Способ термической обработки штампов

Изобретение относится к упрочияющей технологии металлов и может бытьиспользовано непосредственно в инст,рументально-штамповом производстве,1 в частности при закалке рабочих контуров матриц и пуансонов разделительных и формовочных штампов.Известен способ термической обработки штампов, включающий предварительную термообработку (улучшеиие),подогрев до температуры, соответствующей температуре относительной устойчивости аустенита (450-600 фС), поочередный индукционный нагрев рабочихповерхностей штампа и охлаждение взакалочной среде (1. 15Однако использование этого способавозможно только при термообработкештампов, выполненных из высоколегированных материалов, обладающих областью относительной устойчивости 2 Оаустенита. Кроме того, способ требуетизготовления серии индукторов для на.грева различных по форме рабочих эле-,ментов штампа, что связано со значительными производственными затратами.25Наиболее близким к изобретению потехнической сути и достигаемому ре-.зультату является способ термическойобработки штампов, включающий объемный подогрев до температуры, соот-.ветствующей температуре относительной устойчивости аустенита, и циклический индукционный нагрев рабочегоконтура матрицы в интервале температура подогрева - температура закалки,Известный способ позволяет повы-,сить равномерность закалки рабочейповерхности и сократить число используемых индукторов Г 23.Однако по мере уве ичения чи ла40 циклов индукционного нагрева разви.вается термическая стабилизация аустенита, что сопряжено с возрас-танием количества остаточного аустенита, для мартенситного превращения которого необходимо применение ., глубокого холода. В то же время, использование глубокого холода усложняет технологию упрочняющей обработки и повышает вероятность треаунообразования на рабочем контуре изделия. По О этому число циклов индукционного на, грева должно быть ограниченным, однако такое ограничение может привести к недогреву участков рабочего контура с локально ослабленными магнитны ми потоками. Вследствие неполноты или отсутствия аустенизации материала понижается качество закалки рабочего контура и возможен брак по причине заниженной зонной твердости. Недостаточная технологическая надежность сужает область Использования способа, особенно в штучных мелкосерийных производствах, к числу которых относится инструментально .штамповое производство, предназначенное для удовлетворения собственных нужд предприятия.Цель изобретения - повышение рав-., номерности закалки. Цель достигается тем, что согласно способу термической обработкиштампов, включающему объемный подо.грев до температуры, соответствующейтемпературе относительной устойчивости аустенита, циклический индукционный нагрев рабочей поверхности в интервале температура подогрева-температура закалки, закалку и отпуск,предварительно производят нормализацию, подогрев осуществляют до температуры, соответствующей температуреверхнего бейнитного превращения, после циклического индукционного нагрева производят иэотермическую выдержкупри температуре подогрева и затем про 1 изводят дополнительно индукционныйциклический нагрев рабочей поверхности в интервале температур на 50-150 Свыше температуры закалки - температуры подогрева,Предварительная обработка обеспечивает понижение нижней границы интервала допустимых закалочных температур материала в состоянии поставки. В качестве предварительной обработки можно применить нормализациюили улучшение,Предусмотренная изотермическая выдержка приводит к образованию научастках рабочего контура, аустенизированных в период предварительногоциклического индукционного нагрева,верхнего бейнита. В то же время поостальным неаустениэированным участкам этого контура изотермическая выдержка не вносит в их структуру, подготовленную предварительной обработкой для снижения закалочной температуры, существенных изменений.Верхний бейнит отличается от других продуктов распада аустенита самой высокой термической стабильностьюпри последующем нагреве. Обусловленоэто тем, что верхний бейнит наделенвысокой сопротивляемостью рекристаллизации, нарушающей упорядоченныймеханизм формирования аустенита и,.