Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»
(МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Штамповые стали для горячего деформирования
Выполнил: Чесунов Н.С.
Группа: МТ 8-62;
Проверил: Смирнов А.Е.
Москва, 2016г.
1. Штамповые стали
Штамповые стали горячего деформирования работают в тяжелых условиях, испытывая интенсивное ударное нагружение, периодический нагрев и охлаждение поверхности нагрев и охлаждение поверхности. Основным признаком штамповых сталей горячего деформирования является более низкое по сравнению со сталями для инструментов холодного деформирования содержание углерода (0,3 - 0,6%), что предопределяется повышенными требованиями к ним относительно вязкости и разгаростойкости.
От них требуется сложный комплекс эксплуатационных и технологических свойств. Кроме достаточной прочности, износостойкости, вязкости и прокаливаемости (для крупных штампов) эти стали должны обладать также теплостойкостью, окалиностойкостью и разгаростойкостью (устойчивость к образованию поверхностных трещин, вызываемых объёмными изменениями в поверхностном слое при резкой смене температур). Разгаростойкость обеспечивается снижением содержания углерода в стали, которое сопровождается повышением пластичности, вязкости, а также теплопроводности, уменьшающий разогрев поверхностного слоя и термические напряжения в нем.
1.1 Область применения заданной группы материалов, типовые детали, изготавливаемые из этих материалов
|
Марка Стали |
Область применения |
|
|
Молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей свыше 3 т для штамповки цветных сплавов, углеродистых и низколегированных конструкционных сталей; штампы для молотов меньшей мощности со сложной и глубокой гравюрой; прессовые штампы и штампы машинной скоростной штамповки при горячем деформировании легкий цветных сплавов; блоки матриц для вставок горизонтально-ковочных машин. |
||
|
Молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей до 3 т, имеющие неглубокую гравюру, работающие при невысоких давлениях и используемые для штамповки цветных сплавов, углеродистых и низколегированных сталей. |
||
|
Молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массовой падающих частей до 3 т для деформации легированных конструкционных и коррозионно-стойких сталей (вместо менее теплостойких сталей 5ХНМ, 5ХНВ); штампы кривошипных горячештамповочных прессов до 4000 т, для штамповки деталей из углеродистых и низколегированных сталей; вставки и пуансоны для высадки деталей из этих материалов на горизонтально- ковочных машинах усилием до 1000 т; прессовый инструмент для обработки алюминиевых сплавов. |
||
|
Крупные молотовые штампы, в том числе для чистовых операций при обработке труднодеформируемых металлов; штампы-контейнеры, работающие при длительном нагружении; кольца-бандажи: крупные внутренние втулки, пресс-штемпели, иглы горизонтальных прессов усилием до 1200-2000 т, работающие при длительном нагреве. |
||
|
Крупные штампы (с наименьшей стороной до 600 мм) для штамповки поковок из конструкционных сталей и жаропрочных сплавов на молотах с массой падающих частей свыше 3 т и кривошипных прессах усилием 4000 т и более (вместо менее теплостойких сталей 5ХНМ, 4ХМФС); инструменты (зажимные и формирующие вставки, наборные и формовочные пуансоны) для высадки конструкционных сталей и жаропрочных сплавов на горизонтально-ковочных машинах, ножи горячей резки; мелкие прессовые и молотовые вставки. |
||
|
Мелкие молотовые штампы, особенно чистовой штамповки с наименьшей стороной до 100-125 мм; молотовые (диаметром или стороной до 200мм) и прессовые вставки (предварительного и окончательного ручья, знаки, выталкиватели, внутренние втулки, пресс-штемпели, иглы для прошивки труб) при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного производства; форма литья под давлением алюминиевых и магниевых сплавов со стороной до 70- 80мм |
||
|
Молотовые и прессовые вставки (диаметром до 200-250 мм) с таким же назначением, как и из стали 4Х5МФС; инструмент для высадки заготовок из легированных конструкционных и жаропрочных материалов на горизонтально-ковочных машинах; пресс-формы литья под давлением алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов. |
||
|
Мелкие молотовые штампы; молотовые и прессовые вставки (диаметром до 300-400 мм); инструмент горизонтально-ковочных машин при горячем деформировании коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов, работающий в условиях повышенных давлений (800-1500 МПа) и нагрева до 650-660 С; пресс-формы литья под давлением медных сплавов |
||
|
Инструмент для горячего деформирования на кривошипных прессах и горизонтально-ковочных машинах, подвергающийся в процессе работы интенсивному охлаждению (как правило, для мелкого инструмента); пресс-формы литья под давлением медных сплавов; ножи для горячей резки |
||
|
Тяжелонагруженный прессовый инструмент (мелкие вставки знаков, матрицы и пуансоны для выдавливания и т.п.) при горячем деформировании легированных конструкционных сталей и жаропрочных сплавов |
||
|
Тяжелонагруженный прессовый инструмент (прошивные и формирующие пуансоны, матрицы и т.п.); инструмент для высадки на горизонтально-ковочных машинах и вставки штампов напряженных сталей и жаропрочных конструкций для горячего объемного деформирования конструкционных сталей и жаропрочных металлов и сплавов (вместо 3Х3М3Ф и 4Х2В5МФ) |
||
|
Иглы, пуансоны для прессования аустенитных, жаропрочных и коррозионно-стойких сталей и сплавов, а также титановых сплавов при температурах до 650-675 С, выполняемых без интенсивного охлаждения |
1.2 Критерии конструкционной прочности, надежности, долговечности, определяющие работоспособность типовых деталей
штамповая сталь горячее деформирование
Конструкционная прочность - комплексная характеристика, включающая сочетание критериев прочности, надежности и долговечности.
