![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Пресс-формы для литья под давлением – часть 41
Литература, выдержки, инструкции, пособия Постоянная ссылка | Все категории В зарубежной промышленности для пресс-форм и стержней применяются стали 4Х5МФС, 4Х5МФ1С, 4Х5МВФ и др. Физико-механические свойства указанных сталей рассматривались в п. 29. При литье алюминиевых сплавов хромомолибденованадиевые стали при температуре контакта имеют выше пластичность, прочность, теплопроводность и запас прочности и пластичности, что приводит к повышению стойкости и термостойкости этих сталей по сравнению со сталью ЗХ2В8Ф. При изготовлении отливок из сплавов на основе алюминия для изготовления вкладышей рекомендуются хромовольфрамовые стали ЗХ2В8Ф, ЗХ10В2Ф и 4Х5В2ФС, а также хромомолибденовые стали ЗХ5МФС, 4Х5МФС, 4Х5МФ1С, 4Х5МВФ и ЗХ5МФВ. В качестве материалов для стержней рекомендуются стали ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС, 4Х5МФ1С, а также сплавы на основе молибдена и вольфрама. Вопросы применения различных покрытий будут рассмотрены в следующем параграфе. Стойкость при литье сплавов на основе меди. Пресс-формы при изготовлении отливок из сплавов на основе меди работают в тяжелых условиях, так как на рабочей поверхности при применении почти всех материалов возникает пластическая деформация, приводящая к быстрому смятию пресс-форм и появлению трещин или сетки разгара. При Тф = 20ч-400° С и Тп = 20ч-200° С при работе без смазки Тк = 600 ч-1000° С, AT = 400ч-900° С, & 0 = 0, 00578ч – 0, 011 мм, гпл= 0, 005ч-0, 010 мм, а атн = 100ч-274 кГ/мм2. В послевоенные годы США провели ряд работ по изысканию сплавов для получения отливок на основе меди, имеющих низкую температуру плавления, приводящую к повышению стойкости пресс-форм. Вторым важным направлением повышения стойкости пресс-форм является применение для вкладышей сплавов на основе молибдена, вольфрама, а также применение мартенсито-стареющих сплавов. t Стойкость вкладышей пресс-форм из разных материалов при литье латуни по данным отечественных заводов и зарубежных фирм приведена в табл. 215. Из таблицы видно, что стойкость пресс-форм изменяется в широких пределах (от 1 000 до 70 000 ц. т.), а при примёнении сплавов на основе молибдена и вольфрама до 200 000 ц. т. Применение мартенсито-стареющих сталей позволяет повысить стойкость до 300 000 ц. т., но эти данные может быть имеют рекламный характер, поэтому требуют проверки. Из приведенных данных видно, что наиболее эффективным мероприятием, повышающим стойкость пресс-форм, является применение в качестве материалов для вкладышей сплавов на основе молибдена и вольфрама, приводящих к повышению стойкости пресс-форм в несколько раз. Одновременно с этими для повышения стойкости применяются и другие мероприятия, к которым следует отнести охлаждение пресс-форм проточной водой, применение различных разовых покрытий, снижение стоимости изготовления вкладышей за счет их изготовления способом литья, холодным выдавливанием, специальными способами обработки и т. п. В этом отношении интересна работа [34], проведенная на заводе Ленкарз при изготовлении отливок из латуни. Методика работы состояла в том, что на поршень плунжера закреплялась пластина испытуемого материала и производилось ее испытание. При этом пластина из стали ЗХ2В8Ф до появления трещин выдержала 375 ц. т., хромированная пластина из этой же стали — 500 ц. т., цианированная — 800 ц. т., алитированная — 1000 ц. т. Пластина из твердого сплава В КЗ выдержала 100 ц. т., из сплава ВК15 — 200 ц. т., из сплава ВКЗОМ— 5000 ц. т. Вкладыши, изготовленные из сплава ВКЗОМ и стали ЗХ2В8Ф, имели соответственно стойкость 85 000 и 10 000 ц. т. Вкладыши из твердого сплава ВКЗОМ имеют высокую стойкость. Это объясняется тем, что сплаЕ ВКЗОМ имеет предел’прочности при сжатии более 300 кГ/мм2, малый коэффициент линейного расширения порядка (Зч-5) • 10" 6 мм/мм-град, высокую теплопроводность около 72 ккал/м-ч-град. В связи с этим, возникающие температурные
