Способ упрочнения штампов

72) Автор язобрете льский электромеханический институт инженеровжелезнодорожного транспорта 7) Заявя 54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ШТАМПОВ го шт особ упрочнеобходимой конштампов.предложенному и и достигаея способ упроч ющий нагрев доциклических 15-253, превыпособе упрочштампов при ких к предел крупногабаритных х нагрузках близ ен а Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изтовлению инструмента для бамповки крупногабаритных изделий из титановых сплавов и высокопрочных сталейИзвестен способ упрочнения изделий путем тренировки циклическими нагрузками при напряжении ниже предела усталости с последующим отдыхом 01 .Однако известный спния не обеспечивает неструктивной жесткостиНаиболее близким кпо технической сущностмому результату являетснения штампов, включа350-450 С и приложениенагрузок величиной нашающей рабочую 21.Однако при таком с ным, наблюдается пластическая деформация гравюры штампа, приводящая к искажению размеров штампуемых изделий. При циклическом же нагружении в об" ласти упругости не произойдет упрочнения штампа (так как для упрочнениФ штампа необходимы упругопластические деформации). Кроме того, в процессе эксплуатации штампа, усилия деформирования изменяются в широких преде" лах даже при штамповке однородных изделий (в связи с изменением условий смазки, нагрева и т.д.) могут превышать 15-253 от средних рабочих нагружений.Цель изобретения " повышение эксплуатационной стойкости штампов и точности изготовления изделий.Для достижения поставленной цели в способе упрочнения штампов, включающем нагрев до температуры ниже А и циклическое нагружение при этой температуре, предварительно на рабочей поверхности выполняют компенса. ( б; З 92ционные уклоны, а циклическое нагружение осуществляют при интенсивностинапряжений 15-25 кгс/мм и длительностью 5-15 с с проведением корректировки гравюры штампа между цикламинагружения.При этом циклическое нагружениедо корректировки гравюры штампа производят при 450-500 С 12-15 циклов,а после корректировки гравюры штампа производят нагружение в процессе.аэксплуатации штампа при 350-450 С.Предварительное нагружение штампапроводят специально изготовленнойзаготовкой, плотно прилегающей к рабочей поверхности штампа и нагретойдо 700-800 С,Для отвода тепла от штампа в процессе его эксплуатации (с целью поддержания температуры штампа в пределах 350-450 С) опорные поверхностиштампа и опорной плиты профилируют,увеличивая площадь контакта, а наповерхность раздела кладут тонкийпластичный лист металла с хорошейтеплопроводностью, например, тонкийлист технической меди.На чертеже показан штамп, разрезобщий вид.Штамп 1 имеет профилированную рабочую поверхность с углом конусности У и опирается на подштамповую плиту 2, опорная поверхность штампа 1и подштамповой плиты 2 профилирована и между ними положен тонкий листиз теплопроводного материала 3, выталкиватель 4 также имеет профилированную рабочую поверхность с угломконусности У,Угол конусности компенсационногоуклона определяют по формулеУ = агсд ф+(1)агде а - радиус гравюры штампа;йо - разность между упругими перемещениями в центральнойточке штампа на границе гравюры штампа;- пластическая составляющаяперемещения в центральнойточке при однократном нагружении;Ьз - пластическая составляющаясуммарного перемещения вцентральной точке при циклическом нагружении.После тренировки компенсационныеуклоны принимают значения, необхо 6042 ф димые для компенсации только упругихдеформаций при рабочих нагруженидхштампа, так как после тренировкиштамп работает в упругой области. Если гравюра штампа имеет сложную форму, то углы конусности компенсационных уклонов определяют для ряда простых по форме областей, на которые раз.бивают гравюру штампа и по ним строятконфигурацию профиля гравюры штампа. В известном способе создание компенсационных уклонов гравюры штампа не предусмотрено.Тренировку штампа осуществляют при 450-500 С. Этот диапазон температурвыбирают из тех соображений, что при температурах ниже 450 С штамп при интенсивности напряжений д60 кгс/мм находится в упругом сор.стоянии и не происходит его упрочнение, При температурах же выше500 С и при Ы ) 25 кгс/мьР наблюдается явление кратковременной ползучести, в результате которой уровень 25накопленных в процессе тренировкиштампа остаточных напряжений снижается и не происходит упрочнения штампа (при рабочих нагружениях штампнаходится в упруго-пластическом созе стоянии), В известном способе диапазонтемператур упрочнения составляет 350 о450 С, что не соответствует рабочимтемпературам крупногабаритных штампов, нагревающимся в процессе штампов 3 ки до 500 С.Из опытов по циклическому деформированию штамповых сталей (типа5 ХНМ) при 450-500 С следует, чтоупрочнение наступает после 10-15 циклов нагружения при величине интенсив. -ности напряжений 1 = 15-25 кгс/мми при длительности каждого нагружения 5-15 с. Эти условия малоцикловойдеформации наиболее полным образом фф моделируют условия штамповки в крупногабаритных штампах. Увеличение длительности нагружения выше 15 с приводит к кратковременной ползучести, которая снижает уровень остаточных наЗо пряжений. Величину интенсивности напряжений определяют по формуле Действующие напряжения б 4, ог, Ви 6 А находят расчетным путем в засимости от усилий нагружения.5 9260В отличие от известного способа,где циклическая нагрузка при упрочне-.