SU1020445A1

SU1020445A1 - Method for thermomechanical treatment of bimetallic dies

Info

Publication number: SU1020445A1
Application number: SU813369919A
Authority: SU
Inventors: Станислав Альбертович Довнар; Янис Волдемарович Грауманис; Алексей Константинович Вершина; Елена Ивановна Сидор
Original assignee: Физико-технический институт АН БССР; Рижский Опытный Завод Технологической Оснастки
Priority date: 1981-12-25
Filing date: 1981-12-25
Publication date: 1983-05-30

Abstract

СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШТАМПОВ, включающий нагрев заготовки до температуры аустенйзации, постуживание , штамповку, закалку и отпуск, отличающийс тем, что, с целью снижени трудоемкости к повышени качества воспроизведени штампуемой рабочей фигуры, нагрев производ т до температуры закалки наружной поверхности плакирующего сло и температуры, расположенной между точкой Ас основы и верхней температурой относительной устойчивости аустенита плакирующего сло , пыльной поверхности плакирующего сло , а постуживание боковой поверхности в области штамповки плакирующего сло осуществл ют до температуры выше температуры относительной устойчивости i аустенита плакирующего сло , но ниже точки Ас основы. (ЛMETHOD thermomechanical processing bimetallic stamp comprising heating the workpiece to austenyzatsii temperature postuzhivanie, forging, quenching and tempering, characterized in that, in order to reduce complexity to increase the quality of reproduction stamped working figures, heating is produced to a temperature hardening the outer surface of the cladding layer and the temperature located between the point Ac of the base and the upper temperature of the relative stability of the austenite of the cladding layer, the dusty surface of the cladding layer, postuzhivanie side surface in forming the cladding layer is performed to a temperature higher than the relative stability of the austenite temperature i the cladding layer, but below the Ac substrate. (L

