Штамп горячей штамповки сталь 5ХМН

Горячая объемная штамповказаключается в деформированной нагретой заготовки с помощью специальногоинструмента штампа , в результате чего деформируемый металл заполняет полостьштампа ручей по конфигурации, соответствующей форме будущей поковки. Помимо высокой производительностиштамповка обеспечивает получение поковок с высокой точностью размеров. Онапозволяет заметно уменьшить расход металла на изготовление детали и снизитьтрудоемкость при последующей обработке металла резанием.Кроме того, штамповкаобеспечивает получение высокого качества поверхности поковки, при этом,исключая необходимость последующей обработки резанием всей поковки, аобрабатывается лишь та ее часть, которая будет соприкасаться с другимидеталями.В большинстве случаев дляштамповки применяют универсальное оборудование молоты, прессы игоризонтально-ковочные машины.В действующихкузнечно-штамповочных цехах штамповка на молотах занимает ведущее место почислу выпускаемых поковок.

Для горячей штамповки используют паровоздушныемолоты двойного действия с массой подающих частей до 25 т бесшаботныемолоты с энергией удара до 1,47 МДж и частично молоты простого действия сдоской, канатом, тонким штоком и др. К достоинству молотовотноситься возможность деформировать заготовки быстро и многократно в каждомручье, что обеспечивает большие суммарные деформации это особенно важно призаполнении значительных выступов на поковке . Многократные обжатия позволяютосуществлять чрезвычайно энергоемкие операции.

Молотовые штампы восновном применяют цельноблочные.

Конструктивно молотовые штампы выполняюттолько с одной плоскостью разъема. При штамповке на молотах используют открытыеи закрытые штампы.Молотовый штамп состоит издвух массивных блоков с опорами-хвостами для клиновидного крепления. Верхняячасть штампа крепится к бабе, нижняя к штамподержателю. Молотовые штампыработают в условиях весьма высоких динамических нагрузок.Крепление молотовыхштампов должно быть надежным и простым.Приняты крепления штамповласточкиным хвостом при помощи клина и шпонки.Конкретные условия работыкузнечных штампов определяются их назначением.

Молотовые штампы для горячейобъемной штамповки работают в тяжелых условиях, создаваемыхтемпературно- силовым режимом их эксплуатации. В процессе работы штампы испытываютбольшие напряжения, вызываемые деформирующими усилиями, развеваемыми машиной молотом, прессом . Соприкасаясь с металлом, нагретым до ковочных температур обычно 900 1250 8451 ,штамп тоже разогревается.Установлено, что впроцессе работы нагрев молотового штампа меняется циклически, возрастая прикаждом ударе, и к концу штамповки поковки температура достигает 450 8451 на глубине 0,5 1 мм от контактной поверхности внижней неподвижной части штампа и 300 8451 в верхней неподвижной его части.

Различие температурна рабочих поверхностях верхней и нижней частей штампов объясняется разнойпродолжительностью их контакта с горячей поковкой.Контакт с нижней частьюштампа по времени больше, поэтому температура на ее рабочей поверхности выше.При застревании поковки в штампе продолжительность контакта возрастает итемпература разогрева доходит до 500 8451 и выше. Нагрев рабочих частей штампа в процессе эксплуатации дотемператур отпуска резко снижает их стойкость.

Требования, предъявляемые кматериалу для изготовления штампов, определяются условиями их работы.Сталь для штампов горячегодеформирования должна удовлетворять следующим требованиям иметь достаточнуюпрочность при высоких температурах для сохранения работоспособности штампа вусловиях штамповки и теплостойкость, необходимую для обеспечения прочностиштампа при нагреве от заготовки быть вязкой для предупреждения поломок ивыкрашивания при ударных нагрузках и разгаростойкой против образованияразгарных трещин, образующихся вследствие циклических нагревов и охлажденийштампа в процессе работы иметь высокую износостойкость для сохранения формы иразмеров фигуры поковки при повышенных температуре и трении и глубокуюпрокаливаемость, обеспечивающую при термической обработки прочность глубинныхслоев штампа Что особенно важно для крупногабаритных штампов иметь высокуюкрасностойкость для устойчивого сопротивления отпуску при горячемдеформировании, а слипаемость схватываемость со штампуемым металлом минимальную. Желательно также, чтобы штамповая сталь обладала высокойтеплопроводностью, незначительным короблением при термической обработке ихорошей обрабатываемостью резанием.Предъявляются такжетребования в отношении недефицитности легирующих элементов, входящих в составстали для штампов, и невысокой стоимости.Поскольку удовлетворитьвсем требованиям одна и та же сталь не может, ее выбирают применительно кконкретным условиям того или иного штампа.