напряжения получаются ниже предела прочности. В отечественной и зарубежной промышленности проводились работы по изучению стойкости вкладышей, полученных способами литья. В этом отношении наиболее интересна работа [30], где проведено исследование по замене кованых вкладышей литыми. Вкладыши изготовлялись по выплавляемым моделям. Химический состав материалов вкладышей приведен в табл. 216. После ^ отливки стальные вкладыши ‘имели повышенную твердость, ^поэтому для улучшения обрабатываемости они подвергались изотермическому 01жигу с выдержкой при температуре 840—860° С 2, 5—4 ч и при 750—760° С 4—5 ч. Твердость после t такого отжига была НВ 240—260. Закалка кованых и литых вкладышей производилась при температуре 1080° С с выдержкой 10—15 сек на 1 мм сечения. Отпуск производился при 600° С. Литые вкладыши отпускали с HRC 44— 48 до HRC 36—42. Вкладыши монтировались в шестиместную пресс-форму. Отливка корпуса | унифицированного вентиля изготовлялась из латуни следующего состава (в %): 59 Си, 1, 4 I РЬ, 0, 3 Fe, 0, 25 Al, остальное2п.! i. Литые и кованые вкладыши испытывались на стойкость в под- t, вижной половине пресс-формы, а в неподвижной оформлялась / только хвостовая часть детали, которая получалась для всех ^ случаев в кованых вкладышах. * Отливка производилась в хо – < • лодную пресс-форму, неподвижную часть охлаждали проточной водой. В процессе эксплу- j атации рабочая поверхность v покрывалась налетом окиси цин –: ка. Для ее удаления в форму t Вводили под давлением раствор С желтой кровяной соли. £ Стойкость вкладышей из * кованой стали ЗХ2В8Ф была, -35 000 ц. т., а стойкость литых вкладышей из стали ЗХ2В8Ф — * 35 000 ц. т., из стали ЗХ2МЗФ — 35 000 ц. т., из стали
4Ч
ЗХ2В2М2Н2ЮТ — 35 ООО ц. т., из стали 4Х5В2МЗФ2ЮТ — 35 ООО ц. т., из стали 12Х228С— 6355 ц. т., из стали 14Х18Ю8С — 2425 ц. т., из Бр. НА 71-22-7 — 2180 ц. т., из стали Р18 — 2500 ц. т. Благодаря разработанному режиму термической обработки стойкость вкладышей из стали ЗХ2В8Ф была в три-четыре раза выше, чем на отечественных заводах. По сравнению с испытанными сложнолегированными сталями она также имела более высокую стойкость. Технико-экономические расчеты показывают, что стоимость литых пресс-форм составляет только 58—80% от стоимости механически обработанных из кованой стали вкладышей, поэтому литые вкладыши экономичнее. Опытные работы по изготовлению вкладышей пресс-форм различными способами литья проводятся в ФРГ, Японии, Англии и в других странах. Следует отметить, что стоимость изготовления вкладышей способами литья дешевле, но качество металла, т. е. механические свойства, будут ниже. Кроме того, на рабочей поверхности литых вкладышей возникают дефекты, и ее необходимо шлифовать и полировать, так как получить высокую чистоту рабочей поверхности (8—10-го класса) литьем невозможно. В связи с указанным литые вкладыши будут иметь ограниченное применение. Увеличение в стали ЗХ2В8Ф содержания хрома и вольфрама не повышает механических свойств этого материала при температуре контакта и стойкости пресс-форм при литье латуни. В. С. Меськиным и Б. Е. Соминым совместно с ГОМЗ было проведено также исследование стойкости различных марок сталей. Отливка из латуни имела диаметр 40 мм, высоту 39 мм. Она изготовлялась на машине Полак 900 с выдержкой 3 сек. Вкладыши были изготовлены из сталей различных классов: 1) мартенситных теплоустойчивых сталей: ЗХ2В8Ф, 5ХЗВ10Ф1, 4ХЗВ10Ф1, 6Х10В4Ф1; 2) аустенитщлх теплоустойчивых сталей: 5Х10Н20В4, 6Х10Н20В4Ф1, 5Х13Н13В10, 5Х13Н 13В10Ф1;
