CC BY
19
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 26, 2012.
■А-
УДК 539 375.6: 621.785.5
Ахмедпашаев А.У., Ахмедпашаев М.У., Батдалов М.М., Яхутлов М.М.
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ЧАСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
AhmedpashaevA.U., AhmedpashaevM.U., BatdalovM.M., YAhutlovM. M.
IMPROVEMENT TO TECHNOLOGIES OF THE FABRICATION WEAR-RESISTANT PARTS PRODUCT MACHINE BUILDING
Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
В статье описывается технология изготовления поверхностноупрочненных износостойких частей изделий машиностроения из высоколегированных цементуемых сталей от плавки до получения готовой детали. Показано, что горячую обработку давлением проводят при 1050-1100°С. Установлена температура и продолжительность карбидизации высоколегированных сталей для изготовления рабочих частей металлообрабатывающего инструмента: 1000С в течение 2-6 часов. Термообработку деталей проводят при следующих данных: закалка при температурах 950-1100С и отпуск при температурах 180-450С в зависимости от состава стали и эксплуатационных условий работы деталей.
Ключевые слова: изделия машиностроения, технология, стойкость, заготовка, упрочнение, карбидизация, температура, износостойкость, сталь
Technology of the fabrication surrface repeating over and over again wear-out rack parts product machine building is described In article from high additive element carbides of steel from swimming trunks before reception of the ready detail. It Is Shown that hot processing by pressure conduct under 1050-1100°С. The Installed temperature and length carbon high additive element in become for fabrication wear-out rack of a parts product machine building: 1000°С during 2-6 hours. Termoobrabotka details conduct under the following given: закалка at the temperature 950-1100°С and furlough at the temperature 180-450°С depending on composition by steels and service conditions of the functioning(working) the details.
Key words: products of machine building, technology, stability, stocking up, toughness, car-bid tions, temperature, wear capability, steel
Одним из способов повышения эксплуатационной стойкости холодно-штампового инструмента, испытывающего высокие ударные нагрузки является диффузионная карбидизация стали [1].
Перспективность изготовления изделий из таких материалов с применением химико-термической обработки (ХТО) обусловлена рядом причин, прежде всего, возможностью получения благоприятного комплекса механических свойств: сочетания прочной и пластичной сердцевины с твердым, износостойким поверхностным диффузионным слоем. Однако широкого применения известные цементированные высокохромистые стали для изготовления металлообрабатывающих инструментов не нашли. Это связано с тем, что эти стали не созданы для холодно-штампового инструмента и их свойства не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемым к их рабочим частям, а также с ограниченностью исследований в данной области. В этой связи актуальны исследования, направленные на усовершенствование технологии карбидизации высоколегированных сталей для металлообрабатывающих инструментов. Для изготовления рабочих частей большинства вырубных штампов, работающих при
■А-
значительных ударных нагрузках, рекомендуются стали типа 25Х7МВТ[2]. При умеренных нагрузках возможно использование сталей типа 25Х13М2ВФТ [3].
Предлагается следующий способ получения заготовки.
Выплавку сталей производим в высокочастотных индукционных электродуговых или в вакуумных печах.
Легирующие элементы феррохром, ферромолибден, ферровольфрам загружаем в печь вместе с шихтой. С целью уменьшения угара, феррованадий и ферротитан вводим в расплавленный металл за 5-10 минут до выпуска стали. В процессе плавки сталь раскисляем ферросилицием, ферромарганцем, селикокальцием и др. Окончательное раскисление проводим прямо в разливочном ковше. Затем из полученной отливки удаляем прибыльную часть и подвергаем свободной ковке по конфигурации будущей заготовки.
Горячую обработку давлением проводим при температурах 1050-1100°С, при этом температура окончания ковки не ниже 1050°С. Поковки после обработки подвергаются отжигу при 900 - 950°С и охлаждению вместе с печью. Твердость после отжига составляет НВ 190-230. В последующем проводим горячую штамповку при температурах 950-1100°С для придания ручью штампа форму рабочих частей, приближенную к форме износостойкой детали.
После чего заготовку обрабатываем резанием для получения окончательной формы согласно чертежу.
При карбидизации изделия необходимо подавать механически обработанными с припуском 100-150 мкм на отделочные операции, с тщательно очищенными поверхностями от грязи и масла, обезжиренные промывкой в бензине или в других растворителях.
Для цементации используем камерные или шахтные печи, обеспечивающие температуру 1000°С. Если на производстве имеется газовая цементация, то возможно проведение кар-бидизации с использованием оборудования, применяемого для такого вида насыщения. При газовой цементации стали типа 25Х7МВТ допускается использование заводской технологии, предназначенной для насыщения конструкционных легированных сталей, а для стали 25Х13М2ВФТ необходима отработка процесса, прежде всего, с точки зрения подбора оптимального состава насыщающей среды. Карбидизацию в твердых карбюризаторах следует проводить с использованием смеси следующего состава: 88% древесного угля и 12 % бикарбоната натрия (КаИСО3), с тщательным перемешиванием просушенных и измельченных в порошок компонентов. Размер гранул порошка древесного угля должен быть 0,5-3 мм.
Обезвоживание КаИСОз и просушку карбюризатора проводим при температуре 180-200°С в течение 1-2 часов, в зависимости от сечения заготовки. При повторном использовании смеси для насыщения добавляем 15 % КаИСО3 или 75 % свежеприготовленного карбюризатора.
