Литые штампы для горячего объемного деформирования - Куниловский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
1.2. Основные виды повреждения гравюры штампов при эксплуатации
Влияние циклического температурно-силового воздействия на гравюру штампов, а также вызванные им значительные изменения структуры и свойств приконтактных участков материала предопределяют и основные виды
ходнаят бердость
8
500
зоо
200
100
\ V
О 10 20 30 40 50 Расстояние от поверхности штампа, мм
Рис. 1.8. Распределение температуры по сечению штампа при штамповке на прессе:
/ — до наложения нагретой заготовки; 2 — в момент, соответствующий окончанию процесса деформации
Раъбе^нутная поверхность ручья
Рис. 1.9. Распределение напряжений на поверхности гравюры при нагружении штампа на участках /, //, /// [90]
повреждения инструмента, который поэтому невозможно в дальнейшем использовать.
Основные виды повреждений гравюр штампов приводятся ниже.
1. Износ участков гравюры, приводящий к изменению разменов штампо-вой полости вследствие удаления с ее поверхности слоя металла. Применительно к процессу горячей объемной штамповки выделяют следующие основные виды износа: абразивный, адгезионный и окислительный [23, 39, 54, 71, 88, 94].
В работе [87] А. Томас приводит следующую зависимость интенсивности изнашивания (Щ инструмента при эксплуатации:
' ' № = ^8АЬК, (1Л)
оь
где оь— предел прочности штампуемой заготовки при рабочей температуре; Оь — предел прочности приконтактной зоны инструмента; 5 — количество образующейся окалины; А — адгезионная способность окалины; Ь — протяженность относительного перемещения металла заготовки по поверхности инструмента; К — константа.
Из этой зависимости следует, что при прочих равных условиях интенсивность изнашивания во многом будет определяться теплоустойчивостью штампового материала.
2. Пластическая деформация (смятие) элементов гравюры, вызывающая изменение ее размеров и формы. Условием нормальной эксплуатации штампов является соотношение между сопротивлением смятию осм штампового материала и удельными усилиями штамповки q, равное
асм/<7> 1. (1.2)
Даже при выполнении этого условия в начальный период работы разупрочнение приконтактных участков материала штампов в процессе эксплу-* атации приводит к уменьшению величины асм, что естественно оказывает негативное влияние на величину соотношения (1.2), способствуя развитию смятия.
9
3. Трещины термического (термомеханического) происхождения, образующие в конечном итоге разгарную сетку. Возникновение этого вида повреждения связано, в первую очередь, с образующимся при каждом цикле штамповки значительным температурным градиентом [2] по сечению инструмента (рис. 1.8).
Из графика, приведенного на рис. 1.8, следует, что температура поверхности штампа выше, чем температура нижележащих слоев (как до начала деформации, так и после ее окончания). В связи с этим поверхностный слой штампа будет испытывать при нагреве напряжения сжатия, уменьшающиеся по мере охлаждения гравюры.
Уровень растягивающих напряжений на поверхности в этом случае будет определяться величиной остаточной пластической деформации, полученной в результате действия сжимающих напряжений при максимальной температуре нагрева поверхности. Если же нагретую до максимальной температуры поверхность штампа после извлечения поковки охлаждать водой (что имеет место в ряде случаев и на практике), то возникает температурный градиент обратного знака (поверхность штампа более холодная, чем подслой) и соответственно поверхность будет испытывать значительные дополнительные растягивающие напряжения, вызывающие возникновение разгарных трещин.
4. Трещины механической усталости, возникающие в углублениях и полостях гравюры, которые являются местами повышенной концентрации напряжений (рис. 1.9), вследствие циклического механического нагружения; трещины в ряде случаев вызывают разрушение инструмента.
Разупрочнения приконтактных участков материала штампов в этих слу-
чаях не наблюдается [32 превышает 400—500 °С
, так как максимальная температура их нагрева не 2].
Частота проявления тех или иных видов повреждения гравюры штампов, которые вызывают невозможность их дальнейшей эксплуатации, по данным работы [60], в порядке возрастания следующая: образование разгарных трещин, пластическая деформация, трещины механического происхождения, износ. При этом износ и смятие являются, по данным работ [2, 79], пре-
со
^ 80
о»
I
<§ во
§
«О
ос о с:
«3
і
СЗ
20
Износ + смятие
• Трещены механиче-
ской усталости +
1 2 3 разгар
1 2 3
Рис. 1.10. Преобладающие виды повреждений гравюры штампов при эксплуатации [79] на ПВМ (/), КГШП (2) и вин товых прессах (3)
^00
М сс>
| 80 &
о
С:
<§ 60
І 40 «*
Сі
С:
| 201-§ О
Износ + смятие
.-А-.
Трещины механической усталости + разгар
Рис. 1.11. Обобщенная диаграмма [2] преобладающих видов повреждения гравюры штампов при эксплуатации на ПВМ с массой падающих частей (м. п. ч.) 1—8 т (/) и на КГШП усилием 630-104 —400-105 Н (2)
10
обладающими причинами выхода из строя молотовых и прессовых штампов (рис. 1.10 и 1.11): 70—80 % штампов нельзя использовать вследствие износа и смятия гравюры. Аналогичные данные для штампов этой группы приведены и в работе [60].
