Способ термомеханической обработки биметаллических штампов

/ОО С ЕННЫЙ КОМИТЕТЭОЬРЕТЕНИй И ОтНРЬ ГОСУДАРСПО ДЕЛ ИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ния Н Беавод(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 0 365387, кл. С 21 П 1/78, 1973.2, Авторское свидетельство СССР М 501087, кл. С 212 8/00, 1976. (54) (57 ) СПОСОБ ТЕ РМОМЕХА НИЧЕС КОЙ ОБРАБОТКИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШТАМПОВ, включающий нагрев заготовки до температуры аустенизации, постуживание, штамповку, закалку и отпуск, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что с целью снижения трудоемкости и повышекачества воспроизведения штампуемой рабочей фигуры, нагрев производят до температуры закалки наружной поверх ности плакируюшего слоя и температуры, расположенной между точкой Ас основы и верхней температурой относительной устойчивости аустенита плакируюшего слоя, пыльной поверхности плакируюшего слоя, а постуживание боковой поверхности в области штамповаи плакируюшего слоя осуществляют до температуры выше температуры относительной устойчивости аустенита плакируюшего слоя, но ниже точки Ас основы.1 1020Изобретение относится к упрочняющейтехнологии стапыых материалов и можетбыть использовано в инструментальноштамповом производстве при изготовлении ковочных штампов, нресс-форм, вы - 5садочного инструмента и других инструментальных иэделий дпя обработки материалов давланнем.Известен способ изготовления биметал 1 О. лических иэделий, например матриц штампов обьемнай штамповки, заключающийсяв нагреве заготовки, состоящей из основы и плакирующего слоя, до температурыаустенизации планирующего материала. (1100-1200 о, штамповке, закалке стемпературы штамповки и отпуске Г 1 ),Недостатком данного способа является коробление и большая усадка рабочейфигуры в связи с неравномерным распределением деформаций при штамповке и закалкой поковки от ковочной температуры.Наиболее близким к предпагаемому погехнической сути и достигаемому результату является способ изготовления биметаллических штамповых матриц, включающий нагрев заготовки до температуры аусгениэации ппакирующего слоя, предварительную штамповку, подстужявание дотемпературы относительной устойчивостиаусгенига плакирующего слоя, выдержку ЗОлпя бейнигного превращения аустеятаосновы, окончательную штамповку для формообразования рабочей фигуры матрицы, закалку и отпуск 2.Известный способ обеспечивает повы 35шение точности рабочей фигуры изготавпиваемой матрицы,Как правило, твердость образовавшегося нижнего бейнита основы оказывается выше твердости переоаиажденного, до 40этой температуры аустенита ппакирукщего слоя. При таком условии обеспечивается высокое качество воспроизведенияштампуемой рабочей фигуры за счет локализации деформаций в планирующем слое 45заготовки. Однако твердость ппакирующего слоя после охлаждения заготовки в закалочной жидкости оказывается заниженной, Причина - неполное мартенситноепревращение аустенита плакирующего слоя 50из-еа его стабилизации во время выдер-жки при температуре, которая лишь немно-го выше точки Мн. 448 Выдержка заготовки при температуре . верхней точки бейнитного превращения основного материала слабее стабилизирует аустенити твердость плакирующего слоя и после закалки с этой температуры со.ответствует техническим условиям на иэготовпение формовочных инструментов.,Вместе с тем, такая высокотемпературная выдержка не обеспечивает надпежащего качества воспройзведения окончательно штампуемой рабочей фигуры, таккак верхний бейнит основы по технологической твердости уступает аустениту плакирующего слоя.Второй недостаток известного способамногочисленность технологических переходов, требующих большего числа нагревательных и охлаждающих устройств, технологических оснасток и контрольно-измерительных приборов.Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение качества воспроизведения штампуемых рабочих фигур.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу термомеханнческойобработки биметаллических. штампов, включающему нагрев заготовки до температуры аустениэации, постуживанне, штамповку, закалку и отпуск, нагрев производятдо температуры закалки наружной поверхности плакирующего слоя и температуры,расположенной между Ас основы и верх,ней температурой относительной устойчивости аустенита плакирующего слоя, тыльной поверхности плакирующего слоя, апостуживание боковой поверхности в области штамповки плакирующего слоя осуществляют до температуры выше температуры относительной устойчивости аустенита. плакирующего слоя, но ниже точкиАс основы.На чертеже представлены примерныекартины изменения температурного состояния заготовки: а - в момент установкизаготовки в контейнер; б - после завершения постуживания заготовки: в - вовремя штамповки.На чертеже изображены заготовка 1,мастер-пуансон 2, водоохпаждаемый контейнер 3, бандаж 4, приемная матрица 8и выталкиватель 6.Способ осуществпяют следующим образом,Партию биметаллических заготовок загружают в устройство дпя их нагрева спродольным перепадом температур, Затемустройство устанавливают в печь с температурой, равной температуре закалкиплакирующего слоя,Нагрев считается завершенным кактолько будет достигнута по ппакирующему слою его закалочная температура, апо тыльному торцу - температура, расположенная между точкой АсЗ основного ма3 . 