Способ термомеханической обработкиштампов

 

<в802383

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБЬЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.02.79 (2 I ) 2725893/22-02 с присоединением заявки J% (23) Приоритет (51)M. Кл.

С 21 0 8/00

С 21 О 9/22

5Ъоударотвеаный комитет

СССР

Опубликовано 07.02.81. Бюллетень Лв 5

Дата опубликования онисания 07.02,81 ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621.785..79 (088.8) (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ШТАМПОВ

Изобретение относится к термомеханической обработке стальных материалов и может быть использовано в инструментально-штамповом производстве при изготовлении штамповых изделий для обработки металлов давлением.

Стойкостной ресурс штамповых изделий, выходящих из строя преимущественно по образованию магистральных трещин, зависит от структуры деформирующего материала и остаточных напряжений, действующих в местах возникновения этих трещин. Если компоненты остаточных напряжений б, (3 и б растягивающие, то процессы развития усталостных трещин ускоряются, а при действии, сжимающих остаточных напряжений — замедляются.

Известны приемы поверхностно-пластической обработки, обеспечивающие повышение усталостной прочности изделий за счет образования в их приповерхностных слоях остаточных сжимающих напряжений (1). Эти приемы могут быть реализованы в процессах поверхностного упрочнения изделий термомеханической обработкой (2) . Причем эффективность поверхностной термомеханической обработки, в частности по параметрам термической устойчивости упрочнения и трещнностойкости, зависит как от исходной структуры аустенита, подвергаемого деформированию, 5 так и от времени последеформационной выдержки аустенита, эакаливаемого затем на мар-, тенсит.

Известен способ термической обработки мо-!

О лотовых штампов, принятый эа прототип, вклю чающий объемный двухступенчатый нагрев до температуры закалки и дополнительный нагрев участков возможного образования усталостных трещин, осуществляемый в промежутке между степенями объемного нагрева с температуры

500 — 600 С до температуры выше точки Асз на 50-100 С, подстуживание до 750-780 С закалку и отпуск (3). Известный способ по сравнению с обычной термообработкой молотовых штампов, т.е. беэ выполнения дополнительного нагрева, обеспечивает повышение их конструктивной прочности преимущественно за счет улучшения структуры аустенита, закаливаемого на мартенсит. Однако при высоких

802383 4 значениях отношений, местных напряжений, воз- никающих в местах резких изменений формы гравюры штампа, к номинальным напряжениям известный способ упрочнеиия недостаточно эффективен, Этот недостаток обусловлен тем, что дополнительный нагрев не в состоянии обеспечить образование остаточных сжимающих напряжения высокой интенсивности, способных повысить усталостную прочность цггампов.

Цель изобретения — повышение эксплуатационного ресурса штампов.

Это достигается тем, что в способе, включающем подогрев, индукционный нагрев зон образования усталостных трещин до. температуры на 50 — 100 С выше точки Асз, объемный нагрев до температуры закалки, постуживание, закалку и отпуск, перед подогревом в зонах образования усталостных трещин выполняют наплывы, возвышающиеся над поверх ностью гравюры на величину, соответствующую допустимой глубине образования усталостных трещин, а удаление наплывов.осущест вляют вдавливанием во время подстуживания.

В результате вдавливания наплывов возникают, благодаря стеснению металла, остаточные напряжения сжатия, которые закрепляются мелкодисперсными частицами карбидной фазы, выделяющимися в период подстуживания аустенита. При закалке изделия эти остаточные напряжения сжатия наследуются мартенситом и почти не растрачиваются при выполнении конечной операции — отпуска. Таким образом, отличительные признаки предлагаемого способа обеспечивают образование на участках развития усталостных трещин интенсивных термически устойчивых остаточных напряжений сжатия, что повышает стойкостный ресурс штамповых изделий.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом: на фиг. 1 в качестве примера объекта местной термомеханнческой обработки представлена высокоточная матрица 1 для получения фланца изолятора силового венти- . ля. По рабочей фигуре матрицы предусмотрена кольцевая канавка У-образного сечения, по дну которой происходит, вследствие концентрации напряжений растяжения, зарождение н развитие усталостной трещины 2. На фиг. 2 показана схема ликвидации наплыва 3 штамповкой в цикле термомеханической обработки матрицы (на фиг. наплыв зачернен), что до. .стигается с помощью инструмента 4, сцентрированного с матрицей посредством контрольной вставки 5.

