CC BY
31НАПЛАВКА ШТАМПОВ Махмудова Н.А.
Махмудова Наргиза Абдунабиевна - старший преподаватель, кафедра обработки металлов давлением, механический факультет, Ташкентский государственный технический университет им. Ислама Каримова, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной статье рассматриваются вопросы применения для наплавки кузнечно-прессового инструмента электродов, основанных на дорогой легированной проволоке. Была поставлена задача - создать синтетические электроды с обмазкой из ферросплавов, базирующихся на малоуглеродистом стержне. Такие электроды экономичны и могут быть изготовлены на любом заводе.
Ключевые слова: ферросплав, деформация, вытяжка, процесс, поковка, рекрестализация.
УДК 621.002
Весьма часто на многих заводах применяются для наплавки кузнечно-прессового инструмента электроды, основанны на дорогой легированной проволке. Была поставлена задача создать синтетические электроды с обмазкой из ферросплавов, базирующихся на малоуглеродистом стержне. Такие электроды экономичны и могут быть изготовлены на любом заводе.
Разработаны качественные электроды для наплавки двух типов штампов , различных по характеру работы - штампов горячей штамповки, работающих в условиях высоких температур и больших нагрузок (сталь для этих штампов должна обладать соответствующей красностойкостью и износоустойчивостью), и штампов холодной штамповки, сталь для которых должна отличаться высокой твердостью при достаточной вязкости.
В состав покрытия электродов входили компоненты, обеспечивающие износоустойчивость и режущие свойства инструмента.
Электродные прутки диаметром 5 мм рубились на отрезки длиной 420 мм. Поверхность прутков тщательно очищалась от окалины , грязи и жира.
Для дробления компонентов покрытия использовалась шаровая мельница. После дробления компоненты просеивались через сита. Графит, алюминий и компоненты защитной обмазки (мел, мрамор, плавиковый шпат, полевой шпат) просеивались через сита в 150 меш. (3600 отв/см2); ферросплавы просеивались через сита в 75-100 меш (900-1600 отв/см2) .
Все компоненты защитной обмазки, в первую очередь мел, в день нанесения обмазки прокаливались с целью испарения влаги при Т=2000С в течение 2-3ч.
Согласно разработанной технологии штампы изготовлялись из обычной углеродистой стали (Ст. 4, Ст. 5), и только рабочая часть штампа наплавлялась специальными сплавами.
Разработанный состав наплавляемой стали для штампов горячей работы базируется на трех легирующих элементах - марганце, хроме и молибдене. Марганец, являясь сравнительно недорогим, обеспечивает необходимую экономичность; хром повышает твердость стали. Молибден введен в сталь в незначительном количестве (5%). Основной причиной введения его в состав стали является резко выраженная способность молибдена придавать стали красностойкость. Молибден также способствует мелкозернистости стали. Углерод взят в пределах 0,45-0,50%, что достаточно (при одновременном наличии указанных легирующих элементов) для получения необходимой твердости (порядка RC 56-58) в сочетании с вязкостью.
В состав наплавляемой стали на холодные штампы как основной легирующий элемент, обеспечивающий необходимую твердость и износоустойчивость, введен
хром (до 2,2 - 2,3%). Ванадий введен в сталь для придания ей необходимой вязкости, а также мелкозернистости. Углерод взят в пределах 0,65-0,75%.
Для придания стали достаточной износоустойчивости в нее также введены марганец и молибден.
Титан и алюминий (а для штампов горячей штамповки и кремний) вводятся в качестве раскислителей, алюминий, кроме того, - для увеличения числа центров кристаллизации и следовательно, для измельчения зерна.
Наплавленный металл для штампов горячей штамповки имеет состав: 0, 47% С; 1,73% Мп; 1,03% Сг; 0,38% Мо.
Для получения указанного состава наплавленного металла была выбрана обмазка следующего состава (в %):
Таблица 1. Состав обмазки (в %): для получения наплавленного металла (для штампов
горячей штамповки)
Легирующая Защитная
Графит 9 Мрамор 45
Ферромарганец 35 Мел 22
Феррохром 18 Плавиковый шпат 25
Ферротитан 29 Гранит
Ферромолибден 9 100
100
Применялась также наплавка штампов горячей штамповки сплавом полтавит: 1,7% С; 7% V; 7% W; 4% &; 2% Мо; 5% Со.
Наплавленный металл для штампов холодной штамповки имеет следующий состав: 0,68; 2,23% &; 0,60 Mo; 0,74% V; Mn; микроструктура его показана на рис.2.
Для получения этого состава наплавленного металла была выбрана обмазка следующего состава (в %):
Таблица 2. Состав обмазки (в %): для получения наплавленного металла (для штампов
холодной штамповки)
Легирующая Защитная
Графит 15 Мрамор 45
Ферромарганец 25 Мел 22
Феррохром 30 Плавиковый шпат 25
Ферротитан 2,8 Гранит 8
Ферромолибден 5 100
Феррованнадий 10
Ферросилиций 12
Алюминий 0,2
100
При наплавке достигнута высокая степень перехода легирующих элементов в наплавленный металл, что было обеспечено подбором комплексных раскислителей и флюсов, а также дифференцированным нанесением легирующей и шлакообразующей - газозащитной обмазок.