тем саьым, вызывающей бурный ростзерна, ответственного за крупнокристаллический излом. Поэтому при аустенизации материала со структуройверхнего бейнита, нагрев можно производить на 50-150 С выше температуры аустенизации того же материала снормализованной или улучшенной структурой. В итоге расширяется воэможность использования индукционного нагрева под закалку, если даже по условиям формирования магнитных полейне обеспечивается равномерность нагрева.1006514 Твердость в точках 1 и 2/ НУ, -Нуд / при числециклов индукционного нагреваС п о с о б Интервалциклическогоиндукционногонагрева, С 1 2 3 550-250 570-290 560-290 560-340 530-330 460-355 500-400 410-450 550-850 550-920 Иэ ве стный Предлагаемый 530-ЗМ 540-426 550-400550-470 420-920420-1000 500-475 485-530 В известном способе - общее число циклов, в предлагаемом способе - послеизотермической выдержки,П р и м е р. Матрицы из стали 5 ХГСВФ обрезного штампа со сложной формой рабочего окна на поковку "рамкаф перед контурной закалкой подвер,гались предварительной обработке по двум вариантам - отжигу и нормализации в сбответствии с общепринятыми режимами.а) отжиг - нагрев до 650 С, выдержка 2 ч, продолжение нагрева до 880 ф С, выдержка 1 ч, охлаждение с пе чью до 300 ф С, нагрев до 650 С, выдержка 2 ч, охлаждение с печью,в) нормализация - нагрев до 650 фС, выдержка 2 ч, продолжение нагрева до 880 фС, выдержка 1 ч, охлаждение на 15 воздухе до 300 С, нагрев в печи до 650 С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе.Контурная закалка осуществлялась с использованием индуктора с внутренним 20 охлаждением по известному способу на матрицах с отожженной структурой, а по предлагаемому способу - с нормализованной структурой. Для стали 5 ХГСВФ верхняя температура бейнитного пре вращения аустенита и температура наи-большей относительной устойчивостич Как видно из таблицы, требуемая техническими условиями на изготовление матриц твердость достигается только при использовании предлагаемого способа. При этом окончательный циклический нагрев можно производить как в интервале 420-9200 С(четыре цикла), так и в интервале420-100 д С( два циклаПревышение верхней температуры заключительного ЬОциклического индукционного нагрева по отношению к нормальной температуре закалки для первого варианта режима .циклирования составила 50 С и для вто.рого - 130 фС. 65 аустенита отвечают соответственно значениям 420 и 550 С,. Нормативная температура закалки этой стали в сос- тоянии поставки 860-870 С. На основе исходных данных были установлены следующие интервалы опытного циклического индукционного нагреваг для известного способа 550-850 и 550-920 С (при числе циклов 1-2-4-6), а по предлага емому способу - на предварительном этапе 420-870 С (два цикла) и на заключительном - 420-920 и 420-1000 фС ,(1-2-4-6), Скорость индукционного на,грева 60-80 С/с. Иэотермическая выдержка матриц выполнялась при 420 С в течение 2 ч.По техническим условиям на изготовление матриц вдоль рабочего контура колебания твердости допустиию в пределах НУ 450-Ну 550. В эксперименте твердость матриц контролировалась после контурной закалки с отпуском (550-570 С, 2 ч) в точках рабочего контура с максимальной (точка 1) и минимальной (точка 2) интенсивностями нагрева.Опытные данные приведены в табли:це.1Таким образом, использований преД- лагаемого способа обеспечивает.расзаирение области применения контурной закалки в процессах упрочнения штамповых иэделий со сложными рабочими контурами.)В качестве базового варианта принят способ термической обработки штампов, включающий объемный нагрев под закалку, закалку и отпуск. По сравнению с базовым вариантом предла- гаемый способ обеспечивает устранение эакалочных деформаций, что снижает на80-90 затраты на слесарную доводку: матриц, выполненных перед закалкой. в1006514,Составитель Р.КлыковаРедактор Г.Безвершенко Техред А.Ач Корректор С.Шекмар Эакаэ 2055/43 .Тираж 566 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж,Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 размер по сочленяемой детали (пуансона) .Предлагаемый способ упрочнения.поз воляет в 2-3 раза сократить расход ста ли Х 12 М путем замены сталями УВ-У 10. Причем стойкость матриц иэ сталей У 8-У 10, подвергнутых обработке по предложенному способу, по сравнению с базовым вариантом выше на 50- 100.