На конструкционную прочность влияют следующие факторы:
· конструкционные особенности детали (форма и размеры);
· механизмы различных видов разрушения детали;
· состояние материала в поверхностном слое детали;
· процессы, происходящие в поверхностном слое детали, приводящие к отказам при работе.
Необходимым условием создания деталей при экономном использовании материала является учет дополнительных критериев, влияющих на конструкционную прочность. Этими критериями являются надежность и долговечность.
Надежность - свойство изделий, выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или сопротивление материала хрупкому разрушению.
Долговечность - способность материала сопротивляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность деталей в течение заданного ресурса времени.
Рассматриваемые в задании детали, сделанные из выбранных мной марок штамповых сталей горячего деформирования, работают в тяжелых условиях, испытывая интенсивное ударное нагружение, периодический нагрев и охлаждение поверхности, эти стали должны обладать также теплостойкостью, окалиностойкостью и разгаростойкостью.
· Теплостойкость - способность материалов сохранять жёсткость и другие эксплуатационные свойства при повышенных температурах, определяет износостойкость и сопротивление термической усталости.
· Окалиностойкость - способность материала противостоять химическому разрушению поверхности под воздействием воздушной или газовой среды при высоких температурах
· Разгаростойкостью - (сопротивление термической усталости) определяется сопротивлением стали образованию поверхностных трещин под нагрузкой при многократном нагреве и охлаждении.
1.3 Особенности структуры, химического состава и свойств заданной группы материалов
По условиям работы и уровню основных свойств стали подразделяют на три основных группы: умеренной теплостойкости и повышенной вязкости; повышенной теплостойкости и вязкости; высокой теплостойкости;
· Стали умеренной теплостойкости и повышенной вязкости (5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ, 4ХМФС, 4ХМНФС, 3Х2МНФ,5Х2МНФ) относят к доэфтектоидной (до 0,8 % С) группе. Содержание карбидообразующих элементов в сталях минимально (до 7 - 9 %) что исключает возникновение карбидной неоднородности даже в крупных сечениях. В небольших количествах (до 3 %) могут образовываться более термостойкие карбиды Мe 6 С, MeC, М 23 С 6, вызывающие вторичное твердение. Поэтому теплостойкость сталей невысокая.
Стали 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ сохраняют предел текучести до 1000 Мпа при нагреве до 350-375 С, а стали 4ХМНФС, 3Х2МНФ,5Х2МНФ при нагреве до 400 - 425 С вследствие карбидов Мe 6 С, MeC, М 23 С 6
· Стали повышенной теплостойкости и вязкости (4Х5МФС, 4Х5МФ1С, 4Х5В2ФС, 4Х3ВМФ,3Х3М3Ф) относят к заэвтектоидным, так как содержание первичных карбидов в них мало. В отожженом состоянии доля карбидной фазы (Мe 6 С, VC, М 23 С 6) составляет 6 - 12%. Теплостойкость сталей повышается с увеличением в структуре количества карбидов Мe 6 С, VC, то есть при повышении концентрации вольфрама, молибдена и ванадия.
· Стали высокой теплостойкости (4Х2В5МФ, 5Х3В3МФС, 2Х6В8М2К8) относят к заэвтектоидным. Стали 4Х2В5МФ и 5Х3В3МФС образуют группу сталей с карбидным упрочнением, а стали типа 2Х6В8М2К8 - с карбидоинтерметаллидным. Содержание карбидной фазы в сталях 4Х2В5МФ и 5Х3В3МФС составляет 10 - 13 % (Мe 6 С, МC), в стали 2Х6В8М2К8 - только 6 - 7 % (Мe 6 С), также дополнительно содержится интерметаллид (Fe, CO) 7 W 6 .
1.4 Система легирования (назначения легирующих элементов)
Хром (Сr) - повышает износостойкость, увеличивает прочность и прокаливаемость стали, что особенно важно для крупных пуансонов и матриц. При наличии свыше 2,5% повышает устойчивость стали против отпуска, особенно при нагреве инструмента до температур, выше 300° С. Вместе с марганцем уменьшает коробление при закалке.
Никель (Ni) - наряду с хромом он значительно увеличивает прокаливаемость стали и придает вязкость.
