Способ обработки деталей пресс-штампового инструмента Советский патент 1982 года по МПК C21D1/78 

1

Изобретение относится к области производства инструмента и предназначается для использования при изготовлении матриц штампов, щек и направляющих частей пресс-форм и др.5

При изготовлении пресс-щтамповых деталей, подвергающихся различным видам контактовых воздействий, применяют высокоуглеродистые и высоколегированные щтамповые стали (V8, XI2M, ЗХ2В8). К ю ним также относятся воздушнозакаливаемые штамповые стали 7ХГ2ВМ, 7ХГНМ и др.

Отличительной особенностью этих сталей является высокая прочность сердцевины, 15 достигаемая термообработкой, сочетающаяся с необходимыми поверхностными свойствами: контактной выносливостью, износоустойчивостью, разгаростойкостью и

ДР-20

Улучщение поверхностных свойств деталей достигается известными способами, включающими химико-термическую обработку в сочетании с последующей закалкой в охлаждающую среду. Поскольку в ре- 95 зультате указанных способов на границе диффузионного слоя возникают значительные остаточные напряжения, способствующие развитию трещин в процессе эксплуатации, известен ряд методов уменьшения gg

термических напряжений в диффузионно насыщенных деталях. Так, наиример, закалку с температуры борирования или после подстуживания ведут, погружая детали в охлаждающую среду, возбул даемую ультразвуковыми колебаниями, или ведут закалку ступенчато, с изотермическими выдержками. Однако такие методы значительно усложняют технологию обработки деталей.

Известен способ, по которому детали пресс-штампового инструмента изготавливают из высокоуглеродистых глубокопрокаливающихся щтамповых сталей, подвергают химико-термической обработке (борированию, хромированию или др.) и упрочняют закалкой в охлаждающую среду, производя ее после химико-термической обработки или совмещая с ней 1.

Известный способ имеет следующие недостатки: объемные изменения при закалке в условиях резкого градиента свойств материала в переходной зоне слоя создают значительные напряжения, которые ведут к образованию трещии как иепосредственно в процессе закалки, так и ири дальнейшей эксплуатации деталей. Это явление усиливается перепадом температур, возникающим в поверхности детали ири контакте с охлаждающей средой, причем максимальная скорость охлаждения приходится на диффузионный слон. Кроме того, высокое содержание углерода в штамновых сталях, уменьшая глубнну диффузионного слоя {нанример, ири силицироваинн или хромировании), также ведет к увеличению градиента физико-мехаинческих свойств в переходной зоне и, следовательно, к росту напряжений.. Все это не позволяет, несмотря на значительное улучшение иоверхноетных свойств больи1инства пресс-штакпювых деталей ирн химико-термической обработке, существенно увеличить их етойкость, а также приводит к значительному проценту брака ири их изготовлении. Целью изобретения является увеличение стойкости деталей пресс-штамнового инструмента за счет уменьшения градиента евойств материала в нереходной зоне диффузионного слоя и исключения закалки в охлаждающую средз, а также енижение брака при изготовлении деталей и возможность замены в ряде случаев высоколегированных штамповых сталей более дешевыми. Цель достигается тем, что для изготовления деталей преес-штампового инструмента, подвергаемых химико-термической обработке и упрочнению, иепользуют низко- или среднеуглеродистые етали глубокой прокаливаемоети, а охлаждение с температуры химико-термической обработки проводят со скоростью не более 10 град/мин. Цример I. Штемпель, изготовленный из роторной етали 38ХЦЗМФА к машине для литья силумина нод давлением, подвергают силицированию из порошковой смеси в тонкостенном контейнере из нержавеющей стали ири температуре 910°С в течение 3 ч. После извлечения из печи контейнер с деталями подвергают охлаждению путем обдува сжатым воздухом в течение 30 мин. Извлеченные из контейнера детали ирошлифовываюг в размер и иатирают графитом. Поиеречиый микрошлиф иоказал наличне на деталях нетравяилегоея еилицированного слоя толщиной 0,2- 0,3 мм, микротвердостью 580 кгс/мм. Твердость нодслойной зоны (до 3 мм) составила 50-52 HRC, твердость в сердцевине детали 39-41 HRC. Стойкость нары штемпелей, изготовленной из етали 38ХНЗМФА, 56 емеи, причем поеле изнашивания стакана налипание снлумина не наблюдалоеь даже ири образоваиии облоя. Пример 2. Изготовленная из етали 38ХНЗМФА матрица штампа для вытяжки и гнбки донышек подвергается борированию из порошковой смеси в топкостенном контейнере из нержавеющей стали в течение 6 ч при 1000°С. После извлечения из печи контейнер с матрицей охлаждают сжатым воздухом в течение 40 мин, зате.м деталь извлекают. Толщина борированного слоя до 0,2 мм. Микротвердость на поверхности HIOO 1900 КГС/ММ2, твердость в сердцевиие детали 30-40 ЦКС. Стойкость матрицы, изготовлеиной из етали 38ХНЗЛ1ФА, 11,5 тые. штамповок. Предложенный способ изготовления деталей может быть реализован е применением различных видов химико-термичеекой обработки (борирования, еилицирования и др.) из газовых, порошковых сред и обмазок. Наряду со значительным увелнчением стойкости инструмента он позволяет в ряде случаев иепользовать конструкционные стали, которые дешевле выеоколегированных штамновых. По еравиению с известными способами, включающими химико-термичеекую обработку и поеледующую закалк}, уменьшаетея брак, евязанный с образованием закалочных трещин. Формула изобретения Способ обработки деталей пресе-штампового инструмента, выполненного из еталей глубокой прокаливаемоети, заключающийея в химико-термичеекой обработке и последующем охлаждении, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения износостойкости поверхности, детали изготавливают из низко- или ереднеуглеродистых сталей, а охлаждение с температуры химико-термичеекой обработки проводят со екороетью не более 10 град/мин. Источники информации, прииятые во внимание нри экспертизе 1. Авторские свидетельетва N° 179165, кл. С 23С 9/10, 1966 и NO 424890, кл. С 21D 1/78, 1972.