МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРЕСС-ФОРМ И ИХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
При изготовлении деталей пресс-форм для литья пластмасс под давлением в США применяются стали.
Фирма «Долер» (США) применяют эти же стали, но с повышенным содержанием углерода.
Анализ применяемых материалов показывает следующее.
I. В зарубежной и отечественной промышленности применяют преимущественно хромовольфрамованадиевые и хромомолибденованадиевые стали.
2. При изготовлении отливок из латуни и бронзы в зарубежной и отечественной промышленности для изготовления вкладышей пресс-форм применяется преимущественно сталь марки ЗХ2В8Ф или эта же сталь, но с дополнительным легированием кобальтом от 2 до 5%, а в некоторых случаях с добавкой никеля до 3%.
3. При изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов в зарубежной промышленности применяются хромомолибденованадиевые стали типа 4Х5МФС и 4Х5МФ1С, а в отечественной — хромовольфрамованадиевые.
4. При изготовлении отливок из сплавов на основе цинка применяется очень широкая номенклатура сталей, в том числе и вышеуказанные стали.
5. В связи с недостаточной стойкостью сталей, при литье латуни и при литье крупных сложных ответственных отливок из алюминиевых сплавов в зарубежной и отечественной промышленности проводятся широкие исследования с целью поиска новых более стойких материалов. Изучаются возможности использования сплавов на основе тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама, ниобия), жаропрочных сплавов на основе железа, никеля, кобальта и других металлов.
Для сравнения свойств различных материалов в качестве основного критерия обычно принимают стойкость пресс-форм. Однако экспериментальное определение стойкости связано с большими затратами. Кроме того, стойкость зависит от очень многих факторов: конструкции отливок и пресс-форм, технологических условий эксплуатации и т. д., поэтому стойкость для разных отливок сравнивать нельзя, она может быть различной. В связи с этим в большинстве случаев при выборе новых материалов или режимов термической обработки руководствуются только твердостью или пределом прочности при нормальной температуре, но при этом возникает ряд затруднений. Например, при литье латуни и бронзы с понижением твердости и прочности соответственно с HRC 50 до HRC 40 и с 150 до 100 кГ/мм2 стойкость повышается. Объясняют это явление совершенно правильно — повышением сопротивления материала разгару. С нашей точки зрения это можно доказать расчетом, так как в этом случае могут повышаться прочность и пластичность Рт. Но если бы материал при прочности 100 и 150 кГ/мм2 имел одинаковую пластичность, то с повышением прочности стойкость была бы выше.
В связи с вышеуказанным автор рекомендует для предварительной оценки и сравнения различных материалов, используемых для изготовления деталей пресс-формыдля литья пластмасс на заказ, и режимов термической обработки принимать расчетные термостойкость, формостойкость и износостойкость.
Формостойкость и износостойкость материалов деталей пресс-форм повышаются с увеличением их твёрдости и прочности при температуре контакта. Как указывалось выше, термостойкость при увеличении твердости и прочности при одинаковой пластичности может также повышаться. Однако у большинства материалов с повышением твердости и прочности пластичность понижается. В этом случае при выбранных материалах и режимах термической обработки следует руководствоваться запасом прочности и пластичности материалов.
Таким образом, один какой-либо показатель физико-механических свойств материала не может являться критерием при выборе новых материалов или режимов термической их обработки. Необходимо применять комплексные показатели. Основным показателем следует признать термостойкость, зависит от физико-механических свойств материала, условий эксплуатации и конструкции Кт пресс-формы для литья пластика на заказ.
Следует иметь в виду, что приведенные примеры включают подсчет только смятия, а формостойкость включает рост, коробление, вымоины, износ металла и другие факторы, которые также необходимо учитывать.
Износостойкость материала включает, кроме твердости и прочности, окали-ностойкость, жаропрочность, теплопрочность и т. д.