Description

4k 4 СЛ Иэобретеше относ тс к упрочн юшей технопогив стааьвых матервалов и может быть испо ьзставо в вкструментальноштактовом пров имюгве при взготовленвв ковочных штам|иж, ирвсс-4(Ч5М, высадочного внст1умввта в apyrvix. инструментальных взвеанй ап обработки материалов . i Известен с оособ нэготовнени метал глнческвх из&овквй, Н9П{М мер матрвц штам пов объемно шгамп(дакв, э ключаюшийс в нагреве эагопхж , состо щей из основы в mamfyjomero сло , до температуры аустенвзаавв ппавнрукмаего материала . (11ОО-12ОО), штамповке, закалке с температу мы штамповки в отпуске fl j. Недостатком данного способа вл етс коробление и больша усадка рабочей фигуры в св зи с неравн Ж1ерным paciipeделением деформаций при штамповке и за калкой поковки от ковочной температуры, Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату вл етс способ изготовлени биметаллических штамповых матрид, включаювши нагрев заготовки до температуры аус тенизаиии плакирующего сло , предварительную штамповку, подстуживание до т@ пературй 1 относительной устойчивости аустенита плакирукидего сло , выдержку дл бейнвтного превращени аустейтта основы, окончательную штамповку дл фор мообразовани рабочей () 1атрицы, з калку и отпуск . Известный способ обеспечивает повышение точности рабочей фигуры изготавли ваемой матрицы. Как правило, твердость образовавшегос нижнего бейнита основы оказываетс выше твердости переохлажденного, до этой температуры аустенита плакирующего сло . При таком условии обеспечиваетс высокое качество воспроизведени штампуемой рабочей фигуры за счет локализации деформаций в плакирующем слое заготовки. Однако твердость плакирующего сло после охлаждени заготовки в закалочноА жидкости оказываетс заниженноЛ . Причина - неполное мартенситное превращение аустенита плакируюшего сло из-за его стабилизации во врем выдержки при температуре, котора лишь немно го выше точки М, Выдержка заготовки при температуре верхней точки бейнитного превращени основного материала слабее стабвдизс1рует аустенит. и твердость плакирующего сло и после закалки с этой температу{Я11 соответствует техническим услови м на вэ готовление формовочных инструментов. .Вместе с тем, така высокотемпературна выдержка не обеспечввает надлежащего качества воспроизведени оконча.тельно штампуемой рабочей фигуры, так как верхний бейнит основы по технологической твердости уступает аустениту плакирукшего сло . Второй недостаток известного способамногочисленность технологических переходов , требукипих большего числа нагревательных и охлаждаювшх устройств, технопогических оснасток и контрольно-измерительных приборов. Цель изобретени - снижение трудоемкости и повьпиение качества воспроизведени штампуемых рабочих фигур. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу термомеханической обработки металлических, штампов, включающему нагрев заготовки до температуры аустенизаоии, постуживание, штамповку , закалку и отпуск, нагрев производ т до температуры закалки наружной поверхности ппакирукноего сло и температуры, расположенной между Ас оснош 1 и верх- , ней температурой относительней вости аустенита плакирующего сло , тыльной поверхности плакирующего сло , а постуживание боковой поверхности в области штамповки плакирукмцего сло осуществл ют до температуры выше температуры относительной устойчивости аустенита плакирующего сло но ниже точки . Ас основы. На чертеже представлены примерные картины изменени температурного состо ни заготовки: а - в момент установки за14)товки в контейнер; б - после завершени пос1уживанн заготовки} в - во врем штамповки. На чертеже изображены заготовка 1, мастер-пуансон 2, водоохлаждаемый контейнер 3, бандаж 4, приемна матрица 5 и выталкиватель 6. Способ осуществл ют следующим обраэ Партию биметаллических заготовок загружают в устройство дл их нагрева с продольным перепадом температур. Затем устройство устанавливают в печь с температурой , равной температуре закалки плакирующего сло .. Нагрев считаетс завершенным как только будет достигнута по плакирующему слою его закалочна температура, а по тыльному тороу - температура, расположенна между точкой Ас основного материа а и верхней температурой относительной устойчивости оустевита. пдакирую шего материапа. Эти предельные темпера туры нагрева-Tbi HOTX.topiia исключают рост зерна основного мате|(11ал1а по краЛцеу мере в нижней (несушёЙ) части эаготошси и оаасность распада переох аж:денвмч аустенита Ш1ак 1чгюшетч сис во врем последующего постуживани заготовки под штамповку.; После завершени аустенизируюиего на грева заготовки извлекают ila печного ус1рдйства, устанавливают в аодоохлаждаемый контейнер мастер-штампа выдержи ют дл формирсжани рашального градаента TeMnepaTypt а затем подвергают штамповке. Приведенные температурные пределы пос1уживани заготовки обеспечивают, с одной стороны, образсвание за счет распада аустенйта основного материала твер дой стгуктуры на сравнительно большой глубине по раднальнсшу направлению заготовки . Это i уменьшает прежде «сего ко робление и усад рабочей гу инстру Мента прежде на закдючи впьном, не счита , этапе тер « леханической об работки - охлаждение заготошси в закалочн среде. С другой , постужввание До {гажней температур дозволительнсисч ) интервала обеспечивает придаше плакирующему слою высокой эксплуатаоиовной твердости благодар полному мартенситному превращению переохлажденного аустеннта при охлаждении в закалочной среде. . Сочетание продольного и радиального , температуртых градиентов, образуемых I ноф1М1фОванныьш пршессами йагрева и по стуживани заготошси, во- -первых, позвал ет в 2-4 раза повысить технологическую твердость заготс аки за обпасm вдавливани мастер-пуансона: в сопост вленик с технологнческЫ твердостью материала BiQri этЫ1 области прием обеспечивае т форкгарсюание высокого гидростатического давлени в очаге дефсфмаоио, положительно вли юшего на качество воспроазведени штампуемой рабочей фигуры. Во- «торых, itpH реализации указаинсвО приема под плакирующим слоем образуетс подслЫ про(вапа тех опогической 1«ердоств в св зи с меньшим содержанием легирующих элементов в основном материале, чем в Ш1аки{ ющем. По мере отхода от подсло в тело заготсеки технологическа твердость возрастает вследствие снижени температурил и по влени продуктов распада аустешста оснсжного материала. Зсжный провап тех1м логической твердости, вл ющийс oco6etiностью предлагаемого способа, также содействует повышению качества воспреизведени штампуемс фигуры. Г емна матрица, установленна в Дшнрй части контейнера, снижает начальное усилие штамповки за счет более свободного течени основного материала. При этом наличие .приемной MaTfmoii уменьшает в пр жессе штампсжкн угол п жорота зерен, включений и друг х элементов струк1уры, что повышает ковструк .ционную прочность формсмвочных ввстру/ментов ., . После шта а1овки заготовку охлаждают в закалочной среде, затем подвергают отпуску н передают на дальнейшую обработку . Пример. Получали биметаллические матрицы в вставки матрицы по прототипу н по предлагаемому способу. Биметаллические эаготсюки выполн ли из Ъталей марки Ст. 45 (основа) и марки ЗХ2В8Ф (плак1{{7101шсй слой, толщина .сло 6 мм). Штамповка дл форыообра .зопани рабочих полостей производилась на чеканочном прессе К834О с усилием 1ООО тс. Режимы тепломеханической обработки: по прототипу - об11емный нагрев заготовки до 11ОО-115О°С, гфедвари тельна штамповка, постужвванне До 6ОО65О°С , выдержках 6О кшн, окончательна штамповка, охлажпевие в масле и от пуск {65О-67О С, 2 ч); по предлагаемому способу - объёмный нагрев с перепаде температур по продольной оси заготовки от 11ОО-115О С по планированному торцу до 65О-7ОО°С по ТЫЛЬНОМУ торцу,, вьздержка в водоох лаждаемом контейнере мастер-штампа до момента придани по плакированному торцу загот ки на радиусе О мм . температуры, равнЫ1 6ОО-65О°С, штампсюка за один ход мастер-пуансона, закалка в масло и отпуск (65О-67О°С, 2ч). Сравнительные данные опробировани способов, приведенные в таблице, указывают на преимущества предлагаемого способа по таким факторам, как производительность , степень упрочнени плакирующего сло и качеств воспроизведени штампуемой рабочей (} 1гуры.. Использование предлагаемого способа обеспечат по сравнению с прототипом (он.4k 4 SL Ieobreteshe refers to the hardening of techno-logies of hard materials and can be applied in the tools of the contact wire during the production of forging strains, irvss-4 (H5M, landing school, in apyrvix, in-product in-product in-forts, irvss-4 metal gloss from & n9P {M mer matriv strains volume shgamp (dakv, which is in the heating of heat, consisting of the base in the mamfyjomero layer, to the temperature of austengia in the right-handed material. sh Ampovka on vacation fl j. The disadvantage of this method is warping and large shrinkage of the working figure in connection with unequal paciide separation of deformations during stamping and forging forging from forging temperature. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of making bimetallic die matrices, including heating the billet to a temperature of aus tenisii of the cladding layer, preliminary punching, pressing to t @ peryuruy 1 relative stability of austenite plikyukide layer, extract for the bainvert transformation of the austeitt base, final stamping to form the working () matrix, denning and tempering. The known method provides an increase in the accuracy of the working figure of the fabricated matrix. As a rule, the hardness of the resulting lower bainite base is higher than the hardness of the supercooled, to this temperature austenite of the cladding layer. Under this condition, a high quality reproduction of the stamped working figure is ensured due to the localization of deformations in the cladding layer of the workpiece. However, the hardness of the cladding layer after cooling the preform in quenching liquid is lowered. The reason is the incomplete martensitic transformation of the austenite of the cladding layer due to its stabilization during the aging at a temperature that is only slightly higher than the M point. The holding of the workpiece at the temperature of the upper point of the bainite transformation of the base material is less stable than austenite. and the hardness of the cladding layer and after quenching at this temperature {H11 corresponds to the technical conditions for the preparation of the molding tools. At the same time, such a high-temperature shutter speed does not ensure the proper quality of reproduction of a stamped working figure, since the upper bainite of the basis of technological hardness is inferior to the austenite of the clad layer. The second disadvantage of the known method is the number of technological transitions, the need for a greater number of heating and cooling devices, technological equipment and instrumentation. The purpose of the invention is to reduce the labor intensity and improve the reproduction quality of the stamped working figures. This goal is achieved by the fact that according to the method of thermomechanical processing of metal stamps, including heating the workpiece to the austeniza temperature, post-cutting, stamping, quenching and tempering, heating is performed to the quenching temperature of the outer surface of the packing layer and the temperature , its temperature is relative to the austenite of the cladding layer, the back surface of the cladding layer, and the post-sidening of the side surface in the stamping area of the plated layer to a temperature above the temperature of austenite relative stability of the cladding layer but below the point. Ac basics. The drawing shows exemplary pictures of changes in the temperature state of the workpiece: a - at the time of installation 14) in the container; b - after completion of the completed workpiece} c - during stamping. The drawing shows the preform 1, the master punch 2, the water cooled container 3, the band 4, the receiving matrix 5 and the ejector 6. The process is carried out in the following way. A bimetallic batch of billets is loaded into the device for heating them with a longitudinal temperature difference. The device is then installed in a furnace with a temperature equal to the quenching layer quenching temperature. Heating is considered complete once its quenching temperature has been reached on the clad layer, and on the rear torou is the temperature located between the point Ac of the main material and the upper temperature of the relative stability of the ostevit. pdakiruyuschego materiapa. These limiting temperatures of heating-Tbi HOTX.topiia exclude the growth of the grain of the main material | (11al1a) on the edge in the lower (dry) part of the engine and the decomposition of the drywall: austenite denus mi sht 1kguschetch system during the subsequent posting of the blanks for stamping; Austenizable for heating the billet is extracted using the ila of the furnace system, placed in the aodooled container of the master stamp, and held for forming a TeMnepaTypt rash gradient and then subjected to stamping. On the one hand, billets ensure the formation of austenite of a basic material by a hard structure at a relatively large depth along the direction of the billet, on the one hand. This i reduces first of all the rotation and settling of the working tool of the Menta before at the last, not counting, stage Term “lekhanicheskoy processing - cooling zagotoshsi in a hardening environment. On the other hand, postuzhivanie Up to {temperature is permissible), the interval provides a high operating hardness to the plating layer due to complete martensitic transformation of supercooled austennta upon cooling in a quenching medium. . The combination of the longitudinal and radial temperature gradients formed by the I nof1M1FORBANAl yagrev precessions and on the stiffening of the backdoor, first, makes it possible to increase the technological hardness of the masterpieces 2-4 times in observa- This area of reception ensures the forcing of a high hydrostatic pressure in the hearth of the defamation, which has a positive effect on the quality of reproduction of the work piece being stamped. Secondly, itpH implementation of the receiving instructions under the cladding layer forms sublayers about (vapa those opogicheskogo 1'Edostv in connection with a lower content of alloying elements in the main material than in Shtiak {.) As far as from the sublayer into the body of the junction box, technological hardness increases due to a decrease in temperature and the occurrence of decay products of the austest material. The safety of logical hardness, which is the cost of the proposed method, also contributes to improving the quality of reproduction The em matrix installed in the dsnry part of the container reduces the initial punching force due to the more free flow of the base material, while the presence of the receiving MaTfmoii reduces the punch angle of grains, inclusions and other structural elements in the press mold, which increases the structure . The strength of the mold input / cop., after stacking, the billet is cooled in a quenching medium, then subjected to tempering and transferred to further processing. Example. Received bimetallic matrix in the matrix inserts of the prototype and the proposed method. The bimetallic brakes were made of brand steel Art. 45 (base) and mark ZH2V8F (plak1 {{7101shsy layer, thickness. 6 mm layer). Stamping for the shaping of working cavities was carried out on a K834O stamping press with a force of 1OOO cf. Modes of heatmechanical processing: according to the prototype, the heating of the billet is up to 11OO-115О ° С, depot stamping, postured Up to 6OO65О ° С, extracts 6О кшн, final stamping, cooling in oil and from start-up {65О-67О С, 2 h); according to the proposed method - volumetric heating with temperature difference along the longitudinal axis of the billet from 11OO-115O C at the planned end to 65O-7OO ° C at the SLEY end face, holding the master stamp in a water-cached container until it is given at the clad end of the hog on the radius About mm. temperatures equal to 6OO-65 ° С, for one stroke of the master punch, oil hardening and tempering (65О-67О ° С, 2 hours). Comparative data from testing the methods shown in the table indicate the advantages of the proposed method based on factors such as productivity, degree of hardening of the cladding layer, and reproducibility of the workable forged (} 1gury. Using the proposed method will provide compared to the prototype (it.

