RU2071858C1

RU2071858C1 - Method of press tools production

Info

Publication number: RU2071858C1
Authority: RU
Inventors: Василий Григорьевич Ярмак; Иван Иванович Лычко; Игорь Иванович Сущук-Слюсаренко
Original assignee: Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины
Priority date: 1991-11-25
Filing date: 1991-11-25
Publication date: 1997-01-20

Abstract

FIELD: press tools production, that is production of press tools with usage of electric slag process. SUBSTANCE: in apparatus for electric slag casting first a portion of press tool steel smelt is loaded to produce accurate pattern of press tool. Then liquid lag is fed to carry out procedure of press tool cube building up with metal, chemical composition of which coincides with composition of press tool tail end. Produced press tool cube is joined by electric slag welding using melting nozzle. EFFECT: method allows to produce bimetal press tool cube and to avoid labour consuming operation of pattern cutting. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления прессового инструмента и может быть использовано в машиностроительной промышленности для изготовления и ремонта штампов. The present invention relates to the manufacturing technology of a pressing tool and can be used in the engineering industry for the manufacture and repair of dies.

Известна технология восстановления изношенных штампов с использованием электрошлакового обогрева переплавом стружки. Его сущность в том, что в кристаллизатор устанавливают штамп и заливают на его поверхность шлак, разогревают графитовыми электродами шлаковую ванну, за счет выделяемого тепла расплавляют ручьи штампа. Затем в шлаковую ванну подают стружку штамповой стали и наплавляют штамп до первоначальной высоты, чтобы впоследствии механическим путем изготовить гравюру [1]
Это технология наплавки, при которой дальнейшее восстановление штампа предусматривает превращение дорогостоящей стали в стружку, а для плохообрабатываемых сплавов описанный способ восстановления неприемлем.A known technology for the restoration of worn dies using electroslag heating remelting chips. Its essence is that a stamp is placed in the mold and slag is poured onto its surface, the slag bath is heated with graphite electrodes, and the stamp streams are melted by the heat generated. Then, stamped steel shavings are fed into the slag bath and the stamp is fused to the original height, so that subsequently, an engraving can be mechanically made [1]
This is a surfacing technology in which further restoration of the stamp involves the conversion of costly steel into chips, and for poorly machined alloys, the described reduction method is unacceptable.

Широкое применение в машиностроении получила технология электрошлакового литья штамповых кубиков, позволяющая получать отливки, близкие по форме и размерам к готовому штампу, что существенно уменьшило припуски на механическую обработку. Стойкость штампов при этом увеличилась в среднем в 1,3 раза по сравнению c изготовленными из обычных кованых заготовок. Для экономии штамповой стали и уменьшения трудоемкости при изготовлении штампов в кристаллизаторах предусмотрены медные водоохлаждаемые вставки или выфрезированные пазы в панелях, позволяющие получать штамповые кубики с приближенной конфигурацией замков и хвостовиков штампов [2]
Электрошлаковое литье штамповых кубиков повысило стойкость инструмента, появилась возможность уменьшить припуски на механическую обработку по сравнению с коваными заготовками, но при этом кубики полностью получают из переплава штамповой стали и хоть припуски уменьшены, механической обработки избежать не удалось.The technology of electroslag molding of die blocks has been widely used in mechanical engineering, which makes it possible to obtain castings that are close in shape and size to the finished die, which significantly reduced machining allowances. The resistance of the dies in this case increased by an average of 1.3 times compared with those made from conventional forged blanks. To save die steel and reduce the complexity in the manufacture of dies in molds, water-cooled copper inserts or milled grooves in the panels are provided, which make it possible to obtain die cubes with an approximate configuration of locks and dies [2]
Electroslag casting of die blocks increased tool life, it became possible to reduce machining allowances compared to forged blanks, but at the same time, the cubes are completely obtained from die steel remelting and although allowances are reduced, machining could not be avoided.

Технической задачей предлагаемого способа изготовления штампов является полный отказ от механического и других видов нарезания гравюр штампов, а изготовление гравюры электрошлаковой отливкой без дальнейшей механической обработки, использование дисперсионно-твердеющих сплавов, которые трудно поддаются механической обработке, а также применение для изготовления штампов дорогостоящих мартенситностареющих сталей. The technical task of the proposed method for the manufacture of dies is the complete rejection of mechanical and other types of cutting engraving dies, and the manufacture of engraving by electroslag casting without further machining, the use of precipitation hardening alloys that are difficult to machine, as well as the use of expensive maraging martensitic steels for the manufacture of dies.