ХРОМОВОЛЬФРАМОВАНАДИЕВЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ПРЕССФОРМ
В ГОСТ 5950—63 при изготовлении вкладышей пресс-форм для литья под давлением рекомендуется применять следующие стали: ЗХ2В8Ф — для отливок из сплавов на медной основе; 4ХВ2С — для отливок из сплавов на алюминиевой и магниевой основах; 4Х8В2 — для отливок из цветных сплавов;
4Х5В2ФС, 4Х5В4ФСМ, 4Х2В5ФМ, 4ХЗВ2Ф2М2, 5ХВ2С и 6ХВ2С — для отливок без конкретного указания сплава.
В отечественной промышленности наибольшее распространение имеет сталь ЗХ2В8Ф, поэтому в качестве эталона для сравнения свойств всех рассматриваемых ниже материалов примем эту сталь.
Сталь ЗХ2В8Ф. Химический состав этой стали приведен в табл. 111. Содер-ние остаточного никеля допускается не свыше 0,35% , а меди — 0,30% . В содержании элементов допускаются отклонения до 6% (±0,01 С; ±0,02 Мп; ±0,02Si; ±0,05Cr; ±0,05W; ± 0,02V).
Хром в эту сталь вводится для улучшения прокаливаемости заготовок пресс-форм, вольфрам — для повышения прочности стали при высоких температурах и снижения скорости разупрочнения или повышения сопротивления отпускоустой-чивости, ванадий — для предотвращения укрупнения зерна стали при изготовлении слитка и термической обработке. Содержание углерода предпочтительнее иметь в предалах 0,25—0,35% . Повышенное содержание углерода понижает пластичность стали и ее термостойкость и делает ее более чувствительной к образованию трещин, но более формостойкой и износостойкой. Вольфрам, ванадий, хром и углерод понижают теплопроводность стали. Указанные элементы являются карбидообразующими, поэтому их положительное действие проявляется только после надлежащей пластической и термической обработок.
В состоянии поставки сталь ЗХ2В8Ф должна иметь твердость НВ 255—207. Сталь поставляется в отожженном состоянии.
При контроле микроструктуры пресс-форм иногда выявляются дефекты исходных заготовок : а) крупноигольчатый мартенсит, появление которого вызвано перегревом при пластической деформации или при термической обработке; б) полосчатость, вызванная пластической деформацией; в) карбидная ликвация, вызванная недостаточной проработкой заготовок при пластической деформации или же ликвацией слитка в процессе кристаллизации; г) плены или воло-совинные трещины, связанные с качеством слитка или процессом охлаждения заготовок при охлаждениях после нагрева под термическую обработку. Указанные дефекты могут резко снижать стойкость пресс-форм для литья пластика на заказ. В связи с этим все поступившие на завод заготовки необходимо контролировать. Контролировать необходимо также температурные режимы термической обработки вкладышей пресс-форм.
На некоторых заводах наблюдается неэффективное использование стали ЗХ2В8Ф, приводящее к значительному снижению стойкости пресс-форм по следующим причинам:
1) применяется пониженная температура закалки — 900—950° С, что снижает механические свойства и термостойкость, понижает легированность твердого раствора и снижает износостойкость рабочей поверхности пресс-форм;
2) используется для засыпки вкладышей при термообработке мелкий, свежий древесный уголь, что приводит к науглероживанию поверхности до глубины 0,3—0,7 мм с концентрацией углерода до 1%, а следовательно, к преждевременному выходу пресс-форм из строя по сетке разгара или трещинам;
3) производится закалка на воздухе, что приводит к обезуглероживанию поверхности. Это приводит к преждевременному выходу пресс-форм из строя при литье медных сплавов по смятию, а при литье алюминиевых сплавов по налипанию с последующим привариванием отливки к вкладышу.
Режим термической обработки деталей пресс-форм для литья пластмасс на заказ, соприкасающихся с жидким металлом, оказывает решающее влияние на их стойкость и точность размеров. В связи с вышеуказанным выбор режима термической обработки и его точное соблюдение является важнейшей задачей. Контроль же качества вкладышей после термической обработки в большинстве случаев заключается лишь в проверке твердости, которая дает только некоторое представление о свойстве металла.
