Инструмент для горячего прессования металлов
Жолобов В.В., Зверев Г.И.
Машиностроение, 1965 г.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
При изготовлении прессового инструмента приходится иметь дело с высоколегированными сталями. Особенно трудна такая технологическая операция как ковка и последующая термическая обработка. Для прессов средних мощностей (за исключением, малых вертикальных с усилием до 1000 Т)контейнер, например, изготовляется на специализированных машиностроительных заводах, имеющих крупное оборудование, так как он имеет большие размеры и весит до 100 тни более.
Все поковки для изготовления прессового инструмента сейчас поступают со специализированных заводов, выпускающих легированную сталь, а поэтому на обрабатывающих заводах производят только мелкие поковки. Это в большинстве случаев поковки матриц и игл прессов.
Большинство сталей, идущих на изготовление рабочего инструмента гидравлических прессов, содержат легирующие элементы, которые обладают малой теплопроводностью, и поэтому любые ускорения процесса в термических операциях могут привести к образованию микротрещин.
1. ИЗГОТОВЛЕНИЕ КРУПНОГО ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
Как уже указывалось ранее, изготовление контейнеров гидравлических прессов даже средних размеров является задачей машиностроительных заводов, однако для вертикальных прессов с небольшими усилиями (600Г) такие контейнеры изготовляются на заводах своими силами. Наибольшие трудности при обработке возникают при изготовлении отверстий для нагревательных элементов, так как при сверлении глубоких отверстий в высоколегированной стали часто происходит нарушение допуска («увод» отверстий). При обработке допускаются следующие отклонения:
1) некоицентричиость внутреннего диаметра но отношению к наружному не более чем на 0,1 мм
2) неперпендикуляриость торцов к оси отверстия в пределах 0,1—0,2 мм,
3) смещение шпоночных пазов относительно оси детали до 0,2 мм, перекос их не более чем па 0,15 мм на длине паза;
4) «увод» отверстий под установку электронагревателей до 6 мм в любую сторону.
Сверление отверстий под электронагреватели на машиностроительных заводах производят на специальных станках с магнитным отводом стружки. Сверление на таком станке отверстия диа-. метром 45 мм и длиной 2000 мм твердосплавным сверлом производится, например, за 1 н при скорости резания 70 м/мин и подаче 0,1 мм/об.
Особые трудности возникают при изготовлении контейнеров для плоского слитка. В этом случае после растачивания отверстия и термической обработки контейнера шлифовку плоскостей щелевого контейнера производят специальным устройством на крупном поперечнострогальном станке.
Необходимо обратить внимание на термическую обработку всех деталей и особенно деталей, имеющих большую длину по сравнению с поперечным сечением. Это иглы средних и крупных размеров диаметром 40—300 мм, шплинтоны горизонтальных прессов диаметром 150—500 мм, иглодержатели. При термической обработке этих деталей необходимо строго выдерживать вертикальность их подвески в печах при нагреве, а также при опускании в охлаждающую жидкость.
Особенно тщательно должна выполняться механическая обработка крупных детален. Не должно быть резких переходов, подрезов и грубой обработки поверхностей, так как необходимость применения специальных легированных сталей с глубокой прокаливаемостью при небрежной механической обработке может вызвать брак при термической обработке инструмента и образование скрытых дефектов, которые могут быть обнаружены при работе.
Наряду с нормальными видами термической обработки в последнее время мелкий и средний инструмент подвергается специальной термической и химико-термической обработке следующих видов:
1) прерывистая закалка (для снижения внутренних напряжений, возникающих при резком охлаждении);
2) ступенчатая закалка (с возможностью правки изделий в горячем состоянии);
3) изотермическая закалка;
4) закалка токами высокой и промышленной частоты. Химико-термическая обработка для прессового инструмента
имеет очень большое значение и часто резко повышает стойкость инструмента. Сущность всех методов такой обработки заключается в диффузии в поверхностные слои стали таких элементов, как углерод, азот, алюминий, хром, кремнии, причем интенсивность диффузии обычно зависит от насыщающего элемента и условий ведения процесса. В настоящее время этот процесс часто ведется в газообразной среде в отличие от прежних способов насыщения при помощи твердых карбюризаторов. Особое значение для прессового инструмента имеют процессы азотирования и диффузионного хромирования.
Процесс азотирования сообщает специальной стали способность длительно сохранять износоустойчивость и придает ей чрезвычайно высокую поверхностную твердость (HV1200—1300). Азотированная сталь длительно сохраняет эти свойства при повторных нагревах до 600—650° С. Азотированию может подвергаться инструмент, изготовленный из сталей следующих марок: 5ХНМ, 5ХГМ, ЗХ2В8, ЭИ160, 4ХВ2С, 7X3, ЗОХГСА, 30ХМЮА. Перед азотированием инструмент подвергается нормальной для данной стали термической обработке. Режим азотирования (температура, время выдержки, степень диссоциации аммиака) выбирается в зависимости от марки стали. Например, для стали 5ХГМ технологический процесс состоит из следующих операций:
1) закалка при 820—840° С, охлаждение в масле;
2) отпуск при 460—470°· С;
3) первое азотирование при 500—510JС (степень диссоциации аммиака 25%);
4) второе азотирование при 550—560° С (степень диссоциации аммиака 40%).
Обычно стойкость инструмента после такой операции повышается в 2—2,5 раза.
Правильная организация и проведение диффузионного хромирования, особенно мелкого инструмента, как показал опыт, также значительно повышает стойкости инструмента. Однако оба эти процесса все еще не нашли на наших заводах достаточного распространения.