Способ изготовления матрицы штампа

ЬП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик м 990413(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТРИЦЫ ШТАМПА Изобретение относится к способам изготовления штампов для горячей штамповки, используемых преимущественно для производства пустотелых осесимметричных поковок с применением операции обжима в кузнечно-штамповочном производстве.При изготовлении поковок из высоколегированных сталей и сплавов в результате интенсивного схватывания и налипания ме- талла заготовки, задирообразования и увеличения внеконтактной деформации поковки приобретают неправильную геометрическую форму и размеры, растет брак по чернотам при механической обработке, имеет место низкая стойкость матриц, изготавливаемых из штамповых сталей 5 ХНМ, 5 ХНВ, ЗХ 2 В 8 и др. материалов, рекомендуемых ГОСТ 5950 - 73 и справочной литературой 11,Известен также способ изготовления матриц из штамповых сталей для обрезки облоя и обжима поковок, включающие ковку исходных заготовок, механическую и термическую обработку, а также хромирование, никелирование и химико-термическую обработку 2. Недостатком известного способа изготовления матриц для обжима поковок является недостаточная теплостойкость и износостойкость рабочих слоев инструмента, определяющие малый срок службы обжимных матриц при штамповке поковок из высококачественных сталей аустенитного и мартенситного классов (40 Г 18 ЮЗФ), 12 Х 18 Н 9 Т, 20 Х 13 и др,). Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ изготовления армированных деталей, включающий заливку высокопрочным чугуном твердой вставки с коэффициентом линейного расширения меньшим, чем чугуна, с последующей 5 механической и термической обработкой 3.Недостатком известйого способа применительно к изготовлению матриц для обжима поковок является невозможность получения в поверхностном слое рабочей части матрицы микрополостей, удерживаемых технологическую смазку и предотвращающих адгезионное взаимодействие материалов заготовки и матрицы, что обуславливает низкую износостойкость штампов и получение некондиционных поковок.990413 40 Формула изобретения Целью изобретения является повышение пзносостойкости матриц штампов для обжима поковок за счет получения на рабочей поверхности матрицы сетки поверхностных микротрещин для удержания технологической смазки.Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему заливку высокопрочным чугуном твердой вставки с коэффициентом линейного расширения меньшим, чем чугуна, после термической и механической обработки рабочую поверхность матрицы подвергают 3 - 5-кратной поверхностной закалке, например, путем нагрева до 900 - 1050 С с охлаждением водой.В результате образуется сетка поверхностных микротрещин - микрополостей, развивающихся между зернами графита. Такая структура поверхностного слоя рабочих элементов инструмента обеспечивает высокую маслоемкость в зоне трения и износостойкость штампа. Образовавшиеся микрополости и зерна графита обуславливают проявление эффекта самосмазывания в процессе обжима, так как вследствие пластической деформации поверхностных слоев и увеличения объема за счет температуры, генерируемой в зоне трения, смазка экструдирует из полостей на контактную поверхность. 11 еобходимость совместного использования литой заготовки и 3 - 5-кратной поверхностной закалки обусловлена тем, что использование литых штампов без поверхностной термической обработки не обеспечивает благоприятных граничных условий в зоне контакта поковки с матрицей и приводит к интенсивному износу рабочих поверхностей инструмента и грубым задирам. Приме- неие 3 5-кратной закалки матриц, получс нных, например, ковкой из штамповых сталей, не обеспечивает получение микро- полостей и сопровождается переносом мегаллов и получением бракованных поковок. Способ изготовления матриц осуществляют следующим образом. Выплавка чугуна с шаровидной формой зерен графита производится в электродуговой печи ДСМ - -5 с кислой фужеровкой. Моди фин,про ванне чугуна металлическим магнием осуществляется в герметизированном ковше конструкции ЦНИИТМАШ известным способом. Температура металла перед заливкой составляет 1360 - -1380 С. Заливка производится в сухие песчано- глинистые формы, сушка которых осуществляется в камерных сушилках при 300 - 400 С.Полость для получения отливки располагается в 1 нижней полуформе и обращена расширяющейся частью матричной воронки вниз. Стальные кольца Г-образго сечения изготовляют из поковок стали Л 5, устанавливают в форму при сборке фланцевой частью к верхней полуформе с расположением верхней полочки к оси матрицы и укрепляют 5 стальными шпильками. Полученная отливка после выбивки иобрубки подвергается высокому отпуску при 560+ 20, твердость ее составляет НВ 285+ 327. Затем производится механическая обработка на токарных станках до получения требуемой формы матрицы и слесарная доводка ее рабочей части до получения шероховатости поверхности не более 1,25 мкм с последующей 3 - 5-кратной поверхностной закалкой рабочего профиля на твердость НРС 46 - 52. При этом нагрев до 900 - 1050 осуществляют с помощью ТВЧ или газовой горелки с последующим резким охлаждением водой. Способ испытан при штамповке осесимметричных поковок из стали аустенитного класса 12 Х 18 Н 9 Т. В результате показано, что обжим не сопровождается задирообразованием и схватыванием металлов заготовки и инструмента, поковки характеризуются высоким качеством обжимаемых поверхностей, правильностью формы и геометрических размеров. Износостойкость чугунных матриц повышается в 8 - 1 О раз по сравнению со стальными, обеспечивается стабильность процесса деформирования, сокращаются простои кузнечно-прессового оборудования из-за частой переналадки штампов. 35Предлагаемый способ может бытьиспользован для изготовления валковпоперечной прокатки. 1. Способ изготовления матрицы штампа, включающий заливку высокопрочным чугуном твердой вставки из материала 45 с коэффициентом линейного расширенияменьшим, чем у чугуна, с последующей термической и механической обработкой, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости матриц штампов за счет получения на их рабочей певерхности сетки поверхностных микротрещин для удержания технологической смазки, после термической и механической обработки рабочую поверхность матрицы подвергают 3 - 5-кратной поверхностной закалке.55 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при поверхностной закалке нагрев осуществляют до 900 - 1050 С с охлаждением водой.990418 Составитель Т. Королева Редактор Н. Джуган Техред И. Верес Корректор Г. Огар Заказ 11093/17 Тираж ВИ Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП сПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Технологический справочник по ковке и обьемной штамповке. Под ред. М. В. Сторожева, Машгиз, 1968, с. 804 - 810. 2. Атрошенко А, П. и др. Современные штампы для обрезки облоя. М. - ЛМашиностроениеэ 1966, с. 126.3. Смеляков Н, Н. Армированные отливки. Машгиз, 1958, с. 116, 153.