Требования, предъявляемые к штамповым сталям

Выбор материала штампа определяется назначением его, условия­ми работы и экономическими соображениями. Правильный выбор мате­риала позволяет в полной мере использовать тот комплекс свойств, которыми он обладает, и получить максимально возможную для кон­кретных условий стойкость.

К эксплуатационным относятся свойства материала готового инст­румента после окончательной термообработки. Они должны обеспечить необходимую работоспособность штампов. Стали, предназначенные для изготовления штампов должны обладать следующими эксплуатационны­ми свойствами:

1. Высокая теплостойкость, которая характеризует способность ста­ли сохранять без значительных изменений структуру и свойства.

2. Высокое сопротивление пластической деформации.

3. Высокая износостойкость.

4. Высокая разгаростойкость (сопротивление термической усталости) в условиях циклических температурно-силовых воздействий.

5. Высокое сопротивление хрупкому разрушению, с помощью которого оценивает прочность стали при динамическом нагружении или в усло­виях высокой неравномерности приложения нагрузки.

К технологическим относятся свойства материала, обеспечивающие возможность обработки инструмента с заданными эксплуатационными свойствами при минимальных затратах, штамповые стали должны об­ладать следующими технологическими свойствами:

1. Закаливаемость, которая определяет способность стали получать мартенситную структуру и сообщать инструменту высокие твердость и прочность.

2. Прокаливаемость, которая определяет способность стали полу­чать необходимую структуру и свойства по сечению инструмента определенных размеров.

3. Способность обеспечивать минимальную деформацию при термооб­работке.

4. Устойчивость против перегрева при термообработке, (получение мелкого зерна, высокой вязкости, разгаростойкости, сопротивления хрупкому разрушению).

5. Устойчивость против окисления и обезуглероживания при термо­обработке (получение бездефектного поверхностного слоя гравюры).

6. Устойчивость против образования трещин при закалке и шлифовании.

7. Ковкость - способность к формоизменению в процессе изготовле­ния штампов.

8. Хорошая обрабатываемость, обеспечивающая минимальные затраты при изготовлении гравюры, хорошее качество поверхности.

К экономическим требованиям, предъявляемым к штамповым сталям относят низкую стоимость стали и ее недефицитность. Экономическая эффективность во многом зависит от стойкости и конструкции инструмента, от характера кузнечно-штамповочного производства. Иногда стоимость может играть и второстепенную роль.

Одним из основных свойств стали для штампов горячего деформи­рования является теплостойкость. Выбор необходимой теплостойкос­ти производится в зависимости от температуры нагрева поверхност­ного слоя штампа и продолжительности теплового воздействия.

Требуемая прочность штамповой стали определяется величиной удельных усилии деформирования и температурой нагрева гравюры. С увеличением температуры нагрева штампов и удельных усилий де­формирования необходимы более высокие теплостойкость и прочность. Предусматривается деление на 4 класса:

1 - удельные усилия 200 ¼ 250 МПа - низкая прочность;

2 - до 500 ¼600 МПа - средняя проч­ность;

3 - до 900 ¼1000 МПа - высокая прочность;

4 - свыше 1000 МПа - очень высокая прочность.

Штамповые стали 4 группы следует применять для изготовления штампов жидкой и изотермической штамповки, штамповки жаропрочных сплавов, при выдавливании.

Штамповые стали 3 группы следует использовать для изготовле­ния штампов полугорячего выдавливания и высокоскоростной штамповки, а также для калибровочных и правочных штампов.

Требования к разгаростойкости можно разделить на несколько классов:

0 - штамповая сталь плохо сопротивляется образованию разгарных трещин. Применение стали допустимо, если перепад на поверхности не превышает 200 ¼ 250 °С.

1 - низкая разгаростойкость, если температурный перепад на поверх­ности гравюры не превышает 400 ¼ 500 °С и гравюра охлаждается мед­ленно.

2 - средняя разгаростойкость, если перепад свыше 400 ¼ 500 °С и имеет место естественное или интенсивное водяное охлаждение.

3 - высокая разгаростойкость при интенсивном водяном охлаждении.

4 - очень высокая разгаростойкость, если перепад больше 400 ¼ 500° при интенсивном водяном охлаждении.

По требованиям к сопротивлению хрупкому разрушению штамповой стали в зависимости от скорости деформирования и конструкции штампа делят на:

1 - низкое сопротивление (простые штампы механических прессов и ковочных машин);

2 - среднее сопротивление (сложные штампы механических прессов и ковочных машин);

3 - высокое сопротивление (сложные штампы механических прессов);

4 - очень высокое сопротивление (штампы высокоскоростных молотов).

Наиболее простым показателем, применяемым для оценки теплостой­кости стали является температура двухчасового отпуска, в результа­те которого твердость закаленной штамповой стали достигает определенной величины (45 ¼ 50).

Для оценки сопротивления пластической деформации штамповой стали наиболее часто используют твердость, измеренную при комнатной и повышенной температурах. Иногда определяют и другие прочностные характеристики (предел прочности, длительную прочность, релакса­ционную стойкость, твердость и предел прочности после цикличес­ких температурно-силовых испытаний).

Сопротивление хрупкому разрушению оценивают по величине удар­ной вязкости, определяемой по стандартной методике при комнатной и повышенной температурах.

Основные свойства сталей для штампов горячего деформирования в решающей степени определяются их легированием.

Дата добавления: 2014-01-14