Восстановительная наплавка малогабаритных штампов холодной штамповки
В. А. АНТОНОВ, И. А. КОНДРАТЬЕВ
На электро- и радиотехнических предприятиях, приборо- и машиностроительных заводах имеется большой парк мелких прецизионных штампов, которые часто выходят из строя из-за выкрашивания, сколов, образования борозд и т. п. Наиболее часто такие штампы восстанавливают перешлифовкой рабочей поверхности, понижая их высоту до определенной минимально допустимой величины. Если же величина дефекта превышает припуск на перешлифовку, то такие штампы не восстанавливаются и сразу сдаются в металлолом.
В настоящее время для восстановления крупных штампов, когда необходимо наплавить большое количество металла, применяется электродуговая наплавка. Малогабаритные штампы таким способом не восстанавливаются из-за отсутствия необходимых наплавочных материалов и технологии. Дело в том, что потеря массы на изношенном участке рабочей поверхности штампа обычно не превышает 2—6% от общей массы штампа. Рабочую поверхность таких штампов необходимо наплавлять так, чтобы уже в первом слое наплавки получить твердость не ниже твердости материала штампа (НRСЭ 60…62).
Отсутствие специальных наплавочных материалов приводит к тому, что для получения необходимой твердости приходится выполнять наплавку в два-три слоя. В этом случае неизбежно происходит отпуск близлежащих слоев основного металла, что значительно снижает эксплуатационные свойства восстановленного штампа. После наплавки штампов применять традиционную термообработку, включающую закалку с последующим отпуском, нельзя из-за неизбежных поводок готового штампа.
В Институте электросварки им. Е.О.Патона разработана технология восстановительной наплавки мелких штампов для холодной штамповки в закаленном состоянии, отличительной особенностью которой является присадочный материал, выполненный в виде порошковой проволоки. Освоено производство разработанной проволоки марки ПП-АН148 диаметром от 1,6 до 2,0 мм и поставляется заказчикам по заявкам.
Благодаря рационально выбранной системе легирования обычное мартенситно-карбидное упрочнение наплавленного металла заменено тройной системой упрочнения (за счет образования в наплавленном металле не только мартенсита и карбидов хрома, вольфрама и молибдена, но также боридов этих элементов и интерметаллидов Fе—Со—Мо и Fе—Мо). Такое легирование позволяет сочетать очень высокую твердость (НRС 61…63) с удовлетворительной ударной вязкостью (до 14 Дж/см2), что обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики восстановительных штампов.
Рис. 1. Подготовка режущих кромок штампов под наплавку: а — при изготовлении штампов; б —выбоин; в —трещин
Учитывая то, что при ремонте мелких вырубных штампов необходимо получить высокие свойства наплавленного металла уже в первом слое и обеспечить при этом минимальное термическое воздействие на основной металл, в качестве источника сварочного нагрева была выбрана микроплазменная дуга, позволяющая осуществлять наплавку малыми токами (от 20 до 60 А). Возможна также наплавка неплавящимся вольфрамовым электродом в аргоне. Оборудование — микроплазменная установка мод. МПУ-4 или любая аргоно-дуговая установка, обеспечивающая работу по установленному режиму.
Технология ремонта штампа микроплазменной наплавкой проволокой ПП-АН148 предусматривает: удаление с восстанавливаемой поверхности следов изнашивания (рис. 1); предварительный подогрев штампа до 300°С для предотвращения возникновения трещин в наплавленном слое; наплавку дефектного участка постоянным током прямой полярности по режиму: сварочный ток 20—60 А (в зависимости от габаритных размеров штампа и объема наплавки); напряжение дуги 20—30 В, отпуск при 300 0С (1 ч) с последующим замедленным охлаждением в печи или термостате; шлифование или электроэрозионную обработку наплавленного участка.
Указанная технология гарантирует отсутствие трещин, пор, шлаковых включений и других дефектов наплавленного металла, что значительно увеличивает ресурс работы восстановленного штампа.
Микроплазменная наплавка порошковой проволокой ПП-АН148 позволяет не только восстанавливать, но и изготовлять новые штампы. В этом случае для экономии инструментальной стали при изготовлении штампов можно использовать конструкционные и низколегированные стали, например, сталь 45 или 40Х. Рабочую кромку под наплавку подготовляют по всему периметру нового штампа (рис. 1) на глубину больше толщины вырубаемой детали на 3—5 мм. Остальные технологические приемы такие же, как и при восстановлении штампов наплавкой.
В процессе наплавки дуга термически воздействует на основной металл штампа, находящийся в закаленном состоянии. В результате на участках основного металла, прилегающих ко шву, образуется зона с пониженной твердостью, существенно влияющая на работоспособность вырубного штампа. Чем меньше величина этой зоны, тем выше эксплуатационные характеристики наплавленного инструмента.
Для исследования зоны термического влияния микроплазменным способом наплавляли образцы из стали Х12Ф1 (сварочный ток 50 А, напряжение дуги 22 В), затем изготовляли микрошлифы. Твердость основного металла НRСЭ 60…61.
С помощью микрорентгеноспектрального анализатора МS-46 фирмы «Камека» исследовали распределение хрома, кобальта и твердости в переходной зоне.
Исследования показали, что незначительное перемешивание основного и присадочного материалов при микроплазменной наплавке позволяет получить заданный состав и требуемую твердость наплавленного металла уже на расстоянии 60 мкм от границы сплавления. В результате термического воздействия микроплазменной дуги со стороны основного металла наблюдается зона с пониженной твердостью (НКСЭ 41…42), толщина которой составляет 500—600 мкм. Столь малая зона пониженной твердости практически не влияет на работоспособность восстановленных штампов. В табл. 1 приведена стойкость штампов, восстановленных наплавкой порошковой проволокой ПП-АН148 и ненаплавленных из стали Х12 (по данным Кировоградского ПО «Пишмаш»).
Таблица 1
| Штампуемая деталь
| Стойкость штампа, тыс.шт.
| Относительная
стойкость
наплавленного штампа |
| сталь |
толщина, мм |
из стали Х12 |
наплавленного |
| У8А |
0,5 |
27,5 |
112,0 |
4,1 |
| 08пс |
1,0 |
17,5 |
39,8 |
2,2 |
| 08пс |
1,5 |
5,5 |
14,4 |
2,6 |
| 08кп |
3 |
6,0 |
13,4 |
2,2 |
В настоящее время восстановительная наплавка малогабаритных штампов холодной штамповки внедрена на девяти предприятиях страны. Наплавка штампов порошковой проволокой ПП-АН148 позволила существенно сократить сроки ремонта штамповой оснастки, резко снизить или исключить (в случае изготовления наплавкой) расход инструментальной стали, сократить простои прессов-автоматов из-за переналадок, а также уменьшить число штампов-дублеров.
Выводы.
-
Предложена технология восстановительной наплавки малогабаритных штампов для холодной штамповки в закаленном состоянии, прошедшая широкое промышленное опробование.
-
Микроплазменная наплавка штампового инструмента порошковой проволокой ПП-АН148 позволяет в 2—4 раза повысить его стойкость по сравнению со стойкостью инструмента из стали XI2.
<< Назад
