Част 1 -Студена работаумирамстомана
Студената обработка на щанцова стомана включва форми за производство на щанцоване и рязане (форми за изрязване и щанцоване, форми за подстригване, щанци, ножици), форми за студена обработка, форми за студено екструдиране, форми за огъване и форми за изтегляне на тел и др.
1. Условия на работа и изисквания за работа при студена обработкаматрица стомана
По време на работа на студена обработкаматрица стомана, поради високата устойчивост на деформация на обработвания материал, работната част на формата понася голям натиск, сила на огъване, сила на удар и сила на триене.Следователно, нормалната причина за бракуване на формите за студена обработка обикновено се дължи на износване.Има и случаи, при които те се повредят преждевременно поради счупване, сила на срутване и деформация, надвишаваща толеранса.
В сравнение с режеща инструментална стомана, студена работаматрица стоманаима много прилики.Изисква се матрицата да има висока твърдост и устойчивост на износване, висока якост на огъване и достатъчна издръжливост, за да се осигури гладкото протичане на процеса на щамповане.Разликата е в сложната форма и технология на обработка на формата, както и в голямата площ на триене и високата вероятност от износване, което затруднява ремонта и шлайфането.Следователно е необходима по-висока устойчивост на износване.Когато матрицата работи, тя понася високо налягане при щанцоване и е склонна към концентрация на напрежение поради сложната си форма, така че изисква висока издръжливост;Формата има голям размер и сложна форма, така че изисква висока закаляемост, малка деформация и склонност към напукване.Накратко, изискванията за закаляване, устойчивост на износване и издръжливост на студена работаматрица стоманаса по-високи от тези на стоманата за режещи инструменти.Изискванията за червена твърдост обаче са относително ниски или по принцип не се изискват (тъй като се формова в студено състояние), така че някои видове стомана, подходящи за студени работни форми, също са формирани, като например развитието на висока устойчивост на износване, микро деформация студена работаматрица стоманаи висока якост на студена работаматрица стомана.
2. Избор на клас стомана
Обикновено, според условията на използване на формите за студена обработка, изборът на марки стомана може да бъде разделен на следните четири ситуации:
①Cстара работеща форма с малък размер, проста форма и леко натоварване.
Например малки щанци и ножици за рязане на стоманени плочи могат да бъдат направени от въглеродни инструментални стомани като T7A, T8A, T10A и T12A.Предимствата на този вид стомана са;Добра обработваемост, ниска цена и лесен източник.Но неговите недостатъци са: ниска закаляемост, слаба устойчивост на износване и голяма деформация на закаляване.Следователно, той е подходящ само за производство на инструменти с малки размери, прости форми и леки натоварвания, както и форми за студена обработка, които изискват слой с ниско втвърдяване и висока якост.
② Форми за студена обработка с големи размери, сложни форми и леки натоварвания.
Често използваните видове стомана включват нисколегирани стомани за режещи инструменти като 9SiCr, CrWMn, GCr15 и 9Mn2V.Диаметърът на закаляване на тези стомани в масло обикновено може да достигне над 40 mm.Сред тях стоманата 9Mn2V е вид студена работаматрица стоманаразработен в Китай през последните години, който не съдържа Cr.Може да замени или частично да замени стоманата, съдържаща Cr.
Хетерогенността на карбида и склонността към напукване при закаляване на стоманата 9Mn2V са по-малки от тези на стоманата CrWMn, а тенденцията за обезвъглеродяване е по-малка от тази на стоманата 9SiCr, докато закаляването е по-голямо от това на въглеродната инструментална стомана.Цената му е само с около 30% по-висока от последната, така че това е клас стомана, който си струва да се рекламира и използва.Въпреки това стоманата 9Mn2V има и някои недостатъци, като ниска якост на удар и феномен на напукване, открити при производството и употребата.В допълнение, стабилността на темпериране е лоша и температурата на темпериране обикновено не надвишава 180 ℃.Когато се темперира при 200 ℃, якостта на огъване и якостта започват да показват ниски стойности.
Стомана 9Mn2V може да бъде закалена в охлаждаща среда с относително лек капацитет на охлаждане, като нитрат и горещо масло.За някои форми със строги изисквания за деформация и изисквания за ниска твърдост може да се използва аустенитно изотермично охлаждане.
③ Форми за студена обработка с големи размери, сложни форми и големи натоварвания.
Трябва да се използва среднолегирана или високолегирана стомана, като Cr12Mo, Crl2MoV, Cr6WV, Cr4W2MoV и др. Освен това може да се използва и бързорежеща стомана.
През последните години тенденцията за използване на бързорежеща стомана като форми за студена обработка се увеличава, но трябва да се отбележи, че в този момент вече не се използва уникалната червена твърдост на бързорежещата стомана, а по-скоро неговата висока закаляемост и висока устойчивост на износване.Следователно трябва да има и разлики в процеса на топлинна обработка.
