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

Медь, которой покрыта поверхность ленты, является хорошей смазкой, повышающей срок службы штампов на 35—50%.

При глубокой ^вытяжке в качестве смазки применяют также полиэтиленовую пленку толщиной 0,06 мм, наносимую с двух сто­ рон заготовки и имеющую низкий коэффициент трения. Действие пленки основано на ее размягчении и приобретении пластичности под действием тепла, образующегося при вытяжке. Пленка легко удаляется с поверхности металла.

Фирма Metal-Flo (США) использует для глубокой вытяжки листовую сталь со свинцово-фосфатным покрытием. Применение этой смазки при вытяжке цилиндрических сосудов диаметром 254 мм и высотой 762 мм повысило производительность с 300 до 800 деталей за 8 час. Вытяжка производится за четыре операции, без дополнительной смазки.

В (53] сообщается о повышении стойкости вытяжных штампов за счет покрытия их рабочих поверхностей слоем политетрафтор­ этилена, который сохраняет свои физические свойства в интервале от —270 до +260° С и имеет низкий коэффициент трения. Рабочую поверхность штампов покрывают слоем твердого хрома толщиной

пор и напыляют на поверхность слой политетрафторэтилена, пред­ варительно охлажденный до —70° С. Например, при вытяжке дни­ ща картера грузовика в штампе с азотированной поверхностью стойкость была 1500 деталей, а в штампе, покрытом слоем поли­ тетрафторэтилена,— 136 тыс. деталей. Следует, однако, заметить, что при температуре штампа выше 260° С пленка политетрафтор­ этилена разрушается.

Для горячей штамповки в качестве смазок применяют отрабо­ танные масла, жир, древесные опилки, уголь, деготь, графит и его суспензии, мазут, мазут с графитом, масло минеральное с графи­ том, окислы Al, Be, Zn; PbS и ZnS, растворы солей (NaCl и др.), пленки металла, силикатные стекла. Для специальных изделий при изготовлении их из труднодеформируемых материалов применяют пленки Au, Ag, Си и т. д.

Однако больше всего при горячей штамповке применяют смаз­ ки на основе графита, которые обеспечивают лучший эффект смазки с облегчением течения металла и снижением усилия штам­ повки. Масла и опилки только облегчают удаление поковок из ручья штампа за счет «взрывного» действия.

Применяется чешуйчатый или аморфный графит, диспергиро­ ванный в воде или масле. Вода при высоких температурах штам­ повки испаряется, часть масла улетучивается, а часть сгорает с образованием кокса, слой оставшегося графита или графита с коксом и служит смазкой, понижающей трение и облегчающей извлечение поковок из штампа. Московский завод «Калибр» ре­ комендует при горячей штамповке применять в качестве смазки

15

смесь из 34% серебристого графита и 34% сульфатцеллюлозного щелока.

В СССР для горячей штамповки предложена смазка следую­ щего состава, %: тонкодиспергированный уголь — 20; 1—2%-ный раствор NaOH или КОН — 80 [7]. Для штамповки особо сложных поковок в смазку вводят 5—10% графита или другого наполните­ ля. Предложено также для повышения антикоррозионных и сма­ зочных свойств вводить в состав смазки небольшие добавки щелочи и буры [6]. Состав смазки следующий, %: сульфитспиртовая барда — 20—25, графит — 8—10, вода — 70—62, щелочь — до 0,5 и бура —* 2—2,5.

В последние годы предложены также и другие материалы и способы смазки. Так, для вытяжки предложено прокладки, напри­ мер бетонные, охлаждать до температуры ниже 0°С и затем по­ ливать водой, чтобы на их поверхности образовался тонкий слой льда, который действует как плавящаяся твердая смазка. При процессе криогенной формовки из листовой нержавеющей стали этот метод смазки обеспечивает высокую прочность изделий [23].

