Способ изготовления биметаллических изделий Советский патент 1977 года по МПК C21D7/14 C21D9/22 

I

Изобретение относится к области термомаханической1обработки,в частности к инСтрумеитально-штамповому производству, я может найти применение, например, при изготовлении преиизионньЫ пресс-инструмэн- тов.

Известны способы термической обработки изделий, включающие нагрев заготовки до температуры аустенизации, вьщержку до Полного превращения аустенита, (охлажде ние до температуры относительной устойчивсти аустенита и вьщержку при этой температуре с одновременным наложением ульт- развуковых колебаний..l7 .

. Наиболее близким k предлагаемому изо& (зетению по технической сущности является сяособ изготовления биметаллических изделий, например вкладышей штампов объемной штамповки, включающий нагрев плакированной заготовки до температуры пластической деформации плакирующего слоя, предварительную штамповку, охлаждение поковки до температуры относительной jrCToftsHBOCTB аустанита плакирующего слоя,

выдержку до полного превращения аустенита основного металла, окончательную штамповку пря этой температуре до полного формообразования рабочей фигуры, закалку с тетэмпературы окончательной штамповки и отпуск в режиме основного металла 2 .

Известный способ позволяет повысить качество воспроизведения (выдавливаемой фн-гуры за счет) локализации деформаций в объме плакирующего слоя, но не обеспечивает высокой точности рабочей гравюры изделий вследствие температурных изменений размеров и фазовых I яреврашенйй в объеме материала изделия, возникающих в процессе закалки с температуры окончательной штамповки.

Целью изобретения является повышещение точности изделий за счет снижения остаточных деформаций.

Для этого предлагается способ, по которому после fокончательной штамповки изделие охлаждают в том же , urreiMne под нагрузкой до его рабочих температур, а затем на него воздействуют .ультразву- . ковым колебаниями. Способ реализуется следующим образом. Производят плакированные заготовки. Размеры плакирующего cnoi. заготовки выбирают с учетом конфигурации рабочей фигуры вкладыша/ и ее размеров. Затем заготовку подвергают, например, индукдионному нагреву до температуры штамповки (1100-1200 С) и передают на штамповку в штам предварительной штамповки. Затем заготовку охлаждают до температуры относительной . устойчивости аустеийта плакирующего материала и выдерживают при этой температуре в течение в|)еменн, необходимого до полнбг промежуточного превреццения ,аустенита основного металла. Выбор температуры и времени вьщержки осуществляют в зависимости от составов плакирующего иосновного материалов на основе диагр амм изотермического распада переохлан(денного ауЪтенита./ В результате вьщержки основа кладыша штампа приобретает высокую твердост а плакирующий слой находится в состогнии аустенита и имеет по отношению к основе низкую твердость. Затем поковку подвергают при,той же температуре штамповке в штампе окончательной штамповки, в котором происходит полное заполнение рабочей фигуры мастер-пуансон за счет локализации деформаций в г5ьеме плакирующего слоя. После полного формообразования рабочей Ю фигуры, не снимая нагрузки, через деформирующий инструмент на заготовку накладывают при рабочей температуре изделия ультразвуковые колебания. Ультразвуковая обработка через деформирующий инструмент выаывает мартенсчтные превращения в объеме плакирующего слоя, т.е. образуется закаленный, точно откалиброванный плакирующий сло который обеспечивает сохранение высокой точности размеров, так как при рабочей температуре изделия, равной температуре воздей ствия колебаний, остаточный аустенит стабйлен. Закалка плакирующего слоя происходит вследствие повышения температуры мартенситного превращения под действием ультразвуковых колебаний, которые вызывают в материале плакирующего слоя, имеющего аустенит или перлит, дополнительные превращения в объеме, находящемся под давлением между закаленной поверхностью деформирующего инструмента и закаленной основой за С41эт микропластических деформаций. Степень, микропластических деформаций является функцией от амплитуды ультразвуковых колебаний и регулирует полноту мар- теНситного превращения в объеме материала плакирую1щего слоя. В результате при температуре, соответствующей рабочей температуре изделия, образуется мартенситный скелет в аустените плакирующего слоя, который и обеспечивает после закалки получение высокой точности рабочих размеров за счет остаточных (закалочных, температурных и других) деформаций. Применение ультразвуковой обработки при рабочей температуре изделия ускоряет релаксацию внутреннихвнапряжений, что позволяет достигнуть высокой степени стабильности размеров рабочей фигуры изделия за счет стабилизации аустенита. Затем поковку вкладыша передают на механическую обработку для зачистки рабочей фигуры и подготовки под запрессовку в блок пресс- формы, Пример. Требуется изготовить биметалли ческую матрицу из сталей 53НВ (основа матрацы) и ЗХ2В8 (плакирующий слой) №ХХ 70О4141 ;093 для штамповки при 300 С фланца изолятора силового полупроводникового вентиля на Молодеченском заводе полупроводниковых вентилей с точностью размеров гравюры в пределах. 5 мкм.. На основании диаграмм изотермического распада перео.хлажденного аустенита (см., например, Попов А. А., Попова Л. Е. Изотермические и тармокинетические диаграммы распада переохлажденнйго; аустенита, М. -Свердл., Машгиз, 1961, 324, диаграмма 415, стр. ЗЗО, диаграмма 427), тёрмо-, механическую обработку выполняют в режи- ..е: нагрев заготовки до 1150-1200 С; предварительная штамповка; охлаждение до О... 500 С; выдержка 50 мин (основа HRC 41); окончательная штамповка; охлаждение без. снятия нагрузки окончательной штамповки до ЗОО С; ультразвуковая обработка без снятия нагрузки в течение 2О мин (амплитуда колебаний 5-8 мкм.), Формула изобретения Способ изготовления биметаллических изделий, например прецизионных штампв, включающий нагрев плакированной заготовки до те Ж1ератур пластической деформации плакирующего слоя, предварительную штампов повку, охлаждение поковки f э температуры относительной устойчивости аустенита плакирующего слоя, выдержку до полного преврашения аустенита основного металла при этой темнературе, окончательную штамповку рабочей фигуры и закалку, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности изде ЛИЙ, после окончательной штамповки изделие охлаждают в том же штампе ./под нагрузкой до его рабочих температур, а затем на него воздействуют ультразвуковыми колебаниями. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Эскин г. И. Ультразвук шагну- в2. Заявка № 2057191, по которой приметаллургию, Металлургия, М., 1970.нято положительное решение о выдаче автор127-128.ского свидетельства ,С 21 Д 7/14, 1974.