3) а-сплавов с особыми свойствами: 2Х2В27Ф, 2Х27Ф2; 4) у-сплавов с особыми свойствами: 5ХЗН16Г5Ф2, 5ХЗН44ГЗФ; 5) высокохромистых сталей: 1X13, 2X13, 3X13, 4X13 и 6Х34С5; 6) стандартных сталей: ЗХ2В8Ф и 4Х2В8Ф. Все вкладыши прошли термическую обработку. Физические и механические свойства материалов были определены при температурах 20—1000° С. При испытании стойкости было установлено, что после 50—100 ц. т. у всех вкладышей пресс-форм на рабочей поверхности появляется сетка разгара, а после 250 ц. т. вкладыши были сняты с испытаний. Только вкладыши из сталей 3X13, 2Х27Ф2 и 4X13 продолжали работать и выдержали соответственно: 2250, 1250 и 1000 ц. т. Таким образом, повышение легированности стали не привело к повышению механических свойств и стойкости. По данным работы [69] при литье латуни JIC 59-1 сталь 4Х5В2ФС имела стойкость в три раза выше, чем сталь ЗХ2В8Ф. Пресс-форма из этой стали стоит на 510 руб. дешевле, чем из стали ЗХ2В8Ф. Для удлинения срока работы вкладышей пресс-форм применяются также различные мероприятия, из которых следует отметить: удаление окиси цинка [16], перешлифовка рабочей поверхности с переточкой, заварка трещин и восстановление, периодическое воронение [26] и др.
В качестве материалов для стержней при литье медных сплавов применяются: Н-42 (табл. 100), 38ХМЮА, РФ-1, ЗХ2В8Ф, Х12М, 4Х8В2, 4Х5МФ1С, 4Х5МВФС, сплавы молибдена и вольфрама. Как указывалось ранее, наиболее высокую стойкость имеют стержни, изготовленные из сплавов молибдена и вольфрама, которые в недалеком будущем найдут широкое применение и не только для стержней, но и для вкладышей пресс-форм. Таким образом, несмотря на большое количество работ по выбору более стойких материалов для пресс-форм и стержней при изготовлении отливок из сплавов на основе меди пока наиболее приемлемыми являются стали ЗХ2В$Ф и 4Х5В2ФС. Целесообразно провести опробование мартенсито-стареющих сталей для изготовления вкладышей и более широкое внедрение сплавов на основе молибдена и вольфрама. Стойкость при литье стали. Методика испытаний стойкости вкладышей при литье стали рассмотрена в гл. IV, где приводились чертежи отливок и количество испытанных вкладышей. Одновременно на заводах было испытано примерно такое же количество пресс-форм. Результаты некоторых испытаний приводились в табл. 78—80 и на рис. 57 и 58. Вкладыши для детали «крышки» имели в некоторых случаях стойкость выше, чем вкладыши для детали «звездочка». Например, стойкость вкладышей из сплава МХЦВ при отливке детали «колпачок» составляла 810 ц. т., звездочки — 370, 510 ц. т., а крышки — 600 и 690 ц. т. Аналогичная картина была и при изготовлении вкладышей из молибдена. Следовательно, концентраторы напряжения оказывают большее влияние на стойкость, чем вес отливок. Была проверена стойкость более 200 различных материалов на основе железа, молибдена, ниобия, никеля, кобальта, углерода, керамических и др. К лучшим материалам относятся сплавы на основе молибдена и меди. Изменение стойкости некоторых сплавов в зависимости от материала вкладышей и его механических свойств приведены в табл. 217. 32. СТОЙКОСТЬ ПРЕСС-ШОРМ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИИ Разрушения пресс-форм начинаются с ее рабочей поверхности, так как она испытывает самые высокие температуры, деформации, напряжения и химические взаимодействия с жидким металлом. В связи с указанным, еще при зарождении процесса литья под давлением начали применять защитные покрытия рабочей поверхности жидкими смазками. В настоящее время применяются следующие защитные покрытия: 1) химико-термическая обработка, 2) электрохимические и химические покрытия, 3) металлизация, 4) электролитические покрытия, 5) смазки. Указанные мероприятия по принципу действия подразделяются на постоянные (химико-термическая обработка