1020445 4 териапа и верхней температурой относи- . появления продуктов распада аустевнта остальной устойчивости.аустенита. плакирую- новного материала. Зонный провал техво- щего материапа. Этн предельные темпера-логической твердости, являющийся особевтуры нагрева тыльного.торца исключают костью предпагаемого способа, также сорост зерна основного материала по край действует.повьппению качества воспреиз- веЯ мере в нижней (несущей) части. эа- ведения штампуемой фигуры. готовки и опасность распада переохлаж- . Приемная матрица, установленная в .денного аустенита впакирувщего слоя во донной части контейнера, снижает начать- ерема последующего постуживания заго- ное усилие штамповки за счет более свотозящ под штампОВВ 3 щ бодного течения основного материала.После завершения аустенизируизвего ыа- При этом вали ще.приемной матрвщы грева заготовки извлекают Мэ печного уменьшает в процессе штамповки уголустройства, устанавливают в водоохлаж- поворота зерен, включений й другах эледаемый контейнер мастер-штампа выдер- ментов структуры, что новвпнает ковструкжнвают дпя формирования резального .15 .ционную прочность формовочных ввстру% градиента температур, а затем подверга- ментов.ют штамповке. После штампоищ заготовку охлаждаПриведенные температурные пределы ют в эакалочвой среде, затем подвергают постуживааия заготовки обеспечивают, с . отпуску и передают ыа дальнейшую обраодной стороны, образование за счет рас- о ботку.пада аустенита основного материала твер-: П р и м е р. Поиучали биметалличесдой структуры на сравнительно большой кие матрицы в вставки матривы по протоглубине ио радиальному направлению за- типу и по предлагаемому способу. Вимеготовкв, Это уменьшает прежде. всего ко- таллические заготовки выпопняли из ста. робпение ы усадку рабочей фигуры инструлей марки Ст. 45 (основа) и марки мента прежде ыа заключительном, не счи- ЗХ 2 В 8 Ф (ппаки:ующий спой, толщинатая отпуска, этапе термомеханической об- -,слоя 6 мм), Штамповка дпя формообраработки - охлаждение заготовки в зака- .эования рабочих новостей производилась лочной:среде. С другой стороны, посту- начеканочном прессе К 8340 с усилиемживание до нижней температуры дозволя-. Зо 1000 тс.тельного интервала обеспечивает прида- Режимы термомеханической обработкиф ние плакирующему спою высокой эксплупо прототипу - объемный нагрев эа:атационной твердости благодаря полному .готовки до 1100-11 ИРС, предваритепьмартенсытному превращению переохпажная штамповка, постукивание до 600- денного аустенита при охлаждении в за С, выдержка 60 миы, окончательная калочной среде, .штамповка, ожаждевие в масле и от 35пуск (650-670 С, 2 ч);.Сочетание продольного и радиальногопо предлагаемому способу - объемный , температурных градиентов, образуемых нагрев с перепадом температур по про:;нормированными цроаессамы Йагрева и по,- допьной оси заготовки от 1100-1150 оС стуживавия заготовки, во-первых, позволя- по плакированному торцу до 650-700 С ет в 2-4 раза повысить технопогическую по тыльному торцувыдержка в водоохтвердость заготовки эа пределами облас-лакдвемом контейнере мастер-штампа дож вдавливания мастер-пуансона. в сопоста- момеыта придания по плакнрованному тор-впеыии с-технологической твердостью .цу заготовки на радиусе. Р=15-20 мм материала внутри этой обпасти. Такой 45 температуры, равной 600-650 С, штамприем. обеспечивает формирование высоко- повка эа один ход мастер-пуансона, заго гвдростатыческого давления в очаге калка в масло и отпуск (650-670 ОС, деформаци 3 й, попожитепьйо влияющего на 2 ч).качество воспроизведения штампуемой рабочей.фигуры. Вовторых, ври реализации 50 . Сравнительные данные опробирования указанного приема под плакврувщим спо- . способов, приведенные в таблице, указыем образуется иодспой провала техвопо-," вают ыа преимущества предлагаемого гической твердости в связи с меньшим способа ио таким факторам как произвосодержавием легнрующих элементов в ос- дитепьиость, степень упрочнения плакирунавном материале, чем в плакирующем, 55 ющего слоя и качеству воспроизведения По мере отхода от подспоя в тело заго- .штампуемой рабочей фигуры товхи технологическая твердость возрас- . Использование предпагаемого способа тает вследствие.снижения температуры и обеспечит по сравнению с прототипом (он.1020445 же базовый объект) снижение трудоемкости,термомеханической обработки формовочных инструментов в 2-2,5 раза, зко номию электроэнергии для обогрева печей, понижение расходов на технологическую 0-2 2 38-44 38-44 38-44, 38-4 40-44 40-44 46-48 46-4 о че ическ ответствует черте очность рачей фигуры 10 0% годной покачеству восПроизводительность, шт (смена НВС плакируюшего слоя,роизведе ампуем гуры оснастку и повысит качество воспроизведения штампуемых рабочих фигур, Результаты производственного опробования показали, что способ явпяется технологичным и надежным./22 Тираж 568 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва,Ж, Ра