Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Тепловые процессы при обработке металлов и сплавов давлением учеб. пособие для студентов металлург. спец. вузов

.pdf
Скачиваний:
41
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
54.3 Mб
Скачать

$

to

щппа\ Ц а п % л ^ х а \<гшпш

ш

•Я

тоссопокоВщнг|марко

стали Ѵроіриль проката

Пасса покодки,кг\Маока стали Шоашпь проката]

'5.7

I Щ

I g/20; Ф115 1 I

2,g

[

35

I

P7fl

777- ?n///.nJ шестерня 2-oß пере КГШПШОт Ш группа дачи Вторичного Bona

О 52,5

ими покаошг\Морка стали [Профиль прокат 25ХГМ ФВО

Рис. 10.25. Типовые поковки различных групп согласно классификации, приведенной в табл. 10.3

отмечаться при штамповке иных марок сталей на аналогичном обо­ рудовании.

А н а л и з в л и я н и я э к с п л у а т а ц и о н н ы х ф а к т о р о в н а

с т о й к о с т ь ш т а м п о в

От действия эксплуатационных факторов зависят рабочие тем­ пературы и напряжения в штампах, характер их износа. Изучение влияния различных эксплуатационных факторов на стойкость пред­

ставляет интерес еще и потому, что условия службы

отдельных

штампов значительно различаются; это существенно

отражается

на их долговечности.

 

Методы получения гравюры штампов, технологические колеба­ ния в процессе их изготовления варьируют незначительно и в рам­ ках предприятия мало сказываются на стойкости инструмента. Группа металлургических факторов приводит к существенному из­ менению стойкости лишь при грубых отклонениях от принятой тех­ нологии; влияние ее в общем случае не столь ощутимо по сравне­ нию с эксплуатационными факторами.

Имеются данные о влиянии колебанияч химического состава штамповой стали в пределах марки. Оценить* это влияние неслож­ но путем статистического анализа стойкости новых и возобновлен­ ных штампов, изготовленных из одной марки стали. Дисперсион­ ный анализ показателей ряда различных молотовых штампов сви­

детельствует О' некотором

превышении

дисперсии,

оценивающей

колебания

стойкости между штампами,

над дисперсией, характе­

ризующей

изменчивость

между возобновлениями; при этом был

получен низкий

уровень

значимости. В табл.

10.4 приводятся дан-

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 10.2

Классификация

молотовых

штампов по основным

причинам

выбраковки

Группа

штампов

Мелкие

Средние

ающи лота,:

гампа

н

в

S

 

 

О

 

 

 

с

id

 

 

 

5^

 

С

«

°

а

2 s

О

ё і

 

с

8

 

 

 

Масса частей

Высот;

Твердо мообра

Масса

До

1,6

До 300

2,9—3,25

До 2

1,6—3,0

275—375 3,2—3,4

1,5—

 

 

 

 

 

15

О R н

 

івлени ыс. ш

Причины выхода штампов

л к

н

из строя

 

 

Стойке ДО ВОЗ' штамп

 

10—50 Потеря формы и разме­ ров в результате мик­ ропластической дефор­ мации

5—30 Потеря формы и разме­ ров в результате макропластической дефор­

Крупные С в ы ш е

300—500 3,3—3,45 10— 1,5—10

мации, реже трещины

Трещины, поломки

3,0

100

 

16*

483

I группа] Цапфа кожуха

\КГЩП 2500 т

 

 

попуоси

 

 

 

ш

230,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѳ

 

 

 

 

É

 

 

 

 

m

 

 

шсса потЧки,ю

марка стали Ѵірофиль проката]

 

15,7

ЧОХ

0120; Ф115'

 

 

Ш гриппа Ммец

веоущей шее- К Г Ш П І 5 0 0 г

Ф52.5

 

I

I

 

 

 

Я/4 ФІ20-

- ^ .

Т

\MaccQ ткоВкимМарка сталиПрофиль прокатМасса покойщк^Марка

сталиПрофит прокатаМасса ткоВкиММарка сталиШафидь проката

t,5

25ХГМ

080

I 45

ФВ5

Ч-5

фц.2

 

 

2A3

 

 

 

Рис. 10.25. Типовые поковки различных групп согласно классификации, приведенной в табл. 10.3

отмечаться при штамповке иных марок сталей на аналогичном обо­

рудовании.