Марганец (Mn) - повышает прокаливаемость стали. В сочетании с хромом уменьшает коробление при закалке, но увеличивает склонность стали к перегреву. Марганец, как более дешевый легирующий элемент, является заменителем никеля.
Вольфрам (W) - введенный в сталь для пресс-форм и штампов для горячего деформирования повышает твердость, износостойкость стали и теплостойкость, необходимые для предупреждения отпускной хрупкости второго рода, которую в больших сечениях нельзя устранить быстрым охлаждением. Вольфрам и Молибден измельчают зерно и уменьшают склонность стали к перегреву.
Молибден (Mo) - вводится в высокохромистую сталь для увеличения ее вязкости и повышения прокаливаемости. (в отличие от вольфрама, который увеличивает ее слабее).
В штампах для горячего деформирования предохраняет от отпускной хрупкости, но резко повышает чувствительность стали к обезуглероживанию.
Ванадий (V) - уменьшает хрупкость закаленной стали, предохраняет сталь от перегрева при закалке. В количестве свыше 1% в сочетании с хромом значительно повышает устойчивость против воздействия высоких температур.
Кремний (Si) - увеличивает прокаливаемость стали, повышает стойкость против отпуска, но способствует обезуглероживанию при нагреве.
Эффективным для штамповых сталей горячего деформирования является комплексное легирование, при котором в стали наряду с карбидообразующими элементами вводятся также никель или марганец в пределах 1,0ч1,5 % для повышения ударной вязкости, разгаростойкости, прокаливаемости и кремний до 1 % для увеличения окалиностойкости и прочности.
1.5 Применяемая термическая обработка
Термическая обработка сталей для изготовления молотовых штампов представляет собой ответственную операцию. После изотермического отжига и механической обработки их нагревают под закалку до 820 - 880 С, применяя засыпки и обмазки для предохранения от окисления и обезуглероживания, так как время нагрева может составлять 20 - 25 ч. Для снижения термических напряжений небольшие штампы охлаждают на воздухе, остальные после подстуживания до 750 - 780 С в масле по способу прерывистой закалки. Не остывшие полностью штампы переносят в печь для отпуска.
Также для заготовок крупных штампов проводят отжиг с целью устранения флокеночувсвительности и измельчения зерна аустенита сталей проводят при 760 - 790 С для сталей 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХГМ, при 790 - 820 для стали 5ХНВС, при 800 - 820 С для сталей 4ХМФС, 5Х2МНФ и при 820 - 840 С для стали 3Х2МНФ. Время выдержки при отжиге 1 час плюс 1,5 минуты на 1 мм толщины.
Оптимальные температуры закалки устанавливают на основе определенного соотношения между твердостью и зерном аустенита, размер которого существенно влияет на ударную вязкость стали. Для молотовых штампов с наименьшей стороной не более 200 - 250 мм при получении после закалки структуры мартенсита желательно иметь зерно аустенита не крупнее 9- 10 номера. При большем размере штампов, когда образуется смешанная бейнитно - мартенситная структура, лучший комплекс свойств достигается при зерне аустенита не крупнее 11 номера. Температуру отпуска назначают в зависимости от габаритов штампа и условий эксплуатации. Образование верхнего бейнита при закалке штампов высотой более 300 мм снижает твердость и теплостойкость. При этом в сталях 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС сохраняется, а сталей 4ХМФС, 3Х2МНФ,5Х2МНФ уменьшается (бейнитная хрупкость). Поэтому необходимо проводить отпуск. Для сталей 5ХНМ, 5ХГМ проводят средний отпуск, а для сталей 5ХН, 4ХМФС, 5Х2МНФ - высокий отпуск.
Стали 5ХНМ (5ХНВ) характеризуются невысокой устойчивостью против роста зерна аустенита, так как их карбидная фаза представлена в основном легкорастворимыми частицами типа М 3 С. До более высоких температур (980--1020°С) сохраняют мелкое зерно стали 4ХСМФ и 5Х2МНФ, содержащие в структуре наряду с цементитом карбиды типа М 6 С и МС. Твердость после закалки повышается до определенных температур аустенитизации, соответствующих наиболее интенсивному растворению карбидов. При дальнейшем увеличении температуры (свыше 900 - 950°С для сталей 5ХНМ, ЗХ2МНФ и 1000 - 1050°С для сталей 4ХСМФ, 5Х2МНФ) она изменяется мало или понижается вследствие увеличения в структуре количества остаточного аустенита.
Обычно штампы из сталей этой группы для получения необходимых прочности, теплостойкости и вязкости нагревают под закалку до температур, обеспечивающих сохранение зерна аустенита не крупнее №9 - 10. Однако эти рекомендации справедливы в основном для небольших молотовых штампов (стороной, диаметром не более 200--250 мм) со структурой мартенсита после закалки или более крупных прессовых штампов с неглубокой рабочей гравюрой, работающих без ударных нагрузок. Для крупногабаритных молотовых штампов со смешанной бейнитно-мартенситной структурой после закалки, неизбежно получаемой при замедленном охлаждении после аустенитизации и значительно снижающей- вязкость стали, они нуждаются в уточнении. В этом случае (штампы со стороной диаметром более 200 мм) лучшее сочетание прочности, теплостойкости и вязкости сталей достигается после получения зерна аустенита не крупнее № 10-11.