В работе [54] рассматривается новый гидростатический способ смазки при листовой формовке, при котором смазка подается под высоким давлением в рабочие зоны штампа. Например, в экспе­ риментальном штампе для формовки панели из мягкой стали, плакированной алюминием, трубки входили в верхнюю часть пу­ ансонов, фланцы матриц и между полостями матриц. Давление смазки на каждом пуансоне 41,5 кгс/см2, на матрице и прижиме — 48,1 кгс/см2. Гидростатическая смазка позволяет изготавливать панель из листа толщиной 0,75 мм вместо листа толщиной 1,2 мм при обычной смазке.

Важным фактором повышения долговечности штампов являет­ ся к у л ь т у р а их э к с п л у а т а ц и и . Стабильность работы оборудования и стойкость штампов в значительной степени зави­ сят от тщательного ухода за ними, хорошего их содержания, ква­ лифицированной настройки и эксплуатации, правильного исполь­ зования оборудования. Завышение нагрузок относительно допу­ стимых снижает стойкость штампов.

Конкретные требования к вопросам эксплуатации штампов оп­ ределяются их назначением. Например, при вырубке-пробивке зазор рекомендуется брать равным 7в—Vio толщины материала, при этом чем тверже металл, тем меньше зазор. При оптималь­ ном зазоре износ режущих кромок инструмента минимальный. При уменьшении зазора относительно оптимального возрастают потребные усилия и затрачиваемая работа. Неравномерное рас­ пределение зазора между пуансоном и матрицей при вырубке и пробивке вызывает более интенсивный износ отдельных участков режущих кромок матрицы и пуансона, что значительно снижает стойкость инструмента.

16

Стойкость после возобновления

МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА И ШТАМПОВ

Качество штампового материала характеризуется его химиче­ ским составом, структурой, механическими свойствами и физиче­ скими факторами.

Материалы инструмента и штампов, выходящих из строя из-за абразивного износа, должны иметь высокую твердость, износо­ стойкость, быть устойчивыми против схватывания, а выходящих из строя из-за усталостного разрушения и пластической деформа­ ции рабочей поверхности — повышенную прочность, высокий пре­ дел усталости, хорошо сопротивляться пластической деформации. Материалы штампов горячего деформирования должны отли­ чаться высокой теплостойкостью при нагреве, разгаростойкостью, достаточной износостойкостью и теплопроводностью.

При выборе новых штамповых материалов необходимо прово­ дить технико-экономический анализ с учетом их стоимости и об­ рабатываемости, износостойкости, программы изготавливаемых деталей, характера штамповочных операций, размера, формы и материала штампуемой детали.

Штамповые стали. Износостойкость закаленных штамповых сталей в значительной степени зависит от твердости основной структуры, количественного содержания карбидов, их формы, размеров, распределения, твердости и величины зерна. С повыше­ нием твердости и процентного содержания карбидов закаленные штамповые стали могут выдерживать большие нагрузки (до 350 кгс/мм2), но при этом снижается ударная вязкость, что недо­ пустимо для штампов, работающих при высоких температурах и ударных нагрузках.

Усталостная прочность инструментальных сталей зависит от величины зерна, карбидной ликвации и неметаллических включе­ ний. В работе [34] качественную оценку работоспособности штам­ повых сталей предлагается проводить по прочности при изгибе

ипределу текучести при сжатии.

Вработе [33] в зависимости от условий работы все тяжелонагруженные штампы и инструменты разделены на три основные группы:

1) работающие со значительными удельными давлениями (до 60—90 кгс/мм2) при относительно плавном нагружении и высоком разогреве (до 650—700° С и более — горячая объемная штамповка на КГШП и ГКМ изделий типа клапанов, зубчатых шестерен

ит. п. из конструкционных и специальных материалов);

2)работающие с высокими удельными давлениями (до 100— 120 кгс/мм2) при ударном характере нагружения и значительном разогреве поверхностных слоев (скоростная штамповка, деформи­

19