Сталь ЗХ2В8Ф обладает хорошей, но не беспредельной прокаливаемостью, значения которой, полученные автором совместно с В. Б. Шульман (ЛОМО), в зависимости от сечения образца, среды охлаждения при закалке и температуры отпуска . Содержание аустенита в этой стали в зависимости от указанных выше факторов . Как видно из таблиц, при температурах отпуска 600 и 660° С аустенит отсутствует. С увеличением сечения образцов и понижением температуры отпуска при всех режимах отпуска твердость образцов понижается, а количество аустенита увеличивается.
Изменение твердости в зависимости от охлаждающей среды и температуры отпуска приведено в табл. 114. Закалка опытных образцов производилась в соляной валне при нагреве до 1080—1100° С с выдержкой при указанной температуре 5 мин. По ГОСТ 5950—63 после закалки при температурах 1075—1125° С с охлаждением в масле обеспечивается HRC 46.
Твердость стали ЗХ2В8Ф в зависимости от температур закалки.
Автором проведено исследование физико-механических свойств стали ЗХ2В8Ф в зависимости от способа ее выплавки. Слитки после выплавки в индукционной печи емкостью 60 и 1000 кг отжигались при температуре 850—860° С. Затем после отрезки прибыли слитки обтачивали и ковали на заготовки размерами: круг 0 15, 0 25 и 0 60 мм, квадрат 15 X 15 мм, полосу 45 X 115 X X 175 мм. Для переплавки применялись электроды 0 110 мм для электрошлакового переплава и 0 150 мм для вакуумного электродугового переплава.
При переплаве в электровакуумной дуговой печи электроды собирались из отдельных кусков длиной 800 мм. Плавка производилась в печи ДП-13 с медным водоохлаждаемым кристаллизатором 0 220 мм по режиму: напряжение на дуге 24—32 в, сила тока 3000—5000 а, разрежение в плавильном пространстве во время плавки 2-10"2 мм рт. ст., натекание 2 мкм/мин, скорость плавления 2,5 кг/мин.
Для электрошлакового переплава электроды собирались из'трех—пяти кусков, которые скрецлялись соединительными шпильками. Переплавка производилась на двух режимах: 1) напряжение 32—33 в, сила тока 1800—2000 а; 2) 40—42 в, 2200—2400 а. Скорость плавления в обоих случаях — 2,5 кг/мин. Плавка производилась в медном кристаллизаторе под флюсом АНФ-6 следующего состава (в %): 60—70 CaF, 30—40А12О3, 202, 0,05S, 0.02Р. Перед использованием флюс прокаливался при температуре 300—400° С и измельчался до мелких частиц размером не более 2 мм. На 100 кг металла использовалось 5 кг флюса. Электрошлаковый переплав производился в Институте электросварки им. О. Е. Патона. Кованые заготовки отжигались при температуре 880—900° С, в течение 3 ч и охлаждались от 400° С на воздухе.
Химический и газовый состав стали ЗХ2В8Ф в зависимости от способа выплавки (средние данные трех анализов: верха, середины и низа).
Содержание кислорода по сравнению с индукционной плавкой при электровакуумном переплаве снизилось в 11,7 раза, а при электрошлаковом переплаве в 2,3 раза. Содержание водорода при электровакуумном переплаве снизилось в 3,2 раза, а при электрошлаковом только в 1,1 раза. Азот в стали содержался в количестве 0,006%.
Критические точки стали ЗХ2В8Ф в зависимости от способа выплавки стали .
Электрошлаковый переплав по сравнению с индукционной плавкой снижает критические точки, а электровакуумный повышает.
Термическая обработка опытных образцов и вкладышей для пресс-форм производилась до шлифовки по режиму: нагрев под закалку в соляной ванне до температуры 1100° С, закалка в масле и отпуск до заданной твердости.
Механические свойства образцов из стали ЗХ2В8Ф в зависимости от способа выплавки и твердости при нормальных температурах.
Твердость, прочность и пластичность в образцах из стали ЗХ2В8Ф, полученных после электрошлакового переплава, выше, чем в образцах, полученных после индукционной плавки. Образцы электровакуумного переплава имели выше пластичность, но ниже твердость и прочность, чем образцы индукционной плавки. Запас прочности и пластичности РТ стали ЗХ2В8Ф при всех твердостях выше у образцов, полученных после электрошлакового переплава.
