Способ обработки прессового инструмента

ое с ниде т ел ьс т во В 21 3 5/04, ор 8 раб ыть ваесмятию ем зона вторичственна абра лькихставок макси я к обрабат может быть румен втори иэнош Наа благсда най э акал ря образовашг кп в псверхна ны ом,. к ном слое нструмента,ная 1 показ антемпературы папрессонай матрицыр абачей па верхдного цикла гсряаготанки (участак чении метаплим прессаванием и ым к основномуграфике ер изме а ени ер хн стно го бине 1 о гл выщение тепмм атссе а ости н праце ию о сс ния ессовога инс абачей поверхности ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 8103524372610 /31-2717, 11,871510,90.Бюл,38Белорусский политехничеитутС.А.Павловская, ЕИПанПрокапав, Г,Л,Сорокин.,Стасюлевич В,П,1 цульга,Наумов и В.В.Разин62173 (088.8)(57) Изобретение относится к обке металлов давлением и может биспользовано при горячем прессании, Цель изобретения - повышентепла стойкости и сопротивленияр абачей поверхности ст ально го исовогс инструмента, После нескоциклов горячего прессования эагпо достижении 0,2-0,8 веггичины Изобретение относи е металлов давлением использовано при полу ческих иэделий горячи является допалнительн антсв , 8103 э 2 рЦел ь и за бр ет ения лостойкасти и сопратинлени)5 В 21 1 5/04, В 21 С 29/04 мальной стойкости инструмент (например, сталью и матрицу) падгерга.с г объеьламу охлаждению до исходной тем-. пературы. Перед охлаждением инстру - мент выдерживают в контакте с горячей прадеформпронаннай заготовкой,ример с пресс-остатком, н течеопределенного времени, рассчитываемого па формуле, Поверхностный слой инструмента толщиной, трев 1 пцающей величину износа эа предшествующие. циклы формаиэ менения з аготовки, нагревается да температуры ныше критической, Зто приводит к интенсивно; растворению карбидов, переходу углерода и легируюших элементов в твердый раствор и при последующем охлаждении н указанном понерхностном слое образуется эона вторичной закалки, обладающая более высокими эксглуатационными своистваьи, чного отпуска, преимущеэующаяся в поверхностном слое ин румента при обработке по известноспособу, 2 табл, 1 ил,3 15991534 вия поверхность формообразующегоканала инструмента имеет многослойную структуру, светлотравящуюся зо 5ну вторичной закалки, зону вторичного отпуска ( повышенной травимости)и структуру основного металла, чтосвидетельствует, о разогреве поверхности формообразующего канала вышекритических температурГорячее прессование является малоцикловым нестационарным н отношениитеплового режима процессом, На гра -фике изменения температуры поверхностного слоя прессоной матрицы наглубине 1 мм от рабочей поверхностив процессе одного цикла прессованияможно выделить три характерных участка:первый участок (1) характеризуется интенсивным разогревом поверхностно го слоя инструмента э а счет конт акта с нагретым до температуры прессования деформируемым металлом; про 25 должит ел ьно сть разо грена инструмент ана этом участке равна времени процесса формоизменения (при прессованиисталей обычно 1,5-2 с).второй участок (11) характеризу -ется дальнейшим повышением температуры поверхности инструмента и соответствует времени контакта инструмента (матрицы) с горячим пресс-остатком с момента прекращения формо 35изменения заготовки до момента удаления пресс-остатка; продолжительность разогрева инструмента на этомучастке зависит от применяемой конкрентной технологии формоиэменения4 О (при прессовании сталей обычно 2025 с);третий участок (111) характеризуется снижением температуры понерхности инструмента после удаления45 пресс-остатка эа счет отвода тепла вглубинные слои инструмента вплотьдо следующего цикла прессования;время охлаждения зависит от массыинструмента (при прессовании сталейобычно составляет 30-36 с),где М С 1.