книги из ГПНТБ / Хомяк, Б. С. Износостойкость кузнечно-прессового инструмента и штампов и методы ее исследования [обзор]

Для исследования механизма износа волок был применен метод авторадиографирования [15], заключающийся в том, что на протя­ нутую через радиоактивную волоку проволоку накладывается плен­ ка, чувствительная к радиоактивному излучению. Воздействующее на фотоэмульсию излучение продуктов износа волоки создает в пленке скрытое изображение. Таким образом, получается картина распределения продуктов износа по длине проволоки.

По распределению продуктов износа в смазке и на проволоке исследовался износ рабочего канала волоки при различных скоро­ стях волочения медно-алюминиевой проволоки и низкоуглеродистой отожженной проволоки.

В вольфрамокобальтовых волоках при кратковременном облу­ чении в нейтронном потоке в основном возникают лишь изотопы W187 и Со60. Так как эти изотопы имеют большое различие в пери­ одах полураспада, то при экспонировании пленки количество р-ча- стиц и у-лучей, испускаемых Со60, будет практически постоянным в течение нескольких суток, а излучение W187 будет резко уменьшаться. При авторадиографировании проволоки, протянутой через волоку сразу после ее облучения, получается картина распределения по длине проволоки как кобальта, так и вольфрама, а после выдержки проволоки в течение 10—15 дней можно получить картину распре­ деления только кобальта.

Результаты исследований показали, что на проволоке при нор­ мальном износе наблюдается относительно равномерное распреде­ ление частиц кобальта и мелких зерен карбидов вольфрама. Зна­ чительно реже встречаются крупные зерна карбидов вольфрама, которые, вероятно, удалены из поверхности рабочего канала за счет вырывания.

Имеется также несколько работ, посвященных применению ме­ тода радиоактивных индикаторов для изучения износа штампов во время выдавливания стали. Штампы из вольфрамовой инструмен­ тальной стали активировались в ядерном реакторе. Износ штампов определялся по количеству радиоактивных продуктов износа, обна­ руживаемых на выдавленных заготовках. Отмечается, что точность определения весового износа достигает^ 10_6 г. Метод дает воз­ можность оценить влияние температуры смазки, скорости выдавли­ вания, качества поверхности заготовок и штампов на износ штампов.

В работе [26] были применены радиоактивные индикаторы для исследования износа вырубных штампов.

Метод радиоактивных изотопов применялся также для изуче­ ния износа штампов при горячей штамповке металлов на прессах. При этом радиоактивный слой железа наносился на рабочую по­ верхность штампа методом электроискровой обработки.

Хотя метод радиоактивных изотопов дает весьма ценную и ин­ тересную информацию по характеру износа штампов, следует, од­ нако, отметить, что еще не выяснено достаточно полно влияние

90

радиоактивного облучения ,на износостойкость и усталостную проч­ ность исследуемого инструментального материала. Радиационное облучение может привести к возникновению нежелательных растя­ гивающих напряжений в закаленной стали. Поэтому с точки зрения достоверности н точности измерения линейного износа штампов более совершенным следует признать метод микрометража.

Метод моделирования. Теория моделирования находит примене­ ние для определения усилий штамповки, характера износа штампов и инструмента. Например, для моделирования процессов холодного выдавливания с целью расчетов потребных усилий используется пластилин, для горячей штамповки — парафин и свинец. При этом необходимо соблюдать закон подобия, требующий, чтобы при моде­ лировании и действительных экспериментах условия трения были одинаковы, истинные напряжения текучести моделирующего и дей­ ствительного материала были бы подобны, т. е. одна величина должна равняться другой, умноженной на коэффициент подобия при различных эффективных деформациях, скоростях и температу­ рах.

Вместе с тем, следует отметить, что применяющиеся в обработ­

ке металлов давлением критерии подобия не учитывают упрочне­ ния штампуемых материалов. Если соблюдение геометрических критериев подобия не вызывает затруднений, то обеспечить физи­ ческие свойства материала модели, подобными натурному, весьма трудно из-за упрочнения штампуемого металла. Моделирование процессов обработки металлов давлением на мягких материалах (свинце, алюминии, меди и др.) является приближенным, неполным моделированием.