Структура сталей после закалки определяется их химическим составом и условиями охлаждения после аустенитизации, зависящими в свою очередь от размеров штампов, охлаждающей способности среды
2. Концептуальная схема базы данных
· Созданы две таблицы «Химический состав» и «Механические свойства», которые связаны между собой ключевыми полями связью один ко многим.
· Созданы и заполнены соответствующие формы
* Выполнены запросы:
1) Выбрать материал и режим ТО для штампа, работающего длительное время (не менее 300 часов) при температуре до 500 С и нагрузке не менее 300 МПа.
2) Выбрать материал и режим ТО для крупного молотого штампа, работающего до температуры 300 С. Требование: ударная вязкость KCU не менее 0,55 МДж/м 2
* Выполнены отчеты:
Список литературы
1) Штамповые стали. Позняк Л.А., Скрынчемко Ю.М., Тишаев С.И. Металлургия,1980.
2)Справочник по конструкционным материалам: Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов и др. Под ред. Б.Н. Арзамасова и Т.В. Соловьевой. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана,2006.
3)Инструментальные стали справочник: Л.А. Позняк, С.И. Тишаев, Ю.М. Скрынченко и др. Металлургия,1977.
4)Материаловедение: Ю.С. Козлов. Высшая школа,1983.
5)Материаловедение:Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин, Н.М. Рыжов, В.И. Силаева. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана,2008.
Приложение
Влияние хрома
Хром положительно влияет на ряд характеристик штамповых сталей (прокаливаемость, склонность к вторичному твердению, теплостойкость и т.д.). По мере повышения его концентрации в твердом растворе существенно возрастает устойчивость аустенита как в перлитной, так и в промежуточной областях. При снижении содержания хрома с 5 до 3% изменяется состав карбидных фаз; в стали с 3% хрома присутствуют карбиды Ме 3 С наряду с карбидами Ме 23 С 6 и Ме 6 С, что немного уменьшает теплостойкость и предел текучести при температурах выше 400-500 о С.
Влияние вольфрама и молибдена
Увеличение концентрации вольфрама повышает теплостойкость до определенных пределов. Такими пределами являются 1,0-2% W в сталях типа 4Х4ВМФС и ~ 3% в сталях типа 5Х3В3Ф2МС. Содержание молибдена, как правило, составляет 1,5-3%. Молибден в этих сталях с заменяет вольфрам в соотношении 1: 2.
Стали, в которых молибден заменяет более 2-3% W, имеют меньшую карбидную неоднородность. Молибден при замене 3-4% W (и одинаковом ванадии) почти не изменяет теплостойкости, вследствие чего прочностные свойства вольфрамомолибденовых сталей при нагреве такие же, как вольфрамовых. Выбор конкретный соотношений между вольфрамом и молибденом определяется условиями эксплуатации инструмента, и он должен быть экономически обоснован.
Влияние ванадия
Ванадий оказывает эффективное влияние на процессы собирательной рекристаллизации и существенно уменьшает чувствительность штамповых сталей к перегреву. В относительно невысоколегированных сталях (типа 5ХНМ и др.) его действие оказывается заметным уже при содержании порядка 0,10-0,30%. Для других групп сталей, содержащих карбиды типа М 7 С 3 , М 6 С, М 23 С 6 , требуется большее количество ванадия для существенного смещения температур начала интенсивного роста зерна.
Ванадий, также, как и хром, обладает сильно выраженной склонностью к дендритной ликвации, но в отличие от него ванадий благоприятно влияет на дисперсность и характер распределения первичных карбидов в высокоуглеродистых сталях.
Влияние кремния
Кремний является ферритообразующим элементом и «выклинивает» область существования г-железа в сплавах системы Fe - Si уже при содержании около 2%. Аналогично влияет он на диаграмму состояния углеродистых сталей (0,5-1% С), однако в этом случае полное завершения б > г-превращения достигается при содержаниях 3-5% кремния. Не образуя в сплавах на основе железа соединений с углеродом, кремний практически не оказывает влияния на тип и состав карбидов в штамповых сталях, но вызывает их укрупнение в отожженном состоянии.
Влияние никеля и марганца
Легирование сталей никелем и марганцем повышает прокаливаемость. Этим определяется целесообразность легирования ими штамповых сталей, предназначенных для изготовления крупногабаритных инструментов. Мало изменяя чувствительность к перегреву и, как следствие, оптимальные температуры закалки, никель и марганец сильно понижают критическую скорость охлаждения.
Никель эффективно повышает пластичность, что очень важно для материалов, испытывающих воздействие динамических нагрузок.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Назначение и особенности эксплуатации инструментальных сталей и сплавов, меры по обеспечению их износостойкости. Требования к сталям для измерительного инструмента. Свойства углеродистых и штамповых сталей для деформирования в различных состояниях.