Последовательность технологии изготовления или восстановления штампов по предлагаемому способу следующая:
1. В любой печи из огнеупорного материала выплавляют необходимое количество штампового сплава, обеспечивающего работоспособность гравюры. Один из вариантов накопления жидкого металла электрошлаковый переплав с использованием источника питания устройства для электрошлаковой отливки гравюр (см. чертеж).The sequence of technology for the manufacture or restoration of stamps by the proposed method is as follows:
1. In any furnace, the necessary amount of die alloy is smelted from refractory material, ensuring the efficiency of the engraving. One of the options for accumulating liquid metal is electroslag remelting using the power source of the device for electroslag casting of engravings (see drawing).

2. После накопления необходимого объема жидкого металла для формирования гравюры дополнительно накапливают шлак из расчета минимальной высоты шлакового слоя не менее 50 мм по всей площади днища устройства. 2. After accumulating the required volume of liquid metal to form an engraving, slag is additionally accumulated based on the minimum slag layer height of at least 50 mm over the entire area of the bottom of the device.

3. Заливку жидкого металла и шлака в устройство для формирования гравюры производят через многоручьевой желоб 1, стенки корпуса устройства, перпендикулярной теплоотводящим водяным каналам кристаллизатора 3. Желоб футерован огнеупорным материалом, его входные отверстия расположены на высоте не менее 60 мм от днища устройства, а на воронке, на такой же высоте предусмотрена летка 2 для слива шлака. Формирование гравюры в водоохлаждаемом кристаллизаторе позволяет получить ориентированное направление роста кристаллов в сторону теплоотвода, что повышает механические свойства металла и упрочняет рабочее тело гравюры. 3. The liquid metal and slag are poured into the engraving forming device through a multi-groove groove 1, the walls of the device body perpendicular to the heat-conducting water channels of the mold 3. The groove is lined with refractory material, its inlets are located at least 60 mm from the bottom of the device, and funnel, at the same height, a notch 2 is provided for draining slag. The formation of engraving in a water-cooled mold allows one to obtain an oriented direction of crystal growth in the direction of heat removal, which increases the mechanical properties of the metal and strengthens the working body of the engraving.

4. Как только графитовые электроды 4 устройства окунаются в жидкий шлак, начинается его разогрев, подавая в жидкий шлак металл, наращивают тело гравюры металлом с таким же химсоставом, как и у хвостовика штампового кубика. Подавать металл в устройство можно в любом виде (стружка, порошки, проволока, пластины, а также новую порцию жидкого металла). Необходимо выполнить только одно условие обеспечить полное расплавление и растекание металла по всей площади днища устройства. Графитовые электроды поднимают по мере заполнения металлической ванны и подъема жидкого шлака. 4. As soon as the graphite electrodes 4 of the device are immersed in liquid slag, it begins to heat up by supplying metal to the liquid slag, and the engraving body is expanded with metal with the same chemical composition as that of the die end. It is possible to feed metal into the device in any form (chips, powders, wire, plates, as well as a new portion of liquid metal). It is necessary to fulfill only one condition to ensure complete melting and spreading of metal over the entire area of the bottom of the device. Graphite electrodes are raised as the metal bath fills and the liquid slag rises.

5. По окончании выплавки гравюры жидкий шлак сливают в печь для электрошлакового переплава металла следующей гравюры. 5. At the end of the smelting of the engraving, the liquid slag is poured into the furnace for electroslag remelting of the metal of the next engraving.

6. Электрошлаковой сваркой плавящимся мундштуком соединяют отливку с хвостовиком штампового кубика, поэтому минимальная высота тела отливки должна быть не менее 50 мм. 6. Electroslag welding using a consumable mouthpiece connects the casting with the shank of the die block, so the minimum height of the casting body should be at least 50 mm.