Имеющиеся модели природы износа обычно содержат много уп­ рощений: бесконечно малым элементам тела приписываются свой­ ства, установленные из опытов над относительно крупными образ­ цами, реальное твердое тело заменяется его идеально однородной моделью, что значительно снижает научную значимость исследова­ ний. Реальные поверхности износа состоят из впадин и выступов разнообразной формы, изучение разрушения которых в настоящее время не представляется возможным.

При анализе контакта фрикционного узла шероховатую поверх­ ность моделируют набором тел, имеющих правильную геометриче­ скую форму. В качестве модели единичного выступа используют клин, стержень, пирамиду, конус, сферу, эллипсоид и др. Наиболее проста и удобна при расчетах модель сферических сегментов, кото­ рая находит наибольшее применение [16].

Для изучения износа инструментальных материалов применяют разнообразные типы машин, стендов, устройств, приспособлений, на которых изучается либо характер износа материалов, либо его усталостная прочность. Имеются также установки для одновремен­ ного исследования и износостойкости, и усталостной прочности ин­ струментальных материалов. Применяются установки и для испы­

91

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Анализ имеющегося опыта применения инструмента и штампов для обработки металлов давлением, литературных данных и иссле­ дований, в том числе проведенных автором в Ростовском-на-Дону институте сельскохозяйственного машиностроения, позволяет сде­ лать определенные выводы о характере и механизме износа штам­ пов и их стойкости, сформулировать некоторые рекомендации по ее повышению.

Характер износа зависит от свойств металла штампуемой заго­ товки, условий ее пластической деформации, удельных нагрузок, напряженного состояния.

При износе штамповых материалов имеет место эффект упругопластического удара микронеровностей сопрягаемых поверхностей, который зависит от свойств материалов, определяющихся их хими­ ческим составом, твердостью, остаточными напряжениями, шерохо­ ватостью и топографией сопрягаемых поверхностей, применяемой смазкой или образующейся средой, выполняющей роль смазки. Наибольший износ штампов наблюдается в тех зонах, которым со­ ответствуют зоны наибольшей деформации.

Следует расширить применение в заводской практике новых ме­ тодов исследования поверхности инструмента после обработки и износа (рентгенографии, электронной микроскопии, фиксированных шлифов, искусственных баз, моделирования и др.), что позволит точнее определять его работоспособность и тем будет способство­ вать увеличению стойкости.

Применение высокостойких инструментов и штампов повышает производительность оборудования, улучшает качество штампуемых изделий, снижает их себестоимость, улучшает условия труда.

Для увеличения стойкости штампов можно рекомендовать на основе тщательного технико-экономического анализа расширять применение новых материалов для изготовления штампов (сталей, твердых сплавов, пластмасс), прогрессивных технологических про­ цессов.

Шире применять при изготовлении штампов проковку заготовок штампов и получение их рельефа методом выдавливания, что спо-

93

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.А т р о ш е н к о А. П. Повышение долговечности штампов горячей штампов­ ки. Л., Ленинградский дом научно-технической пропаганды, 1971.

95

но-техннческмй сборник «Проблемы трения и изнашивания». Киев, «Технжа», 1973, № 4.

17. Д у р м а н о в В. Н., К р и ж а н е в с к и й А. С„ З а й ц е в Ю. Н. Новые электроды для наплавки штампов горячего деформирования. В сб. «Машины и технология кузнечно-штамповочного производства». Воронеж, ЭНИКМАШ, 1973, вып. 26.

18. Е в д о к и м о в В. Д. Исследование поверхностных слоев, находящихся под воздействием знакопеременных сдвиговых деформаций при трепни скольже­ ния. (Автореферат диссертации докт. техн. наук). Киев, Киевский институт ин­ женеров гражданской авиации, 1970.

19. Е р ш о в а Г. Т. Особенности алмазного шлифования твердого сплава сов­ местно со стальным корпусом матрицы. Сб. «Алмазы». М., НИИМАШ, 1973, № 2.

ние стойкости вырубных штампов путем шлифования прерывистыми кругами. Сб. «Технология и организация производства. 1972, № 4.