нии штампа на 15-251 превышает рабочую, предлагается тренировку (упрочнение) штампа осуществлять при нагрузке сОответствующей интенсивностинапряжени в объеме штамп Й1525 кгс/мм , что соответствует действительным интенсивностям напряженийв объеме штампа в процессе работы 10штампа,Заготовку для тренировки штампа,имеющую конфигурацию готового изделия, но с компенсационными уклонами,изготовляют из жаропрочных сплавов,например, из ЖС 6-К или ХН 77 ТЮР, Втех случаях, когда не удается сделать заготовку монолитной, ее изготовляют из составных частей. Температура заготовки должна быть не меонее 700-800 С, поскольку при наличии подстывания штампа с поверхностии величины термосопротивления на поверхности контакта при тренировкетемпература рабочей поверхности , 25,штампа не превышает 500 С.После тренировки штампа размерыгравюры корректируют согласно полученной расчетной конфигурации, Приэтом происходит перераспределение 30остаточных напряжений на рабочей поверхности ввиду снятия цасти металла.Поэтому после первой тренировки штаппа проводят вторую тренировку в процессе рабочих нагружений. При этомпосле каждой штамповки проверяют про"филь гравюры и конфигурацию получаемого изделия. В случае необходимостипроводят вторую коррекцию штампа после 5- 10 снятых штамповок. 40Вместе с гравюрой штампа обрабатывают и опорную поверхность штампа1, делают ее волнистой, таким образом, цтобы в проекции на плоскостьразреза получалась синусоидальная 45кривая. Таким же образом обрабатываюти опорную поверхность на опорной плите 2, Затем на поверхность разделакладут тонкий лист 3 технической меди или алюминия, т.е. металла с хоро шей пластичностью и теплопроводностью. Через такую поверхность приработе штампа в процессе штамповкитепло легче отводится от штампа. Предлагаемым способом был изготовлен штамп для осадки дисков из сталиХ 15 Н 5 Д 2 Т радиусом 300 мм. При расчетештампа были использованы кривые де 42 6 формирования штамповой стали 5 ХНИ,Для нагрузки с удельным давлением20 кгс/мм упругая составляющая награнице штампа равнялась 1,46 мм, ав середине, в центральной точке2,184 мм. Разность между ними Ь1=2,184 - 1,46 =. 0,.784 мм, пластическаясоставляющая в центральной точке а,= 0,156 мм, суммарное пластическоеперемещение в центральной точке Ьа == 0,22 мм. Исходя из этих данных,расчитали угол компенсационного уклона0)784 + 0,156 + 0,22300= 0,00367,1,16После профилирования гравюры на кару-сельном станке была обработана и опорная поверхность, на которую нанесли"волны" с амплитудой в 75 мм и периодом 150 мм. Таким же образом была выполнена и опорная поверхность на опорной плите,Из отливки стали ХН 77 ТЮР была изготовлена заготовка для тренировки шта 1 па. Затем штамп поместили в печь напрогрев, где он нагревался до 500 Св течение 12 ч. Заготовку нагревалидо 800 С. ТренирОвку проводили напрессе усилием 30 тыс. тс.Всего было осуществлено 12 цикловнагружения при интенсивности напряжений А = 18 кгс/мм с длитель 2.ностью каждого нагружения 10 с. После тренировки штампа гравюру штампакорректировали до номинальных размеров.В процессе первых вести рабочих,нагружений штампа контролировалигеометрию гравюры штампа, размеры которой несколько изменились, но оста"лись в пределах допуска. В процессештамповки температура штампа изменялась от 400 до 500 С в процессенепрерывной штамповки десяти дисков.В штампах обычной конструкции притаких условиях удавалось отштамповатьтолько 6-7 штамповок. После десятиштамповок рабочая поверхность штампа охлаждалась до 400 С и процессштамповки продолжался.В результате предварительной тренировки (упрочнения) штампа удалосьснизить толщину штамповки (полотнадиска). на 20 мм, стойкость штампа повысилась до 220 штамповок вместо175 по известному способу, пластиФормула изобретения ИИПИ Заказ 2892/10 Тираж 587 Подписно филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,7 9260 ческая деформация гравюры штампа после снятия 50 штамповок (дисков) из стали Х 15 Н 5 Д 2 Т составила всего 1 мм.Предлагаемый способ упрочнения штампов выгоден при производстве 5 крупногабаритных штамповок, типа лонжеронов, дисков и т.д., где не проходят иные способы упрочнения. Тренировка и правильно выбранный угол компенсационного уклона при профили- О ровке позволяют снизить вес получаемых изделий за счет снижения пуска на последующую механическую обработку,15 1. Способ упрочнения штампов, вклю. чающий нагрев до температуры ниже Ас 20 и циклическое нагружение ври этой температуре, о т л и ч а,ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости штампов и точ 42 8ности изготовления изделий, предварительно на рабочей поверхности выполняют компенсационные уклоны, а циклическое нагружение производят при интенсивности напряжений 15-25 кгс/мм и длительностью 5-15 с с проведением корректировки гравюры штампа между циклами нагружения.2, Способ по и, 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что циклическое нагружение до корректировки гравюры производят при 450-500 С 12-15 циклов.3. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что циклическое на,гружение после корректировки гравюры производят в процессе эксплуатации штампа при 350-450 С.:Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Ю 4433920, кл, С 21 О 7/02, 1972.2. Авторское свидетельство СССР й 574477, кл. С 21 О 9/22, 1975