Наплавка молотовых штампов, применяемых на ремонтных предприятиях для восстановления их размеров и повышения работоспособности

НАПЛАВКА МОЛОТОВЫХ ШТАМПОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА РЕМОНТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИХ РАЗМЕРОВ И ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

Е.В. Трусова, В.И. Колмыков

Аннотация. Проведён анализ применяемости электродов различных марок для восстановления изношенных молотовых штампов. Даны рекомендации по упрочнению наплавленного металла для повышения стойкости штампов.

Ключевые слова: штамповые стали, ремонтные предприятия, техника.

Наплавка рабочих поверхностей изношенных штампов является наиболее эффективным способом восстановления их форм и работоспособности. Иногда наплавку применяют для повышения износостойкости и других эксплуатационных характеристик при изготовлении новых штампов. При этом к металлу, наплавляемому на поверхность штампов, предъявляются те же требования , что и к обычным штамповым материалам, а в последнем случае - ещё более высокие требования

по износостойкости и другим свойствам, чем к материалу основы. Кроме того, к наплавочным материалам предъявляется ряд специальных требований: достаточная технологичности в процессе наплавки; хорошая обрабатываемость при изготовлении и отделке, отсутствие дорогих и дефицитных легирующих элементов и низкая стоимость.

В условиях машиностроительных и ремонтных предприятий наибольшее распространение получила ручная электродуговая наплавка специальными электродами. Для наплавки штампов, температура рабочих поверхностей которых при эксплуатации не превышает 400°С, используются относительно дешёвые электроды, основу легирования которых составляют марганец и хром. Марки наиболее распространённых электродов следующие: ОЗШ-1, ОЗШ-1В, ЦТТТ-4 и ЦН-2 [1]. Химический состав металла, полученного трёхслойной наплавкой на сталь 5 ХНМ, представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав и твёрдость металла, наплавленного различными электродами

Марганец, входящий в состав электродов, наиболее сильно повышает прочность и твёрдость наплавленного металла (твёрдость раствора), а хром, образуя устойчивые карбиды, оказывает заметное влияние на повышение дисперсности структур и тем самым ослабляет влияние марганца на рост зерна. В этом же направлении действует молибден, входящий в состав первых двух марок электродов.

Все представленные в таблице электроды имеют хорошие сварочно - технологические свойства и низкую стоимость, особенно электроды марки ЦН-4, легированные только дешёвым марганцем. Эксплуатационные свойства наплавленного этими электродами металла приближаются к свойствам среднеуглеродистых сталей, марок 5ХНМ, 5ХНВ, 7Х3 и др.

Штампы после наплавки и отпуска удовлетворительно обрабатываются резанием, что позволяет воспроизводить сложный рельеф штамповой гравюры, однако ввиду низкой твёрдости наплавленного металла наплавка в исходном состоянии может быть рекомендована только для восстановления малонагруженных молотовых и прессовых штампов горячего деформирования.

Для повышения износостойкости штампов, наплавленных хромомарганцевомолибденовыми электродами ОЗШ-1(1В) их можно подвергнуть упрочняющей хими-ко- термической обработке - цементации с последующей закалкой. Известно [2], что цементация сталей с указанной системой легирования в высокоактивных пастообразных карбюризаторах обеспечивает образование в диффузных слоях большого количества мелкодисперсных глобулярных карбидов, которые значи-

тельно повышают интегральную твёрдость структуры (до НЯС 66...68) и на порядок повышают износостойкость даже в присутствии абразива. После такого упрочнения восстановленные штампы будут иметь гораздо более высокую прочность, чем новые штампы из стандартных сталей 5ХНМ и 5ХНВ.

Металл, наплавленный электродами марки ЦШ-2 (соответствует стали 45ХГ2) в исходном состоянии также имеет недостаточную твёрдость и нуждается в упрочнении. Ввиду того что в составе металла, наплавленного названным электродом, содержится достаточно большое количество углерода, его упрочнение можно производить поверхностной закалкой с нагревом ТВЧ без цементации. Закалка с 870°С в масле с последующим отпуском может обеспечить твёрдость поверхности ИЯС 60 ... 62, а также повысить предел выносливости до ~ 600 МПа.

Металл наплавленный электродом марки ЦН-4, содержит в своём составе большое количество марганца, около 6%, и имеет довольно высокую твёрдость непосредственно после наплавки ИЯС 45 ... 50. Поэтому наплавленный этим электродом металл может использоваться в качестве износостойкого покрытия в исходном состоянии без дополнительной упрочняющей обработки. Однако, наиболее целесообразно использовать марганцовистые электроды ЦН-4 для наплавки подслоя под более легированные и дорогие электроды для компенсации больших износов.

Список использованных источников

1 Костин, Н.А., Восстановление работоспособности молотовых штампов с последующим цианированием / Костин Н.А., Трусова Е.В., В.И. Колмыков //Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня -2011: Сб. матер 13-й Международн. науч. -практ. конф. - СПб., 2011. - Ч1. - С. 172-175.

2 Тылкин, М.А. Справочник термиста ремонтной службы / М.А. Тылкин. - М. : Металлургия, 1981. -648 с.

Информация об авторах

Трусова Елена Валентиновна, аспирант Юго-Западного университета, тел. 8-904-528-99-19.

Колмыков Валерий Иванович, доктор технических наук, профессор Юго-Западного университета.

Марка электро- да Химический состав, % масс Сталь соответ- ствующая наплавке Твёрдость после наплавки, ИЯС

С Мп Сг 8І Про- чие

ОЗШ-1 0,18 1,0 1,0 1,2 0,8 Мо 20ХГСМ 3 4*. 4 О

ОЗШ- 1В 0,16 1,5 1,1 1,2 0,8 Мо 15ХГСМ г- 3 2 3

ЦТТТ-2 0,45 2,0 1,0 0,2 — 45ХГ2 0 4 с- 3

ЦН-4 0,32 6,0 — 0,3 — 30Г6 4 'Л 5 о