Молотовые штампыпаровоздушных и пневматических молотов изготавливают из легированной,инструментальной стали 5ХНМ полутеплостойкой повышенной вязкости.

Присутствиев стали 5ХНМ молибдена повышает теплостойкость, прокаливаемость и уменьшаетсклонность к обратимой отпускной хрупкости.Химический состав ГОСТ 5950-73 Механические свойстваштамповых сталей при8451 Марка стали 417 в МПа 416 0.2 МПа 936 а1 кДж м2 5хмн 350 250 65 800 Ударная вязкость штамповых сталейпосле отпуска при 8451 Марка стали Охлаждение после отпуска Степень охрупчив-ания быстрое медленное 5ХМН 700 6.20 0.8 Эта сталь сочетаетустойчивость против нагрева с разгаростойкостью термической усталостью , т.е.устойчивостью против образования трещин, которые могут возникнуть вэксплуатации при многократном нагреве и охлаждении поверстного слоя.Разгаростойкость возрастает с повышением вязкости и пластичности и снижениемкоэффициента теплового расширения.

Вязкость стали 3-4 кгс м см2 притвердости HRS 42-46. Она малоснижается с увеличением сечения.

Прокаливаемость и закаливаемость сталивысокая.

Сталь 5ХМН прокаливается полностью в сечениях до 400-500 мм эту стальиспользуют для штампов со стороной до 500-600 мм. Механические свойстваштамповочных сталей при комнатной температуре могут быть оценены следующимицифрами после закалки и отпуска при 550 8451 417 в 1200 1300 МПа, 948 10 13 , 968 40 45 , а1 400 500 кДж м2.Из стали этой маркиизготавливают так называемые кубики, т.е. поковки большого размерапризматической формы на одной из плоскостей которых вырезается фигура . Послековки кубики отжигают в проходных печах непрерывного действия с роликовымподом, обеспечивающих равномерный прогрев, возможность проведения всех видовотжига, высокий уровень механизации и автоматизации. Критические точки, температура отжига и твердость стали5ХМН. Критические точки, 8451 Температура отжига, 8451 Твердость НВ не более Ас1 Ас2 770 790 241 730 780 Режим отжига изотермический.

Поковки погружают в печь при температуре 400 500 8451 . Сталь, нагретая выше верхней или только нижней критической точки, охлаждается быстро до температуры, лежащей ниже точки А1 600 650 8451 . При этой температуре назначают изотермическуювыдержку 3 6 часов, необходимую для полного распада аустенита, после чегоследует охлаждение на воздухе.

Поскольку температуру контролировать легче, чемскорость охлаждения, такой отжиг дает более стабильные результаты.

Преимуществаизотермического отжига сокращается время отжига, получается более однороднаяферисто-перлитная структура.Для получения твердости,износоустойчивости и прочности штампы подвергают закалке и отпуску.Для защитыот окисления и обезуглероживания штампы покрывают обмазкой и устанавливают впечь.

Для предотвращения образования значительных внутренних напряжений тонеравномерного нагрева штампы необходимо медленно нагревать.Обычно при нагревепод закалку штампы загружают в печь, имеющую температуру не выше 650 8451 .Температура закалки на 20 40 8451 выше точки Ас3 820 8451 . Для штампов с наименьшей стороной высотой 200 ммпри нагреве в электропечи принимают выдержку после загрузки в печь 25 мин нагрев до температуры закалки 9 часов, выдержку при температуре закалки 1.5часа. После выдержки при температуре закалки штампы для уменьшения напряжений идеформации подстуживают на воздухе до 750 780 8451 , очищают от изоляции, затем погружают в масло стемпературой до 70 8451 . Вмасле штампы выдерживают до тех пор, пока температура нагретой поверхностиштампа не понизится до 200 150 8451 . HRCпосле закалки 57.1.После закалки штампынемедленно подвергают отпуску. Отпуск штампов снижает их твердость и уменьшаетих напряжения, возникающее в штампах в результате закалки.

Закалочныенапряжения в штампах бывают настолько велики, что если штамп после закалкиоставить без отпуска, то в некоторое время в нем образуются трещины.

Еслизакаленный штамп поместить в печь до температуры отпуска 500 8451 , то при быстром нагреве поверхностных слоев изначительной разнице между температурой поверхности и температурой сердцевины вштампе могут возникнуть трещины. Поэтому штампы после закалки помещают вотпускную печь, нагретую до температуры не выше 400 8451 , а затем нагревают до заданной температуры отпуска 500 8451.