Матрица для прессования изделий

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением ,в частности, к инструменту для прессования, например, гильз и других изделий, и может быть использовано для прессования различных изделий из листового материала. Цель изобретения - повышение стойкости за счет уменьшения потерь на трение и перераспределения возникающего при этом тепла путем увеличения теплоподвода к изделию и возможного восстановления рабочей и калибрующей зон матрицы. Эти зоны покрыты низкотеплопроводным покрытием. Покрытие состоит из наружного и переходного слоев с отношениями их теплопроводностей к теплопроводности матрицы 0,3...0,5 и толщин покрытия в зонах 1,0...2,6. Отношение твердости наружного слоя к твердости материала матрицы составляет 1,7...2,0, а промежуточный слой выполнен с переменной твердостью по толщине в направлении от матрицы к наружному слою, изменяясь от величины, равной твердости материала матрицы, до величины твердости наружного слоя. При работе матрицы тепло от трения, возникающее в зоне ее взаимодействия с прессуемым изделием за счет низкотеплопроводности покрытия, перераспределяется с увеличением доли тепла, идущего в прессуемое изделие, и уменьшением тепла, идущего в матрицу. 3 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (у 4 В 21 С 25/00, 25/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4288522/25-27 (22) 21.07.87 (46) 15.07.89. Бюл. У 26 (72) Л.Г.Гулянский, А.В.Колядинский, В.С.Стороженко, И.М.Мороз и В.В.Клименко (53) 621.774.38(088.8) (56) Еленев С.А. Холодная штамповка.

М.: Высшая школа, 1981, с. 191-192. (54) МАТРИЦА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструменту для прессования, например, гильз И других изделий, и может быть использовано для прессования различных иэделий иэ листового материала. Цель изобретения — повьппение стойкости за счет уменьшения потерь на трение и перераспределения возникающеro при этом тепла путем увеличения теплоподвода к изделию и возможного восстановления рабочей и калибИзобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструменту для прессования, например, гильз и других изделий, и может быть использовано.для прессования различных иэделий иэ листового материала.

Цель изобретения — повышение износостойкости инструмента.

На фиг. 1 показана конструкция матрицы; на фиг.2 — схема изменения твердости по толщине покрытия; на фиг. 3— диаграмма результатов экспериментов.

В табл. 1 представлены обоснования, подтверждающие оптимальность

„„SU,„, 149 346 А1

2 рующеи эон матрицы. Эти зоны покрыты низкотеплопроводным покрытием. Покрытие состоит иэ наружного и пере-. ходного слоев с отношениями их теплопроводностей к теплопроводности матрицы 0,3-0,5 и толщин покрытия в зонах 1,0-2,6. Отношение твердости наружного слоя к твердости материала матрицы составляет 1,7-2,0, а промежуточный слой выполнен переменной твердостью по толщине в направлении от матрицы к наружному слою, изме.няясь от величины, равной твердости материала матрицы, до величины твердости наружного слоя. При работе матрицы тепло от трения, возникающее в зоне ее взаимодействия с прессуемым иэделием эа счет ниэкотеплопроводности покрытия, перераспределяется с увеличением доли тепла, идущего в прессуемое изделие, и уменьшением тепла, идущего в матрицу.

3 ил., 2 табл. интервала изменения отношения теплопроводности покрытия к теплопроводности материала матрицы.

В табл. 2 представлены обоснова- Ф ния, подтверждающие оптимальность отношения твердостей слоев.

Матрица 1 для прессования иэделий жестко закреплена в оправе 2 и содер- жит рабочую 3 и калибрующую 4 зоны.

Последние покрыты ниэкотеплопровод- . ным двухслойным покрытием 5, состоящим иэ наружного и переходного слоем, отношение теплопроводностей материалов которых к теплопроводности материала матрицы равно 0,3-0,5; от1493346 ношение твердости материала наружногЪ слоя к твердости материала матрицы составляет 1,7-2,0, а твердость промежуточного слоя изменяется по толщине в направлении к наружному слою от величины, равной твердости материала матрицы, до величины твердости наружного слоя.

При работе матрицы 1 тепло от трения, возникающее в зоне ее взаимодействия с прессуемым изделием за счет ниэкотеплопроводности покрытия

5 рабочей 3 и калибрующих 4 эон, перераспределяется с увеличением доли тепла, идущего в прессуемое иэделие, и уменьшением тепла в матрицу.

° Результаты, характеризующие распределение тепла, проходящего через матрицу, и температуру изделия, приведены в табл. 1.