А н а л и з в л и я н и я э к с п л у а т а ц и о н н ы х ф а к т о р о в н а

с т о й к о с т ь ш т а м п о в

От действия эксплуатационных факторов зависят рабочие тем­ пературы и напряжения в штампах, характер их износа. Изучение влияния различных эксплуатационных факторов на стойкость пред­

ставляет интерес еще и потому, что условия службы

отдельных

штампов значительно различаются; это существенно

отражается

на их долговечности.

 

Методы получения гравюры штампов, технологические колеба­ ния в процессе их изготовления варьируют незначительно и в рам­ ках предприятия мало сказываются на стойкости инструмента. Группа металлургических факторов приводит к существенному из­ менению стойкости лишь при грубых отклонениях от принятой тех­

нологии; влияние ее в общем случае не столь

ощутимо по сравне­

нию с эксплуатационными факторами.

 

 

Имеются данные о влиянии колебания

химического

состава

штамповой стали в пределах марки. Оценить-

это влияние

неслож­

но путем статистического анализа стойкости новых и возобновлен­ ных штампов, изготовленных из одной марки стали. Дисперсион­ ный анализ показателей ряда различных молотовых штампов сви­ детельствует оі некотором превышении дисперсии, оценивающей колебания стойкости между штампами, над дисперсией, характе­ ризующей изменчивость между возобновлениями; при этом был получен низкий уровень значимости. В табл. 10.4 приводятся дан-

Классификация

Группа

падающих молота,Т

штампов

 

 

Масса частей

молотовых штампов по основным

штампа,Высота мм

Твердостьпосле тер­

, мм

поковок,Масса кг

Стойкостьпоковок возобновлениядо штампа,тыс. шт.

мообработкиd

 

 

rJ(

 

 

 

 

,

 

 

 

 

Q

 

 

Т а б л и ц а 10.2

причинам выбраковки

Причины выхода штампов из строя

Мелкие

До 1,6

До 300 2,9 - 3,25

До 2

10—50

Потеря

формы и

разме­

 

 

 

 

 

ров в

результате

мик­

 

 

 

 

 

ропластической

дефор­

Средние

1,6—3,0

275—375 3,2—3,4

1,5—

5—30

мации

формы и

разме­

Потеря

 

 

 

15

 

ров в результате мак-

 

 

 

 

 

ропластической

дефор­

Крупные

С в ы ш е

300—500 3,3—3,45

10—

1,5—10

мации, реже трещины

Трещины, поломки

 

 

3,0

 

100

 

 

 

 

16*

483

J45 группы

I

I I

I I I

IV

V

Т а б л и ц а 10.3

Классификация штампов кривошипных горячештамповочных прессов по основным причинам выбраковки

Характеристика группы

Тип поковок

Осесимметричные поков­ Цапфы, кулаки

ки, получаемые выдав­ ливанием

Поковки, квадратные в Вилки плане, с развилинами

Круглые

поковки

с

тон­

Шестерни, ступицы,

ким полотном

и

с на­

кол: ца

меткой

под

прошивку,

 

получаемые

осажива­

 

нием

 

 

 

 

 

Стойкость

Усилие

пресса,

Масса поковок.

поковок,

 

Т

кг

тыс. шт.

 

1,6—3

2500—6300

15—20

 

 

3,8—4,2

2500

2,5—4,5

3,8—5,6

2500

3 , 5 - 5

Поковки

смешанной кон­

Фланцы, чашки, ушки

5,5—8

1500—4000

2—12

фигурации, получаемые

и др.

 

 

 

осаживанием, прошив­

 

 

 

 

кой с

раздачей

 

 

 

 

Поковки

удлиненной

Валы, крышки шату­

11—13

1500

1,5—2,5

формы

 

нов и др.

 

 

 

Причины выхода штампов из строя

Потери размеров в ре­ зультате деформирова­

ния и истирания вход­ ной части полости вы­ давливания, отдельные трещины на стенках

Смятие выступающих элементов, трещины в углах и местах резких

переходов

Интенсивное местное развитие сетки разгар-

ных трещин, приводя­ щее к потере размеров

и незаполнению ручья, усиливаемое истира­ нием

Наложение всех видов

изнашивания с более или менее равномер­

ным износом гравюры, возникновение отдель­ ных трещин

Образование и развитие разгарных трещин, соп­ ровождаемое истира­ нием в зоне облоя, с равномерным распре­ делением изнашивания по гравюре

ные анализа для молотового штампа шатуна. Эмпирическое рас­ пределение стойкости является близким к нормальному, поэтому использован критерий Фишера.

