Способ защиты стальных заготовок от окисления при нагреве Советский патент 1981 года по МПК B21J1/06 

t

Изобретение относится к обработке метсшлов давлением, в частности к штамповке формообразующих инструментов штамповой оснастки, и может быть использовано в инструментально-штамповом производстве.

Известны способы борьбы с окисле- . нием металла при нагреве стальных заготовок под штамповку применительно к производству формообразующих инструментов штамповкой.

Наиболее рациональным способом защиты стальных заготовок от окисления при нагреве до технико-зкономическим показателям является способ нагрева заготовок в обычных печах с применением защитных покрытий, заключающийся в нанесении никелевого покрытия на рабочую поверхность за- . готовки, после чего нагрев заготовки осуществляют в среде карбюризатора

Iграфита)

При использовании зтого способа обеспечивается зффективная защита заготовок от окалинообразования даже при максимальных температурах нагрева под штамповку.

Однако использование этого способа при штамповке средне- и крупногабаритных формообразу1 «цих инструментов штамповой оснастки связано с необходимостью применения для никелирования заготовок электролитных ванн большой емкости и мощных источников постоянного тока. Вместе с тем загрузка такого оборудования при штучном или мелкосерийном производстве штамповых инструментов не может быть полной, что.вызывает непроизводитель10ные расходы.

Наиболее близким к предлагаемому является прием защиты металла от окалинообразования, используемый в процессах горячей пластической сварки,

15 в соответствии с которым свариваемые торцы заготовок подвергают чистовой обработке, а затем заготовки попарно стыкуются по обработанным поверхностям, после чего каждая пара перед

20 нагревом запрессовывается в технологичеркую обойму для их защиты от окалинообразования

Этот способ имеет недостаток,обусловленный необходимост ю изготовле25ния технологических обойм и точной обработки сопрягаемых поверхностей заготовок и обоймы для создания неподвижной посадки. Испол1,зование данного- способа применительно к процессам штамповки формообразукицих инструментов вызывает также немалые трудности, возникающие при горячей раепрессовке заготовок перед их штампов кой. Цель изобретения - упрощение комплектования при защите от окисления заготовок, идущих на штамповку формообразующих инструментов штамповой оснастки. Поставленная цель достигается тем что согласно способу защиты стальных заготовок от окисления при нагреве, заключающемся в чистовой обработке рабочих поверхностей заготовок и попарном их комплектовании с обра зованием контакта между обработанными поверхностями , заготовки перед их попарным комплектованием подвергают намагничиванию. При комплектовании двух намагниченных заготовок в образовавшемся стыке возникает из-за неидеальности контакта дополнительное магнитное со противление, пропорциональное в первом приближении среднему фиктивному зазору между заготовками и обратнопропорциональное магнитной проницаемости этого зазора. Чем больше эт сопротивление, тем меньше силовое взаимодействие сочлененных заготовок В процессе нагрева скрепленных магнитно в пару заготовок в печи с обычной атмосферой по периферии-стыка на ширине 5-10 мм образуется тонкая прослойка окалины. За счет объемных изменений, обусловленных процессом роста окалины, зазор умень шается , причем растущая окалина име ет значительно большую магнитную проницаемость, чем стальной материал. Э результате уменьшения воздушной прослойки в стыке и, кроме того превращения основного материала в окалину, магнитная проницаемость ко торой выше магнитной проницаемости основы, резко понижается дополнител ное магнитное сопротивление, что приводит к значительному.росту давления по периферии стыка. При этом окалина подвергается уплотнению и спеканию еще до завершения первого этапа нагрева, когда материал загот вок полностью теряет свои особые ма нитные свойства при достижении крит ческой точки Кюри.(А). Вследствие уплотнения окалины и ее спекания с основной по периферии стыка заготов ки возникает эффективный диффузионный . Это обеспечивает возмож ность дальнейшего ведения нагрева заготовок под штамповку без опаснос ти повреждения их рабочих поверхнос тей высокотемпературной коррозией. Намагничивание заготовок независ мо от магнитной твердости можно осу ществлять поштучно или попарно с по мощью ярма (электромагнита). Режим намагничивания выбирают из условия придания заготовкам по возможности наибольшей остаточной индукции. Пример. Проводят штамповку формообразующих матриц из штамповых материалов 5ХНВ, Х12М и других марок с использованием заготовок их круглого проката. Габариты заготовок: диаметр (й) 50-150 мм, высота (0,30,6)D. Температура нагрева заготовок под штамповку - 1150-1200С. Заготовки крепят на электромагнит,ной плите (ГОСТ 17519-72) плоско-шлифовального станка и их рабочие торцы подвергали шлифовке до 7-8 класса шероховатости поверхности. В процессе шлифования заготовки самонамагничиваются по объему. Удельная сила взаимопритяжения обработанных заготовок вызываемая остаточным магнетизмом, составляет 2-3 кгс/см. Этого достаточно для обеспечения надлежащей защиты рабочих поверхностей заготовок от окалинообразования при нагреве под штамповку. В других случаях,когда при чистовой обработке заготовок электромагнитные плиты или патроны не применяются, намагничивание заготовок осуществляют с помощью ярма. Затем отшлифованные заготовки комплектуют в пары, которые устанавливают в предварительно разогретую до 550-600-С печь электросопротивления. После нагрева и 2-3 ч выдержки заготовки вместе с печью нагревают до ковочной температуры. При достижении ковочной температуры пары заготовок поочередно извлекают из печи, разъединяют путем удара по жесткой плите и подвергают штамповке, причем небольшое промедление с началом выполнения операции штамповки не приводит к порче рабочей поверхности заготовки, так как при образовании кристаллитов окалины они сразу же отлетают самопроизвольно от заготовки. При быстром охлаждении поковки отштампованная рабочая фигура остается, как правило,- светлой. Если заготовки после шлифовки подвергнуть размагничиванию, то при их нагреве в стыках образовывается слой окалины, которая при последующей штамповке заштамповывается в тело заготовки. Использование предлагаемого способа обеспечивает возможность изготавливать штамповые изделия формообразующих инструментов взамен обработки последних на копировально-фрезерных станках без необходимости установки дорогостоящего и занимающего много места оборудования для гальванического никелирования заготовок. Это существенно понижает стоимость продукции . Формула изобретения Способ защиты стальных заготовок от окисления при нагреве, заключаю дийся в чистовой обработке рабочих поверхностей заготовок и попарном их комплектовании с образованием контакта между обработанными поверхностями, отличающийся тем, что, с целью упрощения комплектования при защите от окисления заготовок, идущих на штамповку формообразующих инструментов штамповой оснастки, заготовки перед их попарным комплектованием подвергают намагничиванию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 527237, кл. В 21 J 1/06, 1978.

2.Довнар С.А. Термомеханика упг рочнения и разрушения штампов объемной штамповки. М., Машиностроение, 1975, с. 229-230.