Повышение надежности тяжелонагруженных штампов и пресс-форм путем установления и использования закономерностей необратимых изменений структуры и свойств при эксплуатации

• Автор: Мифтахов, Радмир Гайнетдинович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Куйбышев
• Количество страниц: 195 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ИЗНОС ШТАМПОВ И ПРЕССФОШ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО

ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО НАГРУЖЕНИЯ

1.1. Условия эксплуатации и износ штампов для горячего деформирования. II

1.2. Особенности износа контактных объемов деталей прессформ литья под давлением алюминиевых и медных сплавов.

1.3. Цели и задачи работы.

2. СТРУКТУРНОФАЗОВЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В КОНТАКТНЫХ ОБЪЕМАХ И ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ ШТАМПОВ И ПРЕССФОШ . .
2.1. Методика исследования структуры, химической неоднородности и повреядаемости контактных объемов .

2.2. Структурнофазовые и химические изменения в рабочих объемах штампов.

2.3. Повреждаемость контактных объемов тяжелонагружен

ных штагшов
2.4. Структурнофазовые и химические изменения в контактной зоне и повреждаемость деталей прессформ литья под давлением алюминиевых и медных сплавов
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И ГЛЕТАЛЛУРГИЧЕС
КИХ ФАКТОРОВ НА МЕХАНОФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В
КОНТАКТНОЙ ЗОНЕ ИНСТРУМЕНТА. ИЗ
3.1. Влияние параметров теплового воздействия на структурные и химические изменения в контактных объемах и их усталостное разрушение ИЗ
3.2. Влияние марочного состава сталей на структурные, химические изменения и развитие повреждений в контактной зоне.
4. ПРИКЛАДНЫЕ РЕШЕНИЯ И РАЗРАБОТКИ ПО ПОВЫШЕНИЮ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИНСТРУМЕНТА
4.1. Способы обработки, направленные на повышение свойств рабочей поверхности стальных изделий и инструмента.
4.2. Пути повышения структурной и химической стабильности рабочих объемов штампов и прессформ. Внедрение разработок
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


На скорость и степень разупрочнения теплостойких штамповых сталей влияют параметры ЦГСВ /- и др. Кроме процессов разупрочнения, на скорость износа (особенно истиранием) штампов горячего деформирования оказывают влияние окислительные реакции /7,/, приводящие к образованию слоя оказины на гравюре. Причем, чем выше температура на гравюре штампа, тем интенсивнее происходит окалинообразование. Формирование толстых слоев окислов усиливает износ в результате потери металла и абразивного действия окалины. Скорость износа гравюры зависит от состава, структуры и толщины окалины. В условиях эксплуатационного нагружения при достаточной толщине окислов происходит их растрескивание и скалывание при трении с обрабатываемым металлом, а также в результате циклических деформаций растяжения - сжатия в связи с различием коэффициентов теплового расширения окисла и металла. По данным //, защитная пленка из &} Оц разрушается при растяжении основного металла на 0,-0, % и при сжатии на 0,-0, %. Разрушение защитных окисных слоев ускоряет дальнейшее окисление стали. Кроме того, при многократном повторении процесса окисления в результате удаления слоя окалины из-за растрескивания, поверхностные слои материала постепенно обедняются легирующими элементами, которые переходят в окалину, образуя свои окислы, что также приводит к снижению окалиностойкости //. Таким образом, приведенный выше анализ свидетельствует о том, что сопротивление износу определяется не только исходным уровнем свойств инструментальных материалов, но и изменениями этих свойств в результате необратимых структурных превращений, протекающих в контактной зоне инструмента в процессе эксплуатации. Следует отметить, что все эти результаты получены для случаев, когда поверхностные объемы штампов разупрочняются, не испытывая фазовые превращения. В случае тяжелонагруженного инструмента, гравюра которого нагревается до температур выше уровня критических точек Ас1 и Ас3 используемых штамповых сталей, структурно-фазовые изменения в контактной зоне носят более сложный характер и их влияние на износ возрастает. Несмотря на важность исследования этих вопросов, имеется лишь незначительное количество работ в рассматриваемом аспекте. Ниже приведен анализ основных результатов этих публикаций. В работах /-/ изучение структурно-фазовых изменений на различных стадиях штамповки сопоставлялось с характером разрушения гравюры штампов. Выделено три характерных этапа эксплуатации инструмента. Первый этап продолжительностью до 0 циклов штамповки включает зарождение новых структурных областей и появление первых трещин, образование которых связывается с термомеханическим ударом. В результате этого вся последующая эксплуатация штампа происходит в условиях трещиноватости контактной зоны. Начальная стадия завершается зарождением твердого и хрупкого "белого" слоя, состоящего, в основном, из стабильных и метастабильных карбидов типа М$С , что свидетельствует о повышенной концентрации углерода в слое. Авторы рассматриваемых работ делают предположение о науглероживании поверхности при взаимодействии с графитной смазкой, причем отмечают, что формирование "белого" слоя происходит более интенсивно при образовании аустенитной структуры в контактной зоне. Второй этап охватывает большую часть эксплуатационного ресурса штампа. В этот период в контактных объемах происходит дальнейшее развитие структурно-фазовых изменений и накопление дефектов. Продолжается рост "белого" слоя, появляется примыкающая к нему светлотравящаяся зона, представляющая собой мартенсит с включениями карбидов типа М$С. Под рассматриваемой зоной находятся объемы, в которых интенсивно протекают процессы вторичного отпуска. На участках гравюры, где интенсивность температурно-силового нагружения меньше, "белый" слой не образуется и непосредственно к поверхности примыкает светлотравящаяся зона. Сделано предположение о том, что структурные особенности светлотравящихся объемов обусловлены как диффузией углерода из смазки, так и его перераспределением из глубинных объемов к поверхности под действием неоднородных полей напряжений.