Характеристика проведения анализа наиболее часто используемых сталей для изготовления деталей штампов холодного деформирования и литейных форм литья под давлением. Особенности термической обработки инструмента при выборе технологического режима.
Аннотация к работе
ОСОБTRIALТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ И СТАЛЕЙ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ КРЫМА Проведен анализ наиболее часто используемых сталей для изготовления деталей штампов холодного деформирования и литейных форм литья под давлением. Предложены оптимальные режимы термической обработки инструмента из рассматриваемых сталей.Речь идет об инструментальных сталях для изготовления деталей штампов холодного деформирования и литейных форм литья под давлением. Штамп, нагретый под закалку на 20 - 30 0С выше температуры закалки, опускают в воду одной стороной до потемнения вспомогательных отверстий, а затем другой стороной, после чего штамп полностью охлаждают в воде до температуры 150 - 180 0С и переносят в масло. Для снижения деформации штампов сложной формы из стали Х12Ф1 предварительную термическую обработку следует проводить в такой последовательности [1]: - Закалка с температуры 850 - 865 0С (Ас1 30-400) с охлаждением в масле. В качестве окончательной термообработки штампов из стали Х12Ф1 рекомендуется использовать закалку с низким отпуском. Для закалки сталь предварительно необходимо подогревать до температуры 850 - 900 0С, а затем выдержать при закалочной температуре 1050 - 1070 0С с последующимПеред заливкой форму рекомендуется подогревать до температуры 200 - 250 0С (для алюминиевых сплавов). Т.к. сталь обезуглераживается ее следует упаковывать в чугунную стружку. Для характеристики разгаростойкости стали в формах литья под давлением надо также учитывать влияние коррозии в поверхностных слоях, зависящий от состава жидкого металла и температуры его заливки. Применяя другие марки хромо-никелевых инструментальных сталей режимы термической обработки выбираются посправочной литературе, исходя из значений критических точек сталей. Назначение времени выдержки при закалке и отпуске штамповых сталей и сталей для изготовления пресс-форм литья под давлением по укрупненным нормативам может привести к охрупчиванию тонких элементов штампов и литейных форм.Особливості термічної обробки штампових сталей і сталей для лиття підтиском на підприємствах Криму Проведено аналіз найбільш часто використовуваних сталей для виготовлення деталей штампів холодного деформування і ливарних форм лиття підтиском. Features of heat treatment die steel and steel for casting under pressure of the Crimean The analysis of the most commonly used steel for the manufacture of parts of stamps cold forming molds and injection molding. Keywords: heat treatment, tool steel, hardening, tempering, critical points, cold forming dies, molds.
Введение
Обзор литературных источников [1, 2] показывает, что одним из решающих факторов, влияющих на формирование требуемых свойств штампового и литейного инструмента, является термическая обработка. На основе анализа, проведенного на предприятиях Крыма, выявлены недостатки при проведении термической обработки инструмента, что приводит к значительному количеству брака. Поэтому исследования особенностей термической обработки являются актуальной задачей.
Целью данной статьи является анализ применяемых на предприятиях Крыма сталей для штампов холодного деформирования и литейных форм литья под давлением, особенностей их термообработки и выдача рекомендаций по режимам их термообработки.
Основное содержание работы. Одна треть всех производимых в мире инструментальных сталей используется для изготовления деталей технологической оснастки. Речь идет об инструментальных сталях для изготовления деталей штампов холодного деформирования и литейных форм литья под давлением.
В ходе проведенного анализа выявлено, что на предприятиях Крыма наиболее часто используемыми марками стали являются: Х12Ф1, 3Х2В8Ф, 4Х5МФС, 4Х5В2ФС, 4Х13 и др.
Термическая обработка является одним из решающих факторов в формировании требуемых свойств изделий штампов и литейных форм. Этот вид обработки имеет ряд особенностей, с которыми необходимо считаться при выборе технологического режима. Рекомендации по этим режимам приведены ниже.
Сталь марки Х12Ф1 применяется для изготовления деталей штампов холодного деформирования, которые должны иметь высокую твердость и вязкость.
При наличии химической и карбидной неоднородности в заготовках стали Х12Ф1 для ее устранения рекомендуется сделать гомогенизирующий отжиг. Его следует проводить при нагреве до температуры 1160 - 1180 0С с выдержкой исходя из условия - 2 - 3 мин/мм с последующим замедленным охлаждением. После гомогенизации необходимо провести обычный отжиг для устранения перегрева, вызванного высокой температурой гомогенизации [1].
В ряде случаев для уменьшения карбидной неоднородности можно рекомендовать горячую проковку. Температура заготовок горячей проковки 1100 - 1180 0С (нагрев перед ковкой), окончание проковки проводится при температуре 930 - 890 0С. Такая обработка снизит балл карбидной неоднородности и повысит вязкость.