28. Л ы с а и о в В. С., Ш п о т а к о в с к и й Д. Ф. Области эффективного при­ менения шлифовальных кругов из эльбора. «Станки и инструмент», М., 1972, № 6.

29. М а л ы г и н В. С., Г р и б о е д о в Ю. Н. Повышение стойкости штампов

филя матриц при прессовании из условия повышения стойкости. «Исследование и внедрение прогрессивной технологии штамповки». Сб. трудов Московского авто­ механического института, М., 1971.

96

38. Т и т а р е н к о Н. И., С е м е п ч е н к о Н. И„ Г а н е л и н Н. Б. Инстру­ мент для холодного выдавливания алюминиевых туб. Сб. «Синтетические алма­ зы». Киев, 1970, № 1. Институт сверхтвердых материалов АН СССР.

39. Т и ш к а н э С. М., С м и р н о в а Н. Я , Г о л у б е в В. И. Исследование борнрованного слоя, полученного в расплавах солей. В сб. «Материалы XI Науч­ ной конференции Восточно-Сибирского технологического института. Секция техно­ логических наук». Улан-Удэ, 1973.

40. Т к а и о в Ю. Р., П р о х о р о в А. И., Н и к о л ь с к и й Л. И., Г у р- в и ч Р. А., М у р о в с к и й В. А. Обработка вытяжных матриц алмазно-электроли­

ный штамповый инструмент для холодной и горячей высадки и штамповки. «Куз­ нечно-штамповочное производство», 1970, № 2.

давливания. М., «Машиностроение», 1972.

47. Штамповые стали и режимы их обработки для инструмента горячей и хо­ лодной объемной штамповки. Воронеж, ЭНИКМАШ, 1971.

48. Ю д о в и ч С. 3., С ы ч у к Ю. Т., Ф у р м а н о в Ф. А., Г л а д к о в В. А. Влияние состояния поверхности пуансонов на силовой режим, износостойкость инструмента и качество деталей при пробивке листовой малоуглеродистой стали. «Кузнечно-штамповочное производство», 1973, № 4.

49. Я к о в л с в Г. В., С е р о в В. И. Водостойкая шкурка из эльбора. «Стан­ ки и инструмент», 1972, № 6.

50. Я щ е р и ц ы и Г1. И. Технологическая наследственность и эксплуатацион­ ные свойства шлифованных деталей. Минск, «Наука и техника», 1971.

51. Я щ е р и ц ы и П. И., Ж а л к е в и ч Е. А. Шлифование металлов. Минск, «Беларусь», 1970.

52.Development of steel rifle cartridges. «Tooling», 1970, 24, nr 9.

53.Eikmejer Michael. Expansion im Mikrobereich. «М. M.-Industriej», 1971, 77,

nr 12.

54. Fogg B. An industrial application of hydrostatic lubrication to sheet meta forming. «CJRP», 1973, 22, nr 1.

55. Frackowiak krzysztof. Trwalose nargdzi przy Wykrawanin black ze stali krzemowej, «Mechanik», 1972, 45, nr 1.

56. French David N. The microstructure and microproperties of WC-Co allays. «Lnt. Powder Metallurgy», 1969, nr 3.

57. Gierzynska Monika. Miland Czeslaw, Smarzynski Zbigniew. Wplyw warunkow tarcia i. Swarowania na przebieg zuzyeia stali narzgdziowych. «Techn. Swarown», 1973, 4, nr 2.

58.Gillemot Z. Investigation of die steels. «Period polytechn. Mech. Eng.», 1972, 16, nr 1.

59.Goldformers break speed limit. «Tool and Prod.», 1972, 38, nr 1.

60.Haufe W. KaltpreBmatrizen zur Herstellung von Muffern auf Qvertaus-

62.Mafinahmen zur Standzeitverlangerung. Verschlessminderung an Werkzeugen der Spanlosen Formgebung H. R. «Wo-Maschinenfunk», 1970, 21, nr 9.

63.Mimster Alfred. Entwicklungsstand der Schmierstoffe ftir die Kaltmassivumformung. «Maschinenmarkt», 1973, 79, nr 64.

97