масса заготовки, кг;удельная теплоемкость материала заготовки, Дж/(кг ал град,);исходная температура загонтонки, С;тр ебуемая т емпер атур а р аз о гр е на р або чей по нерхно стиинструмента на глубине, соответствующей величине износа эа предшествующие циклы,аС13,14;коэффициен теппопронодного материала инструмента,Вт/(м,град),плотность материала.инструмента, кг/м2удельная теплоемкость материала инструмента, Дж(кгф град.исходная температура понерхности инструмента. послеокончания активной стадии .формоиэменения заго,тонки, С;площадь контакта продефорированной заготовки и инструмента, м,2 Т 1 Кач С 2Т: 2 кац 1) контакта с продеформированйойзаготовкой (участок 11) и охлаждения (участок 111) (для сранненияпоказан характер изменения температуры того же слоя матрицы при обработке по известному способу, кривая 2),Способ осуществляют следующимобразом,Обработка стального прессовогоинструмента, например матрицы, представляет собой ряд циклов горячегопрессования заготовок После достижения 0,2-0,8 величины максимапьнойстойкости производят объемное охлаждение инструмента до исходной температуры инструмента, Перед охлаждением инструмент выдерживают в контакте с горячей продеформированнойзаготовкой, например с пресс-остатком в течение времени, которое устанавливают из соотношениями МС 1 Тнач Т)Г 2 ГГ, у, с,(т, - т,)р,(1) Исследование раэупрочнения матриц н процессе прессования показ.алло, что ,в результате терьпческого ноздейстВ известном способе (см,кривую 2)периодическое охлаждение инструмента до исходной температуры не предусматринает качественного изменения эоны термического воздействия на поверхности формообразующего каньона прессоных матриц, особенно когда температура разогрева поверхности прены1599153 6вок) - дополнительный нагрев поверхностных слоев матриц эа счет увеличения длительности контакта инструмента с пресс-остатком - охлаждение; второй цикл прессования (4 прессовки)дополнительный нагрев за счет контакта - охлаждение; третий цикл прессования (3 прессовки) - дополнительныйнагрев - охлаждение: четвертый циклпрессования (2 прессования) - дополнительный нагрев - охлаждение. О Время контакта инструмента с прессостатком для дополнительного нагреваповерхностных слоев инструмента натолщину, превышающую величину износаза предшествующие циклы, определялииз соотношения (1), подставив в негоприведенные значения величин М 1 С(Тщщ-Т ) КГ,С,(,-1 ,.) Р,4 .510 (1080-1000) К 314 5 бО (1000-650)А 63 21 77 1 Г 2и . - 1,1 б -350 0,01Дополнительный нагрев пов 88,856-1 =25 с. хност ных слоев инструмента за счет выдерживания инструмента в контакте с пресс-остатком в течение времени с определенного из соотношения , приводит к образованию в поверхностном слое инструмента при его последующем охлаждении обширной зоны нторичной закалки, обладающей более высокими эксплуатационными свойствами.В результате этого стойкость прессоных матриц при исследовании изобре- . тения повысилась в 1,4 раза. Сопротив" ление смятию оценивали по горячей твердости рабочей поверхности инст" нта, а теплостойкость - по микротвердости. после дополнительного отпуска при 650 и 700 С н .течение 1 ч.Результаты сраннительных 1 испыта-,ний эксплуатационных свойств рабочихповерхностей инструментов, подвергнутых обработке по известному и предлагаемому способу приведены в табл.и 2,рессовани ному спос Стой данногоость матриц при профиля цо изне ла 10 прессовок способу - 14 пр сь в 1,4 раза оставл аемому ре ссовок, т.е. лает температуру отпуска, что приводит к ее преждевременному смятию,В предлагаемом способе (см,кривую 1) за счет увеличения времениконтакта поверхностного слоя формо 5образующего канала матрицы с горячимпресс-остатком,на величину д й (общее время контакта определяется повышеуказанной Формуле) температураслоя, подвергшегося эа предыдущиециклы прессования износу на 0,2-0,8величины максимальной стойкости, повьппается до 820-890 С, т.