Когато се използва бързорежеща стомана като студена форма, трябва да се използва закаляване при ниска температура за подобряване на якостта.Например, често използваната температура на закаляване за режещи инструменти за стомана W18Cr4V е 1280-1290 ℃.Когато се правят форми за студена обработка, трябва да се използва охлаждане при ниска температура при 1190 ℃.Друг пример е W6Mo5Cr4V2 стомана.Чрез използването на нискотемпературно закаляване, експлоатационният живот може да бъде значително подобрен, особено чрез значително намаляване на степента на загуба.
④ Форми за студена обработка, които са подложени на ударни натоварвания и имат тънки междини на острието.
Както бе споменато по-горе, изискванията за производителност на първите три вида стомани за студена обработка са предимно висока устойчивост на износване, така че се използва хиперевтектоидна стомана с високо съдържание на въглерод и дори ледебуритна стомана.Въпреки това, за някои матрици за студена обработка, като страничната кула за рязане и заготовка, които имат тънки челни съединения и са подложени на ударно натоварване, когато се използват, се изисква висока якост на удар.За да се разреши това противоречие, могат да се предприемат следните мерки:
Ⅰ-намалете съдържанието на въглерод и използвайте хипоевтектоидна стомана, за да избегнете намаляване на якостта на стоманата, причинено от първични и вторични карбиди;
Ⅱ-Добавянето на елементи от сплави като Si и Cr за подобряване на стабилността на темпериране и температурата на стоманата (темпериране при 240-270 ℃) е от полза за пълното елиминиране на напрежението при охлаждане и подобряване на производителността без намаляване на твърдостта;
Ⅲ-Добавете елементи като W, за да образувате огнеупорни карбиди за рафиниране на зърната и подобряване на якостта.Често използваните стомани за форми за студена обработка с висока якост включват 6SiCr, 4CrW2Si, 5CrW2Si и др.
3. Начини за пълно използване на потенциала за производителност на стоманената матрица за студена обработка
Когато се използва стомана тип Cr12 или бързорежеща стомана като форми за студена обработка, важен проблем е високата крехкост на стоманата, която е склонна към напукване по време на употреба.За тази цел е необходимо карбидите да се рафинират, като се използват подходящи методи за коване.Освен това трябва да се разработят нови марки стомана.Фокусът на разработването на нови видове стомана трябва да бъде намаляване на съдържанието на въглерод в стоманата и броя на карбидообразуващите елементи.
Стоманата Cr4W2MoV има предимства като висока твърдост, висока устойчивост на износване и добра закаляемост.Освен това има добра стабилност при темпериране и цялостни механични свойства.Използва се за производство на матрици от силициева стоманена ламарина и др. Може да увеличи продължителността на живота с повече от 1-3 пъти в сравнение със стоманата Cr12MoV.Температурният диапазон на коване на тази стомана обаче е тесен и е склонна към напукване по време на коване.Температурата на коване и работните спецификации трябва да бъдат строго контролирани.
Стоманата Cr2Mn2SiWMoV има ниска температура на закаляване, малка деформация на закаляване и висока закаляемост.Известно е като микродеформация, охладена с въздухматрица стомана.
Стоманата 7W7Cr4MoV може да замени стоманата W18Cr4V и Cr12MoV.Неговата характеристика е, че нееднородността на карбидите и якостта на стоманата са значително подобрени.
Част2 -Гореща работаматрица стомана
1. Условия на работа на форми за гореща обработка
Формите за гореща обработка включват форми за коване с чук, форми за горещо екструдиране и форми за леене под налягане.Както бе споменато по-рано, основната характеристика на работните условия на горещо работещите форми е контактът с горещ метал, което е основната разлика от работните условия на студено работещите форми.Следователно това ще доведе до следните два проблема:
(1) Металната повърхност на кухината на формата се нагрява.Обикновено, когато чуковите матрици работят, повърхностната температура на кухината на матрицата може да достигне над 300-400 ℃, а матрицата за горещо екструдиране може да достигне над 500-800 ℃;Температурата на кухината на формата за леене под налягане е свързана с вида на материала за леене под налягане и температурата на изливане.При леене под налягане на черен метал температурата на кухината на формата може да достигне над 1000 ℃.Такива високи температури на използване значително ще намалят твърдостта на повърхността и здравината на кухината на матрицата, което я прави податлива на сгъване по време на употреба.Основното изискване за производителност за горещматрица стоманае висока термопластична устойчивост, включително твърдост и якост при висока температура и висока термопластична устойчивост, което всъщност отразява високата стабилност на стоманата при темпериране.От това може да се намери първият начин за легиране на стомана с гореща матрица, тоест добавянето на легиращи елементи като Cr, W, Si може да подобри стабилността на закаляване на стоманата.
(2) Термична умора (напукване) възниква върху металната повърхност на кухината на формата.Работните характеристики на горещите форми са непостоянни.След всяко образуване на горещ метал, повърхността на кухината на формата трябва да се охлади от среда като вода, масло и въздух.Следователно работното състояние на горещата форма се нагрява и охлажда многократно, така че повърхностният метал на кухината на формата ще претърпи многократно термично разширение, т.е. многократно подложен на напрежение на опън и натиск.В резултат на това повърхността на кухината на формата ще се напука, което се нарича термична умора.Следователно, второто основно изискване за производителност за горещоматрица стоманаима висока устойчивост на термична умора.