F' и F" являются табличными значениями дисперсионного отно­ шения при 40%-ном уровне значимости соответственно для степе­ ней свободы 8 и 24; 3 и 24. Указанный уровень значимости озна­ чает, что подобные отклонения могут наблюдаться для выборок из

единой

совокупности

чаще,

чем один раз из трех.

Следовательно,

различия не являются су­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щественными

и

должны

 

 

 

 

А

 

 

 

 

быть

отнесены

за

счет

І ' 2

 

 

о

 

 

 

 

случайных

колебаний

в

I

 

А

\

 

А

 

 

 

частичных

совокупностях.

В

 

 

 

А

 

 

 

Таким

образом,

гипотеза

•о

 

 

 

 

>•

 

о неоднородности общей

to

 

 

 

 

 

 

 

 

совокупности,

т. е. о

су­

I

*

 

 

 

• о -t~- '-j

 

o

щественном

влиянии

раз­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

І

~ ~

2 '

 

В . 12

 

..J

личий в плавках стали на

 

4

IS 20

стойкость

штампов,

 

не

 

 

 

 

 

Масса поковок, кг

подтверждается.

 

 

 

 

Рис.

10.26. Зависимость

стойкости

прессо­

Большой

фактический

 

 

вых

(1) и молотовых (2)

штампов

от

мас­

материал, накопленный

в

 

 

 

 

сы

поковок

 

 

результате

 

пятилетнего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

учета

стойкости

штампового

инструмента

на

автозаводе

им.

И. А. Лихачева, позволяет

установить

некоторые

закономерности

влияния условий

эксплуатации

на стойкость

горячих штампов.

Влияние мощности штамповочного оборудования, массы и кон­ фигурации поковок на стойкость прессовых штампов изучали по по­ казателям, полученным при штамповке поковок из конструкцион­

ных сталей на кривошипных

горячештамповочных

прессах

номи­

нальным

усилием от 15 000

(1500)

до 63 000 кн

(6300 т)

[283].

Материал

штампов — сталь

марок

5ХНВ и 5ХНМ. Достаточно

большой объем статистических данных позволяет выявить эмпири­ ческую зависимость между стойкостью и любым из параметров на материале, где прочие параметры изменяются, а их значения не­ известны.

На рис. 10.26 представлена зависимость стойкости молотовых штампов (до возобновления) и прессовых вставок с окончательны­ ми ручьями от массы поковок (в полулогарифмических координа­ тах) . Зачерненные точки характеризуют стойкость прессовых и мо­ лотовых штампов для одних и тех же поковок. Перевод процесса штамповки с молота на пресс позволяет получать поковки более точных размеров с меньшими штамповочными уклонами и имеет ряд других преимуществ [284], но часто сопровождается снижением стойкости штампов.

При штамповке тяжелых поковок (массой свыше 8 кг) увеличи­ вается работа формоизменения; это влечет за собой увеличение числа ударов на поковку. В результате наблюдается повышенный разогрев и износ молотового штампа, что приводит к резкому паде-

485

нию его стойкости, однако число ударов, приходящихся на

штамп

до выхода его из строя, изменяется не так значительно.

 

Мощность оборудования в меньшей степени

влияет на стой­

кость штампов (линия 1 на рис. 10.27), хотя между

массой

поковки

и номинальным

усилием

пресса существует

определенная

связь.

В какой-то мере слабая

зависимость

между

стойкостью

и номи­

нальным усилием

пресса

объясняется

неполным

использованием

его мощности при штамповке. Более ощутима зависимость стойко­

го

 

 

 

 

 

 

 

2 12

11

2

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

К 3

 

 

 

 

 

—-rj

 

 

 

J

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

7000

 

1000

 

3000

 

5000

 

 

 

Усилие,

 

 

 

 

 

1—

 

T

 

 

 

80

 

 

П,

ход/мин

 

 

Рис. 10.27. Зависимость стойкости

прессовых вставок

 

 

 

от эксплуатационных факторов:

 

 

/ — мощности

пресса; 2 — числа

ходов

пресса в

минуту; 3 —

 

 

 

величины усилия

деформирования

 

 

сти от числа ходов пресса в минуту

(линия 2),

влияющего

на про­

должительность

цикла штамповки

и,

следовательно, на

темпера­

турный режим работы штампа. Аналогичный характер носит зави­ симость между стойкостью и максимальными усилиями штамповки (кривая 3), которые были экспериментально установлены А. А. И г ­

н а т о в ы м

путем измерения с помощью тензодатчиков деформа­

ции станины

пресса [285].

