Низкотемпературная нитроцементация штамповых сталей и наплавленных покрытий для повышения долговечности штампового инструмента

• Автор: Трусова, Елена Валентиновна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 УСЛОВИЯ РАБОТЫ, ИЗНОС И ПОВРЕЖДЕНИЯ ШТАМПОВ. МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШТАМПОВЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

1.1 Условия эксплуатации, износ и разрушение штампов

1.2 Материалы для штампового инструмента и их термообработка

1.3 Методы восстановления и упрочнения штампового инструмента

1.4 Выводы и направление исследования ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Материалы для исследования. Технология изготовления и химикотермической обработки образцов

2.2 Методика исследования структуры и физикомеханических

свойств нитроцементованных образцов

2.3 Определение износостойкости и ударной вязкости образцов с нитроцементованными слоями
2.4 Математическое планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ И НАПЛАВЛЕННЫХ ПОКРЫТИЙ В АЗОТИСТО УГЛЕРОДИСТОЙ ПАСТЕ НА ОСНОВЕ НИТРАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЖЕЛЕЗОСИНЕРОДИСТОГО КАЛИЯ
3.1 Выбор компонентов и оптимизация состава азотистоуглеродистой среды для низкотемпературной нитроцементации штампового инструмента
3.2 Влияние режимов нитроцементации на насыщающую способность нитратосинеродистой пасты
3.3 Особенности формирования диффузионных слоев при нитроцементации штамповых сталей в высокоактивной азотистоуглеродистой пасте
ГЛАВА 4 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ШТАМПОВЫХ
МАТЕРИАЛОВ, УПРОЧНЕННЫХ НИТРОЦЕМЕНТАЦИЕЙ
4.1 Структура, тврдость и фазовый состав нитроцементованных слоев штамповых сталей
4.2 Повышение износостойкости штампов для деформирования металла в холодном состоянии
4.3 Нитроцементация деталей штампов, восстановленных наплавкой, для повышения их износостойкости
4.4 Технологические аспекты упрочнения штампов низкотемпературной нитроцементацией
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Инструментами для горячего деформирования обрабатываются заготовки из различных конструкционных и инструментальных сталей, а также из цветных металлов и сплавов. Технологические операции горячего деформирования следующие: ковка в штампах, закрытая штамповка, снятие (срубание) об-лоя; обработка выдавливанием и рубка (резка) заготовок [6]. Процесс горячего деформирования металла при штамповке происходит следующим образом. Деформирующее давление, которое может достигать 1 ООО МПа, вызывает в штамповом инструменте (матрице) изменяющееся сложнонапряжсннос состояние. Под воздействием высокого давления при ударе металл стремиться заполнить полость матрицы за счёт пластического течения, при этом острые углы мостики и перемычки в гравюре матрицы значительно затрудняют принудительное течение металла и требуют повышение внешнего давления на металл. Нагрузка на формующий инструмент при горячей штамповке весьма сложная, несмотря на то, что металл заготовок в нагретом состоянии имеет гораздо меньшую прочность, чем в холодном состоянии. Общим для каждой операции горячей обработки является то, что инструмент, в зависимости от технологии, на определённое время входит в соприкосновение с имеющей высокую температуру заготовкой, которая нагревает инструмент до нескольких сот градусов. С прекращением контакта с нагретым металлом и с подключением охлаждения температура инструмента значительно и резко понижается. Такие циклы (нагрев-охлаждение) в процессе работы штампа постоянно повторяются, что вызывает явление термической усталости. К изменяющимся температурным нагрузкам добавляются ещё и значительные механические нагрузки [0]. Между металлом, текущим с большой скоростью (~ м/с) по полостям матрицы, зачастую покрытым окалиной и поверхностями матрицы возникает трение, которое ведёт к интенсивному износу стенок и кромок штампа. Кроме того, острые и тонкие кромки и углы штамповой гравюры во время работы нагреваются до высокой температуры (более °С). Нагрев названных участков штампа происходит очень быстро, а после удаления отштампованной детали также быстро происходит их охлаждение. Изменения температуры и возникающие при этом процессы сжатия и расширения поверхностных слоев матрицы повторяются при каждом цикле деформации. Вследствие этих нагрузок поверхностный слой может растрескаться из за термической усталости. С), которые могут привести к отжигу материала инструмента [2]. Эрозия поверхностей рабочей гравюры штампового инструмента для деформирования метала в горячем состоянии обусловлена целым комплексом причин: остаточной деформацией и хрупкими изломами, вызываемыми динамическим приложением нагрузки; износом, связанным с трением по поверхности штампа и термической усталостью, вызываемой нагревом матрицы и колебанием температур. Рис. Места характерных дефектов матрицы для горячей штамповке стальных изделий: 1 - термическая усталость; 2 - усталость; 3 - износ. Перечисленные явления в значительной мере зависят не только от свойств материала инструмента, но и от конфигурации его гравюры, размеров, точности установки и от условий эксплуатации (температуры инструмента, условий охлаждения, смазки и т. Хрупкому разрушению подвержены, в основном, детали штампов для холодного деформирования металла (рис. Рис. Хрупкое разрушение деталей штампов может возникнуть даже при незначительном отступлении от технологии штамповки, либо в результате некачественной упрочняющей обработки элементов штампа, особенно имеющих концентраторы напряжений (отверстия, резкие переходы сечений и т. Следует отметить, что хрупкому разрушению иногда предшествует весьма длительный срок эксплуатации инструмента (. Это свидетельствует о накоплении в материале штампа определённых изменений в процессе его эксплуатации и к разрушению от усталости. На штампах для горячей обработки стальных заготовок часто появляется разгар - сетка термических трещин на поверхности штамповой гравюры (рис. Зарождение и развитие этих трещин обусловлено явлениями термической усталости, возникающей при циклическом действии на материал штампа температурных и силовых нагрузок.