При упаковке изделий на дно контейнера насыпаем слой карбюризатора толщиной 2530 мм и уплотняем. После этого закладываем ряд изделий на расстоянии 15-20 мм друг от друга и от стенок контейнера, засыпаем их сверху слоем карбюризатора 20-30 мм и уплотняем. Уплотнение смеси производим легким постукиванием молотка по стенке контейнера. Последовательно, ряд за рядом заполняем весь контейнер. Вместе с деталями загружаем два образца - свидетеля из той же марки материала для контроля толщины и качества карбидизи-рованного слоя. Для создания плавкого затвора на контейнер укладывают лист асбеста, на него насыпают слой кварцевого песка (не менее 30 мм), поверх песка - слой борного ангидрида (В2О3) толщиной 10-15 мм. В случае отсутствия В2О3 его можно заменить борной кислотой, бутылочным стеклом или плавленой бурой.
■А-
Контейнер при газовой цементации необходимо герметизировать обмазкой из огнеупорной глины в смеси с песком.
Карбидизация проводится при температурах 950-1000°С. Контейнер следует загрузить в печь, затем нагреть до заданной температуры. Время выдержки после выхода печи на заданный температурный режим в зависимости от требуемой толщины слоя должно составлять 2-6 часов (таблица 1).
Таблица 1
Параметры карбидизации и толщина диффузионного слоя
Состав карбюризатора Температура °С Продолжительность, ч Эффективная толщина диффузионного слоя, мм
88% ДУ + 2 300-400
12%№НТОэ 1000 4 600-700
6 800-900
Охлаждение контейнера после карбидизации проводили на спокойном воздухе. Разборку контейнера производили при температуре не выше 100°С.
Поверхность износостойких деталей машиностроения после карбидизации должна быть светло-серой или темно-серой. Браковочными признаками являются трещины на кар-бидизированной поверхности, видимые невооруженным глазом.
Контроль толщины и качества карбидизированного слоя проводили металлографическим способом на образцах-свидетелях. Общую толщину диффузионного слоя измеряли на кратчайшем расстоянии от поверхности насыщения до середины переходной зоны, определяемой установленным методом, а за его эффективную толщину диффузионного слоя принимали часть общей толщины карбидизированного слоя, определяемую кратчайшим расстоянием от поверхности насыщения до начала переходной зоны. При недостаточной толщине и насыщенности диффузионного слоя допускается повторная карбидизация рабочих частей штампов с предварительной подготовкой их поверхности (по технологии, указанной выше).
Закалку проводят при температуре 950-1000°С в масле или на воздухе [3]. Нагрев под закалку осуществляют в соляной ванне или в контейнере с засыпкой в него мелких деталей. При газовой цементации деталей машиностроения возможна закалка непосредственно с цементационного нагрева и последующим отпуском для получения заданной твердости и снятия остаточных напряжений. Разрыв между закалкой и отпуском не должен превышать 3-4 часа. Зависимость твердости карбидизированной стали типа 25Х7МВТ от температуры отпуска приведена в таблице 2.
Таблица 2
Зависимость твердости карбидизированной сталитипа 25Х7МВТ от температуры отпуска
Температура отпуска,°С Твердость, НКСЭ
20 64-65
200 63-64
250 62-63
300 61-62
350 60-61
400 59-60
450 58-59
500 56-57
550 55-56
После термической обработки выполняют отделочные операции на заданный размер.
■А-
Схема технологии производства поверхностноупрочненного холодноштампового инструмента из рациональнолегированных сталей представлена на рис. 1.
Рисунок 1. Схема технологии производства поверхностноупрочненной износостойкой части изделия машиностроения
Выводы:
1. Приведена технология изготовления поверхностноупрочненного металлообрабатывающего инструмента: от плавки заготовки до получения готовой детали.
2. Показано, что горячую обработку давлением проводят при температурах 1050-1100°С.
3. Установлена температура и продолжительность карбидизации высоколегированных сталей для изготовления рабочих частей металлообрабатывающих инструментов: 1000°С в течение 2-6 часов.
4. Поверхностное упрочнение деталей следует проводить при следующих данных: закалка с температур 950-1100°С и отпуском при 180-450°С в зависимости от состава стали и эксплуатационных условий работы инструмента.
Библиографический список:
1. Ахмедпашаев М.У. Влияние легирующих элементов на свойства сложнолегиро-ванных сталей до цементации, используемых в вырубных штампах / М.У. Ахмедпашаев // Вестник машиностроения.- М.: Машиностроение, 2010.- № 4.- С. 48-50.
2. А. с. 996504 СССР, МКИ3 С22С 38/28. Цементуемая сталь / Л. Г. Ворошнин, М. У. Ахмедпашаев, М. Н. Мартынюк и др. (СССР).-3322989/22-02; заявл. 23.07.81; опубл. 15.02.83, Бюл. № 6.-4 с.
3. Ахмедпашаев М.У. Влияние состава сложнолегированных сталей и условий науглероживания на толщину диффузионного слоя / М.У. Ахмедпашаев, А.У. Ахмедпашаев // Вестник Дагестанского государственного технического университета.Технические науки.-Махачкала: ИПЦ ДГТУ, 2008.- № 10.- С. 56-57.