При рассмотрении влияния формы поковки использовали выше­ приведенную классификацию (см. табл. 10.3). С ростом номера группы увеличивается стойкость, снижаются мощность оборудова­

ния и масса

поковок. При сравнении показателей I I и I I I групп бо­

лее широкий

интервал стойкости штампов для I I I группы не уда­

лось связать с большим диапазоном массы поковок, так как анализ стойкостных данных внутри групп не выявил какой-либо корреля­ ции стойкости по массе поковок. При штамповке поковок с глубо­ кими полостяри, резкими переходами, сложными сечениями неза­ висимо от массы поковки наблюдается интенсивный локальный износ и резкое падение стойкости. Поковки IV группы, как правило, отличаются простотой конфигурации, причем более тяжелым по­ ковкам, штампуемым на прессах большей мощности, соответствует более высокая средняя стойкость штампов. Иными словами, влия-

486

иие конфигурации поковки на характер износа и стойкость штам­ пов перекрывает влияние массы поковок и мощности оборудования.

На рис. 10.28 средние значения стойкости для всех групп нане­ сены на одну прямую. Проекции точек на ось абсцисс характеризу­ ют относительную стойкость штампов (средняя стойкость штампов V группы принята за единицу). Наименьшие значения относитель­

ной

стойкости

штампов

на­

 

 

 

 

 

 

 

блюдаются

при

штамповке

*12

 

 

 

 

 

 

поковок,

получаемых

глубо­

 

 

 

 

 

 

С)

 

 

 

 

 

 

ким

выдавливанием,

а

наи­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

более

высокая

стойкость ти­

 

 

 

 

 

 

 

пична

для

штампов,

износ

 

 

 

ШІІІІІ

которых

более

равномерно

 

 

 

распределен

 

по

гравюре.

 

шЁЁЁж

Всякое отклонение от равно­

о

 

 

У////////////,-

 

мерного

износа

штампов

 

 

 

\SSSk

приводит

к

резкому

сниже­

 

 

 

нию

стойкости.

 

 

 

^2

 

 

Таким

образом, из

рас­

 

 

 

смотренных

 

факторов

на

О

0,2 0,350,4 0,5

 

1

стойкость

прессовых

штам­

 

 

 

Относительная стойкость

пов

наиболее

значительно

 

 

 

 

 

 

 

влияют конфигурация и мас­

Рис. 10.28. Интервалы стойкости и отно­

са (особенно при штамповке

сительная стойкость прессовых

штампов

мелких деталей), в меньшей

для

штамповки

поковок

/ — V групп со­

гласно

классификации

для

прессового

степени

и

в

равной

 

мере

 

 

инструмента (см. табл.

10.3)

влияют

производительность

 

 

 

 

 

 

 

пресса

и усилие деформирования,

влияние

же мощности

оборудо­

вания наименее значительно. Статистические данные по стойкости молотовых штампов однородны по применяемым штамповым ста­ лям, смазке, температурным интервалам штамповки, типу штам-

Т а б л и ц а 10.4

Результаты дисперсионного анализа данных, полученных при штамповке шатуна

Изменчивость

Сумма

Число степе­

Оценка

Сравнение

табличного

квадратов

ней свободы

дисперсии

и наблюдаемого значе­

 

 

 

 

 

ний критерия

Фишера

 

 

30,26

35

0,87

 

 

 

Между

переточками .

3,17

8

0,4

 

 

 

 

0,4

 

" -

l *

>

1,04

 

 

 

 

 

F

Между

штампами . .

2,28

3

0,76

 

 

 

 

0,76

^

 

'

^

1.04

 

 

 

 

 

1

Остаточная

24,81

24

1,04

 

 

 

487