Файл: Хомяк, Б. С. Износостойкость кузнечно-прессового инструмента и штампов и методы ее исследования [обзор].pdf

Для исследования механизма износа волок был применен метод авторадиографирования [15], заключающийся в том, что на протя­ нутую через радиоактивную волоку проволоку накладывается плен­ ка, чувствительная к радиоактивному излучению. Воздействующее на фотоэмульсию излучение продуктов износа волоки создает в пленке скрытое изображение. Таким образом, получается картина распределения продуктов износа по длине проволоки.

По распределению продуктов износа в смазке и на проволоке исследовался износ рабочего канала волоки при различных скоро­ стях волочения медно-алюминиевой проволоки и низкоуглеродистой отожженной проволоки.

В вольфрамокобальтовых волоках при кратковременном облу­ чении в нейтронном потоке в основном возникают лишь изотопы W187 и Со60. Так как эти изотопы имеют большое различие в пери­ одах полураспада, то при экспонировании пленки количество р-ча- стиц и у-лучей, испускаемых Со60, будет практически постоянным в течение нескольких суток, а излучение W187 будет резко уменьшаться. При авторадиографировании проволоки, протянутой через волоку сразу после ее облучения, получается картина распределения по длине проволоки как кобальта, так и вольфрама, а после выдержки проволоки в течение 10—15 дней можно получить картину распре­ деления только кобальта.

Результаты исследований показали, что на проволоке при нор­ мальном износе наблюдается относительно равномерное распреде­ ление частиц кобальта и мелких зерен карбидов вольфрама. Зна­ чительно реже встречаются крупные зерна карбидов вольфрама, которые, вероятно, удалены из поверхности рабочего канала за счет вырывания.

Имеется также несколько работ, посвященных применению ме­ тода радиоактивных индикаторов для изучения износа штампов во время выдавливания стали. Штампы из вольфрамовой инструмен­ тальной стали активировались в ядерном реакторе. Износ штампов определялся по количеству радиоактивных продуктов износа, обна­ руживаемых на выдавленных заготовках. Отмечается, что точность определения весового износа достигает^ 10_6 г. Метод дает воз­ можность оценить влияние температуры смазки, скорости выдавли­ вания, качества поверхности заготовок и штампов на износ штампов.

В работе [26] были применены радиоактивные индикаторы для исследования износа вырубных штампов.

Метод радиоактивных изотопов применялся также для изуче­ ния износа штампов при горячей штамповке металлов на прессах. При этом радиоактивный слой железа наносился на рабочую по­ верхность штампа методом электроискровой обработки.

Хотя метод радиоактивных изотопов дает весьма ценную и ин­ тересную информацию по характеру износа штампов, следует, од­ нако, отметить, что еще не выяснено достаточно полно влияние

90

радиоактивного облучения ,на износостойкость и усталостную проч­ ность исследуемого инструментального материала. Радиационное облучение может привести к возникновению нежелательных растя­ гивающих напряжений в закаленной стали. Поэтому с точки зрения достоверности н точности измерения линейного износа штампов более совершенным следует признать метод микрометража.

Метод моделирования. Теория моделирования находит примене­ ние для определения усилий штамповки, характера износа штампов и инструмента. Например, для моделирования процессов холодного выдавливания с целью расчетов потребных усилий используется пластилин, для горячей штамповки — парафин и свинец. При этом необходимо соблюдать закон подобия, требующий, чтобы при моде­ лировании и действительных экспериментах условия трения были одинаковы, истинные напряжения текучести моделирующего и дей­ ствительного материала были бы подобны, т. е. одна величина должна равняться другой, умноженной на коэффициент подобия при различных эффективных деформациях, скоростях и температу­ рах.

Вместе с тем, следует отметить, что применяющиеся в обработ­

ке металлов давлением критерии подобия не учитывают упрочне­ ния штампуемых материалов. Если соблюдение геометрических критериев подобия не вызывает затруднений, то обеспечить физи­ ческие свойства материала модели, подобными натурному, весьма трудно из-за упрочнения штампуемого металла. Моделирование процессов обработки металлов давлением на мягких материалах (свинце, алюминии, меди и др.) является приближенным, неполным моделированием.

Имеющиеся модели природы износа обычно содержат много уп­ рощений: бесконечно малым элементам тела приписываются свой­ ства, установленные из опытов над относительно крупными образ­ цами, реальное твердое тело заменяется его идеально однородной моделью, что значительно снижает научную значимость исследова­ ний. Реальные поверхности износа состоят из впадин и выступов разнообразной формы, изучение разрушения которых в настоящее время не представляется возможным.

При анализе контакта фрикционного узла шероховатую поверх­ ность моделируют набором тел, имеющих правильную геометриче­ скую форму. В качестве модели единичного выступа используют клин, стержень, пирамиду, конус, сферу, эллипсоид и др. Наиболее проста и удобна при расчетах модель сферических сегментов, кото­ рая находит наибольшее применение [16].

Для изучения износа инструментальных материалов применяют разнообразные типы машин, стендов, устройств, приспособлений, на которых изучается либо характер износа материалов, либо его усталостная прочность. Имеются также установки для одновремен­ ного исследования и износостойкости, и усталостной прочности ин­ струментальных материалов. Применяются установки и для испы­

91

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Анализ имеющегося опыта применения инструмента и штампов для обработки металлов давлением, литературных данных и иссле­ дований, в том числе проведенных автором в Ростовском-на-Дону институте сельскохозяйственного машиностроения, позволяет сде­ лать определенные выводы о характере и механизме износа штам­ пов и их стойкости, сформулировать некоторые рекомендации по ее повышению.

Характер износа зависит от свойств металла штампуемой заго­ товки, условий ее пластической деформации, удельных нагрузок, напряженного состояния.

При износе штамповых материалов имеет место эффект упругопластического удара микронеровностей сопрягаемых поверхностей, который зависит от свойств материалов, определяющихся их хими­ ческим составом, твердостью, остаточными напряжениями, шерохо­ ватостью и топографией сопрягаемых поверхностей, применяемой смазкой или образующейся средой, выполняющей роль смазки. Наибольший износ штампов наблюдается в тех зонах, которым со­ ответствуют зоны наибольшей деформации.

Следует расширить применение в заводской практике новых ме­ тодов исследования поверхности инструмента после обработки и износа (рентгенографии, электронной микроскопии, фиксированных шлифов, искусственных баз, моделирования и др.), что позволит точнее определять его работоспособность и тем будет способство­ вать увеличению стойкости.

Применение высокостойких инструментов и штампов повышает производительность оборудования, улучшает качество штампуемых изделий, снижает их себестоимость, улучшает условия труда.

Для увеличения стойкости штампов можно рекомендовать на основе тщательного технико-экономического анализа расширять применение новых материалов для изготовления штампов (сталей, твердых сплавов, пластмасс), прогрессивных технологических про­ цессов.

Шире применять при изготовлении штампов проковку заготовок штампов и получение их рельефа методом выдавливания, что спо-

93

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.А т р о ш е н к о А. П. Повышение долговечности штампов горячей штампов­ ки. Л., Ленинградский дом научно-технической пропаганды, 1971.

95