Способ охлаждения инструмента

Способ охлаждения инструмента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА , заключающийся в подаче охлаждающей среды по каналам, выполненным в теле инструмента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, подачу охлаждающей среды осзпдествляют циклически, а длительность циклов подачи и перерьша определяют по формулам ,,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 1511 4 В 21 D 37/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21.) 3698374/25-27 (22) 09,02,84 (46) 23,12.85. Бюл, 1Р 47 (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В,Куйбьппева (72) Т.В.Тетюева, Д.А.Каковкин и О.Г.Мурзина (53) 621.735(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 543440, кл. В 21 С 25/02, 1977. (54)(57) 1. СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА, заключающийся в подаче охлаждающей среды по каналам, выполненным в теле инструмента, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, подачу охлаждающей среды осуществляют циклически, а длительность циклов подачи и перерыва определяют по формулам

С „„ =(0,01-0,70)С

t„ p =(Ол01 0 70)Сс где t - длительность цикла подачи пхл охлаждающей среды; — длительность перехода к

1 установившемуся температурному режиму работы инструмента при нагружении после начала стационарной подачи охлаждающей среды, t nep — длительность перерыва;

С вЂ” длительность перехода к ст установившемуся температурному режиму работы инструмента при нагружении после отключения стационар" ной подачи охлаждающей, среды.

2, Способ по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что подачу охлаждающей среды осуществляют в течение 100-200 циклов работы инструмента,после чего ее прекращают на 15-20 циклов.

3. Способ по п. l, о т л и ч аю шийся тем, что подачу охлаждающей среды осуществляют в течение 70-100 циклов работы инструмента, после чего ее прекращают на 15-30 циклов., 1199367

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для повышения стойкости тяжелонагруженного инструмента, а также других деталей, подвергающихся интенсивному тепловому воздействию.

Целью изобретения является по-. вышение эффективности охлаждения инструмента для горячего деформирования.

Параметры t u t для конкретно2

ro инструмента с внутренним охлаждением определяются аналитически или экспериментально при помощи измерения температуры рабочей поверхности в течение кратковременной эксплуатации со стационарным охлаждени-. ем и без него. Относительные величины параметров режима охлаждения и С е в интервалах рекомендуемых значений выбирают на основе теплового расчета инструмента из условия максимальной интенсивности теплоотвода при допустимом уровне термических напряжений (или градиенте температур ). При этом учитывают, что интенсивность охлаждения и уровень термических напряжений определяются величиной соотношения

t охл и максимальны при его

+С охл пер равенстве единице, т.е. при стационарном охлаждении. Абсолютные значения t н t выбирают в зависио л мости от термоусталостных характеристик материала инструмента, учитывая, что амплитуда колебаний температуры и термических напряжений в объеме инструмента определяется величиной Со :t „ и возрастает оyn при увеличении последней. Превышение верхней границы рекомендуемого интервала значений длительности цикла подачи охлаждающей среды приводит к формированию термических напряжений, близких по величине напряжениям при стационарном охлаждении.

Прекращение подачи среды на время свыше 0,70tо, как правило, неС2 э рационально, поскольку черезмерно снижает интенсивность теплоотвода.

Реализация приведенного варианта способа обеспечивает за счет варьирования интенсивности охлаждения возможность уменьшения термических напряжений в объеме инструмен5

55 та до заданного уровня, снижает склонность инструмента к объемному разрушению в результате развития трещин, повышая тем самым эффективность внутреннего охлаждения, как метода повышения стойкости горячедеформирующего инструмента.

Второй вариант способа охлаждения горячедеформирующего инструмента, включающий внутренний отвод тепла охлаждающей средой, пропускаемвй с периодическими перерывами через выполненные в теле инструмента каналы, отличается от первого тем, что подачу охлаждающей среды осуществляют в течение !00-200 циклов работы инструмента, после чего ее прекращают на 15-20 циклов.

