Способ термомеханической обработки биметаллических штампов

 

СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШТАМПОВ, включающий нагрев заготовки до температуры аустенйзации, постуживание , штамповку, закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости к повышения качества воспроизведения штампуемой рабочей фигуры, нагрев производят до температуры закалки наружной поверхности плакирующего слоя и температуры, расположенной между точкой Ас основы и верхней температурой относительной устойчивости аустенита плакирующего слоя, пыльной поверхности плакирующего слоя, а постуживание боковой поверхности в области штамповки плакирующего слоя осуществляют до температуры выше температуры относительной устойчивости i аустенита плакирующего слоя, но ниже точки Ас основы. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NQ Ф

РЕСПУВЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3369919/22-02 (22) 25.12.81 (46) 30.05.83. Бюл. No 20 (72) С. А. Йовнар, Я. В. Грауманис, A. К. Вершина и Е. И. Сидор (71) Физико-техническийинститут АН Белорусской ССР и Рижскийопытный завод технологической оснастки. (53) 621. 785. 79(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 365387, кл. С 21 D 1/78, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 501087, кл. С 21+ 8/00, 1976. (5 4 ) (57 ) СПОСОБ ТЕ РМОМЕХА НИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ- БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ШТАМПОВ, включаюший нагрев заготовки до температуры аустенизации, посту,„Я0„„1020445 А

3(59 С 21Ý 8/00 С 219 9/22 живание, штамповку, закалку и отпуск, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения качества воспроизведения штампуемой рабочей фигуры, нагрев производят до температуры закалки наружной поверхности 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 штамповки плакируюшего слоя осушествляют до температуры выше температуры относительной устойчивости аустенита плакируюшего слоя, но ниже точки Ас основы.

1 1020

Изобретение относится к упрочникицей технопогии стапьанс материалов и может быть испопьэовано в инструментальноштамповом производстве при изготоипю нии ковочных штампов, нресс-4пэрм, вы - 5 садочного инструмента и других инструментальных изданий дпя обработки материалов дав}фннем.

Известен способ изготовпения биметалJQ . пических падений, например матриц штамsos обьемнай штамповки, эакпючаюшийся в нагреве заготовки, состоящей из основы и ппакирукицего слоя, до температуры аустенизации ппаинрующего материала (1100-1200о, штамповке, закапке с температуры штамповки и отпуске 1 $.

Недостатком данного способа явпяется коробление и большая усадка рабочей фигуры в связи с неравномерным распределением деформаций при штамповке и за- 1О калкой поковки от ковочной температуры.

Наиболее бпизким к предпагаемому по гехнической сути и достигаемому реэупьгагу явпяется способ изготовления биметалпических штамповых матриц, вкпючаютий нагрев заготовки до температуры аусгениэации ппакирующего слоя, предвари гепьную штамповку, подстужявание до температуры относительной устойчивости. аусгенига ппакирукмцего слоя, выдержку дпя бейнигного превращения аустейита основы, окончагепьную штамповку дпя формообразования рабочей фигуры, матрицы, закалку н отпуск (2 .

Известный способ обеспечивает повы» 35 шение точности рабочей фн1 уры изготавпиваемой матрицы.

Как правипо, твердость образовавшегося нижнего бейнита основы оказывается выше твердости переоаиажденного, до 40 этой температуры аустенита ппакирующего слоя. При таком условии обеспечивается высокое качество воспроизведения штампуемой рабочей фигуры за счет локапизации деформаций в плакирующем слое 45 заготовки. Однако твердость ппакирующе го слоя поспе охлаждения заготовки в закапочной жидкости оказывается заниженной. Причина - непопное мартенситное превращение аустенита плакирующего саоя 5О из-sa его стабипиэации во время выдержки при температуре, которая пишь немно- го выше точки Мн.

445

ВыдеРжка заготовки при ™ературе 15, верхней точки бейннтного превращения основного материала слабее стабилизирует аустенит и твердость ппакирующего caos и после закалки с этой температуры со.ответствует техническим условиям на иэготовпение формовочных йнструментов. ,Вместе с тем, такая высокотемпературная выдержка не обеспечивает надпежащего качества воспройэведения окончатепьно штампуемой рабочей фигуры, так как верхний бейнит основы по технопогической твердости уступает аустениту плакирующего споя.

Второй недостаток известного способамногочисленность технопогических переходов, требующих бапьшего чиспа нагревательных и охпаждаю ех устройств, технопогических оснасток и контрапьно-иэмеритепьных приборов.

Цепь изобретения - снижение трудоемкости и повышение качества воспроизведения штампуемых рабочих фигур.

Поставпенная цепь достигается тем, что согласно способу термомеханической обработки биметаппических штампов, включающему нагрев заготовки до температуры аустениэации, постуживание, штамповку, закалку и отпуск, нагрев производят до температуры эакапки наружной поверхности ппакирующего опоя и температуры, распоиоженной между Ас основы и верх«, ней температурой относительной устойчи вости аустенита ппакирующего слоя, тыпьной поверхности ппакирующего слоя, а постуживание боковой поверхности в обпасти штамповки ппакируюшего слоя осуществпяют до температуры выше темпера« туры относительной устойчивости аустенита. плакирующего споя, но ниже точки

Ас основы.

На чертеже представпены примерные картины изменения температурного состояния заготовки: а - в момент установки заготовки в контейнер; б - после завершения постуживания заготовки: в — во время штамповки.

На чертеже изображены заготовка 1, мастер-пуансон 2, водоохпаждаемый контейнер 3, бандаж 4, приемная матрица 5 и вытапкиватепь 6.