На основе определения части тепла от трения, которое проходит через покрытие в матрицу, и изменения при этом температуры иэделия экспе- 25 риментально установлеио, что оптимальным для указанных параметром (см. табл. 1) является диапазон отношения теплопроводности покрытия и матрицы 0,3-0,5. Это связано с тем, 30 что при снижении теплопроводности покрытия уменьшается количество тепла от трения, которое проходит в матрицу, и увеличивается доля тепла, идущего в прессуемое изделие. При уменьшении этого отношения ниже 0,3 снижается прочность покрытия ввиду увеличения его хрупкости. С повышением температуры деформируемого иэделия растет его пластичность и снижается сопротивление пластическому деформированию, что способствует уменьшению потерь на трение при прессовании и сокращению затрат энергии на этот процесс. При увеличении этого отношения выше 0,5 увеличивается температура матрицы, что отрицательно влияет на ее износостойкость.

В процессе исследования установлено, что с ростом отношения тведости наружного слоя покрытия к матрице уменьшается износ покрытия, но одновременно увеличивается склонность к образованию задиров и схва тыванию поверхности покрытия с прессуемым изделием (см. табл. 2).

Оптимальным отношением укаэанных твердостей является 1,7-2,0. При увеличении твердости выше указанного диапазона увеличивается на 15Х склонность к образованию эадиров и схватыванию с изделием. При уменьшении твердости ниже указанного диапазона износ покрытия увеличивается iч на 20 X.

Как показывают результаты проведенных испытаний, наличие переходного слоя с переменной твердостью, увеличивающееся от твердости матрицы до твердости наружного слоя (см. фиг. 2) пропорционально толщине переходного слоя, обеспечивает снижение концентрации напряжений и прочность покрытия.

На диаграмме фиг. 3 представлены результаты экспериментального иссле- . дования влияния на прочность покрытия отношения твердости материала покрытия к твердости материала матрицы и характер изменения твердости по толщине промежуточного слоя °

При отсутствии промежуточного слоя изменение твердости скачкообразное, относительная прочность покрытия 0,6 (фиг. 3 а).

При наличии промежуточного слоя изменение твердости не пропорционально толщине, относительная прочность покрытия 0,5 (фиг. 3 б).

При наличии промежуточного слоя изменение твердости не пропорционально толщине, относительная прочность покрытия 0,8 (фиг. 3 в).

При наличии промежуточного слоя изменение твердости пропорционально толщине, относительная прочность покрытия 1,0 (фиг. 3 г).

В процессе испытаний матриц установлено, что износ рабочей зоны в

1,", -2,6 раза больше, чем калибрующей зоны.

Оптимальное отношение толщин покрытия в укаэанных зонах 1,0-2,6.

Это обеспечивает повышение износо-. стойкости матриц, возможность восстановления изношенных матриц исходного размера, а также получения равноиэносности матриц в рабочей калибрующей зоне. Так, на основе экспериментальных исследований установлено, что оптимальная толщина покрытия

3-8 мкм. При толщине покрытия меньше 3 мкм (отношение 3/3 -" 1,0) его износостойкость значительно уменьшается (на 20Х с 0,93 до 0,7), при толщине покрытия больше 8 мкм (от5 14 ношение 8/3 = 2,6) склонность покрытия к разрушению увеличивается на 177.

93346

Формула изобретения

Матрица для прессования изделий, жестко закрепленная в корпусе и содержащая рабочую и калибруницие зоны с упрочняющим покрытием, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента, упрочняющий слой выполнен в виде промежуточного и наружного слоев, отношение теплопроводностей материаТеплопроводность покрытия

Параметры

Теплопроводность матрицы

0,3 0,4 0,5 о,> (0,7

0,7 0,95 1,0

1,18 1,03 1,0

1,05 1,3, 0,96 0,75 ратура иэделия

Т а б л и ц а 2

Твердость наружного слоя покрытия

Параметры

Твердость матрицы

1 I 1,51,71852022

Относительный из0,96 0,8

1,2 1,0 1,0 нос покрытия

Относительное образование задиров и схватывание с

1,03 1,15

0,8 1,0 1,0 изделием

Доля тепла, проходящего через покрытие в матрице

Относительная темпелов которых к теплопроводности материала матрицы равно 0,3-0,5, отношение толщины упрочняющего слоя рабочей эоны к толщине упрочняющего слоя калибрующей зоны равно 1,0-2,6, отношение твердости материала наружного слоя к твердости материала матрицы составляет 1,7-2,0, промежуточный слой выполнен с переменной твердостью по толщине от матрицы к наружному слою, изменяясь от величины, равной твердости материала матрицы, до величины твердости наружного

15 слоя .

Та блица 1

1493346! 2

Фж1

TA Рость вон bimug т ер ость натрицы

00! г

//аерица асстояна а л лодерюн, °

nO PbirЫ

Иарумныи Переяо3ныо спои слпа (Риг.2

Составитель Н.Сейфулина

Редактор M.Ïåòðîâà Техред А.Кравчук

Корректор С.Шекмар

Заказ 3924/12 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101