Механические свойства стали ЗХ2В8Ф при повышенных температурах (600 и 800° С) .Механические свойства стали ЗХ2В8Ф в зависимости от температуры испытаний и твердости.
Модули нормальной упругости и сдвига стали ЗХ2В8Ф в зависимости от твердости и температуры испытаний.
Модуль нормальной упругости определялся динамическим способом, т. е. измерение производилось при кратковременной и знакопеременной нагрузке, что исключало развитие неупругих процессов. Образец имел 0 8 мм и длину 200 мм. Приведенные данные показывают, что способ плавки, термическая обработка и твердость практически не оказывают влияния на модуль упругости.
Модуль сдвига определялся методом крутильных колебаний. Образец имел 0 5 мм, длину 180 мм, на концах имелось утолщение длиной 16 мм и 0 20 мм.
Таким образом, электрошлаковый и электровакуумный переплавы незначительно снижают коэффициент термического расширения. Повышение твердости также приводит к незначительному его снижению.
Теплопроводность X определялась методом сравнения на специальных образцах. Теплопроводность стали ЗХ2В8Ф в зависимости от способа выплавки и режима термической обработки — отпуска (твердости) .
Из таблицы видно, что электрошлаковый и электровакуумный переплавы повышают теплопроводность. С повышением температуры отпуска и понижением твердости она также повышается.
Теплоемкость и удельный вес металла очень мало изменяются в зависимости от температуры отпуска и твердости.
Для теплофизических расчетов важнейшее значение имеют теплопроницаемость Вф и температуропроводность аф, значения которых при средних значения Сф, Уф, Хф Коэффициенты температурных напряжений К и К' для средних значений а, Е и ц .
Механические свойства стали ЗХ2В8Ф при нормальной температуре в зависимости от среды нагрева под закалку, кратности отпуска и скорости охлаждения, а механические свойства при нормальной температуре после термообработки в зависимости от среды охлаждения после закалки (Тзак = Ю80 -i- 1100° С) и температуры отпуска с выдержкой в соляной ванне 5 мин
Приведенные данные показывают, что упаковка вкладышей пресс-форм для литья пластика в свежую чугунную стружку способствует науглероживанию и понижению пластичности). Структура стали после закалки во всех случаях состоит из мартенсита тонкого строения, троостита, остаточного аустенита и карбидов, а после отпуска при температурах 550—600° С микроструктура состоит из троостита, мартенсита и карбидов, а при 650—700° С — из троостита, сорбита и карбидов.
Выбор режима термической обработки вкладышей и других деталей, соприкасающихся с жидким металлом, зависит от очень многих факторов: от конструкции пресс-форм, ее размеров, толщины стенки, материала, применяемого для изготовления отливок, от печного оборудования, способа выплавки стали, условий эксплуатации и других факторов.
В связи с вышеуказанным, приведем только некоторые основные положения, которые будут применимы не только для стали ЗХ2В8Ф, но и для других марок сталей.
Предварительная термическая обработка обычно применяется в тех случаях, когда крупногабаритные пресс-формы изготовлялись из крупных, плохо прокованных заготовок, а также для особо ответственных вкладышей для уменьшения деформации при последующей термической обработке. В таких случаях применяют закалку с отпуском по режиму: закалка от температуры 1080—1100°'С в масле; отпуск при температуре 740—760° С с выдержкой 6—8 ч и с последующим охлаждением с печью до 400° С.
Применение высокой температуры нагрева под закалку способствует переводу максимального количества карбидов в твердый раствор и получению более однородной структуры металла. На заготовках необходимо оставлять припуск 2,5—3 мм. В этом случае .нагрев' под закалку можно производить без упаковки в коробки. При малых припусках нагрев заготовок следует производить в ящиках с засыпкой чугунной стружкой или в печах с безокислительным нагревом. Для остальных деталей пресс-форм для литья пластмасс после предварительной механической обработки необходимо применять высокий отпуск для снятия напряжений.
