Файл: Степнов И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий.pdf

В некоторых случаях производится высокотемпературный отжиг или нормализация для изменения структуры чугуна.

При доминирующем абразивном износе деталей пресс-форм целесообразно проводить термоулучшение — закалку с высоким отпуском.

Серые простые и низколегированные хромоникелевые чугуны, модифицированные ферросилицием или силикокальцием, обладают более положительными свойствами, чем немодифицированные по однородности структуры, обрабатываемости и эксплуатационным качествам.

При отливке в кокиль заготовки из модифицированного чугуна не имеют отбела, в то время как у немодифицированных чугунов иногда отбел избежать не удается.

По технологии операция модифицирования чугуна проста и мо­ жет быть осуществлена на любом участке, имеющем вагранку или другие установки для плавки.

Высокопрочные чугуны с шаровидным графитом (ГОСТ 7293—70) пока еще не нашли широкого применения для изготов­ ления форм. Однако более высокая ростостойкость и коррозиостойкость этих чугунов, легированных хромом, никелем, молибде­ ном, в некоторых случаях позволяют более эффективно использо­ вать их, чем серых низколегированных. При выработке изделий из стекломассы хрусталя, полухрусталя и простого посудного стекла целесообразно применять для форм высокопрочные чугуны с перлитной структурой, а термостойких типа МКР-1— формы с ферритной структурой. Заготовки из высокопрочных чугунов требуют отжига.

4. Ковкие чугуны

Ковкие чугуны — прекрасный материал для изготовления прессформ. Обладая такими же теплофизическими свойствами, как и се­ рые чугуны, они имеют ряд положительных свойств, которых не хватает серому чугуну. К числу этих ценных свойств относятся их довольно высокая пластичность, износостойкость, ростоустой­ чивость, хорошая обрабатываемость на металлорежущих станках и слесарным способом.

Присадка меди в количестве 0,5—1,7% значительно повышает износостойкость, коррозиостойкость и прочность ковкого чугуна.

Основным недостатком ковких чугунов как материала для пресс-форм является трудность получения отливок с большой тол­ щиной стенок. Этот недостаток можно устранить двумя путями. Первый путь — применением вкладышей с толщиной стенок 12—18 мм, запрессованных в корпус матрицы из серого чугуна или машиноподелочной стали, второй — оребрением вспомогательных поверхностей деталей пресс-форм.

Пуансоны и формовые кольца можно изготовлять из ковких чугунов непосредственно. Применение этих чугунов для колец с фа­ цетом обеспечит повышение их стойкости по сравнению с коль­

166

цами из серых чугунов в несколько раз, так как вероятность вы­ крашивания кромок значительно уменьшится.

Наиболее эффективно применение ковких чугунов, по-видимому, будет при изготовлении деталей небольших и средних размеров.

5. Жаростойкие чугуны

Жаростойкие чугуны (ГОСТ 7769—63) ограниченно использу­ ются как материал для пресс-форм из-за дефицитности присадок, большой твердости и низкой теплопроводности.

Кремнистые чугуны ЖЧС-5,5 (силал) имеют ограниченное при­ менение из-за повышенной хрупкости и довольно высокой твер­ дости.

Жаростойкость чугунов силал повышается с содержанием крем­ ния 5% и более. Однако при высоком проценте кремния силал не поддается обработке режущим инструментом. Содержание угле­ рода в кремнистом чугуне с точки зрения жаростойкости должно быть как можно ниже (не более 2,8%).

При повышении содержания углерода на жаростойкость благо­ приятно сказывается введение 0,8—1,5% хрома.

Для отливок с толщиной стенок более 10 мм зависимость между углеродом, кремнием и хромом можно выразить неравенством:

C+ Si—Сг^4,5% .

Литейные свойства силала ниже, чем у обычного чугуна. Усадка составляет примерно 1,4%.

В практике также находит применение чугаль с содержанием алюминия от 5,5 до 7%, а иногда дополнительно легированный кремнием, хромом, никелем и медью.

Кремниево-алюминиевые чугуны отличаются высокой жаро­ стойкостью при температуре до 1000° С и в то же время удовле­ творительно обрабатываются.

Для обеспечения достаточной жаростойкости пресс-форм при 800° С необходимо выполнить условие:

%Si+%Al>8,5.

К ценным свойствам кремниево-алюминиевых чугунов отно­ сится также возможность обеспечения высокой чистоты их поверх­ ности при полировке и ее сохранение при нагреве.

Плавка кремниево-алюминиевых чугунов связана с известными трудностями, обусловленными влиянием алюминия на состояние жидкого металла. По мере увеличения количества алюминия уменьшается растворимость углерода в сплаве, и возрастает вы­ деление графитной спели, ухудшающей жидкотекучесть и качество отливок.

Конечное содержание углерода в чугуне по отношению к ис­ ходному при одном и том же количестве алюминия уменьшается с увеличением содержания кремния, и наоборот: при одном и том же

167

количестве кремния содержание углерода уменьшается с увели­ чением концентрации алюминия.

Для предотвращения образования графитной спели необходимо обеспечить в исходном чугуне достаточно низкое содержание угле­ рода, которое не превышало бы предел растворимости в жидком металле, с учетом наличия кремния и алюминия:

% С<4,2—0,3Si—0,1А1.

Для уменьшения угара в чугунах типа чугаль твердый алюми­ ний вводят в жидкий чугун под зеркало металла с помощью спе­ циального приспособления в виде колокола и др. При таких усло­ виях угар алюминия окажется минимальным и не превысит 10—20%.

Чугаль можно плавить 'в вагранке, в электрических и нефтя­ ных печах.

6. Стали и сплавы

За последние годы предложено большое количество легирован­ ных сталей и сплавов, которые можно использовать для изготов­ ления основных деталей пресс-форм и форм. Некоторые из этих сталей и сплавов приведены в табл. 14.

Из данных табл. 14 видно, что основными легирующими эле­ ментами в этих сталях и сплавах являются хром и никель.

Анализ различных марок хромоникелевых сталей' показывает, что их жаростойкость повышается с увеличением содержания хрома. Это объясняется образованием на поверхности стали плот­ ной пленки окислов хрома или смеси окислов хрома и окислов железа. В последнем случае количество хрома в пленке должно быть больше, чем среднее количество его в стали.

Жаростойкими являются стали с содержанием хрома не менее 4,5—6%, например сталь марки Х5 мартенситного класса поГОСТ

0,3 г/м2 - ч.

Несмотря на очень большое количество марок жаростойких, коррозиостойких сталей и сплавов, выпускаемых у нас и за гра­ ницей, выбор оптимальной стали или сплава по комплексу спе­ цифических требований для изготовления пресс-форм весьма за­ труднителен.

Современные высокие темпы выработки требуют, кроме жаро­ стойкости, высокой теплопроводности металлов форм. Однако с по­ вышением содержания легирующих элементов теплопроводность понижается. В этой связи значительный интерес представляют стали и сплавы, теплопроводность которых с повышением темпе­ ратуры возрастает и достигает максимума при 450—550° С. Таким свойством обладают аустенитные стали и жаропрочные сплавы на основе никеля. Из аустенитных сталей наибольшей теплопровод­ ностью при температуре 500° С обладают стали марок 1Х18Н9Т

168

169