Данный вариант предназначен для инструмента, изготовленного из штамповых сталей, подвергающегося при эксплуатации нагреву рабочей поверхности до температур выше А и склонного к ускоренной повреждаемости в результате образования разупрочненной прослойки металла вблизи поверхности. Способ обеспечивает ликвидацию образующейся в течение 100-200 циклов (в зависимости от марки стали) разупрочненной прослойки за счет протекания в цикле перерыва подачи охладителя аустенизации металла на глубиНе залегания прослойки и последующего распа- . да аустенина в цикле охлаждения с образованием феррито-карбидной смеси. В результате периодической фазовой перекристаллизации рост зерна. и разупрочнение в приповерхностных объемах подавляются, изменяется механизм и снижается интенсивность повреждаемости, повышается эффективность внутреннего охлаждения.

Третий вариант способа охлаждения горячедеформирующего инструмента, включающий внутренний отвод тепла охлаждающей средой, пропускаемой с периодическими перерывами через выполненные в теле инструмента каналы, отличается от первых двух тем, что подачу охлаждающей среды осуществляют в течение 70.-100 циклов работы инструмента, после чего ее прекращают на 15-30 циклов.

Вариант предназначен для инструмента из интенсивно упрочняющихся при ударном нагружении сталей и сплавов с низкой .энергией дефектов

3 1 упаковки. В результате периодического повышения температуры интенсивно нагружаемых приповерхностных объемов инструмента в последних устраняются последствия перенаклепа, развивающегося после 70-!00 циклов работы охлаждаемого инструмента, повышается сопротивление распространению трещин. Как и предыдущие варианты, настоящий предусматривает некоторое снижение интенсивности охлаждения, но устраняет наиболее опасный вид повреждаемости, что в целом способствует повышению долговечности инструмента.

Во всех вариантах осуществление способа предполагает подачу воздуха под небольшим давлением и охлаждаемую систему инструмента в цикле прекращения теплоотвода, что предотвращает возникновение застоя, вскипания охлаждающей среды, образование накипи на стенках охлаждающих каналов. Подача воздуха и охладителя в-охлаждающую систему может осуществляться автоматически.

Пример !. Проводятся лабораторные испытания стационарного и предлагаемого (вариант ) способов охлаждения инструмента на установке, воспроизводящей условия работы тяже-. лонагруженных штампов для горячего деформирования на образцах, изготовленных из металла наплавки электродами Э-190К62Х29В202 (марка-ЦН-2)..

Данный материал при высокой нзносостойкости проявляет значительную чувствительность к уровню термических напряжений в условиях работы деформирующего инструмента и при стационарном охлаждении подвергается интенсивному растрескиванию. Результаты испытаний приведены в табл.1

Предлагаемый способ охлаждения существенно повышает сопротивление объемному разрушению при сохранении высокого уровня износостойкости.

Пример 2, Проводятся испытания образцов стали 4Х4ВИФС в условиях работы горячедеформирующего инструмента с внутренним стационарным и циклическим (вариант 2 )охлаждением. Результаты испытаний сведены в табл. 2.

Пример 3, Проводятся испытания сплава на основе кобальта с низкой энергией дефектов упаковки

199367

4 следующего состава, 7: С 0,5, Мо

5,0; С 27,3; Со остальное. В условиях работы горячедеформирующего инструмента со стационарным охлаждением в нагружаемых объемах сплава наблюдается образование и увеличение количества двойников деформации на некотором расстоянии от поверхности.

Накопление двойников вызывает сниже-!

О ние трещиностойкости сплава. Реализация варианта 3 предлагаемого способа обеспечивает периодическое релаксирование, уменьшение количестве двойников, вызывающих концентрацию !

5 напряжений, и тормозит развитие трещин. Результаты испь!таний приведены в табл. 3.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет значи20 тельно повысить эффективность охлажцения инструмента для горячего деформирования.

Т а б л и ц а 1

25 Режим охлажЧисло Интенсивциклов ность износа, до раз- мм/цикл рушения дения

1с, ) с

1,3 10

1,0 10

2,2 10

Т а б л и ц а 2

30 320 0 320

0 2. 0 05 1600

0,15 0,1 12500

Режим охлаждения

Интенсивность из. носа, мм/цикл

t c„ tc

1,8 10 4

1,1 .10-4

0,9-10 4

-150

200

Т а б л и ц а 3

Интенсивность износа, мм/

/цикл

Глубина трещин после

10 тыс. циклов

Режим охлаждения

tñ

50 с1

6,3 0,16.10 4

2 6 0,20 10

0 0,21 -)0 4

40

80