Важнейшими вопросами термической обработки являются получение требуемых механических свойств металла в готовой пресс-форме для литья пластмасс при соблюдении требуемых чертежных размеров. При нагреве и охлаждении под закалку необходимо: перевести в твердый раствор максимальное количество карбидов, получить однородное мартенситное строение металла при минимальном количестве аустенита, не допустить деформации размеров, а также не допускать науглероживания и обезуглероживания и других дефектов на рабочей поверхности пресс-форм для литья пластмасс на заказ.
В качестве печей для нагрева под закалку применяют соляные ванны, камерные, муфельные и другие печи. Соляные ванны обычно применяют для небольших деталей при небольших толщинах, у которых подвод и отвод тепла происходит равномерно. Камерные печи применяют для различных деталей с упаковкой их в ящики. Муфельные печи применяют при безокислительном нагреве.
По проведению отдельных операций термической обработки существует много противоречивых мнений, которые рассмотреть надлежащим образом при ограниченном объеме книги не представляется возможным, поэтому приведем только некоторые примеры.
Соляные ванны часто применяют в комбинации с предварительным подогревом до 850° С в камерных печах со скоростью нагрева до 150 град/ч . В этом случае подогреваемые детали заворачивают в три-четыре слоя бумаги, которая препятствует обезуглероживанию. Затем в соляной ванне детали нагревают до 1150° С с выдержкой для мелких деталей 0,5—1 ч, для крупных— 1—1,5 ч. После этого детали подстуживаются на подвесках до 700° С и закаливаются в масле. Охлаждение мелких деталей производится полностью в масле, а крупные детали при 150—200° С переносятся в печь для отпуска. Соляные ванны при достаточном раскислении обеспечивают надежную защиту от науглероживания, обезуглероживания и окисления.
В США камерные и муфельные печи применяют при нагреве под закалку с защитной атмосферой. Защитная атмосфера создается при помощи специальной газоприготовительной установки. Применение защитной атмосферы позволяет более эффективно использовать печи, что особенно важно при существующей специализации производства, которая имеется в США. В ФРГ и в СССР применяются камерные и муфельные печи с упаковкой деталей в ящики. В качестве упаковки применяются различные материалы: медная вата, медная стружка, бумага, древесный уголь, чугунная стружка, кокс и др.
Режимы нагрева деталей пресс-форм для литья пластмасс на заказ под закалку зависят от имеющегося оборудования и других факторов. При применении защитных атмосфер вкладыши нагревают со скоростью, обеспечивающей равномерную температуру в толстом и тонком сечениях, и выдерживают при максимально заданной температуре достаточное время (примерно 1 ч на каждые 25 мм толщины стенки в самом ее толстом месте), но А. Лундгрен рекомендует давать выдержку в два раза большую. В ФРГ применяют камерные печи с упаковкой деталей в ящики с древесным углем, поэтому они применяют ступенчатый нагрев с выдержкой при 450—500° С и около 850° С. При каждой выдержке дается достаточное время для полного равномерного прогрева. Некоторые авторы рекомендуют давать только одну выдержку при 800—850° С до полного прогрева. При нагреве в ящиках с упаковкой сложных деталей, по-видимому, целесообразнее давать две выдержки. Свежую чугунную стружку следует прокаливать при 700—800° С в течение 1,5—2 ч.
Среда охлаждения определяет скорость охлаждения деталей, которая в свою очередь определяет структуру распада твердого раствора. При любых выбранных средах охлаждения деталей необходимо препятствовать образованию промежуточных хрупких структур. Среда охлаждения должна обеспечить получение тонкого мартенсита и отсутствие деформаций размеров деталей. Охлаждение на воздухе приводит к возникновению крупноигольчатого хрупкого мартенсита. При закалке в масле наблюдается получение максимального количества мартенсита. При изотермической закалке количество мартенсита несколько уменьшается, а количество троостита и аустенита увеличивается, при этом структура становится более однородной.