Пример. Необходимо восстановить гравюру молотового штампа шириной 300 м и длиной 500 мм, высота объемной штамповки составляет 200 мм. Значит, глубина впадины на каждой гравюре 100 мм, а соотношение выступов и впадин находится в пределах 1:1. Для формирования гравюры из высоколегированного сплава по всей площади сечения кубика необходимо накопить жидкого металла 7500 см³, что составит около 50 кг, а так как шлак будет накапливаться в этой же печи, то ее объем должен быть не менее 15000 см³.Example. It is necessary to restore the engraving of the hammer stamp with a width of 300 m and a length of 500 mm, the height of die forging is 200 mm. This means that the depth of the depression on each engraving is 100 mm, and the ratio of protrusions and depressions is within 1: 1. To form an engraving of a high alloy alloy over the entire cross-sectional area of the cube, it is necessary to accumulate liquid metal of 7500 cm ³ , which will be about 50 kg, and since slag will accumulate in the same furnace, its volume should be at least 15000 cm ³ .

Для электрошлакового переплава и электрошлакового процесса в устройстве формирования гравюр используется один источник питания мощностью 650 кВА, с номинальным сварочным током 10000 А, так как эти установки запитываются в разное время. Схема подключения печи и устройства формирования гравюр бифилярная. На печи необходимо предусматривать механизм поднятия графитовых электродов и их сведения под углом для наведения шлаковой ванны, а также летку для слива металла и жидкого шлака в воронку устройства для формирования гравюр. Возбудив электрическую дугу между графитовыми электродами, расплавляют флюс для электрошлакового переплава АНФ-6. В шлаковой ванне высотой 50 70 мм производят выплавку штамповой стали до средней отметки печи с учетом высоты шлакового слоя, затем накапливают шлак до верхней отметки печи объемом 15000 см₃. Перед сливом проводят разогрев всего содержимого печи заглублением электродов в шлаковую ванну.For electroslag remelting and electroslag process, the engraving forming device uses one power source with a capacity of 650 kVA, with a nominal welding current of 10,000 A, since these plants are powered at different times. The connection diagram of the furnace and bifilar engraving forming device. On the furnace, it is necessary to provide a mechanism for raising graphite electrodes and their information at an angle to guide the slag bath, as well as a tap hole for draining metal and liquid slag into the funnel of the device for forming engravings. Having excited an electric arc between graphite electrodes, the flux for electroslag remelting ANF-6 is melted. In a slag bath with a height of 50–70 mm, die steel is smelted to the middle elevation of the furnace taking into account the height of the slag layer, then slag is accumulated to the upper elevation of the furnace with a volume of 15,000 cm ₃ . Before draining, the entire contents of the furnace are heated by deepening the electrodes into a slag bath.

Графитовые электроды устройства для формирования гравюр устанавливаются на высоте гарантированного окунания в шлаковую ванну при заливке электрошлакового переплава. С момента заливки начинается разогрев шлаковой ванны, а наращивание тела гравюры до высоты не менее 50 мм происходит одновременно с кристаллизацией рабочей поверхности гравюры. Электроды поднимаются со скоростью подъема шлаковой ванны. На окончании процесса отключают питание устройства и через летку сливают жидкий шлак для дальнейшего использования. После остывания заготовки рабочей поверхности штампа, корпус устройства с огнеупорной облицовкой снимается с кристаллизатора. Graphite electrodes of the device for forming engravings are installed at the height of the guaranteed dipping into the slag bath when pouring electroslag remelting. From the moment of pouring, the heating of the slag bath begins, and the building of the engraving body to a height of at least 50 mm occurs simultaneously with the crystallization of the working surface of the engraving. The electrodes rise at the rate of rise of the slag bath. At the end of the process, the device is turned off and liquid slag is drained through the tap hole for future use. After cooling the billet of the working surface of the stamp, the casing of the device with refractory lining is removed from the mold.

В дальнейшем заготовка гравюры штампового кубика сваривается с хвостовиком из дешевой среднеуглеродистой стали при помощи известного способа сварки плавящимся мундштуком. Subsequently, the engraving of the die cube is welded with a shank of cheap medium-carbon steel using a known method of welding with a consumable mouthpiece.

Claims

A method of manufacturing dies, in which in the device for electroslag casting receive a die cube having the exact geometric dimensions of the engraving, and connect it to the shank, characterized in that the device is first poured a portion of the molten die steel to obtain the engraving of the stamp, and then serves liquid slag for the process of building a die cube with metal, the chemical composition of which coincides with the composition of the shank of the stamp.