Пример Изготавливалась партия матриц (фнг. 1) из стали Х12М для получения фланца с кольцевым выступом, неплоскост5

1О

55 ность опорной поверхности которого при стыковой конценсаторной сварке с корпусом вен гиля не должна превышать 0,01 м. Вмятины и выступы на этой поверхности, обусловленные, например, присутствием усталостной трещины в матрице, не допустимы. При обработке закаленных матриц лезвийным инструментом можно получать кольцевую канавку с радиусом по дну не менее 0,10 — 0,15 мм. Изза столь большого радиуса сварка фланцев с корпусами вентилей велась на черезмерно жестких режимах, что приводило к относительно большому проценту брака готовых изделий по герметичности.

Исходные заготовки подвергали горячей проковке и нормализации, после чего осуществляли их токарную обработку с о6разованием наплыва, возвышающегося над дном кольцевой канавки на 0,2 мм (фиг.2), слесарную обработку,, шлифовку базовых поверхностей и доводку отверстия под выталкиватель в размер. Полученные заготовки подвергали очистке и гальваническому никелированию для защиты от окалинообразования. Толшина никелевого покрытия составляла 5—

10 мкм. Последующие операции, относящиеся к термомеханической обработке матриц, проводили в следующем порядке: — подогрев в печи, имеющей температуру

600 — 650 С, с выдержкой в печи 20 — 25 мин; — двукратный индукционный нагрев по кольцевой канавке до 1080 — 1120 С с промежуточной выдержкой 15 — 20 сек; — объемный нагрев матриц под слоем графита до 1030 — 1050 С с выдержкой при этой температуре в течение 30 — 35 мин; — подстуживание на воздухе до 820 — 860 С с контролем температуры по интенсивности свечения заготовки; — штамповка наплыва с использованием мастер-пуансона, предварительно подогретого до 400-450 С; — повторное подстуживание на воздухе до температуры 750 — 780 ; . — закалка в масле;

- — отпуск при 550 С до твердости HRC 58—

60; — полировка рабочей фигуры и технический контроль, Представленные в таблице данные сравнительных испытаний матриц на среднюю стой. кость (тыс, шт, штамповок), показывает, что при использовании предлагаемого способа обеспечивается по сравнению с прототипом повышение стойкости матриц в 2,5 раза. Кроме того, предлагаемый способ позволяет полу, чить канавки с радиусом по дну 0015 мм, что улучшает качество конденсаторной сварки.

802383

Способ обработки матриц

Стойкость

Термообработка: закалка с 1030 — 1050 С, отпуск при 190 — 210 С до HRC 59 — 61 + выполнение кольцевой канавки лезвийным инструментом

Термообработка по прототипу (а.c3 522245) + выполнение кольцевой канавки лезвийным инструментом

Изготовление матриц по предлагаемому способу

250

Формула изобретения

Способ термомеханической обработки штам-пов, включающий подогрев, индукционный нагрев зон образования усталостных трещин до температуры на 50 — 100 С выше точки Асз, объемный нагрев до температуры закалки, подстуживание, закалку.и отпуск, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эксплу- атационного ресурса штампов, перед подогревом в зонах образования усталостных трещин вы; полняют наплывы, возвышающиеся над поверхкостью гравюры йа величину, соответствующую допустимой глубине образования усталостных трещин, а удаление наплывов осуществляют вдавливанием во время подстуживания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Справочник металлиста", т. 4; М., 1977, с. 145-167.

2. Новиков И. И. Теория термической обработки металлов. М., 1974, с. 387 — 393.

3. Авторское свидетельство СССР 1IP 522245, кл. С 21 0 9/22, 1975. 802383

Составитель Р, Клыкова

Техред J1. Пекарь

Корректор М. Коста

Редактор Е. Братчикова.

Тираж 629

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное Заказ 10509/33

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4