Однородность структуры стали в значительной степени зависит от количества растворенной карбидной фазы при закалке в твердом растворе. В отожженной стали содержится 13—13,5% карбидной фазы, с увеличением температуры за-. калки в масле ее содержание уменьшается до 10,3% при 950° С, 8,6% при 1000° С, •7,4% при 1050° С, 5,9% при 1100° С. При закалке на воздухе с 1100° С карбидной фазы в стали содержится 6,7% . Во время отпуска происходит превращение аустенита в мартенсит, сопровождающееся выделением карбидов. Однако после отпуска при 600° С сталь ЗХ2В8Ф содержит карбидов на 25—35% меньше, чем в отожженном состоянии. .
Деформация деталей при закалке зависит не только от среды охлаждения, но главным образом от конструкции деталей. После всех вариантов закалки размеры деталей уменьшаются. Последующий отпуск приводит к увеличению размеров, однако в большинстве случаев они не достигают исходной величины. В связи с вышеуказанным, уменьшение размеров необходимо учитывать в припуске на последующую шлифовку. Изотермическая закалка по сравнению с закалкой в масле уменьшает деформацию деталей примерно в два раза, а иногда и более.
Наиболее оптимальной температурой нагрева под закалку стали ЗХ2В8Ф следует рекомендовать температуру 1100° С, а при надежном контроле можно допустить и температуру 1150°С.
Выбор температуры отпуска является весьма ответственной задачей, так как она определяет при качественной пластической деформации и закалке механические свойства и стойкость пресс-форм для литья пластмасс на заказ. При выборе температуры отпуска обычно руководствуются требованиями твердости, а в некоторых случаях одновременно с ней указывается предел прочности. В зависимости от сплавов, применяемых для изготовления отливок, рекомендуются следующие значения твердости: цинковые NRC 48—52; алюминиевые и магниевые HRC 40—48; медные HRC 37—45.
Некоторые авторы одновременно с твердостью приводят значения предела прочности, а также указывают класс стали.
Следовательно, устойчивых и уверенных рекомендаций авторы не дают. 1 акие же неуверенные рекомендации даются и в работе, а в более ранних работах указывалось, что стойкость пресс-форм для литья медных сплавов удалось повысить за счет снижения предела прочности с 125 до 110— 100 кГ/мм2.
Неуверенность рекомендаций по выбору механических свойств в зависимости от сплавов, применяемых для изготовления пресс-форм и отливок, объясняется неправильным подходом к решению задачи, так как стойкость пресс-форм определяется не только прочностными свойствами, но и пластичностью, которая не учитывается. Температуру отпуска рекомендуется выбирать по максимальному запасу прочности и пластичности стали Рт, но при литье цинковых сплавов следует ориентироваться на максимальную твердость при достаточной пластичности.
Вкладыши из стали ЗХ2В8Ф для отливок из латуни весом до 500 г обрабатывались по следующему режиму.
1. Ступенчатый нагрев под закалку:
а) до 650° С (состав ванны: 50% КО + 50% Na2C03);
б) до 850° С (состав ванны: 30% КО + 70% ВаС12);
в) до 1080° С (состав ванны: 100% ВаС12). Время выдержки при окончательном подогреве под закалку (при 1080° С) дается исходя из расчета 12 сек на 1 мм толщины сечения изделия.
2. Закалка в соли до 650° С, затем охлаждение в масле до 150° С.
3. Отпуск сначала до 180° С с выдержкой 2—3 ч в масляной ванне и затем при 600—640° С в печи. Охлаждение на воздухе.
На предприятиях ЛОМО применяется следующий режим термообработки.
1. Закалка:
а) упаковка изделий в ящики и засыпка отработанным карбюризатором;
б) загрузка ящиков в печь Г-30 при температуре 850—900° С;
в) выдержка для выравнивания температуры и нагрев до температуры 1080 ± 10° С;
г) выдержка при температуре 1080° С, 2—2,5 ч;
д) охлаждение в масле до HRC 55—60.
2. Отпуск:
а) укладка изделий в ящики без упаковки;
б) загрузка ящиков в печь Н-30 при температуре 500° С;
в) выдержка для выравнивания температуры и нагрев до 560—580° С на твердость HRC 49—52; до 640—660° С на твердость HRC 42—46; до 680—700° С на твердость HRC 35—37;
г) выдержка при указанных температурах 1 ч;
д) охлаждение до 400° С вместе с печью, а затем на воздухе.