контрольная работа , добавлен 20.08.2009
Виды сталей для режущего инструмента. Углеродистые, легированные, быстрорежущие, штамповые инструментальные стали. Стали для измерительных инструментов, для штампов холодного и горячего деформирования. Алмаз как материал для изготовления инструментов.
презентация , добавлен 14.10.2013
Условия эксплуатации матрицы. Оценка воздействия технологических факторов на свойства материалов. Требования, предъявляемые к стали для штампов горячего деформирования. Перечень марок сталей и сплавов для изготовления пуансона-матрицы. Режимы обработки.
курсовая работа , добавлен 11.06.2013
Закаливаемость и прокаливаемость стали. Характеристика конструкционных сталей. Влияние легирующих элементов на их технологические свойства. Термическая обработка сплавов ХВГ, У8, У13 и их структуры после нее. Выбор вида и режима термообработки детали.
курсовая работа , добавлен 12.01.2014
Сравнительная характеристика быстрорежущих сталей марок: вольфрамомолибденовой Р6М5 и кобальтовой Р9М4К8 - различие в свойствах этих сталей и оптимальное назначение каждой из них. Разработка и обоснование режимов обработки изделий из этих сталей.
практическая работа , добавлен 04.04.2008
Повышение механических свойств стали путем введения в нее легирующих элементов. Классификация стали в зависимости от химического состава. Особенности сварки углеродистых и легированных сталей. Причины возникновения трещин. Типы применяемых электродов.
курсовая работа , добавлен 06.04.2012
Классификация сталей. Стали с особыми химическими свойствами. Маркировка сталей и области применения. Мартенситные и мартенсито-ферритные стали. Полимерные материалы на основе термопластичных матриц, их свойства. Примеры материалов. Особенности строения.
контрольная работа , добавлен 24.07.2012
Классификация инструментальных сталей. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства штамповых сталей. Химический состав стали 4Х5МФ1С. Влияние температуры закалки на структуру и твердость материала. Оценка аустенитного зерна и износостойкости.
дипломная работа , добавлен 19.02.2011
Что такое сталь. Классификация конструкционных сталей по химическому составу и качеству. Примеры маркировки стали. Схемы и способы разливки стали, их достоинства и недостатки. Основные способы обработки металлов давлением, особенности их применения.
контрольная работа , добавлен 05.01.2010
Изменение механических, физических и химических свойств углеродистых конструкционных и инструментальных сталей в результате химико–термической обработки. Марки сталей, их назначение и свойства. Структурные превращения при нагреве и охлаждении стали.
(28) Приоритет Госудерствввиый комитет СССРпо делам нзооретекнй н открмтнй(72) Авторы изобретения Производственное объединение "Ленннградскттй металлическийзавод(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВИзобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при штамповке изделий иэ жаропрочных сталей и сплавов, например, турбинных лопаток и дисков.Известен способ изготовления изделий иэ жаропрочных сталей и сплавов, включающий нагрев заготовки до температуры горячей деформации, предварительную штамповку, нагрев и окончательную штамповку (в частности,на молоте) со степенью деформации 3 - 10%)11) .Недостатком известного способа (при штамповке на молоте) является невысокое качество изделий ввиду трудности обеспечения эа 15 данного размера аустенитного зерна металла изделия.Целью изобретения является устранение укаэанного недостатка при молотовой штамповке, а именно, повышение качества иэделий за счет обеспечения заданного размера аустенит.ного зерна.Цель достигается тем, что интервалы между ударами молота при окончательной штамповке составляют 0,5 - 10 сек., общая длительностьокончательной штамповки составляет 8 - 35 сек.,а суммарная степень деформации заготовкипри окончательной штамповке превышает диа.назон критических степеней деформации на2 - 15%,Получение заданного размера аустенитногозерна в изделиях, штампованных на молотах,связано с необходимостью обеспечения такихтемпературно-временных параметров 1 дтамповки (различных для различных марок сталейи сплавов), которые бы обеспечили возможность получения суммарной деформации за несколько ударов молота как суммы деформаций за отдельные удары, т.е. чтобы в промежуткахмежду ударами молота, при выбранных температурах деформации, не успевали бы протекать процессы рекристаллиэации обработки,снимающие упрочнение от предшествующейдеформации.Нижний и верхний пределы временного ин.тервала между ударами определяются величиной йревышения температуры деформируемойзаготовки в интервал времени между удара.3ми относительно порога рекристаллизации обработки для выбранной марки сплава (стали)и диапазона степеней деформации металлав различных участках заготовки за один удармолота. При этом минимальное значение временного интервала (0,5 сек) относится к случаю, когда температура конца предшествующейдеформации (на металле заготовки) превышает порог рекристаллизации обработки на максимальную величину (180 - 200)С. Для дости.