыкуются по обработанным поверхностям, после чего каждая пара перед нагревом запрессовывается в технологическую обойму для их защиты от окалинообраэования21.Этот способ имеет недостаток,обусловленный необходимостью изготовления технологических обойм и точной обработки сопрягаемых поверхностей заготовок и обоймы для создания неподвижной посадки. Использование данного способа применительно к процессам штамповки формообразующих инстру 854535ментов вызывает также немалые трудности, возникающие при горячей распрессовке заготовок перед их штамповкой.Цель изобретения - упрощениекомплектования при защите от окисления заготовок, идущих на штамповкуформообразующих инструментов штамповой оснастки,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу защиты стальныхзаготовок от окисления при нагреве,заключающемся в чистовой обработкерабочих поверхностей заготовок ипопарном их комплектовании с образованием контакта между обработанными поверхностями, заготовки перед ихпопарным комплектованием подвергаютнамагничиванию.При комплектовании двух намагниченных заготовок в образовавшемсястыке возникает из-за неидеальностиконтакта дополнительное магнитное сопротивление, пропорциональное в первом приближении среднему фиктивномузазору между заготовками и обратнопропорциональное магнитной проницаемости этого зазора. Чем больше этосопротивление, тем меньше силовоевзаимодействие сочлененных заготовок.В процессе нагрева скрепленных магнитно в пару заготовок в печи с обычной атмосферой по периФерии стыка на ширине 5-10 мм образуется тонкая прослойка окалины, За счет объемных изменений, обусловленных процессом роста окалины, зазор уменьшается, причем растущая окалина имеет значительно большую магнитную проницаемость, чем стальной материал, В результате уменьшения воздушной прослойки в стыке и, кроме того, превращения основного материала в окалину, магнитная проницаемость которой выше ма 1 нитной проницаемости основы, резко понижается дополнительное магнитное сопротивление, что приводит к значительному росту давления по периферии стыка. При этом окалина подвергается уплотнению и спеканию еще до завершения первого этапа нагрева, когца материал заготовок полностью теряет свои особые магнитные свойства при достижении критической точки Кюри.(А), Вследствие уплотнения окалины и ее спекания с основной по периферии стыка заготовки возникает эффективный диффузионный барьер. Это обеспечивает возможность дальнейшего ведения нагрева заготовок под штамповку без опасности повреждения их рабочих поверхностей высокотемпературной коррозией.Намагничивание заготовок независи.мо от магнитной твердости можно осу" ществлять поштучно или попарно с помощью ярма (электромагнита), Режим намагничивания выбирают из условия придания заготовкам по возможностинаибольшей остаточной индукции.П р и м е р, Проводят штамповкуформообразующих матриц из штамповыхматериалов 5 ХНВ, Х 12 М и других марокс использованием заготовок их круглого проката. Габариты заготовок: диаметр Я) 50-150 мм, высота (0,3- 0,6)П . Температура нагрева заготовок под штамповку - 1150-1200 ОС.Заготовки крепят на электромагнит О,ной плите (ГОСТ 17519-72) плоско-шлифовального станка и их рабочие торцыподвергали шлифовке до 7-8 классашероховатости поверхности, В процессешлифования заготовки самонамагничи ваются по объему. Удельная сила взаимопритяжения обработанных заготовок,вызываемая остаточным магнетизмом, составляет 2-3 кгс/см. Этого достаточно для обеспечения надлежащей защо щиты рабочих поверхностей заготовокот окалинообразования при нагреве под штамповку, В других случаях,когда при чистовой обработке загОтовокэлектромагнитные плиты или патроны неприменяются, намагничивание заготовок осуществляют с помощью ярма,Затем отшлифованные заготовкикомплектуют в пары, которые устанавливают в предварительно разогретуюдо 550-600 оС печь электросопротивления. После нагрева и 2-3 ч выдержкизаготовки вместе с печью нагреваютдо ковочной температуры, При достижении ковочной температуры пары заготовок поочередно извлекают из печи, 35 разъединяют путем удара по жесткойплите и подвергают штамповке, причемнебольшое промедление с началом выполнения операции штамповки не приводит к порче рабочей поверхности за,Щ готовки, так как при образованиикристаллитов окалины они сразу жеотлетают самопроизвольно от заготовки. При быстром охлаждении поковкиотштампованная рабочая фигура остается, как правило, светлой. Если заготовки после шлифовки подвергнуть размагничиванию, то при их нагреве встыках образовывается слой окалины,которая при последующей штамповкезаштамповывается в тело заготовки,Использование предлагаемого способа обеспечивает возможность изготавливать штамповые изделия формообразующих инструментов взамен обработкипоследних на копировально-фрезерных 55 станках без необходимости установкидорогостоящего и занимающего многоместа оборудования для гальванического никелирования заготовок, Это существенно понижает стоимость продукции. фоРмУла изобретенияСпособ защиты стальных заготовок от окисления при нагреве, заключаюЗаказ 6568/13 Тираж 740 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаЮ изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щийся в чистовой обработке рабочихповерхностей заготовок и попарном ихкомплектовании с образованием контакта между обработанными поверхностями,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения комплектования призащите от окисления заготовок, идущихна штамповку формообразующих инструментов штамповой оснастки, заготовкиперед их попарным комплектованиемподвергают намагничиванию. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 527237, кл. В 21 4 1/06, 1978,5 Ъ2. Довнар С.А. Термомеханика уп-.рочнения и"разрушения штампов объем"ной штамповки. М., "Машиностроение",1975, с. 229-230.10