е, вьппе кри, тической точки Ас,. Это приводит кобразования при последующем охлаждении в указанном слое зоны вторичнойзакалки, обладающей более высокимиэксплуатационными свойствами по сравнению с зоной вторичного отпуска, пре Оимущестненно образующейся на рабочейповерхности инструмента, подвергнутого обработке по известному способу.Увеличение времени контакта инструмента с пресс-остатком, более 25интенсивный разогрев его рабочих поверхностей вызывает интенсивное растнорение карбидов, в результате чегоббльшое количество углерода и легирующих элементов переходит в твердый 30раствор, что и вызывает повьппениетеплостойкости поверхностного слоя исопротивление смятию,П р и м е р. Предлагаемый способбыл опробован н производственных условиях ПО Ижсталь , Прессевали сталь 11 1135ные Т-образные профили из стали 50.Масса заготовок пресс-остаткаМ 4,0 кг; удельная теплоемкость мате 1риала заготовки С 510 Лж/кгград;исходная температура заготовки(т. прессования), Т).; 1080 С; материал прессовых матриц сталь ЗХ 288 Ф;коэффициент теплопроводности материала инструмента, Я 54 Вт/(м град)1 45плотность материала инструмента,5,Э8100 кг/м ; удельная теплоемкость материала инструмента, С (560 Дж/ кгград); температура поверхности инструмента после окончания активнойстадии Формоизменения Т 650 С1 "На)1 1площадь контакта заготовки и инструмента, Р 1 0,01 мТеплрфизические свойства материалазаготовки и инструмента определяли с5, помощью правила аддитивности,Прессонание по предлагаемому способу осуществЛяли по следующей схеме: гпервый цикл прессования (5 прессо- п1599153 Способ обработки прессового инструмента по ант. сн. Р 810352, о т -5 л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения теплостойкости и сопротивления смятию рабочей поверхности стального инструмента, перед охлаждением инструмент выдерживают н контакте с нагретой продеформированной заготовкой в течение времени, определяемого из соотношения ь ЖИ вс А 5мс,(т, -т )ТУ УГ;ь у с,(т,-т,)Р,где М,С20 Таблица Способ обработкиматриц Температура испытания, С650 700 3,02 ПрототипПредлагаемый спо"соб 3,29 2,88 т а б л и ц а 2 Способ обкатки матМикротвердость, Н и 0,981 ГПа Измеряемый участок матриц(исходная) После дополнительного отпуска в тео чейие 1 ч при Т,Риц 650 7005,86 ПоверхностныйслойГлубинные слоиматрицы на расстоянии,10 мм Прототип 4,50 5,80 6,08 4,30 Предлагаемый способ 8,00 Поверхностный слойГлубинные слоиматрицы на расстоянии 10 мм 7,00 5,90 6,08 6,08 4,40:ьормула изобретения масса заготовки, кг; удельная теплоемкость мате" риала заготовки, Дж/(кг х град);исходная температура загоотонки, С;требуемая температура (Т,1 А,). разогрева рабочей поверхности инструмента наглубине, соответствующейвеличине износа за предшестонующие циклы, С;- коэффициент теплопронодностиматериала инструмента,Вт/(мггад,- плотность материала инструмента, кг/м ч;С - удельная теплоемкость материала инструмента,Дж/(кг град);Т - исходная температура поверху Начности инструмента после окончания активной стадии формоизменения заготовки;Р - площадь контакта продеформи 1рованной заготовки и инструмента, мпрогревая поверхностный слой инструмента толщиной, превышающей величинуизноса а рредшествующие циклы формоизменения заготовки, до температурывыше критической Ас,.1599153 Составитель О, КДолинич Техред Л.Олийнык Редакт Подписи комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРМосква, Б, Раушская наб., д. 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор Гагарина, 10 Заказ 3109ВНИИПИ Госу твенног 113035 ьников Корректор