жения этого величина относительной деформации заготовки за предцествунщий удар, должна быть предельно большой (4 - 5)%.Максимальное значение временного интервала(10 сек) относится к случаю, когда величинаотносительной деформации заготовки за предшествующий удар была минимальной (1%),и превышение. температуры, предшествующейдеформации относительно порога рекристаллизации обработки было минимальным (20 - 30)СОграничение общей длительности циклаокончательной штамповки (8 - 35 сек,) связанос тремя основными причинами:1) ограничением снижения температурыштамповки, поскольку это связано с существенным возрастанием сопротивления заготовкидеформированию;2) расширением диапазона критических степеней деформации при снижении температурыконца деформации и, в связи с этим, увеличением вероятности попадания отдельныхучастков заготовки в зоны критических степеней деформации при тех же суммарных величинах деформации;3) увеличением вероятности получения недопустимо крупного зерна в зонах заготовкис заторможенным течением металла, (где отно.сительная деформация существенно ниже средней (расчетной) в выбранном сечении заготов.ки), так как в этих зонах подготовительныеэтапы процесса рекристаллиз "ции обработкимогут полностью не прерываться частнымиобжатиями при каждом ударе молота,и при определенной длительности цикла штамповки,процесс рекристаллизации дбработки в этихзонах может начаться до окончания штамповкит,е. в этом случае в указанных зонах суммарные деформации не будут равны сумме частных деформаций за все удары молота, а значит,суммарная деформация в этих зонах можетне оказаться закритической, что приведет кпоявлению недопустимо крупного зерна вэтих зонах,733828 4 10 15 20 25 ЗО З 5 40451Я55 Численные пределы общей длительности цикла штамповки получены опытным путем на жаропрочных сплавах типа Н 65 ВМТИ (ЭИ - 893) для различных температур и степеней деформации. Таким образом, новый положительный эффект, создаваемый за счет введения указанныхвременных интервалов, связан с обеспечениемполучения заданного размера аустенитного зерна при штамповке заготовок из жаропрочныхсталей и сплавов на молотах за несколькоударов,Ввиду того, что при штамповке изделий намолотах в оптимальном интервале температуриз всех жаропрочных сплавов и сталей рекристаллизация металла штампуемых заготовок неуспевает протекать во время деформации, металл заготовок упрочняется в процессе деформации, и поэтому сопротивление заготовокдеформированию существенно возрастает с увеличением относительной деформации. В связис этим, для обеспечения возможности штамповки заготовок максимальных габаритов сзаданным размером аустенитного зерна, общаядеформация при изготовлении заготовок распределяется между предварительной и окончательной штамповками таким образом, чтобы приокончательной штамповке величина относительной деформации по всему объему заготовки (с учетом неравномерного ее распределения)находилась на уровне минимальных величинзакритических степеней деформации (5 - 20)%для различных марок жаропрочных сплавови сталей, т.е. на (2 - 15)% превышающих диапазон критических степеней деформации).При окончательной штамповке относительные деформации, получаемые в заготовке эаотдельные удары молота суммируются и составляют за весь цикл штамповки закритическуювеличину (5 - 20)%,За интервал времени между ударами молота могут протекать процессы отдыха, полигонизации и начальные стадии процесса рекристаллизации обработки. Однако площади, занятые вновь образованными рекристаллиэованными зернами за интервалы между ударами не должны превышать площадей, соответствующих максимально допустимому размеру зерна. При этом для различных марок жаропрочных сплавов и сталей и различных фактических температур деформации интервалы времени между ударами не должны превышать (0,5 - 10) сек, а общая длительность окончательной штамповки не должна превышать (8 - ЗУу сек, После окончательной штамповки, ввиду недопустимо большого интервала времени между штамповкой и правкой, во избежание появления крупного зерна при последующей термообработке, производят совмещенную обрезку облоя и правку,на обрезном прессе, при которой практическиисключаются дополнительные малые (критичес.кие) деформации (вытеснение металла в облой) по телу заготовки. Лля жестких загото33828 6размером аустенитного зерна, в результатечего возрастает приблизительно в 2 раза эксплуатационная стойкость изделий, например,лопаток,25 Составитель О. КорабельниковТехред А, Щепанская Корректор Г. Решетник Редактор Т. КузнецоваЗаказ 1957/15 Тираж 986 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035,Чосква,Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 5 7 вок, не подвергающихся недопустимо большим короблениям при обычной (несовмещенной) обрезке облоя на обрезных прессах, производят после окончательной штамповки обычную обрезку облоя на обрезном прессе без после. дующей правки.