Способ осуществпяют спедуюшим образом, Партию биметаппических заготовок загружают в устройство ans их нагрева с продопьным перепадом температур. Затем устройство устанавпивают в печь с температурой, равной температуре закалки ппакирующего споя, Нагрев считается завершенным как топько будет достигнута по ппакирующему спою ere закапочная температура, а по тыпьному торцу - температура, распопоженная между точкой Асз основного ма3 - . 1020445 4 териаиа и верхней температурой относи- . появления продуктов распада аустевнта остальной устойчивости.аустенита. плакирую- новвого материала. Зонный rrporraa техио щего материала. Этн предельные темпера- логической твердости, являющийся особевтуры нагрева: тыльного .торна исключают костью предпагаемого способа, также со рост зерна основного материала по край > действует. повышению качества воспреизвев мере в нижней (несущей) части. эа- ведения штампуемой фигуры, готовки и опасность распада переОЯлаж Приемная м&трипа ° установленная В .денного аустенита нлакируяинего слоя во донной части контейнера, снижает начатьэремя последующего постуживания заго- ное усилие штамповки за счет более cscтовки под штамповку- щ бодного течения основного материала.

- . После завершения аустениэируиивего rra- При этом вали ше .приемной матрищы грева заготовки извлекают ih печного уменьшает в процессе штамповки угол устройства, устанавливают в водоохлаж- поворота зерен, включений и других еледаемый контейнер мастер-штампа выдер- ментов структуры, что цовывщет конструкжнвают для формирования ра3юального . g .ционную прочность формовочных rr py . грщщента температур, а затем подверг - ментов. ют штамповке. После штампоиси заготовку охлаждаПриведеннне температурные пределы ют в закалочной среде, затем подвергают постуживания заготовки обеспечивают, с отпуску и передают ва дальнейшую обраодной стороны, образование за счет рас- . >0 ботву. пада аустенита основного материала твер-: Пример. Поиучали биметалличесдой структуры на сравнительно большой кие матрины и вставки матрипы по протоглубине о радиальному направлению за- типу и по предлагаемому способу. биме. готовки, Это уменьшает прежде .всего ко- таллические заготовки выпацняли иэ ста:робление и усадку рабочей фигуры инстру-gg ael марки Ст. 45 (основа) и марки ..мента прежде на заключительном, не счи- ЗХ2В8Ф (плаки юищй слой, толщина тая отпуска, этапе термомеханической об- -,слои 6 мм), Штамповка для формообрарабопси - охлаждение заготовки в зака- ..эования рабочих полостей производилась лочной:среде. С другой стороны, посту- на чеканочном прессе К8340 с усилием

1 живание до нижней температуры дозволя- 30 1000 тельного интервала обеспечивает прида- Режимы термомеханической обработки: ние плакирующему слою высокой эксплу« по прототипу — объемный нагрев эа:атанионной твердости благодаря полному готовки до 1100-1150оС, предварительмартенситному превращению переохлаж« ная штамповка, пос уживание до 600денного аустенита при охлаждении в за- . 650 С> выдержка 60 мин, окончательная калочной среде. . штамповка, ожаждение в масле и от35 пуск (650-670 С, 2 ч); .Сочетание продольного и радиального по предлагаемому способу - объемный, температурных градиентов, образуемых нагрев с rrepeiraraoM температур по про::вормированными цроцессамн йагрева и по;- допьной оси заготовки от 1100-1150оС стуживаиия заготовки, во-первых, позволя- по плакированвоиу торцу до 650-700 С ет в 2-4 раза повысить технопогическую по мльному торцу,.выдержка в водоохтвердость заготовки за пределами облас- - лаждлемом контейнере мастер-штампа до ж вдавливания мастер-пуансона . в сопоста- момента придания по плакированному тор- :вленни с-технологической твердостью .пу заготовки на радиусе. Р=15-20 мм материала внутри этой обаасти. Такой 4 температуры, равной 600-650оС, штам прием обеспечивает формирование высоко- повка эа один ход мастер-пуансона, заго гидростатяческого давления в очаге калка в масло и отпуск (650-670 С, деформации, папожитепьйо влиякивего на 2 ч). качество воспроизведения штампуемой рабочей.фигуры. цовторых, rrprr pearrrrearrrrx 50: Сравнительные данные опробирования указанного приема под плакирующим сл > способов, приведенные в таблице, указыем образуется иодслой провала техвол ." вают на преимущества предлагаемого гической зъердости в связи с меньшим: способа по таким факторам как провзвосодержаиием легирующих элементов в ос- .дительиость, степень упрочнения плакирунавном материале, чем в плакируюшем, 55 ющего crros и качеству воспроизведения

По мере отхода от подслои в тело загс .штампуемой рабочей фигуры.. товки технологическая твердость воэра@с.. Использование предлагаемого 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

18-24 20-22

38-44 3 8-44 38-44, 38-44

40-44 40-44 46-48 46-48

Точность рабочей фигуры

100 100

70 80

П роизводительность, шт (смена

HRC плакируюшего слоя, по чертежу), фактическая

% годной по качеству.воспроизведения ш тампу емой фигуры оснастку и повысит качество воспроизведения штампуемых рабочих фигур. Результаты производственного опробования показали, что способ явпяется технологичным и надежным.

Соответствует чертежу

1020445

Составитель Р. Клыкова редактор Н. Сташишина Техред 8.Далекорей Корректор А. Тяско

Заказ 3844/22 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,