Способ изготовления матрицы штампа Советский патент 1983 года по МПК B22D19/02 C21D9/22 B21D37/20 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТРИЦЫ ШТАМПА

1

Изобретение относится к способам изготовления штампов для горячей штамповки, используемых пренмушественко для производства пустотелых осесимметричных поковок с применением операции обжима в кузнечно-штамповочном производстве.

При изготовлении поковок из высоколегированных сталей и сплавов в результате интенсивного схватывания и налипания ме -талла заготовки, задирообразования и увеличения внеконтактной деформации поковки приобретают неправильную геометрическую форму и размеры, растет брак по чернотам при механической обработке, имеет место низкая стойкость матриц, изготавливаемых из штамповых сталей 5ХНМ, 5ХНВ, ЗХ2В8 и др. материалов, рекомендуемых ГОСТ 5950-73 и справочной литературой 1.

Известен также способ и:зготовления матриц из штамповых сталей для обрезки облоя и обжима поковок, включающие ковку исходных заготовок, механическую и термическую обработку, а также хромирование, никелирование и химико-термическую обработку 2.

Недостатком известного способа изготовления матриц для обжима поковок является недостаточная теплостойкость и износостойкость рабочих слоев инструмента, определяющие малый срок службы обжимных матриц при штамповке поковок из высококачественных сталей аустенитного и мартенситного классов (40Г18ЮЗФ), 12Х18Н9Т, 20X13 и др.).

Наиболее близким к изобретению техни10ческим решением является способ изготовления армированных деталей, включающий заливку высокопрочным чугуном твердой вставки с коэффициентом линейного расширения, меньшим, чем чугуна, с последующей

15 механической и термической обработкой 3. Недостатком известного способа применительно к изготовлению матриц для обжима поковок является невозможность получения в поверхностном слое рабочей

2Q части матрицы микрополостей, удерживаемых технологическую смазку и предотвращающих адгезионное взаимодействие материалов заготовки и матрицы, что обуславливает низкую износостойкость щтампов и получение некондиционных поковок.

Целью изобретения является повышение износостойкости матриц штампов для обжима поковок за счет получения на рабочей поверхности матрицы сетки поверхностных микротрещин для удержания технологической смазки.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему заливку высокопрочным чугуном твердой вставки с коэффициентом линейного расщирения меньшим, чем чугуна, после термической и механической обработки рабочую поверхность матрицы подвергают 3-5-кратной поверхностной закалке, например, путем нагрева до 900-1050°С с охлаждением водой.

В результате образуется сетка поверхностных микротрещин - микрополостей, развивающихся между зернами графита. Такая структура поверхностного слоя рабочих элементов инструмента обеспечивает высокую маслое.мкость в зоне трения и износостойкость штампа. Образовавшиеся микрополости и зерна графита обуславливают проявление эффекта самосмазывания в процессе обжима, так как вследствие пластической деформации поверхностных слоев и увеличения объема за счет температуры, генерируемой в зоне трения, смазка экструдирует из полостей на контактную поверхность.

Необходимость совместного иснользовамия литой заготовки и 3-5-кратной поверхностной закалки обусловлена тем, что использование литых штампов без поверхностной термической обработки не обеспечивает благоприятных граничных условий в зоне контакта поковки с матрицей и приводит к интенсивному износу рабочих поверхностей инструмента и грубым задирам. При.менение 3-5-кратной закалки матриц, полученных, например, ковкой из щтамповых сталей, не обеспечивает получение микрополостей и сопровождается переносом металлов и получением бракованных поковок.

Способ изготовления матриц осуществляют следуюп и.м образом.

Выплавка чугуна с шаровидной формой зерен графита производится в электродуговой печи ДСМ-5 с кислой фужеровкой. Модифицирование чугуна .металлическим магние.м осуществляется в герметизированном ковше конструкции ЦНИИТМАШ известным способо.м. Те.мпература металла перед заливкой составляет 1360-1380°С. Заливка производится в сухие песчаноглинистые формы, сушка которых осуществляется в камерных сушилках при 300- 400 С.

Полость для получения отливки располагается в нижней полуформе и обращена расширяющейся частью матричной воронки вниз.

Стальные кольца Г-образр го сечения изготовляют из поковок стали 35, устанавливают в фор.му при сборке фланцевой частью к верхней полуформе с расположение.м верхней полочки к оси матрицы и укрепляют стальны.ми шпильками.

Полученная отливка после выбивки и обрубки подвергается высокому отпуску при 560±20°, твердость ее составляет НЕ 285+327. Затем производится механическая обработка на токарных станках до получения требуемой формы матрицы и слесарная доводка ее рабочей части до получения шероховатости поверхности не более 1,25 мкм с последующей 3-5-кратной поверхностной закалкой рабочего профиля на твердость НРС 46-52. При этом нагрев до 900-1050° осуществляют с помощью ТВЧ или газовой горелки с последуюц.1им резким охлаждением водой.

Способ испытан при штамповке осеси.мметричных поковок из стали аустенитного класса 12Х18Н9Т. В результате показано, что обжим не сопровождается задирообразованием и схватыванием .металлов

5 заготовки и инструмента, поковки характеризуются высоким качеством обжимаемых поверхностей, правильностью формы и геометрических размеров.

Износостойкость чугунных матриц по выщается в 8-10 раз по сравнению со стальными, обеспечивается стабильность процесса деформирования, сокращаются простои кузнечно-прессового оборудования из-за частой переналадки штампов.

Предлагае.мый способ может быть использован для изготовления валков поперечной прокатки.

Формула изобретения

I. Способ изготовления матрицы щтампа, включающий заливку высокопрочным чугуном твердой вставки из материала с коэффициентом линейного расширения меньшим, чем у чугуна, с последующей термической и механической обработкой, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости матриц щтампов за счет получения на их рабочей певерхности сетки поверхностных микротрещин для удержания технологической смазки, после термической и механической обработки рабочую поверхность матрицы подвергают 3-5-кратной поверхностной закалке.

56

Источники информации,2. Атрошенко А. П. и др. Современные

принятые во внимание при экспертизештампы для обрезки облоя. М.-Л., «Ма1. Технологический справочник по ковкешиностроенией ,1966, с. 126.

и объемной штамповке. Под ред. М. В Сто-3. Смеляков Н. Н. Армированные отрожева. Машгяз, 1968, с. 804-810.. ливки. Машгиз, 1958, с. 116, 153.

990413