Легирующая обмазка наносилась на стержень электродов внутренним слоем (обычная сварочная проволока Св-08), а наружным слоем шлакообразующее -газозащитная обмазка.
Штампы, подлежащие наплавке, изготовлялись с припусками (2-3 мм) в местах, подлежащих наплавке. На рабочей части штампа, подвергаемого наплавке, фрезеровалась специальная площадка глубиной 3-5мм, шириной 7-10 мм. При фрезеровании площадки необходимо учесть, что места переходов от одной поверхности к другой должны быть плавными и выполняться по радиусу либо под тупым углом. Несоблюдение указанных условий обработки приводит к снижению стойкости наплавки вследствие непровара.
В результате исследования был установлен оптимальный режим наплавки. Для наплавки штампов горячей штамповки сила тока равна 220-230 А; для наплавки штампов холодной штамповки сила тока равна 240-250 А. Наплавка проводилась на переменном токе. В качестве стержня электрода применялась сварочная проволока диаметром 5 мм.
Наплавленные штампы с целью осуществления последующей механической обработки подвергались отжигу (температура отжига 900°, выдержка 3 ч с последующим медленным охлаждением печи).
ЙС
Рис. 1. Влияние температуры закалки на твердость наплавленного металла штампов холодной штамповки
После отжига наплавления рабочая поверхность штампов имела твердость КС 25 -27. После механической обработки штампы подвергались закалке в масле с 880 -900° (рис 1). После закалке штампы для горячей штамповки имеют твердость КС 58-59, штампы для холодной штамповки КС - 60-62.
После закалки штампы подвергались отпуску, режим которого выбирался в соответствии с графиками, показанными на рис 2 и 3.
Рис. 2. Влияние температуры на л , „ ,
.. „ Рис. 3. Влияние температуры на твердость
твердость после закалки штампов горячей
после закалки штампов холодной штамповки
штамповки
Из рис. 2 также видно, что штампы для горячей штамповки имеют красностойкость до 4000С, что в определенной мере обеспечивает их высокую износостойкость.
Сравнительные испытания штампов, наплавленных новыми сплавами, проводились в производственных условиях.
Многомесячные производственные испытания показали, что наплавленные штампы по стойкости заметно превосходит цельнометаллические. Стойкость штампов повысилась в 3-4 раза. Так, на штампах для об сечки котелкового болта, наплавленных новым сплавом, штамповали до переточки 10-12 тыс. деталей, в то время как на штампах без наплавки штамповали не более 3 тыс. деталей. На штампах для штамповки гаечного ключа, наплавленных новым сплавом, штамповали 6 тыс. деталей, в то время как на аналогичных штампах без наплавки штамповали не более 2тыс. деталей. Наплавленные штампы в 7 - 8 раз дешевле штампов без наплавки.
Сопоставление разработанных новых наплавочных сплавов и электродов со стандартным показывает следующее.
Горячие штампы, наплавленные электродами ЦНИИТМАШа марки ЦН-4, на 3040% по стойкости уступают штампам, наплавленным сплавом состава: 0,47% С; 1,73% Mn; 1,032Cr; 0,38%Mo. Причина этого в том, что введение примерно 1% хрома и 0,4% молибдена при несколько уменьшенном процентом содержании марганца обеспечивает повышенную теплостойкость этого слава в сравнении со сплавом, воспроизводимым электродом ЦН-4.
Штампы горячей штамповки, работающие в особо тяжелых температурных условиях , наплавленные сплавом полтавит (1,7% С, 7% V; 7% W; 4% Cr; 2%Mo; 5% Co), по стойкости превосходят аналогичные штампы, наплавленные электродами ЦИ-1М, в 2 раза. Последнее обусловлено повышенной теплостойкостью полтавите в сравнении со сталью Р18, воспроизводимой электродом ЦИ-1М, что объясняется наличием в полтавите 5% Со, 2% Мо и дополнительным содержанием (6%) ванадия.
Применение нового малолегированного наплавочного сплава целесообразно для горячих штампов, работающих в условиях небольших тепловых нагрузок; применение полтавита целесообразно для горячих штампов, испытывающих значительную тепловую нагрузку.
Список литературы
1. Абдуллаев Ф.С. Теория обработки металлов давлением, 2001.
2. Гулидов И.Н. Оборудование прокатных цехов (эксплуатация, надежность): Учеб. пособие. М.: Интермент Инжиниринг, 2004. 320.
3. Абдуллаев Ф.С., Махкамов Ц. Металларга босим билан ишлов бериш назарияси асослари. Укув кулланма. Тошкент: ТДТУ 2000. 400 с.
4. Загидуллин Р.Р. Прокат ишлаб чикариш. Укув кулланма. Тошкент: ТошДТУ, 2013. 172 б.
5. Махмудова Н.А. Оценка способности листовой низколегированной стали к глубокой вытяжке. Журнал «Academy». 5 (32), 2018. 12 с.
ЭРГОНОМИКА ЦВЕТА 1 2 Рудинская А.А. , Фех А.И.
1Рудинская Алина Алексеевна - бакалавр, направление: дизайн, отделение автоматизации и робототехники, Инженерная школа информационных технологий и робототехник; 2Фех Алина Ильдаровна - старший преподаватель, отделение общетехнических дисциплин, Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
г. Томск 34