и термодиффузионные покрытия), долго – действующие (химические и электролитические покрытия, металлизация) и разовые (жидкие смазки). Механизм повышения стойкости пресс-форм за счет применения защитных покрытий изучен недостаточно. Практикой производства литья под давлением установлено, что не все покрытия повышают стойкость пресс-форм. По теоретическим соображениям все виды химико-термической обработки должны снижать термостойкость и повышать износостойкость пресс-форм. Поэтому были проведены исследования по изучению влияния химико-термической обработки и покрытий на механические свойства и стойкость материалов пресс – форм. Механические свойства стали ЗХ2В8Ф в зависимости от химико-термической и химической обработки. Из одной плавки стали ЗХ2В8Ф были откованы заготовки для образцов механических испытаний и для вкладышей пресс-форм, которые одновременно проходили термическую и химико-термическую обработки. Обработка производилась по следующим режимам. Азотирование: 1) загрузка образцов и вкладышей в печь ПА-32-3 и нагрев до температуры 510 ± 10° С в течение 5—6 ч\ 2) выдержка при степени диссоциации аммиака 40—50% — 5 ч; 3) нагрев до 560 ± 10° С — 6 ч; 4) выдержка при степени диссоциации аммиака 60—75% — 6 ч; 5) охлаждение с печью до температуры 510° С; 6) выдержка при степени диссоциации аммиака 40—45% — 5 ч; 7) охлаждение в закрытом муфеле до температуры 380—450° С, а затем в открытом муфеле. Глубина азотированного слоя была 0, 24 мм, HRC 56—59 или HV 649—796. Сульфоцианирование: 1) обезжиривание образцов и вкладышей пресс-форм в щелочи; 2) промывка в теплой воде, подсушка путем подогрева до 100—150° С и загрузка в ванну; 3) подогрев до температуры 560—580° С в ванне следующего состава (в %) 75 К4 [Fe(CN)6], 13 NaOH, 12 NaS04; 4) выдержка при температуре 560—580° С —3 ч; 5) промывка в горячей воде от соли и для улучшения коррозионных свойств погружение в горячее масло с 100—130° С; 6) протирка опилками и обдувка сжатым воздухом. Зона азотистого феррита и перлита составляла 0, 4—0, 5 мм, HRC 47—48 или HV 482—498. Низкотемпературное цианирование: 1) подготовка образцов и вкладышей и загрузка их в ванну; 2) нагрев в ванне следующего состава (в%): 85 К4 [Fe(CN)6], 15 NaOH до 560° С; 3) выдержка при указанной температуре — 6 ч; 4) охлаждение на воздухе. Глубина цианирования была получена 0, 05—0, 08 мм, HRC 54—56 или HV 606—649. Фосфатирование: 1) обезжиривание образцов и вкладышей, промывка в горячей и холодной воде; 2) подогрев деталей в чистой горячей воде; 3) фосфатирование при температуре 90° С — 50 мин в растворе, состоящем из препарата мажефа — 22% воды из-под крана и свободной кислоты; 4) пассивирование в растворе бихромата калия, состоящего из 100 г двухромового калия и 1 л воды. Рабочая температура 95° С, рН 5, 5, продолжительность 25 мин; 5) промывка в холодной воде, затем горячей воде и просушка при температуре 90° С; 6) пропитка деталей в минеральном масле при температуре 100° С; Была получена твердость вкладышей и образцов HRC 38—42, толщина фос- фатированного слоя 0, 02—0, 03 мм. Вкладыши и образцы после химико-термической и химической обработок прошли термическую обработку по режиму, принятому на предприятии ЛОМО. Закалка: 1) упаковка образцов и вкладышей в ящики с отработанным карбюризатором; 2) загрузка ящиков в печь Г-30 при температуре 850—900° С и нагрев с печью до температуры 1080 ± 10° С; 3) выдержка при этой температуре 2—2, 5 ч; 4) охлаждение в масле. Отпуск: 1) упаковка вкладышей и образцов в железные ящики без засыпки; 2) загрузка в печь Н-30 при температуре 600° С, нагрев с печью до 640— 660° С и выдержка 1 ч; 3) охлаждение с печью до 400° С, последующее охлаждение на воздухе до HRC 42—46. Механические свойства образцов приведены в табл. 218.
|