П р и м е р. Проводилась опытная штамповка заготовок турбинных лопаток иэ сплава ЭИ - 893/ХБ 65 В 9 М 4 ЮТ длиной 730 мм и весом 30 кг.Заготовки нагревались до температуры 1150 С, предварительно штамповались на штамповочном молоте с массой падающих: частей 25 т. за несколько ударов молота в интервале температур (1000 - 1140) С, с недоштамповкой, обеспечивающей при окончательной штамповке относительную деформацию по телу заготовки в пределах (8 - 20)%, обрезали на заготовках облой на обрезном прессе.Затем заготовки нагревали до температуры150 С, окончательно штамповали на том же молоте за 5 - 6 ударов с интервалами между ударами (- 5) сек и общей длительностью цикла штамповки (15 - 20) сек. Размер аустенитного зерна, полученный в штампованных изделиях, находился в основном в пределах.0,8 мм, отдельные зерна до 1 мм, при допускаемом размере зерна1 мм.Использование предлагаемого способа изготовления штампованных изделий из жаропрочных сталей и сплавов обеспечивает по сравнению с известным способом возможность штамповки крупногабаритных изделий с заданным Формула изобретения Способ изготовления штампованных изделийиз жаропрочных сталей и сплавов, включающий О нагрев заготовки до температуры горячей деформации, предварительную штамповку, нагреви окончательную горячую штамповку за несколько ударов молота, о т л и ч а.ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества 15 изделий за счет обеспечения заданного размерааустенитного зерна, интервалы между ударамимолота при окончательной штамповке составтяют (0,5 - 10) сек., общая длительность окончательной штамповки составляет (8 - 35) сек,а суммарная степень. деформации заготовкипри окончательной штамповке превышает диапазон критических степеней деформации на (2 -15)%. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Маевский И. Л. Обработка давлением ЗО,жаропрочных сплавов, М., 1964, с. 30 - 32, 46,115 - 117.2, Журнал "Кузнечно-штамповочное производство", 1977, У 5, с. 22 - 23 (прототип),
Заявка
2512647, 01.08.1977
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ТУРБОСТРОЕНИЯ "ЛЕНИНГРАДСКИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗАВОД"
НЕМАЙЗЕР ЮРИЙ АЙЗИКОВИЧ, ШОБОЛОВ ПЕТР АЛЕКСАНДРОВИЧ, МКРТЫЧЯН ЗОРАБ АНТОНОВИЧ, ЧИВИКСИН ЯКОВ ЕФИМОВИЧ, ПАВЛОВ АНАТОЛИЙ ФЕДОРОВИЧ, САВИНОВ АВЕНИР МИХАЙЛОВИЧ, ЛЕВИН АЛЕКСАНДР ЕВГЕНЬЕВИЧ, БУРМИСТРОВ ИВАН ДМИТРИЕВИЧ
МПК / Метки
Код ссылки
Способ изготовления штампованных изделий из жаропрочных сталей и сплавов
Похожие патенты
Изобретения является повышение качества и производительности штамповки.Для этого формовку осуществляют двусторонним обжимом заготовки с последующимрасплющиванием в месте набора металла, аокончательную штамповку производят путемпоперечного обжима с осевым подпором.На фиг, 1 показана заготовка с выпучиной,полученная осевым обжимом; на фиг. 2заготовка после расплющивания выпучины; нафиг. 3 - штампованный тройник.Способ осуществляется следующим образом.Заготовку 1, полученную осевым обжимом в штампе, расплющивают на оправке илп свободно в месте выпучины 2 до высоты, равнойминимальному диаметру обжатых торцовыхучастков 3 с образованием овала 4 в плоско 5 сти приложения усилий. Полученную такимобразом заготовку укладывают в штамп...
В широтном направлении до полного их соприкосновения, Так как 7 Р =вЭ то коэффициент вытяжки определяетсяРтиз выражения К= - ,. т,е, испольэоВ Рдванне заготовки с фигурными вырезами приводит к снижению коэффициента вытяжки, что благоприятно сказывает- . ся на качестве штампованных изделий.Под действием широтных сжимающих напряжений, возникающих в заготовке при штамповке, большая ось овальных отверстий уменьшается, Учитывая, что оси вала выбраны, исходя из величины коэффициента вытяжки, то овал к конечному моменту штамповки превратится в круг, чем гарантируется захвати транспортировка штампованнога днища, Овальные отверстия, выпол-, ненные на периферийной части заготовки соответствующей технологическому припуску, не приводят к...
Инструментальные стали, жаропрочные стали и сплавы обладают пониженной пластичностью и высоким сопротивлением деформированию. Допустимые степени деформации таких материалов лежат в пределах 40…90 %. При горячей объемной штамповке заготовок применяют водно-графитовые смазки, сульфитно-спиртовую барду, соляной раствор с добавками селитры и масляные смазки. В некоторых случаях используют стеклосмазки и стеклоэмали. Для тяжелых условий эксплуатации штампов рекомендуются смазки, например, суспензия жидкого стекла (15…20 %) и коллоидного графита (10…15 %) и 30 % эмульсии КРПД (10 % олеиновой кислоты, 4 % триэтаноламина, остальное минеральное масло И-20А).
