RU2111085C1

RU2111085C1 - Method of tool-making for hot and cold moulding and forging

Info

Publication number: RU2111085C1
Application number: RU96111887A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Коростелев; А.С. Петров
Original assignee: Владимирский государственный технический университет
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: toolmaking, applicable for manufacture of dies for hot and cold moulding of high-speed steels. SUBSTANCE: metal is superheated by 50 to 120 C above temperature and cast in the pressure chamber. Metal pressed in the mould is preliminarily compressed at a pressure of 100 to 200 MPa and seasoned until a skin of crystallized metal is formed. The position of the moulding plunger is fixed. Then the moulding plunger is introduced in the reserve container of molten metal beyond the casting. The rate of introduction of the moulding plunger equals or exceeds the rate of metal crystallization. The tool stability increased by 1.2 to 1.5 times. EFFECT: facilitated procedure. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к инструментальному производству, а именно к изготовлению инструмента для горячего и холодного прессования и штамповки. The invention relates to tool production, namely to the manufacture of tools for hot and cold pressing and stamping.

Цель изобретения - повышение стойкости инструмента для горячего и холодного прессования и штамповки, изготавливаемого литьем сплавов под регулируемым давлением. The purpose of the invention is to increase the resistance of the tool for hot and cold pressing and stamping, manufactured by casting alloys under controlled pressure.

Известен способ литья под регулируемым давлением (авт. св. N 1321517), в котором заложен принцип наложения регулируемого давления на кристаллизующийся металл путем циклического разведения полуформ и возвращение их в исходное положение. A known method of casting under controlled pressure (ed. St. N 1321517), in which the principle of applying a controlled pressure to crystallize metal by cyclic dilution of half-molds and returning them to their original position.

Недостатком вышеуказанного способа изготовления является приложение давления, превышающего предел текучести материала отливки перед извлечением ее из формы. The disadvantage of the above manufacturing method is the application of pressure in excess of the yield strength of the casting material before removing it from the mold.

За прототип принят способ литья под давлением (авт. св. N 1496917). For the prototype adopted the method of injection molding (ed. St. N 1496917).

Сущность изобретения - выдержка залитой порции металла в холодной форме камеры заливочной машины в течение 0,5 - 30 с для того, чтобы по контуру жидкого металла образовалась корочка закристаллизовавшегося металла. Далее этот металл продавливается поршнем в литейную камеру при отводе контрпоршня. The essence of the invention is the exposure of the poured portion of the metal in the cold form of the chamber of the casting machine for 0.5 to 30 seconds so that a crust of crystallized metal forms along the liquid metal contour. Further, this metal is pressed by the piston into the casting chamber during the removal of the counter piston.

Недостатком этого способа является большой объем закристаллизовавшегося металла, неравномерное распределение компонентов сплава как в объеме, так и в отдельных кристаллах. Все это отрицательно сказывается на структуре и механических свойствах готовой отливки. The disadvantage of this method is the large volume of crystallized metal, the uneven distribution of the alloy components both in volume and in individual crystals. All this negatively affects the structure and mechanical properties of the finished casting.

Целью изобретения является повышение стойкости инструмента для горячего и холодного прессования и штамповки за счет увеличения физико-механических свойств отливки: высокой плотности, прочности, герметичности и высокой точности изготовления литой формы. The aim of the invention is to increase the resistance of the tool for hot and cold pressing and stamping by increasing the physico-mechanical properties of the casting: high density, strength, tightness and high precision manufacturing of the cast mold.

Цель достигается тем, что на жидкий металл, перегретый выше линии ликвидус на 50 - 120^oC и залитый в пресс-форму, накладывают давление 100 - 200 МПа, выдерживают при этом давление 0,5-30 с до образования по контуру отливки корочки закристаллизовавшегося металла.The goal is achieved in that a pressure of 100-200 MPa is applied to a liquid metal superheated above the liquidus line by 50-120 ^° C and cast into the mold, and the pressure is maintained at a pressure of 0.5-30 seconds until a crystallized crust forms on the casting contour metal.

После выдержки скорость движения плунжера при наложении давления равна или превышает скорость кристаллизации металла. Пресс-плунжер внедряется в объем жидкого металла, предусмотренный как резервный за пределами отливки. Отливка после кристаллизации металла в пресс-форме извлекается из нее и отжигается при 1100 - 1150^oC в течение 0,5-3 ч.After exposure, the speed of the plunger during pressure application is equal to or greater than the rate of crystallization of the metal. The press plunger is introduced into the volume of molten metal provided as a backup outside the casting. The casting after crystallization of the metal in the mold is removed from it and annealed at 1100 - 1150 ^o C for 0.5-3 hours

