Обработка молотовых штампов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

термический сталь молотовый штамп

Задачами данной работы является выбор материала и разработка технологии термической обработки молотовых штампов, обеспечивающая заданную твёрдость, вязкость, теплостойкость, их надежность в процессе эксплуатации, повышение их стойкости и снижение стоимости при изготовлении.

Термическая обработка является составной частью большинства технологических процессов изготовления деталей машин, инструмента и полуфабрикатов. При этом повышаются их свойства, что позволяет уменьшить массу деталей машин и конструкций, получить значительную экономию металла, повысить надежность и эксплуатационную стойкость изделий. Поэтому термическая обработка нашла широкое использование на машиностроительных, инструментальных, оборонных, металлургических и многих других заводах.

1. Анализ условий работы

Молотовые штампы отличаются небольшим количеством деталей, так как формовка происходит в ручьях - участках поверхности части штампа, чья форма повторяет форму конечного продукта. Штамп состоит из двух массивных половин, прикрепленных к бабе и шаботу молота с помощью хвостовиков типа «ласточкин хвост». Две половины всегда полностью сходятся по Поверхности Раздела Штампа (ПРШ). На ПРШ может находиться несколько ручьев:

· Окончательный (чистовой). Имеет форму готовой поковки и расположен в центре давления штампа.

· Высадочный, протяжной и подкатной. Заготовительные ручьи, которые оптимизируют форму заготовки, приближая ее форму к форме конечного продукта. Располагаются по углам штампа.

· Отрубной. Разделяет заготовку. Также расположен в одном из углов.

· Гибочный. Изгибает заготовку.

· Осадочный. «Сплющивает» заготовку, также приближая ее форму к конечному продукту. Обычно - плоский и зовется «площадка для осадки»

Штампы горячего деформирования работают в весьма жестких условиях, для которых характерны: высокие действующие напряжения, уровни которых приближаются к пределам текучести штамповых сталей; высокие температуры нагрева; циклическое воздействие напряжений от знакопеременных усилий при деформаций; термические напряжения, определяемые условиями нагрева и охлаждения штампов; химическое воздействие.

Молотовые штампы работают в условиях ударного нагружения, время деформирования (0,001-0,006 с), в результате поверхность разогревается до температур (590-620 С°).

Штамп является инструментом для обработки давлением, поверхность или контур одной или обеих частей которого соответствуют обработанной детали или заготовке.

Штамп должен обладать высокой твердостью при нагреве до 700°С, оцениваем по твердости после 4 часов отпуска при 500°С. При трении поверхности о заготовку всегда имеется окисленная пленка у которой высокая твердость, поэтому имеется высокая износостойкость. Так как детали штампуются в горячем состоянии, следовательно нужна разгаростойкость.

При объемной штамповке заготовка получает заданные размеры в форму за счет заполнения металлом рабочей полости штампа; при правке за счет пластической деформации устраняется искажение формы заготовки. Они испытывают многократно повторяющуюся ударную нагрузку при высоких температурах, неодинаковых в различных частях штампа, поэтому должна быть вязкая сердцевина. Для удовлетворительного формообразования поковки при штамповке на молотах необходимо полное смыкание верхнего и нижнего штампов. Действующие при этом динамические нагрузки могут вызвать смятие зеркала штампа (свободной от ручьев и замков площади поверхности разъема). Не допускается обезуглероживание поверхностного слоя штампа.

Таким образом, штампы горячего деформирования должны обладать следующими свойствами:

Высокой теплостойкостью (до 600-700°С).

Малым износом (истираемостью), а следовательно высокой твердостью.

Высокой вязкостью.

Сопротивлением термической усталости (разгаростойкости).

Удовлетворительной обрабатываемостью.

2. Выбор материала

Штампы для горячей штамповки изготавливают из высококачественных инструментальных легированных сталей. Особенно ценным считается присутствие в штамповой стали молибдена. Наиболее широко используются следующие марки сталей: 5ХНМ, 5ХГМ, 4ХМФС - для молотовых, горячевысадочных штампов и штампов для горячештамповочных прессов.

По ГОСТ 21546-88 твердость должна быть HB >365 или HRC>42.

По данным стали 40Х: у_в.40Х =1150 МПа. Принимаем у_в.прин =1,3* у_в.40Х =1495 МПа

Разгаростойкость предлагаю рассчитать по следующей формуле:

ш - относительное сужение.

- максимальная твердость рассматриваемой стали.

- минимальная твердость из всех рассматриваемых сталей.

Разгаростойкость стали 5ХНМ:

Разгаростойкость стали 5ХГМ:

Разгаростойкость стали 4ХМФС:

Разгаростойкость стали 4Х5МФС:

Разгаростойкость стали 3Х2В8Ф:

Относительная стоимость рассчитывается по следующей формуле:

- содержание i-го элемента,

- стоимость i-го элемента.

Относительная стоимость стали 5ХНМ:

Относительная стоимость стали 5ХГМ:

Относительная стоимость стали 4ХМФС:

Относительная стоимость стали 4Х5МФС:

Относительная стоимость стали 3Х2В8Ф:

Коэффициент обрабатываемости рассчитывается по следующей формуле:

Коэффициент обрабатываемости стали 5ХНМ:

Коэффициент обрабатываемости стали 5ХГМ:

Коэффициент обрабатываемости стали 4ХМФС:

Коэффициент обрабатываемости стали 4Х5МФС:

Коэффициент обрабатываемости стали 3Х2В8Ф:

Таблица 2

Исходя из показателей, приведенных в Таблице 1, выбираем марку стали для молотого штампа 5ХГМ, т.к. при практически равных свойствах сталей, ее относительная стоимость в несколько раз ниже других.

3. Характеристика применяемого материала

Сталь инструментальная Штамповая

Сталь 5ХГМ

Назначение - молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей до 3 т, ковочные штампы для горячей штамповки, валки крупных, средних, и мелкосортных станов для прокатки твердого металла.

Таблица 3. Температура критических точек, ^oС

Таблица 4. Химический состав, % (ГОСТ 5950-73)

Таблица 5. Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Таблица 6. Механические свойства в зависимости от температуры испытания

Технологические свойства

Температура ковки, ^oС: начала 1200 ^oС, конца 800 ^oС. Сечения до 100 мм. охлаждаются на воздухе, сечения 101-350 мм. - в яме.

Свариваемость - не применяется для сварных конструкций.

Обрабатываемость резанием - K_{н тв.спл} = 0,6 и K_{н б.ст} = 0,3 в горячекатном состоянии при HB=207 и у_в =900 МПа.

Склонность к отпускной хрупкости - склонна.

Флокеночувствительность - чувствительна.

Таблица 7. Теплостойкость

Библиографический список

1. Гуляев А.П. Термическая обработка стали М.: Машгиз, 2008.

2. Попов Л.Т. Превращение переохлаждённого аустенита. М.: Машгиз, 2010.

3. Лахтина Ю.М, Рахштадта А.Г. Термическая обработка в машиностроении: Машиностроение, Под. ред. М: Машиностроение 2009.

4. Сорокин В.Г. Марочник сталей и сплавов М.: Машиностроение, 2009. - 348 с.

5. Соколов К.Н., Коротич И.К. Технология термической обработки и проектирования термических цехов М.: Металлургия, 2011.

Размещено на Allbest.ru