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

Конструкция твердосплавного штампа показана на рис. 6 [44]. Для отвода тепла и сохранения первоначального натяга между кольцом 2 и обоймой 3 сделан канал, по которому циркулирует проточная вода. Штамповка производится без смазки. Рабочая по­ верхность охлаждается струей сжатого воздуха.

Рис. 6. Твердосплавный штамп для горячей штам­

(HRC 48—52) 3 — обойма (HRC 38—42); 4 — винт крепле­ ния; 5 — основание (HRC 52—56)

Следует отметить, что разгаростойкость горячевысадочных мат­ риц с внутренним охлаждением выше, чем у матриц с наружным охлаждением рабочей поверхности.

Для экономии инструментальных материалов при вырубке за­ готовок толщиной до 3 мм применяют конструкцию матрицы, со­ стоящую из двух частей: накладной пластины толщиной б—8 мм из стали У8А/ У10А с НДС 58—60 или твердого сплава марки ВК15 и опоры матрицы из стали 45 с НДС 56—58 [21].

В последнее время находят применение конструкции упрощен­ ных ленточно-ножевых вырубных штампов, режущие, элементы которых выполнены из закаленной стальной ленты (из стали У7, 65Г и др.), поставленной на ребро и встроенной в обойму из легнеобрабатываемых материалов (древесины, фанеры). Штампы применяются для вырубки деталей из меди, латуни, нержавеющей стали толщиной до 0,5—1,5 мм, мягкой стали и алюминиевых сплавов толщиной до 0,5—6 мм. Стойкость ленточно-ножевых штампов зависит от материала и толщины детали, состояния прес­ са и может достигать 40—120 тыс. деталей.

И

Нормализация и стандартизация штампов и сменного инстру­ мента, а также работы по стандартизации размеров и располо­ жения мест крепления оснастки, проводимые в СССР, обеспечива­ ют рациональную эксплуатацию и повышение стойкости штампов и сменного инструмента, а также способствуют улучшению экс­ плуатационных показателей оборудования.

Применение смазок необходимо для уменьшения удельного давления при штамповке и улучшения теплового режима работы штампа. Согласно данным работы [57], при наличии смазки износ образцов из штамповой стали WNL в 80 раз, а из стали NWC в 30 раз меньше, чем без смазки, и улучшается их микрогеометрия.

Эффект действия смазок и ее выбор в значительной степени зависят от способа ее нанесения, от комбинации смазок, от вели­ чины и формы заготовок, материала, степени деформации, темпе­ ратуры разогрева заготовки в ходе деформирования и способа штамповки. При ручном способе нанесения нельзя получить рав­ номерный слой смазки на штампе. Нанесение смазки распылени­ ем, например, при горячей штамповке обеспечивает равномерное распределение слоя смазки, хорошо охлаждает ручьи штампа, обдувает с поверхности штампа и поковки окалину и позволяет соблюдать чистоту рабочего места. Имеется опыт нанесения смаз­ ки при горячей штамповке стационарными распылителями, кото­ рые включаются в работу от системы привода пресса. Проводят­ ся работы — испытываются устройства для нанесения смазки на штампуемые изделия в электростатическом поле.

При повышенных давлениях и температурах необходимо при­ менять более маслянистые смазки, в отдельных случаях с напол­ нителями. Основным в смазочном действии является уменьшение напряжения сдвига (предела текучести) в тончайшем поверхно­ стном слое обрабатываемого металла. Под действием активных смазочных сред при выполнении различных процессов обработки металлов давлением на поверхности деформируемого металла об­ разуется тончайший пластифицированный слой, в котором локали­ зуется дополнительная сдвиговая деформация.

Нанесение тонких пластических покрытий (меднения и др.) и введение в жидкие смазки высокодисперсных наполнителей (гра­ фит, молибденит и др.) моделируют действие пластифицирован­ ного слоя.

Широко применяемое в промышленности фосфатирование производится для получения на поверхности заготовок прочной пленки, хорошо удерживающей смазку и надежно разделяющей изделие и штамп в процессе холодной штамповки.

Смазка не должна оставаться на штампе и удаление ее с от­ штампованных изделий не должно вызывать затруднений.

При выборе вида смазки необходимо учитывать технико-эко­ номические факторы, в том числе и стоимость нанесения смазки и ее устранения.

12

В настоящее время нет физико-химически обоснованной клас­ сификации смазок для различных процессов обработки металлов давлением. Однако на основе опыта применения для них могут быть рекомендованы различные смазки.

