Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 5. Штамповые сталиДля обработки металлов давлением применяют инструменты — штампы, пуансоны, ролики, валики и т. д., деформирующие металл. Стали, применяемые для изготовления инструмента такого рода, называют штамповыми сталями (по виду наиболее распространенного инструмента). Штамповые стали делятся на две группы: деформирующие металл в холодном состоянии и деформирующие металл в горячем состоянии. Условия работы стали при различных видах штамповки сильно различаются между собой. При штамповке в горячем состоянии штампуемый металл под действием сближающихся половинок штампа деформируется и заполняет внутреннюю полость штампа. В работе внутренняя полость штампа («фигура»), которая деформирует металл, соприкасается с нагретым металлом, поэтому штамповая сталь для горячей штамповки должна обладать не только определенными механическими свойствами в холодном состоянии, но и достаточно высокими механическими свойствами в нагретом состоянии. Особенно желательно иметь высокий предел текучести (упругости), чтобы при высоких давлениях штамп не деформировался. Для кузнечных штампов большое значение имеет и вязкость, чтобы штамп не разрушился во время работы при ударах по деформируемому металлу. Устойчивость против износа во всех случаях очень важна, так как она обеспечивает сохранение размеров «фигуры» долговечность работы штампа. Для прессового инструмента, работающего без ударов, большое значение имеет износостойкость в горячем состоянии и относительно меньшее вязкость. Поэтому для молотовых штампов и для прессового инструмента применяют стали различных марок. Для штамповки в холодном состоянии сталь, из которой изготавливают штампы, обычно должна обладать высокой твердостью, обеспечивающей устойчивость стали против истирания, хотя и вязкость, особенно для пуансонов, имеет также первостепенное значение. Сталь для «горячих штампов» должна иметь как можно меньшую чувствительность к местным нагревам. В недостаточно вязкой (пластичной) стали, например в плохо отпущенной, местный нагрев может привести к образованию трещин. Еще в более тяжелых условиях работы находится сталь в штампах (прессформах) для литья под давлением. Нагрев рабочей поверхности формы расплавленным металлом и охлаждение водой внутренних частей формы вызывают значительные напряжения. Сталь, применяемая для прессформ, должна быть также достаточно износостойкой, иметь высокие механические свойства в нагретом состоянии и хорошо сопротивляться разъеданию поверхности формы расплавленным металлом. Кроме перечисленных свойств, от стали, из которой изготавливают штампы больших размеров, требуется повышенная прокаливаемость. Сталь, применяемая для штампов и пуансонов сложных конфигураций, должна мало деформироваться при закалке. Ввиду многочисленных и разнообразных требований, предъявляемых к штампам в зависимости от их назначения, применяют стали различных марок, начиная от простых углеродистых и кончая сложнолегированными. Рассмотрим отдельно стали для холодных и для горячих штампов. Инструмент для деформирования металла в холодном состоянии должен иметь высокую твердость (практически Из углеродистой стали марок Для более сложных конфигураций штампов и более тяжелых условий работы применяют легированные закаливаемые в масле (глубоко прокаливающиеся) стали — чаще всего сталь Валки станов холодной прокатки, которые тоже можно считать инструментом, деформирующим металл в холодном состоянии, изготавливают из хромистых сталей с 1 или Наоборот, для инструмента некоторых видов, деформирующего металл в холодном состоянии, но с ударом (например, клейма, инструмент для пневматических молотков, зубила и т. д.), твердость должна быть ограничена некоторым верхним пределом порядка При относительно легких условиях работы (легкие удары, малая деформация металла, например ручные клейма, ручные зубила) применяют углеродистую сталь Широкое применение для холодных штампов и других инструментов, деформирующих металл в холодном или относительно невысоко нагретом состоянии (накатные плашки, ролики, фильеры для волочения и др.) получили высокохромистые стали Состав Все высокохромистые штамповые стали содержат в среднем Таблица 52. (см. скан) Состав, свойства и термическая обработка сталей для инструментов ударного деформирования в холодном состоянии (ГОСТ 5950-73) Таблица 53. (см. скан) Состав сталей для штампов холодного деформирования, % (ГОСТ 5950-73) Именно большое количество избыточной карбидной фазы (при всех режимах термической обработки) и делает сталь высокоизиосоустойчивой. Способность этих карбидов переходить в раствор и в тем большей степени, чем выше нагрев под закалку, позволяет, изменяя, температуру закалки, изменять свойства стали и ее поведение при термической обработке. По своей природе стали типа На рис. 319 дана диаграмма, показывающая твердость Наибольшая твердость в стали Необходимую высокую твердость стали типа количество остаточного аустенита, а затем путем обработки холодом и отпуска добиваться разложения остаточного аустенита и получать высокую твердость
Рис. 319. Влияние температуры закалки на твердость стали Применяемые режимы термической обработки для сталей Таблица 54. (см. скан) Режимы термической обработки стали Так как в стали типа аустенита и мартенсита таково, что объем закаленной стали точно равен исходному. Как следует из графика, приведенного на рис. 319, это будет происходить при закалке с Если размеры штампа уменьшились, то дается отпуск при Эта операция носит название термической доводки. В результате термической доводки можно довести размеры штампов до требуемого значения с точностью ±0,1 мм. Стали Существенным недостатком стали Для быстрорежущих сталей и для сталей Кардинальным решением вопроса является применение порошковых сталей, не имеющих крупных первичных карбидов — следствие эвтектической кристаллизации в слитках (см. рис. 318). Следствием этого является повышение механических свойств. Сталь рассматриваемого класса, но с меньшим содержанием углерода и хрома и менее склонная к карбидной ликвации, представлена в табл. 54. маркой Переходим теперь к рассмотрению сталей, применяемых для изготовления горячих штампов, деформирующих металл в горячем состоянии. Металл, применяемый для горячих штампов, должен иметь определенный комплекс свойств. Рассмотрим их. Жаропрочность. Металл горячих штампов должен обладать высоким пределом текучести и высоким сопротивлением износу при высоких температурах, чтобы замедлить процессы истирания и деформирования элементов фигуры штампа разогревающихся от соприкосновения с горячим металлом. Теплостойкость. Высокие жаропрочные свойства не должны снижаться под длительным воздействием температуры, металл горячих штампов должен устойчиво сопротивляться отпуску. Термостойкость. Циклический нагрев и охлаждение поверхности штампа во время работы и, следовательно, чередующееся расширение и сжатие поверхностных слоев приводят к появлению так называемых разгарных трещин. Материал штампа должен обладать высокой разгаростойкостью или, как чаще называют, термостойкостью или высоким сопротивлением термической усталости.