При закалке штампов наиболее часто образуются трещины, проходящие по вспомогательным отверстиям. Можно использовать для заполнения отверстий глину и асбест, но значительно более эффективным является прерывистое охлаждение. Штамп, нагретый под закалку на 20 - 30 0С выше температуры закалки, опускают в воду одной стороной до потемнения вспомогательных отверстий, а затем другой стороной, после чего штамп полностью охлаждают в воде до температуры 150 - 180 0С и переносят в масло. Таким образом, вспомогательные отверстия охлаждаются прерывисто. При таком способе трещины не образуются [2].
Для снижения деформации штампов сложной формы из стали Х12Ф1 предварительную термическую обработку следует проводить в такой последовательности [1]: - Закалка с температуры 850 - 865 0С (Ас1 30-400) с охлаждением в масле. - Отпуск при температуре 550 - 600 С 2 - 3 часа.
0
В качестве окончательной термообработки штампов из стали Х12Ф1 рекомендуется использовать закалку с низким отпуском. Для закалки сталь предварительно необходимо подогревать до температуры 850 - 900 0С, а затем выдержать при закалочной температуре 1050 - 1070 0С с последующим
Вісник СЕВНТУ: зб. наук. пр. Вип. 150/2014. Серія: Машиноприладобудування та транспорт. — Севастополь, 2014.
МАШИНОПРИЛАДОБУДУВАННЯ ТА ТРАНСПОРТ 129
охлаждением. Для предупреждения образования закалочных трещин в штампах холодного деформирования сложной формы можно рекомендовать изотермическую выдержку при температуре 240 - 260 0С 8 - 10 с. на 1 мм наименьшей толщины штампа с дальнейшим охлаждением на воздухе.
При выполнении операций закалки и отпуска оговаривается неразрывность этих процессов, так как для многих инструментальных сталей отпуск рекомендуют проводить сразу же после закалки, чтобы избежать внутренних напряжений и микротрещин.
Температура отпуска для инструмента холодного деформирования из стали марки Х12Ф1 назначается в зависимости от требуемых свойств, в соответствии с графиком на рисунке 1 и таблицей 1.
Рисунок 1 - График зависимости твердости от температуры отпуска для стали Х12Ф1
Таблица 1 - Ударная вязкость и твердость стали в зависимости от температуры отпуска Температура отпуска, 0С KCU, ДЖ/см HRC э
Закалка 1030 -1050 0С, масло. Выдержка 1,5 ч.
200 24 63 300 29 60 400 65 59 450 73 59 500 35 59
Сталь марки 3Х2В8Ф используется для изготовления литейных форм литья под давлением цветных сплавов.
Стали для пресс-форм литья алюминиевых сплавов должны иметь: достаточную теплостойкость, хорошую разгаростойкость, устойчивость против взаимодействия с жидким металлом.
Под закалку изделия из стали 3Х2В8Ф, упакованные в ящики и засыпанные отработанным карбюризатором загружают в печь при температуре 850 - 900 0С, выдерживают для выравнивания температуры и нагревают до 1050 ±10 0С. При этой температуре выдерживают и охлаждают в масле. После закалки пресс-форм твердость HRC 55 - 60. Затем закаленные изделия укладывают в ящики, загружают в печь при температуре 500 0С, выдерживают для выравнивания температуры и нагревают до: 580 -600 0С (твердость HRC 49 - 52), 650 - 670 0С (твердость HRC 42 - 46), 690 - 710 0С (твердость HRC 35 -37). При указанной температуре выдерживают 1 час, охлаждают до 400 0С вместе с печью, а затем на воздухе [2].
Целесообразно для уменьшения коробления инструмента сложной формы выполнять ступенчатое охлаждение после закалки: в смеси расплавленных солей при 400 - 500 0С с выдержкой до выравнивания температуры по сечению литейной формы, затем в масле. Охлаждение на воздухе литейных форм из высоколегированных сталей нецелесообразно изза выделения в процессе охлаждения от температур закалки карбидных фаз по границам зерен, что вызывает падение вязкости и пластичности.
Стойкость пресс-форм и налипание жидкого металла существенно зависят от поверхностной твердости пресс-форм. Поэтому изготовление пресс-форм проводится в такой последовательности [2]: 1. Закалка и высокий отпуск на твердость HRC 35. 2. Полная механическая обработка.
3. Цианирование или азотирование (жидкостное или газовое). 4. Промывка и протирка.
Напряжения, появляющиеся в пресс-форме во время работы, и преждевременное появление трещин разгара можно предотвратить дополнительными отпусками через определенные промежутки работы пресс-формы. Температуры дополнительных отпусков равны температуре первоначального.
Вісник СЕВНТУ: зб. наук. пр. Вип. 150/2014. Серія: Машиноприладобудування та транспорт. — Севастополь, 2014.