При холодном выдавливании стали удельные нагрузки в зоне контакта заготовки с инструментом могут достичь 250 кгс/мм2 и выше. В этом случае применение смазки уменьшает контакт ме­ талла инструмента и заготовки, снижает трение, уменьшает износ инструмента. Стальные заготовки перед холодной объемной штам­ повкой целесообразно смазывать с предварительным нанесением фосфатного покрытия.

' При холодном выдавливании стальные заготовки, имеющие всестороннее фосфатное покрытие, смазывают в растворе цинко­ вого мыла или в дисульфиде молибдена. В отдельных случаях применяют смазку коллоидным графитом. Цинковое мыло обра­ зует химическое соединение с фосфатным слоем. Твердые смазочные материалы, имеющие чешуйчатое строение (дисульфид молибдена, графит), адсорбируют с пористым носителем смаз­ ки (65].

По данным фирмы Herlan (ФРГ) (64], при холодном выдавли­ вании рекомендуется применение следующих видов смазок: при

(щелочную) смазку, нанося ее на матрицу пульверизацией с по­ мощью сжатого воздуха (2,1 ати). Это обеспечивает снижение на 50% расхода смазки и значительно увеличивает стойкость матриц.

В качестве смазок для многопозиционных и одноударных хо­ лодновысадочных автоматов применяют материалы, растворимые

(M0S2, WS2, графит, мыла двухвалентных металлов и металлов с более высокой валентностью, политетрафторэтилен), частично ра­ створимые. и образующие суспензии (например, полифторалкилы). [63]. Мыла двух- н многовалентных металлов применяют в основ­ ном для смазки заготовок из цветных металлов. Пленку поли­ тетрафторэтилена, наносимую в виде суспензии, используют в ка­ честве смазки только при небольших деформациях.

За рубежом при холодной объемной штамповке сталей широ­ кое применение находят водные растворы щелочных мыл.

В последние годы при холодной объемной штамповке для ох­ лаждения-смазки находит применение масляный туман. Так, по данным работы (59], применение масляного тумана для охлажде­ ния инструмента на отрезной позиции холодновысадочного авто­ мата увеличило стойкость этого инструмента при штамповке бол­

13

пуансонов многопозиционного горизонтального автомата Boltmaster СВ 35 при изготовлении тарелок клапанов диаметром 32 мм из стали 12NC3 диаметром 17± 0,2 мм. После разматывания про­ волока подвергается калибровке, а затем нагреву сопротивлением до 180° С.

При вырубке-пробивке в качестве смазки применяют в основ­ ном различные масла. Эффективно также применение распылен­ ного масла. В отдельных случаях, например, при вырубке транс­ форматорных пластин, применяют керосин. Хорошую вырубку обеспечивает фосфатирование кремнистых трансформаторных сталей (толщина слоя 2—3 мк) [55].

Имеется отечественный и зарубежный опыт применения при листовой штамповке в качестве смазки клеев и лаков (например, в СССР в качестве смазки при листовой штамповке применяется клей БФ4).

Покрытие трансформаторной кремнистой стали Di-max (Ита­ лия) толщиной 0,35 мм органическим лаком повышает стойкость инструмента при вырубке ее до 200 тыс. штук [55].

В СССР предложен способ повышения стойкости разделитель­ ных штампов путем охлаждения их режущих кромок за счет про­ пускания постоянного тока по цепи штампгзаготовка-пресс в на­ правлении, обратном току, создаваемому термо-э. д. с., возникаю­ щей в местах контакта поверхности разделения штампуемого материала и пуансона, который предварительно изолируют от пресса [30].

Смазки при холодной вытяжке снижают усилие вытяжки, по­ вышают стойкость штампов и обеспечивают получение высокого' качества поверхности детали при предельном значении коэффи­ циента вытяжки.

В прессово-кузовных цехах Горьковского автомобильного заво­ да на вытяжных операциях листовой стали 08 применяют смазку № 584-Т на основе хвойного (таллового) масла, имеющую следу­ ющий химический состав, ,%: масло индустриальное — 20-f 25,0; кислота олеиновая техническая— 1,5; хвойное (талловое) масло — 3,0; раствор едкого натра — 0,3; тальк молотый — 15,0; вода про­ мышленного назначения — 55,2 [13].

Широко применяются при вытяжке пасты, содержащие M0S2. В ряде случаев достаточно периодически смазывать заготовку и тогда при вытяжке рабочие кромки инструмента и первые три— пять заготовок покрывают пастой, содержащей M0S2, затем смаз­ ку повторяют после штамповки 25, 50 и 75 шт.

В [52] сообщается об изготовлении патронных гильз калибра 22 фирмой Lachaussee (Бельгия) глубокой вытяжкой из омедненной стали. В процессе вытяжки материал утоняется с 0,48 до 0,17 мм.

14