же базовый объект) снижение трудоемкости термомехани ческой обработки формовочных инструментов в 2-2,5 раза, экономию элект{)оэнергии дл обогрева печей .понижение расходов на технологическуюthe same basic object) reducing the labor intensity of thermomechanical processing of molding tools by 2–2.5 times, saving electric power for heating furnaces. Reducing the cost of technological

оснастку и повысит качество воспроизведени штампуемых рабочих фигур. Результаты производственного опробовани показали , что способ вл етс технологичным и надежным.tooling and will improve the quality of reproduction of stamped working figures. The results of production testing showed that the method is technologically advanced and reliable.

38-44 38-44 40-44 40-4438-44 38-44 40-44 40-44

% годной по качеству - воспроизведени штампуемой фигуры% Quality Fitted - Reproduced Stamped Figure

18-24 2О-2218-24 2О-22

38-44 38-44

38-44. 46-48 46-4838-44. 46-48 46-48

Соответствует чертежуCorresponds to the drawing

1ОО1OO

Claims

METHOD FOR THERMOMECHANICAL TREATMENT OF 'BIMETALLIC / STAMPS, including heating the workpiece to austenitic temperature, posting, stamping, hardening and tempering, characterized in that, in order to reduce the complexity and improve the quality of reproduction of the stamped working figure, the heating is carried out to the hardening temperature of the outer surface of the cladding layer and a temperature situated between the point Ac ₃ of the upper temperature and the relative stability of the austenite cladding layer, the dusty surface of the clad layer, and in tuzhivanie side surface in forming the plating layer is carried out to a temperature above the temperature of austenite relative resistance of the plating layer, but below the Ac substrate.

>

1 1020445