Штампы холодного и горячего деформирования
К материалу штампов холодного деформирования предъявляют следующие требования:
высокая прочность, так как в процессе работы штампы испытывают большие усилия и ударные нагрузки;
высокая твердость, поскольку процессы, например, вырубки, пробивки можно выполнить лишь при условии, что твердость материала инструмента значительно выше твердости обрабатываемого материала;
износостойкость, так как долговечность работы штампов холодного деформирования, в основном, зависит от степени истирания;
достаточная вязкость.
Штамповые стали должны обладать также особыми технологическими свойствами. К ним относятся: хорошая обрабатываемость резанием и давлением, малая чувствительность к перегреву, малая деформация деталей при термической обработке.
Таблица 8 – Материалы, применяемые для изготовления деталей штампов и рекомендуемая твердость из термической обработки
Небольшая чувствительность к обезуглероживанию, хорошая прокаливаемость, хорошая шлифуемость. Перечисленным требованиям отвечают определенные марки инструментальных сталей и материалы (таблица 8).
Твердый сплав типа ВК8-ВК15 используют для армирования наиболее нагруженных частей деформирующего инструмента. В зависимости от назначения, применяют различные конструкции инструмента: цельные твердосплавные (пробивные пуансоны, отрезные втулки), сборные, состоящие из стального корпуса с запрессованной в него твердосплавной вставкой (матрицы для высадки и выдавливания), сборные, состоящие из стальной державка с припаянной или закрепленной диффузионной сваркой твердосплавной вставкой (матрицы и пуансоны для резки и пробивки, пуансоны для холодного выдавливания).
Детали корпуса штампа изготавливают из конструкционных материалов 35, 40, 45, 50, 40Х и 50Х.
Штампы горячего деформирования. К материалу предъявляют следующие требования: высокая теплостойкость; высокая прочность; износостойкость; высокая разгаростойкость; вязкость. Требования, предъявляемые к технологическим свойствам материалов штампов горячего деформирования, в основном совпадают с аналогичными требованиями к материалам штампов холодного деформирования. Рекомендации по выбору материала для штампов горячего деформирования сведены в таблицу 8.
Таблица 9 – Материалы, применяемые для изготовления штампов горячего деформирования
Основные пути повышения стойкости деформирующего инструмента
Основные пути повышения стойкости деформирующего инструмента могут быть разделены на конструкционные, технологические, эксплуатационные (таблица 10).
Конструкция пути повышения стойкости
Материалы деформирующего инструмента в значительной степени определяют его стойкость. В то же время применение дорогостоящих материалов резко увеличивает затраты на инструментальную оснастку и себестоимость готового изделия, поэтому выбор материала следует проводить с учетом всех особенностей данного процесса.
Таблица 10 – Основные пути повышения стойкости деформирующего инструмента
Под сборной конструкцией инструмента понимают:
армирование наиболее тяжелонагруженных рабочих зон инструмента более износостойкими, чем гравюра, материалами;
бандажирование деформирующего инструмента с целью формирования благоприятной схемы напряженного состояния при работе.
Повышение эффективности бандажирования достигается за счет применения более прочных материалов бандажных колец, методов термической, химико-термической обработки и упрочнения поверхностей сопряжения, повышения величины натяга за счет использования вставок из отдельных пришлифованных друг к другу клиньев, которые в сборе запрессовываются в бандаж, и бандажирования навивной ленты проволокой в напряженном состоянии. Последнее в сравнении с бандажированием кольцами имеет ряд таких преимуществ, как меньшая угроза разрыва при больших напряжениях, более равномерное распределение напряжений с максимальным напряжением в крайних витках обмотки, возможность, большего количества смен бандажируемого инструмента.
Под оптимизацией геометрических размеров инструмента понимают выбор конфигурации его рабочей части, обеспечивающей минимальную неравномерность деформаций обрабатываемой детали, минимальное деформирующее усилие и т. д., а также основных габаритных размеров инструмента, оказывающих существенное влияние на температурный режим работы. В зависимости от выбранной функции цели при оптимизации конструкции инструмента в качестве параметра оптимизации, принимают такой фактор, влияние которого в данных условиях деформирования проявляется наиболее сильно.
Применение системы САПР при проектировании технологических процессов изготовления деталей методами ОМД позволяет решать задачи выбора материала инструмента и способа изготовления, упрочнения и смазки, расчета переходов и выбора оборудования в комплексе с учетом достижения максимальной стойкости деформирующего инструмента.
Унификация и стандартизация инструмента позволяет обеспечить взаимозаменяемость элементов наладки, а также технологичность в изготовлении. Обычно унифицируются следующие элементы инструмента: посадочные места при постановке на оборудование, подкладные плиты, наружные размеры инструмента, допуски и посадки и т. д.