Назначение припусков, допусков и напусков, а также проектирование технологического процесса получения на молотах заготовок из труднодеформируемых жаропрочных сталей и сплавов имеет ряд особенностей. Чтобы исключить возможность образования в заготовке разнозернистой структуры, штамповку производят при степени деформации, превышающей критическую (5…15 %). Температура штамповки при этом должна быть выше температуры рекристаллизации, а степень деформации за один нагрев – не менее 15…20 %. Для получения оптимальной структуры и предупреждения образования трещин в заготовках из труднодеформируемых жаропрочных сплавов целесообразно штамповать крупные поковки на гидравлических прессах с применением инструмента из жаропрочного материала, нагретого до 600…800 о С.
Штамповка цветных металлов и сплавов имеет ряд специфических особенностей.
Штамповку алюминиевых сплавов
проводят на молотах, гидравлических и винтовых прессах.
Реже используются кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП). Наиболее высокие механические свойства при штамповке алюминиевых сплавов и наименьшую анизотропию получают при общей деформации 65…75 %. Критические деформации лежат в пределах 12…15 %, поэтому штамповку сплавов следует проводить с обжимом заготовки за каждый ход машины на 15…20 % и более. При изготовлении сложных поковок штамповку осуществляют за несколько переходов. Для штамповки малопластичных сплавов используются закрытые штампы. Хрупкие алюминиевые сплавы типа системы алюминий-берилий и спеченные алюминиевые порошки штампуют с противодавлением или с применением пластичных оболочек.
Штамповку магниевых сплавов следует осуществлять при степени деформации более 15 % на каждом переходе. Для этого используют механические и гидравлические прессы, а также молоты. Большинство магниевых сплавов становятся более пластичными при уменьшении скорости деформации, общая степень деформации при штамповке может достигать 70…80 %.
Объемную штамповку меди и медных сплавов осуществляют при температурах нагрева 900…950 о С, при этом за каждый ход пресса степень деформации должна превышать 15 %.
Титановые сплавы при объемной горячей штамповке деформируются крайне неравномерно с образованием разнозеренной структуры. Деформация титанового сплава за каждый ход пресса должна превышать критическую, равную 15…20 %. Общая степень деформации не должна быть более 85…90 %. Штамповку рекомендуется осуществлять в открытых штампах на молотах, винтовых, кривошипных и гидравлических прессах. Для предотвращения газонасыщения поверхности заготовки и образования альфированного слоя при нагреве на титановую заготовку рекомендуется нанести защитно-смазочное покрытие из стекла, эмали или водно-графитовой смеси.
Неполная горячая деформация от горячей отличается:
1. Возможностью изготовления поковок повышенной точности (8…10 квалитет) с высоким качеством поверхности (Rа = 2,5мкм; Rz = 20мкм) и с улучшенными механическими характеристиками (деформационное упрочнение в зависимости от химического состава сплава и условий деформации составляет 20…150% от первоначального предела текучести);
2. Высокими технико-экономическими показателями (коэффициент использования металла достигает 0,68…0,95, трудоемкость последующей обработки резанием снижается на 25…75%);
3. Снижением уровня технологической себестоимости штампованной поковки, обусловленным меньшими затратами на нагрев и практическим отсутствием потерь металла в результате окалинообразования;
4. Повышением эксплуатационных характеристик деталей, изготовленных из штампованных поковок, в результате образования благоприятной макро- и микроструктуры поковки.
По сравнению с холодной штамповкой неполную горячую осуществляют при приложении меньших удельных деформирующих сил, что приводит к увеличению стойкости рабочих деталей штамповой оснастки, возможности изготовлять поковки из более высокопрочных сталей и сплавов, использовать кузнечное оборудование меньшей мощности.
В условиях неполной горячей деформации пластичность металлов и сплавов выше, чем при холодной. Это позволяет сократить число переходов при штамповке.
Наиболее широкое распространение объемная штамповка в условиях неполной горячей деформации получила для изготовления поковок из среднеуглеродистых и жаропрочных сталей, титановых сплавов.
Листовая штамповка
При листовой штамповке исходной заготовкой является лист, полоса или лента, свернутая в рулон, полученная прокаткой, имеющая постоянную толщину.
Листовой штамповкой могут быть изготовлены как плоские, так и пространственные заготовки, которые обычно подвергают незначительной последующей механической обработке, а в ряде случаев они могут поступать на сборку без механической обработки. Технологический процесс листовой штамповки обычно состоит из ряда операций и переходов, осуществляемых в штампах. Штампы представляют собой приспособления, содержащие рабочий инструмент, осуществляющий заданное формоизменение заготовки, а также направляющие, фиксирующие крепежные детали. Штампы закрепляют в рабочих элементах пресса, молота или иной машины - орудия. Сложность конструкции, а, следовательно, и стоимость штампа зависят от серийности производства и определяют целесообразность изготовления деталей листовой штамповкой. Себестоимость заготовок, получаемых листовой штамповкой, в основном определяется стоимостью расходуемого металла и доли стоимости штампа, приходящейся на штампуемую деталь. Количество операций и переходов, а, следовательно, и длительность технологического цикла штамповки определяется сложностью конфигурации штампуемой детали и требованиями к точности размеров и чистоте ее поверхности.
