Способ термомеханической обработкиштампов

в 802383 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) За я влено 16.02.79 (21) 2725893/22-02с присоединением заявки РЙОпубликовано 07.02.81. Бюллетень Лв 5Дата опубликования описания 02.81 ао делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШТАМПОВИзобретение относится к термомеханичес.кой обработке стальных материалов и можетбыть использовано в инструментально-штамповом производстве при изготовлении штамповых изделий для обработки металлов давлением,Стойкостной ресурс штамповых изделий,выходящих из строя преимущественно по об.раэованию магистральных трещин, зависит отструктуры деформирующего материала и оста.точных напряжений, действующих в местах воз.никновения этих трещин. Если компонентыостаточных напряжений б, Ю и б растягивающие, то процессы развития усталостныхтрещин ускоряются, а при действии, сжимающих остаточных напряжений - замедляются.Известны приемы поверхностно-пластической обработки, обеспечивающие повышениеусталостнойпрочности изделий за счет образования в их приповерхностных слоях оста.точных сжимающих напряжений 1. Эти приемы могут быть реализованы в процессахповерхностного упрочнения изделий термомеханической обработкой (2), Причем эффектив. ность поверхностной термомеханической обреботки, в частности по параметрам термической устойчивости упрочнения и трещнностойкости, зависит как от исходной структуры аустенита, подвергаемого деформированию, 5 так и от времени последеформационной вы.держки аустенита, эакаливаемого затем на мар-, тенсит. Известен способ термической обработки мо- Олотовых штампов, принятый эа прототип, включающий объемный двухступенчатый нагрев дотемпературы закалки и дополнительный нагревучастков возможного образования усталостныхтрещин, осуществляемый в промежутке междустепенями объемного нагрева с температуры500 - 600 С до температуры выше точки Асзна 50-100 С, подстуживание до 750-780 Сзакалку и отпуск 13. Известный способ посравнениюс обычной термообработкой моло.товых штампов, т,е. беэ выполнения дополнительного нагрева, обеспечивает повышение ихконструктивной прочности преимущественноза счет улучшения структуры аустенита, зака.ливаемого на мартенсит. Однако при высокихзначениях отношений, местных напряжений, воз-никаюших в местах резких изменений формыгравюры штампа, к номинальным напряжениямизвестный способ упрочнеиия недостаточно зффек.тивен, Этот недостаток обусловлен тем, что до.полнительный нагрев не в состоянии обеспечить образование остаточных сжимающих напряжения высокой интенсивности, способныхповысить усталостную прочность цггампов.Цель изобретения - повышение эксплуатационного ресурса штампов.Это достигается тем, что в способе, включающем подогрев, индукционный нагрев зонобразования усталостных трещин до. температуры на 50 - 100 С выше точки Асз, объемный нагрев до температуры закалки, постужнвание, закалку и отпуск, перед подогревомв зонах образования усталостных трещин выполняют наплывы, возвышающиеся над поверхностью гравюры на величину, соответствуюшую допустимой глубине образования усталостных трешин, а удаление наплывов.осуществляют вдавливанием во время подстуживания,В результате вдавливания наплывов возникают, благодаря стеснению металла, остаточные напряжения сжатия, которые закрепляются мелкодисперсными частицами карбиднойфазы, выделяюшимися в период псдстуживания аустенита, При закалке изделия эти остаточные напряжения сжатия наследуются мартенситом и почти не растрачиваются при выпол.ненни конечной операции - отпуска. Такимобразом, отличительные признаки предлагае.мого способа обеспечивают образование научастках развития усталостных трещин интенсивных термически устойчивых остаточныхнапряжений сжатия, что повышает стойкостный ресурс штамповых изделий.Сущность предлагаемого способа поясня.ется чертежом: на фиг. 1 в качестве примераобъекта местной термомеханнческой обработкипредставлена высокоточная матрица 1 дляполучения фланца изолятора силового венти-,ля. По рабочей фигуре матрицы предусмотренакольцевая канавка У-образного сечения, по днукоторой происходит, вследствие концентрациинапряжений растяжения, зарождение н развитие усталостной трешины 2. На фиг. 2 по.