Рис. 320. Микроструктура сталей, Вязкость. Деформирование металла при штамповке сопровождается ударными воздействиями этого металла на штампы, поэтому металл штампов должен обладать известной вязкостью — особенно при штамповке на молотах, когда приходится достигать нужного повышения вязкости даже за счет некоторого снижения жаропрочности. Прокаливаемость. Многие штампы имеют весьма большие размеры (например, кубики ковочных штампов имеют размеры 500 X 500 X 1000 мм и т. п.). Для получения хороших свойств по всему сечению, в частности достаточной вязкости, сталь штампов должна глубоко прокаливаться. Отпускная хрупкость. Так как быстрым охлаждением штампов крупных размеров нельзя устранить отпускную хрупкость, то сталь должна быть минимально чувствительной к этому пороку. Слипаемость. При значительном давлении горячий металл может как бы прилипать к металлу штампа (явление адгезии), и когда штампуемое изделие отдирается от штампа, то оно всякий раз частично разрушает его поверхность. Это явление разрушения будет тем сильнее выражено, чем сильнее адгезионное взаимодействие штампуемого металла и металла штампа. Поэтому подобное взаимодействие штамповой стали с металлом изделия должно быть минимальным. Для штампов, работающих в легких условиях, применяют углеродистые стали с содержанием углерода от 0,6 до Следует, однако, отметить, что в современных условиях углеродистая сталь мало применима для штампов, так как штамповку проводят с большой интенсивностью, и штампы из углеродистой стали не будут обладать достаточной стойкостью в работе. Для более тяжелых условий работы применяют легированные стали. Состав легированных сталей для молотовых штампов приведен в табл. 55. Таблица 55. (см. скан) Состав стали для молотовых штампов, % (ГОСТ 5950-73) Типичной наиболее распространенной и, пожалуй, наилучшей является сталь Механические свойства штамповых сталей при комнатной температуре могут быть оценены следующими цифрами (после закалки и отпуска при Сталь Механические свойства молотовых сталей при Таблица 56. Механические свойства штамповых сталей при 600 °С
Таблица 57. Ударная вязкость штамповых сталей после отпуска при
Из сталей этих марок изготавливают так называемые кубики, т. е. поковки большого размера призматической формы (на одной из плоскостей которых вырезается фигура). После ковки кубики отжигают по изотермическому режиму. После правильно проведенного отжига твердость должна составлять 3,9-4,3 мм отпечатка Бринеля. Закалка и отпуск штампа — весьма ответственные и сложные операции, особенно если принять во внимание большой размер изделия. Нагрев для закалки проводят на Прессовый инструмент, а также штампы для горизонтально-ковочных машин изготавливают из более легированных сталей, так как ввиду более спокойной работы здесь можно несколько поступиться вязкостью за счет более высокой жаропрочности. Составы сталей для штампов горизонтально-ковочных машин и прессов указаны в табл. 58. Таблица 58. (см. скан) Состав стали для штампов горизонтально-ковочных машин и прессов, % (ГОСТ 5950-73 и ТУ) Приведенные в табл. 58 стали похожи на быстрорежущие (например, Наиболее распространенной является сталь Прочность, как и твердость стали Механические свойства некоторых сталей для прессового инструмента при повышенных температурах характеризуются данными, приведенными в табл. 59. Не следует думать, что для всех деталей прессового инструмента применяют только стали, приведенные в Матрицы, прошивные и формующие пуансоны небольшой длины и большого диаметра, меньше нагревающиеся в работе и воспринимающие меньшие давления, чем другие части прессового инструмента, изготавливают из уже знакомой стали Для пуансонов и матриц, работающих при больших удельных давлениях и высоких температурах, следует применять сталь
Рис. 321. Влияние отпуска (а) и температуры испытания (б) на свойства стали Следовательно, для прессового инструмента следует применять: 1) сталь Таблица 59. Механические свойства сталей
2) сталь типа 3) сталь 4) конструкционные стали типа Термическая обработка деталей штампов горизонтально-ковочных машин и прессов (матрицы, пуансоны и т. д.), изготовленных из стали Таблица 60. (см. скан) Режимы термической обработки сталей для прессового инструмента Основные параметры режима термической обработки этих сталей приведены в табл. 60. Кроме перечисленных, применяют еще сталь Температурные режимы работы деталей прессформ для литья под давлением и горячих штампов похожи. Поэтому для прессформ применяют те же стали:
|
1 |
Оглавление
|