Способ защиты стальных заготовок от окисления при нагреве

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Сююз Советских

Социалистических

Республик

<11854535

Ф !

4 ! .r (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 261179 (21) 2843269/25-27 с присоединением заявки Йо (51)М. Кл.

В 21 J 1/06

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150881 Бюллетень Н9 30 (53) УДК 621. 73..02(088.8) Датаопубликованияописания 150881

С.A. Довнар и Я.В. Гра манис, I

1 : ; !

Физико-технический институт AH Белорусской CCP и Рижский

t опытный завод технологической оснастки ! (72) Авторы изобретения (7,1) Заяв ители (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК

ОТ ОКИСЛЕНИЯ ПРИ НАГРЕВЕ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке формообразующих инструментов штамповой оснастки, и может быть использовано в инструментально-штамповом производстве.

Известны способы борьбы с окислением металла при нагреве стальных заготовок под штамповку применительно к производству формообразующих инструментов штамповкой.

Наиболее рациональным способом защиты стальных заготовок от окисления при нагреве по технико-экономическим показателям является способ 15 нагрева заготовок в обычных печах с применением защитных покрытий, заключающийся в нанесении никелевого покрытия на рабочую поверхность заготовки, после чего нагрев заготовки 20 осуществляют в среде карбюризатора (графита) 1).

При использовании этого способа обеспечивается эффективная защита заготовок от окалинообраэования даже при максимальных температурах нагрева под штамповку.

Однако использование этого способа при штамповке средне- и крупногабаритных формообразующих инструмен- 30 тов штамповой оснастки связано с необходимостью применения для никелирования заготовок электролитных ванн большой емкости и мощных источников постоянного тока. Вместе с тем загрузка такого оборудования при штучном или мелкосерийном производстве штамповых инструментов не может быть полной, что.вызывает непроизводительные расходы.

Наиболее близким к предлагаемому является прием защиты металла от окалинообразования, используемый в процессах горячей пластической сварки, в соответствии с которым свариваемые торцы заготовок подверГают чистовой обработке, а затем заготовки попарно стыкуются по обработанным поверхностям, после чего каждая пара перед нагревом запрессовывается в технологическую обойму для их защиты от окалинообраэования ?1.

Этот способ имеет недостаток,обусловленный необходимостью изготовления технологических обойм и точной обработки сопрягаемых поверхностей заготовок и обоймы для создания неподвижной посадки. Использование данного способа применительно к процессам штамповки формообразующих инстру854535 ментов вызывает также немалые трудности, возникающие при горячей распрессовке заготовок перед их штамповкой.

Цель изобретения — упрощение комплектования при защите от окисления заготовок, идущих на штамповку формообразующих инструментов штамповой оснастки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты стальных заготовок от окисления при нагреве, заключающемся в чистовой обработке рабочих поверхностей заготовок и попарном их комплектовании с образованием контакта между обработанными поверхностями, заготовки перед их попарным комплектованием подвергают намагничиванию.

При комплектовании двух намагниченных заготовок в образовавшемся стыке возникает из-за неидеальности контакта дополнительное магнитное сопротивление, пропорциональное в первом приближении среднему фиктивному зазору между заготовками и обратнопропорциональное магнитной проницаемости этого зазора. Чем больше это сопротивление, тем меньше силовое взаимодействие сочлененных заготовок.

В процессе нагрева скрепленных магнитно в пару заготовок в печи с обычной атмосферой по периферии стыка на ширине 5-10 мм образуется тонкая прослойка окалины. За счет объемных изменений, обусловленных процессом роста окалины, зазор уменьшается, причем растущая окалина имеет значительно большую магнитную проницаемость, чем стальной материал. В результате уменьшения воздушной прослойки в стыке и, кроме того, превращения основного материала в окалину, магнитная проницаемость которой выше мар.нитной проницаемости основы, резк понижается дополнительное магнитное сопротивление, что приводит к значительному росту давления по периферии стыка. При этом окалина подвергается уплотнению и спеканию еще до завершения первого этапа нагрева, когца материал заготовок полностью теряет свои особые магнитные свойства при достижении критической точки Кюри.(А ) . Вследствие уплотнения окалины и ее спекания с основной по периферии стыка заготовки возникает эффективный диффузионный барьер. Это обеспечивает возможность дальнейшего ведения нагрева заготовок под штамповку без опасности повреждения их рабочих поверхностей высокотемпературной коррозией.

Намагничивание заготовок независимо от магнитной твердости можно осуществлять поштучно или попарно с помощью ярма (электромагнита) . Режим намагничивания выбирают из условия придания заготовкам по возможности наибольшей остаточной индукции.

Пример. Проводят штамповку формообразующих матриц из штамповых материалов 5ХНВ, Х12М и других марок с использованием заготовок их круглого проката. Габариты заготовок: диаметр (g) 50-150 мм, высота (О, 30,6)П . Температура нагрева заготовок под штамповку — 1150-12000С.

Заготовки крепят на электромагнит1О,ной плите (ГОСТ 17519-72) плоско-шлифовального станка и их рабочие торцы подвергали шлифовке до 7-8 класса шероховатости поверхности. В процессе шлифования заготовки самонамагничи15 ваются по объему. Удельная сила взаимопритяжения обработанных заготовок, вызываемая остаточным магнетизмом, составляет 2-3 кгс/см . Этого достаточно для обеспечения надлежащей за О щиты рабочих поверхностей заготовок от окалинообразования при нагреве под штамповку. B других случаях,когда при чистовой обработке загОтовок электромагнитные плиты или патроны не применяются, намагничивание заготовок осуществляют с помощью ярма.

Затем отшлифованные заготовки комплектуют в пары, которые устанавливают в предварительно разогретую до 550-600оС печь электросопротивления. После нагрева и 2-3 ч выдержки заготовки вместе с печью нагревают до ковочной температуры. При достижении ковочной температуры пары заготовок поочередно извлекают из печи, разъединяют путем удара по жесткой плите и подвергают штамповке, причем небольшое промедление с началом выполнения операции штамповки не приводит к порче рабочей поверхности заф) готовки, так как при образовании кристаллитов окалины они сразу же отлетают самопроизвольно от заготовки. При быстром охлаждении поковки отштампованная рабочая фигура остается, как правило,. светлой. Если заготовки после шлифовки подвергнуть размагничиванию, то при их нагреве в стыках образовывается слой окалины, которая при последующей штамповке заштамповывается в тело заготовки.

Использование предлагаемого способа обеспечивает возможность изготавливать штамповые изделия формообразующих инструментов взамен обработки последних на копировально-фрезерных

55 станках без необходимости установки дорогостоящего и занимающего много места оборудования для гальванического никелирования заготовок. Это существенно понижает стоимость продукции. формула изобретения

Способ защиты стальных заготовок от окисления при нагреве, заключаю854535

Составитель Г.Кривонос

Редактор Е. Дорошенко Техред М. Голинка Корректор Г. Назарова

Заказ 6568/13 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела | изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щийся в чистовой обработке рабочих поверхностей заготовок и попарном их комплектовании с образованием контакта между обработанными поверхностями, >отличающийся тем, что, с целью упрощения комплектования при защите от окисления заготовок, идущих на штамповку формообразующих инструментов штамповой оснастки, заготовки перед их попарным комплектованием подвергают намагничиванию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 527237, кл. В 21 J 1/06, 1978.

2. Довнар С.A. Термомеханика уп-. рочнения и"разрушения штампов объемной штамповки. М., "Машиностроение", 1975, с. 229-230.