Най-общо казано, основните фактори, влияещи върху устойчивостта на термична умора на стоманата, са:
① Топлопроводимостта на стоманата.Високата топлопроводимост на стоманата може да намали степента на нагряване на повърхностния метал на матрицата, като по този начин намалява склонността на стоманата към термична умора.Обикновено се смята, че топлопроводимостта на стоманата е свързана със съдържанието на въглерод в нея.Когато съдържанието на въглерод е високо, топлопроводимостта е ниска, така че не е подходящо да се използва високовъглеродна стомана за гореща работаматрица стомана.В производството обикновено се използва ниско съдържание на въглерод в средно въглеродна стомана (C0,3% 5-0,6%), което може да доведе до намаляване на твърдостта и якостта на стоманата и също е вредно.
② Ефектът на критичната точка на стоманата.Обикновено колкото по-висока е критичната точка (Acl) на стоманата, толкова по-ниска е склонността й към термична умора.Следователно критичната точка на стоманата обикновено се повишава чрез добавяне на легиращи елементи Cr, W, Si и олово.По този начин се подобрява устойчивостта на термична умора на стоманата.
2. Стомана за често използвани форми за гореща обработка
(1) Стомана за матрици за коване с чук.Най-общо казано, има два важни проблема с използването на стомана за форми за коване с чук.Първо, той е подложен на ударни натоварвания по време на работа.Следователно се изисква механичните свойства на стоманата да бъдат високи, особено за устойчивост на пластична деформация и якост;Втората причина е, че размерът на напречното сечение на матрицата за коване с чук е сравнително голям (<400 mm), което изисква висока закаляемост на стоманата, за да се осигури еднаква микроструктура и производителност на цялата матрица.
Често използваните стомани за коване с чук включват 5CrNiMo, 5CrMnMo, 5CrNiW, 5CrNiTi и 5CrMnMoSiV.Различните видове форми за очи за чук трябва да използват различни материали.За много големи или големи матрици за коване с чук се предпочита 5CrNiMo.Могат да се използват и 5CrNiTi, 5CrNiW или 5CrMnMoSi.5CrMnMo стомана обикновено се използва за малки и средни по размер матрици за коване с чук.
(2) Стоманата се използва за форми за горещо екструдиране, а работната характеристика на формите за горещо екструдиране е бавна скорост на зареждане.Следователно температурата на нагряване на кухината на формата е сравнително висока, обикновено до 500-800 ℃.Изискванията за експлоатационни характеристики за този тип стомана трябва да се съсредоточат главно върху висока якост при висока температура (т.е. висока стабилност при отвръщане) и висока устойчивост на топлинна умора.Изискванията за AK и закаляемост могат да бъдат съответно намалени.Като цяло размерът на формите за горещо екструдиране е малък, често по-малък от 70-90 mm.
Често използваните форми за горещо екструдиране включват 4CrW2Si, 3Cr2W8V и 5% Cr тип гореща работаматрица стоманас.Сред тях 4CrW2Si може да се използва както за студена работаматрица стоманаи гореща работаматрица стомана.Поради различните приложения могат да се използват различни методи за топлинна обработка.Когато се правят студени форми, се използват по-ниски температури на охлаждане (870-900 ℃) и ниска или средна температура на темпериране;Когато се правят горещи форми, се използва по-висока температура на охлаждане (обикновено 950-1000 ℃) и обработка с висока температура.
(3) Стомана за форми за леене под налягане.Като цяло изискванията за експлоатационни характеристики на стоманата за форми за леене под налягане са подобни на тези за горещо екструзионни форми, като основните изисквания са висока стабилност на темпериране и устойчивост на термична умора.Така че често използваният тип стомана обикновено е същият като стоманата, използвана за горещо екструзионни форми.Както обикновено се използва стомана като 4CrW2Si и 3Cr2W8V.Съществуват обаче разлики, като например използването на 40Cr, 30CrMnSi и 40CrMo за форми за леене под налягане от Zn сплав с ниска точка на топене;За формите за леене под налягане от Al и Mg сплав могат да бъдат избрани 4CrW2Si, 4Cr5MoSiV и др.За формите за леене под налягане от Cu сплав се използва най-вече стомана 3Cr2W8V.
ПрофесионаленУмри SчайникSдоставчик – Jinbaicheng Metal
ДЖИНБАЙЧЕНГе водещ световен доставчик настудена работа и гореща работащанцова стомана, пластмасаматрица стоманаs, инструментални стомани за леене под налягане и отворени изковки по поръчка, обработка над100 000 тона стомана всяка година.Нашите продукти се произвеждат в3производствени мощности вШандонг, Дзянсу, и провинция Гуангдонг.С повече от 100 патента,ДЖИНБАЙЧЕНГопределя световни стандарти, включително като първият производител на стомана вКитайза получаване на сертификат ISO 9001.Официален сайт:www.sdjbcmetal.com Електронна поща: jinbaichengmetal@gmail.com или WhatsApp наhttps://wa.me/18854809715
Време на публикуване: 21 юни 2023 г