Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ПРОИЗВОДСТВО ЛИТЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШТАМПОВ ИЗ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩЕЙ СТАЛИ И ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА

Бикулов Р.А. Колесников М.С.
Штампы для горячего деформирования испытывают сложное циклическое температурно-силовое нагружение. Так, например, в штампах для процесса «Автофордж» при штамповке бронз температура в поверхностных слоях на гравюре достигает порядка 750°С, а в штампах для штамповки сталей - 900°С. Глубинные слои штампов «Автофордж» на удалении от поверхности на 25-30 мм разогреваются не выше, чем до температуры 200 - 250°С. Поэтому применение дорогостоящих теплостойких легированных сталей и сплавов для изготовления цельно-литых конструкций штампов, имеющих высоту более 250 мм, не всегда обосновано как по условиям эксплуатационного нагружения, так и экономически.

Биметаллические литые штампы изготавливаются по способу, изложенному в [1]:

  • сначала в охлаждаемый кристаллизатор заливают сталь для формирования поверхностного слоя на высоту ограниченную, ограниченную глубиной гравюры;
  • затем после образования, вследствие направленной кристаллизации, поверхностного слоя толщиной 10-12 мм, в форму заливают расплав высокопрочного чугуна для формирования опорного слоя.

Для изготовления поверхностного слоя штампов разработана теплостойкая дисперсионно-твердеющая сталь следующей марки 2Х16Н19ТЗЮ2МБРФ [2].

В качестве упрочняющих фаз в разработанной стали используются карбиды титана, ванадия и ниобия, которые с добавками бора и церия частично растворяются в аустените.

Наряду с этими фазами в структуре стали всегда присутствуют карбиды хрома.

Содержание в стали алюминия и титана обуславливает образование дисперсной интерметаллидной фазы Ni3 (Ti,А1), которая при наличии карбидов обеспечивает необходимую твердость 42-45НRС при старении.

В качестве материала опорного слоя разработан аустенито-бейнитный алюминизированный высокопрочный чугун (АБВЧШГ) следующего состава, масса %:

С-3,2; Si - 0,4; Сг- 0,5; Ni -1,8; Ti -0,017; Мg -0,039; Се-0,05; Са-0,06; Мо-0,2; А1-2,5. В качестве основного объекта для получения биметаллических конструкций из разработанных стали и чугуна выбраны штампы «Автофордж» размерами: ширина 150 мм, длина 180 мм, высота 120мм.

Для выбора оптимальных технологических параметров при производстве биметаллических штампов выполнены планируемые эксперименты, в которых исследовались следующие факторы: объем легированной стали, (X1 40-50%), продолжительность частичной кристаллизации поверхностного слоя (Х2 80-240 с), и температура заливаемого чугуна (Х3 1375-1500°С). В качестве параметра оптимизации изучалась работоспособность штампа, оцениваемая по количеству циклов нагружения до образования трещин термомеханической усталости критических размеров (N, циклов). По результатам статистической обработки факторного плана эксперимента 23 получено следующее уравнение регрессии: N = 17562 + 2526 X1 - 1327 Х2 - 632 Х3 . Анализ полученного уравнения позволяет заключить, что увеличение объема легированной стали до 50% приводит к возрастанию стойкости штампов на 33%, а увеличение длительности первоначальной кристаллизации стали и повышение температуры заливки чугуна сопровождается снижением работоспособности инструмента.

Для повышения поверхностной твердости биметаллические штампы подвергались азотированию по режиму - 560° С - 8 часов, 520° С - 16 часов. При этом основа стали претерпевает дисперсионное твердение и повышается твердость до 48-50 HRC. Результаты промышленных испытаний биметаллических штампов показали увеличение стойкости в сравнении с серийными, изготовленными из стали 4Х5МФС в 6,4 раза. При этом выбраковка биметаллических штампов по причине повреждений опорного слоя не наблюдалась.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. А.С. №1138240/СССР. Способ получения литых штампов. Колесников М.С., Шибаков В.Г., Алабин Л.А., Семендий В.И., Сивко В.И., Корниенко Э.К., Ишкинеев И.И., Фоминых Н.Л. Б.И., 1984. №5.
  2. Пат. 1724723 Россия. Штамповая сталь/ М.С. Колесников, Э.Н. Корниенко, Л.В. Трошина, М.С. Кенис, А.Г. Жданов и О.Ю. Столяр.

Библиографическая ссылка

Бикулов Р.А., Колесников М.С. ПРОИЗВОДСТВО ЛИТЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШТАМПОВ ИЗ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩЕЙ СТАЛИ И ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА // Современные наукоемкие технологии. – 2008. – № 4. – С. 68-69;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23748 (дата обращения: 17.08.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074