казана схема ликвидации наплыва 3 штампов.кой в цикле термомеханической обработкиматрицы (на фиг. наплыв зачернен), что до.стигается с помошьюинструмента 4, сцентрированного с матрицей посредством контрольной вставки 5.П р и м е р. Изготавливалась партия мат.риц (фнг. 1) из стали Х 12 М для полученияфланца с кольцевым выступом, неплоскост. 5 1 О 15 20 25 30 35 Щ 45 0 5 ность опорной поверхности которого при стыковой конценсаторной сварке с корпусом венгиля не должна превышать 0,01 м, Вмятиныи выступы на этой поверхности, обусловлен.ные, например, присутствием усталостной трещины в матрице, не допустимы. При обработ.ке закаленных матриц лезвийным инструментом можно получать кольцевую канавку срадиусом по дну не менее 0,10 - 0,15 мм. Из.за столь большого радиуса сварка фланцевс корпусами вентилей велась на чрезмерножестких режимах, что приводило к относительно большому проценту брака готовыхизделий по герметичности.Исходные заготовки подвергали горячейпроковке и нормализации, после чего осуществляли их токарную обработку с обра.зованием наплыва, возвышающегося над дномкольцевой канавки на 0,2 мм (фиг.2), слесарную обработку шлифовку базовых поверх.ностей и доводку отверстия под выталкиватель в размер. Полученные заготовки подвергали очистке и гальваническому никелированию для зашиты от окалинообразования.Толшина никелевого покрытия составляла 5 -10 мкм. Последующие операции, относящиесяк термомеханической обработке матриц, проводили в следуюшем порядке:- подогрев в печи, имеющей температуру600 - 650 С, с выдержкой в печи 20 - 25 мин;- двукратный индукционный нагрев покольцевой канавке до 1080-1120 С с промежуточной выдержкой 15 - 20 сек;- объемный нагрев матриц под слоем графита до 1030 - 1050 С с выдержкой при этойтемпературе в течение 30 - 35 мин;- подстуживание на воздухе до 820 - 860 Сс контролем температуры по интенсивностисвечения заготовки;- штамповка наплыва с использованиеммастер-пуансона, предварительно подогретогодо 400-450 С;- повторное подстуживание на воздухе дотемпературы 750 - 780;, - закалка в масле;- отпуск при 550 С до твердости НВС 58 -60;- полировка рабочей фигуры и техническийконтроль,Представленные в таблице данные сравни.тельных испытаний матриц на среднюю стойкость (тыс, шт, штамповок), показывает,что при использовании предлагаемого способаобеспечивается по сравнению с прототипомповышение стойкости матриц в 2,5 раза. Кроме того, предлагаемый способ позволяет полу, чить канавки с радиусом по дну 0,015 мм,что улучшает качество конденсаторной сварки.802383 Способ обработки матриц Стойкость Термообработка: закалка с 1030 - 1050 С,отпуск при 190 - 210 С до НЯС 59 - 61 + вы.полнение кольцевой канавки лезвийныминструментом 30 Термообработка по прототипу (а.сЗ 522245) +выполнение кольцевой канавки лезвийныминструментом Изготовление матриц по предлагаемомуспособу 250 Формула изобретения 20Способ термомеханической обработки штам-. пов, включающий подогрев, индукционный на.грев зон образования усталостных трещин до температуры на 50 - 100 С выше точки Асз, объемный нагрев до температуры закалки, подстуживание, закалку и отпуск, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что, с целью повышения зксплр атационного ресурса штампов, перед подогревом в зонах образования усталостных трещин вы, полняют наплывы, возвышающиеся над поверхкостью гравюры йа величину, соответствующую допустимой глубине образования усталост.ных трещин, а удаление наплывов осуществил.ют вдавливанием во время подстуживания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Справочник металлиста", т, 4; М 1977,с, 145-167.2, Новиков И. И. Теория термической обработки металлов, М 1974, с, 387 - 393,3. Авторское свидетельство СССР Юф 522245,кл, С 21 О 9/22, 1975,802383 Рис 0 СоставительТехред Л. Р, Клыковекарь Корректор М. Кост Редактор Е. Братчиков Тираж 629ВНИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ПодписноЗаказ 10509/3 ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн