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

ховатость поверхности у8—у13 (по ГОСТ 2789—59) при произво­ дительности 40—100 мма)мин.

В отечественной и зарубежной практике все большее примене­ ние находят алмазные круги с металлическим покрытием алмаз­ ных зерен, которые применяются для шлифования твердых спла­ вов, закаленных сталей, твердых сплавов со сталью, наплавлен­ ных поверхностей. Наиболее эффективны круги на органической связке. Металлическое покрытие алмазных зерен обеспечивает луч­ ший отвод тепла и лучшее удержание алмазов связкой круга. При алмазном шлифовании твердосплавных изделий в фазах WC и Со возникают сжимающие остаточные напряжения, которые значи­ тельно выше, чем при шлифовании кругами из карбида кремния зеленого. Разрушение зерен карбидов вольфрама происходит в ос­ новном за счет среза.

Работами Института сверхтвердых материалов установлено, что после алмазного шлифования предел прочности при изгибе твердых сплавов повышается на 15—30%, увеличивается ударная вязкость

иусталостная прочность.

Всборных штампах часто одновременно шлифуют твердосплав­ ную вставку и стальной корпус. Обработка твердосплавной встав­ ки совместно со стальным корпусом матрицы имеет свои труд­ ности.

Автор обзора проводил одновременную обработку твердого

Согласно данным работы (19], при плоском шлифовании твер­ дого сплава марки ВК20 совместно с термообработанной сталью 40Х (HRC 48—50) целесообразно применять алмазные круги АСР и АСВ на связке Б 156 50 и 100%-ной концентрации и работать без охлаждения.

Обработка закаленных сталей. Шлифование. Для шлифования закаленных штамповых сталей наибольшее применение находят круги из электрокорунда, монокорунда, карбида кремния. Приме­ няемые марки кругов и режимы шлифования широко освещены в литературе.

Жесткие режимы шлифования закаленных сталей этими круга­ ми приводят к возникновению на шлифуемой поверхности шлифо­ вочных трещин, прижогов (участков с повышенной твердостью) и зон отпуска (участков с пониженной твердостью), которые сни­ жают изнбсостойкость деталей штампов и приводят к преждевре­ менному выходу их из -строя.

При жестких режимах шлифования на поверхности штамповых сталей возникают высокие растягивающие напряжения, снижающие контактную выносливость и прочность стали при изгибе и способ­ ствующие возникновению на шлифованной поверхности трещин че* рез некоторое время после шлифования или при эксплуатации.

39

Происходящие три шлифовании закаленных сталей структурные превращения приводят к изменениям остаточных напряжений. На­ пример, при шлифовании закаленной стали с чисто мартенситной структурой в поверхностном слое возникает структура мартенситоаустенита или мартенситотроостита и формируются растягивающие остаточные напряжения. При переходе перлита в мартенсит возни­ кают сжимающие остаточные напряжения. Поэтому информация о структурных преобразованиях <в отдельных поверхностных слоях штампов и инструмента позволяет качественно, а в отдельных слу­ чаях с определенным приближением даже количественно оценить характер распределения остаточных напряжений.

При определенных условиях шлифования изделий из закален­ ных сталей в поверхностном слое образуется повышенное количе­ ство остаточного аустенита (до 30—40%). что приводит к сниже­ нию контактной выносливости, усталостной прочности и износо­ стойкости.

На поверхности изделий из закаленных сталей при шлифовании на форсированных режимах возникают растягивающие напряже­ ния, достигающие иногда 80—100 kzcJmm2. При благоприятных ре­ жимах шлифования и последующем выхаживании на обработанной поверхности создаются сжимающие остаточные напряжения.

Выхаживание в конце цикла шлифования изделий из закален­ ных сталей повышает микротвердость на 18—20%, чистоту поверх­ ности примерно на один класс и создает остаточные сжимающие напряжения до 70 кгс/мм2. Это приводит к улучшению эксплуата­ ционных свойств обработанной поверхности, особенно контактной усталостной прочности [51].

При выхаживании также значительно повышается геометриче ская точность формы шлифуемой поверхности. Овальность, конус­ ность и неперпендикулярность образующей отверстия к торцу дета­ ли уменьшается на 20—25%•

В работе [27] рекомендуется для предотвращения появления тре­ щин и прижогов, а также повышения стойкости штампов труднооб­ рабатываемые высокохромистые стали Х12, Х12М, Х12Ф1 шлифо­

40

кругами АПП на металлической связке М04 с металлизированны­ ми алмазами АСКМ 160/125. Режимы шлифования: о„р=30 м!сек\

^изд=15 м/мин, snp= l м/мин\ t —0,005-f-0,04 мм/дв.ход [2].

Для сравнения испытывали также £руг из электрокорунда. Про­ изводительность при алмазном шлифовании в два раза выше, чем при абразивном. Стоимость снятия 1 см3 металла, в которую вхо­ дят заработная плата станочника, расходы на инструмент, стои­ мость электроэнергии, амортизационные отчисления, затраты на ре­ монт и обслуживание оборудования, при алмазном шлифовании в 1,5—2 раза ниже, чем при абразивном шлифовании (рис. 9).

Г'

о.

Рис. 9. Стоимость снятия 1 см? металла при абразивном шлифовании (а) и при алмазном шлифовании (б):

наружной поверхности матриц из инструментальных сталей марок Н-13, М-1, М-2, Д-2, W-1 с твердостью HRC 40—63 [68].' Режимы

41

Применение алмазных кругов обеспечило получение шерохова­ тости обработанной поверхности V7b— V8a и повышение произво­ дительности обработки в три раза по сравнению со шлифованием кругами из электрокорунда. Одним алмазным кругом обрабатыва­ ют 3600 матриц.

В работе {32] представлены результаты исследований на элек­ тронном микроскопе модели УЭМВ-ЮОА образцов из закаленной стали ШХ15 после обработки абразивным и алмазным кругами. Исследовалась структура поверхностных слоев образцов как непо­ средственно с обработанной поверхности, так и по сечению, пер­ пендикулярному к обработанной поверхности.

Структура исследуемой поверхности образца и поверхности се­ чения выявлялась травлением в 3%-ном растворе азотной кислоты

вметиловом спирте.

Вобоих случаях микроструктура основного металла состоит из металлической матрицы, представляющей собой низкоотпущенный скрытокристаллический мартенсит с избыточными карбидами.

При абразивном шлифовании на поверхности изделия виден плохо травимый в 3%-ной азотной кислоте «белый слой», толщина которого в пределах 0,001—0,002 мм. Структура поверхностного слоя значительно изменена, в переходной зоне от «белого слоя» к основному металлу наблюдаются микротрещины.

При алмазном шлифовании толщина «белого слоя» значитель­ но меньше, микротрещины отсутствуют, карбиды расположены по поверхности равномерно, а их размеры практически не отличаются от размеров карбидов основной структуры. Высокое качество по­ верхности закаленных сталей после алмазного шлифования обеспе­ чивает повышение их износостойкости и усталостной прочности.

В последнее время для обработки закаленных сталей находит применение алмазное ленточное шлифование, что обеспечивает по­ лучение изделий с высокой чистотой обработанной поверхности и приводит к улучшению структуры поверхностного слоя.

Ш л и ф о в а н и е к р у г а м и из э л ь б о р а . Круги из эльбора успешно применяются для шлифования различных закаленных штамиовых сталей с твердостью до HRC 60—65. Круги из эльбора практически не засаливаются, вследствие чего отпадает необходи­ мость в их правке. Обработка производится на внутри-, плоско- и круглошлифовальных станках. Применяются органическая, керами­ ческая и пластмассовая связки. В табл. 4 приведены свойства аб­ разивных материалов, в табл. 5 — рекомендуемые режимы работы кругов из эльбора на органической и керамической связках.

42