Достоинство этого способа изготовления инструмента - повышенная температура заливаемого металла, что способствует протеканию диффузионных процессов и снижению дендритной ликвации карбидообразующих элементов, одинаковая или повышенная скорость пропитки ликватом закристаллизовавшегося металла, что улучшает запрессовку жидким металлом междендритных пустот, наложение давления на объем жидкого металла, предусмотренный как резервный за пределами отливки. The advantage of this method of manufacturing a tool is the increased temperature of the poured metal, which contributes to the diffusion processes and the reduction of dendritic segregation of carbide-forming elements, the same or increased rate of impregnation of crystallized metal with liquor, which improves the pressing of interdendritic voids with liquid metal, and the application of pressure on the volume of liquid metal provided as a backup outside the casting.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Расплавленный и перегретый на 50 - 120^oC выше ликвидус сплав инструментальной стали заливают в камеру 1 и пресс-плунжером 2 запрессовывают в пресс-форму 3, подогретую до 300^oC. На жидкий металл накладывается давление 100 - 200 МПа, дают выдержку 0,5 - 30 с до образования по контуру детали корочки кристаллов-дендритов, дальнейшее движение пресс-плунжера задается так, чтобы скорость роста кристаллов дендритов была равна или несколько меньше скорости пропитки междендритных пор жидким металлов. Давление накладывают внедрением пресс-плунжера непосредственно в объем жидкого металла, предусмотренный как резервный за пределами отливки. После кристаллизации отливка извлекается из открытой пресс-формы и отжигается в соляной ванне при 1100 - 1150^oC в течение 0,5- 3 ч.Molten and superheated at a temperature of 50 - 120 ^o C above liquidus, the alloy of tool steel is poured into the chamber 1 and the press plunger 2 is pressed into the mold 3, heated to 300 ^o C. A pressure of 100 - 200 MPa is applied to the liquid metal, an exposure time of 0, 5 - 30 s until the crust of crystals of dendrites forms along the detail contour, the further movement of the press plunger is set so that the growth rate of dendrite crystals is equal to or slightly lower than the rate of impregnation of the dendritic pores with liquid metals. Pressure is applied by introducing a press plunger directly into the volume of molten metal, which is provided as a backup outside the casting. After crystallization, the casting is removed from the open mold and annealed in a salt bath at 1100 - 1150 ^o C for 0.5 to 3 hours

Способ пригоден для изготовления фильер для горячего и холодного прессования из быстрорежущих сталей марок Р18, Р9М5К, матриц и пуансонов вырубного штампа из стали Х12М для холодной штамповки, штампа горячего деформирования из стали 5Х2НМВФ или вкладыша пресс-формы для литья под давлением алюминиевых сплавов из стали марки 3Х3М3Ф. The method is suitable for the manufacture of dies for hot and cold pressing from high-speed steels of grades P18, P9M5K, dies and punches of a die cut from steel X12M for cold stamping, a die of hot deformation from steel 5X2NMVF or an insert for injection molding aluminum alloys from steel of the brand 3X3M3F.

Пример. Изготавливают фильеру для горячего прессования инструментальной стали Х12М из стали Р9М5К. Сплав расплавляют и нагревают до 1590 К. Порцию сплава весом 1,8 кг заливают в окно холодной камеры и пресс-плунжером впрыскивают в подогретую до 350 - 400^oC пресс-форму. Скорость движения пресс-плунжера составляет 0,2 - 0,3 мм/с. Одновременно к пресс-плунжеру прикладывается давление 100 - 200 МПа. Отливка после полной кристаллизации выталкивается из пресс-камеры и отжигается при 1100 - 1150^oC в соляной ванне, далее следует закалка и трехкратный отпуск.Example. A die is made for hot pressing of tool steel X12M from steel R9M5K. The alloy is melted and heated to 1590 K. A portion of the alloy weighing 1.8 kg is poured into the window of the cold chamber and the plunger is injected into the mold heated to 350-400 ^° C. The speed of the press plunger is 0.2 - 0.3 mm / s. At the same time, a pressure of 100-200 MPa is applied to the press plunger. After complete crystallization, the casting is pushed out of the press chamber and annealed at 1100 - 1150 ^o C in a salt bath, followed by hardening and triple tempering.

Способ позволяет увеличить стойкость литого инструмента в 1,2 - 1,5 раза против изготовляемого из проката или кованных заготовок. The method allows to increase the resistance of the cast tool in 1.2 - 1.5 times against manufactured from rolled or forged billets.

Claims

1. A method of manufacturing a tool for hot and cold pressing and stamping, including pouring a portion of metal superheated at 50 - 120 ^o C above the liquidus temperature, into the pressing chamber, pressing the metal into the mold, pre-compressing the metal in the mold and holding it under a pressure of 100 - 200 MPa with a fixed position of the press plunger until a crust of crystallized metal forms, the introduction of the press plunger into the volume of molten metal provided as a backup outside the casting.

2. The method according to claim 1, characterized in that the introduction of the press plunger into the reserve volume of the metal is carried out at a speed equal to or slightly higher than the crystallization rate of the metal.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the casting after crystallization is annealed in a salt bath at 1000 - 1150 ^o C for 0.5 to 3.0 hours