Технология поверхностного упрочнения рабочих частей штампов

Вестник ДГТУ. Технические науки. №12, 2007

Механика и машиностроение

ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧИХ ЧАСТЕЙ

ШТАМПОВ

Ахмедпашаев М.У.

Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала

Стали для штампов холодной и горячей обработки давлением работают в тяжелых условиях, испытывая интенсивное ударное нагружение, периодический нагрев и охлаждение поверхности. В этих условиях происходит образование поверхностных трещин, вызываемых объемными изменениями при резкой смене температур.

Применяемые, в настоящее время, пуансоны и матрицы штампов выходят из строя в результате недостаточной разгаростойкости, износостойкости и т.д. Устранить отмеченные недостатки возможно использованием химико-термической и термической обработок. Такое поверхностное упрочнение штампов для холодной и горячей объемной штамповки, работающих в условиях высоких температур, значительных нагрузок абразивного износа, проводится с целью повышения их срока службы.

Сущность данного технологического процесса заключается в получении диффузионных боридных слоев, обладающих повышенной разгаростойкостью и высокой абразивной износостойкостью, рабочих поверхностей штампов.

Предварительной подготовке подвергают буру техническую и борный ангидрид или борную кислоту. Порошок карбида бора применяют в состоянии поставки. Буру техническую нагревают до температуры 510°С и выдерживают при этой температуре 1 час, с целью удаления кристаллизационной влаги. Слой буры, засыпаемой на поддон, должен составлять 10-15мм. Высота бурта поддонов должна быть не менее 80-100мм. После охлаждения на воздухе бура подвергается размолу в барабане и просеивается через сито № 0,4. Борный ангидрид подвергается размолу в вибромельнице, после чего просеивается через сито № 0,125. Борную кислоту засыпают в поддоны слоем 80100мм и прокаливают при температуре 700-800°С с целью ее дегидратации. Продолжительность прокаливания 1 час. Полученный расплав охлаждают на воздухе, затем дробят в ступке для получения кусков размером не более 10мм, дополнительно размалывают, после этого просеивают через сито № 0,2.

Материалы, входящие в состав шихты, обладают гидротирующей способностью, поэтому просеянные порошки буры и борного ангидрида следует хранить в стеклянной таре. Шихта для борирования приготавливается путем смешивания порошков карбида бора, буры и борного ангидрида, взятых в следующих соотношениях (по массе): 15% буры (№2Б4О7) + 45% карбида бора (В4С) + 40% борного ангидрида (В2Оз). При приготовлении шихты компоненты взвешивают с точностью до 0,005 кг. Смешивание компонентов лучше всего производить во вращающемся стальном барабане. Хорошо приготовленная шихта должна быть однородной - в ней не допускаются отдельных скоплений компонентов. Смазку с рабочих частей штампов удаляют бензином или керосином. Не допускается наличие масла, грязи и ржавчины в ручье штампов. Рабочую поверхность штампа ограждают влажным листовым асбестом, причем площадь, ограниченная им, должна превышать на 10-15 мм на сторону гравюру штампа. Высота асбестового ограждения составляет не менее 15 мм. Штамп с помещенным на него асбестовым ограничителем нагревают до 100-150°С с целью удаления влаги из асбеста и затвердевания последнего. Асбестовый ограничитель возвышается над самой высокой точкой, не менее чем на 15-20 мм. Для определения

Вестник ДГТУ. Технические науки. №12, 2007 А-

толщины боридного слоя, в углубление облойной канавки помещается образец -свидетель. Внутренний объем, ограниченный кольцом асбеста или рамкой, засыпается шихтой. Высота засыпки над самой высокой точкой гравюры

5 4 3 2 1

Рис. 1. Схема нанесения борирующего состава на гравюру штампа:

1-штамп; 2-ограничительная рамка; 3-борирующий состав; 4-гравюра штампа; 5-образец -

свидетель

штампа должна быть не менее 10 мм.

После выполнения вышеуказанных подготовительных операций штамп с шихтой на гравюре помещают в печь, нагретую до температуры 700°С и дают выдержку при этой температуре в течение 2-4 часов, затем температуру поднимают до закалочной (840 - 860°С). При окончании процесса борирования совмещенного с нагревом под закалку, со штампа удаляют асбестовый ограничитель и штамп с борирующей шихтой на гравюре помещают в закалочный бак. Удаление борирующей шихты с гравюры перед закалкой приводит к появлению трещин на боридном слое. Охлаждение штампов в масле при закалке производят до температуры 180-200°С (дымление масла на поверхности штампов) после чего их немедленно переносят в отпускную печь, затем охлаждают на воздухе. После закалки штампы промывают с целью удаления шихты, налипшей на рабочую поверхность. Отливку штампов производят в баке с горячей (100°С) водой. Для ускорения отливки в бак добавляют 5-7 % (по массе) кальцинированной соды. Продолжительность отмывки составляет 1 -1,5 часа. Борированная поверхность должна иметь светло серый цвет.

Режимы борирования и термической обработки штампов представлены в таблице.

Марка Температура Время Закалочная Температура Время вы- Твердость,

материала борирования бориро- среда отпуска держки НУ

штампа вания 1 °С при отпуске, ч

ЭН 858 1050°С 2 масло 560 3 5100

5ХНМ 900 °С 4 масло 200 4 5550

5ХНТ 860 °С 4-4,5 масло 480 4 4740

5ХНВ 870 °С 4,5 масло 480 4 4740

Библиографический список:

1. Материаловедение / В.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др.: под. общ. ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Машиностроение, 1986. - 386 с.

2. Металловедение. Термическая и химико-термическая обработка сплавов: Сб. науч. тр./ Под ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003.- 246 с.