Термостойкости стали ЗХ2В8Ф в зависимости от ее механических свойств и твердости при изготовлении отливок из сплавов ЦАМ4-3, АЛ2, ЛС 59-1 и стали 20Л. При расчете температуры контакта теплофизические свойства отливок В0 и пресс-форм Вф приняты при комнатной температуре, модуль упругости и коэффициент линейного расширения, которые для этой стали очень мало зависят от твердости. Расчет термостойкости производился применительно к плоской стенке, поэтому Кт= 1 Полученная термостойкость соответствует реальным условиям работы пресс-форм. Механические свойства приняты по среднеарифметическим значениям 15—20 испытаний при температуре контакта, которые, как видно из расчетов, оказывают решающее влияние на стойкость, термостойкость, формостойкость и износостойкость. Поэтому пластическая деформация, термическая обработка и условия эксплуатации должны быть направлены на получение высоких прочностных и пластических свойств материала пресс-форм.
При литье цинковых сплавов термостойкость в зависимости от твердости практически одинаковая, но с повышением твердости формостойкость и износостойкость повышаются, поэтому пресс-формы для литья пластмасс на заказ целесообразнее термообрабатывать до более высокой твердости.
При литье алюминиевых и медных сплавов более высокую термостойкость имеют вкладыши из стали ЗХ2В8Ф с HRC 40. Однако следует иметь в виду, что полученные значения справедливы только при механических свойствах. В некоторых случаях при изготовлении отливок из алюминиевых сплавов термостойкость получается выше при HRC 50—55. В связи с этим для более эффективного использования высоколегированной стали необходимо проверять механические свойства каждой новой партии поступающих на завод заготовок. Аналогичные результаты можно получить и при расчете по упрощенной схеме.
Рассмотрим приведенные механические свойства материала вкладышей пресс-форм для литья пластмасс на заказ применительно к изготовлению отливок из сплавов ЦАМ 4-3, АЛ2 и ЛС 59-1 с температурой контакта соответственно 400, 500 и 700° С. Формостойкость рассчитывалась , а износостойкость только по твердости. Для большей наглядности сведем полученные значения.
Из приведенных данных видно, что запас прочности и пластичности прн литье АЛ2 и ЛС 59-1 выше у стали А, но формостойкость выше у стали Б, поэтому пресс-формы при литье сплавов на основе алюминия и меди целесообразнее изготовлять из стали A chrc40, а при литье цинковых сплавов из стали Б с hrc 50.
Как указывалось выше, сталь ЗХ2В8Ф принята в качестве эталона для сравнения свойств всех рассматриваемых ниже сталей. Сравнение будет производиться по запасу прочности и пластичности Рт , общей деформации г0 и по температурным напряжениям атн при температуре контакта Тк и температуре подогрева пресс-формы для литья пластмасс Тф — 200° С. Эти показатели определяются физико-механическими свойствами металла. С повышением Рт и понижением е0 и атн стойкость, термостойкость, формостойкость и износостойкость повышаются.
Из слитков после отжига при температуре 860° С с выдержкой 4 ч обтачивали и ковали заготовки, из которых изготовляли образцы для исследований.
Изменение критических точек стали в зависимости от содержания кобальта . С повышением содержания кобальта критические точки ас3, асъ аг3 и агх повышаются, что благоприятно сказывается на стойкости при литье высокотемпературных сплавов на основе меди и железа. Твердость определялась на образцах с размерами 20 X 20 X 40 мм. После закалки с температур 1100—1120е С образцы отпускались при температурах 200, 300, 400, 500, 600, 700, 720, 740 и 760° С с выдержкой 2 ч. После измерения твердости образцы отпускались еще два раза. Результаты измерений твердости после трехкратного отпуска. Из рисунка видно, что при увеличении содержания кобальта твердость повышается. Изменение коэффициента линейного расширения в зависимости от содержания кобальта . Кобальт снижает коэффициент линейного расширения, что оказывает влияние на снижение температурных напряжений и повышает термостойкость стали.
12-09-2022
03-03-2021
02-03-2021
17-02-2021
06-04-2020