Упрочнение инструмента и технологической оснастки

Для по­вышения износостойкости инструмент из быстрорежущих сталей (Р18, Р9, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18К5Ф2 и др.) подвергают жидкостному, газовому и твердому цианированию. Повышенная твердость (61. ..63 HRC) и износо­стойкость штамповых сталей холодного деформирования обеспечиваются высокотемпературной закалкой (1050… 1150 °С) и низким отпуском. Стали ХВ4, 5ХВС2, 6ХВС2 и другие легированные вольфрамом стали отпускают при 500…580 °С. Инструмент из стали ХВ4 отличается особой твердостью и износостойкостью, его часто упрочняют лазерной закалкой и плазменной обработкой поверхности. Штампы горячего деформирова­ния из сталей 5ХГМ, 5ХНВ и 5ХНВС упрочняют закалкой при 820… 880 °С с применением средств защиты от окисления и обезуглерожива­ния и использованием отпуска при 500…580 °С. Эксплуатационная стой­кость вкладышей из сталей 4Х4МВФС и 5ХЗВ2ФС, выходящих из строя по разгарным трещинам, в зависимости от способа упрочнения достигает 13…28 тысяч запрессовок. Для изготовления деталей пресс-форм приме­няют теплостойкие легированные стали (литье под давлением медных сплавов) и разгаростойкие инструментальные стали (литье алюминия, магния и их сплавов). Стали закаливают при 1025… 1120 °С для макси­мального растворения карбидов и получения в структуре легированного мартенсита.

Литьевые формы для переработки пластмасс изготовляют из сталей 04ХВС2, Х12, 07X3, 40Х, 30ХГС. С целью повышения износостой­кости, коррозионной стойкости и качества поверхностей детали таких форм подвергают низкотемпературному азотированию, цианированию, оксидированию, борированию, хромированию и поверхностной обработ­ке других видов.

Для упрочнения рабочих поверхностей многих деталей (штампы, сопловые аппараты, пресс-формы и др.) используют плазменное азотиро­вание, а также обработку их лазерами непрерывного действия. Вы­сокую микротвердость поверхности на небольшую глубину позволяет получить новый вид упрочняющей обработки, включающей плавление поверхности лазером, закалку ее из жидкофазного состояния и сверхбыстрое затвердевание.

Процессы низкотемпературного азотирования  подразделяются на газовые, жидкостные порошках. Вследствие высокой технологичности процесса наибольшее  распространение в промышленности получило газовое азотирование. Разработаны и успешно применяются процессы азотирования в кипя­щем слое. Кроме того, в последние годы пред­ложены комбинированные процессы, такие как цинкоазотирование (1970 г.), азотирование + ниобирование (1976 г.), азотирование + нит­роцементация (1976 г.), азотирование + фосфатирование (1980 г.).

Фирма «Хромаллой» (Япония) широко рекламирует свои методы упрочнения и вос­становления кромок лопаток сопловых аппара­тов, наружного диаметра рабочих лопаток, кромок рабочих лопаток с бандажными пол­ками и деталей технологической оснастки с по­мощью плазменной наплавки металла. Этот метод наплавки обеспечивает высокие ха­рактеристики длительной прочности при 700 °С и 900 °С, коррозионной стойкости, которая в сравнении с покрытиями из хрома повышается в 2,4…5,9 раз.

Сравнительные исследования проводили в среде газового потока, полученного сжиганием топлива, содержащего 2ppm* V, lppm Na и 0,2 % S. Покрытия наносили на сплав Рене 80 и Х40.

На автомобильных и тракторных заводах широко применяют про­цесс диффузионного насыщения деталей одновременно углеродом и азотом при температуре 840…860 °С в газовой среде, состоящей из наугле­роживающего газа и аммиака (нитроцементация).

Для деталей паросилового оборудования, клапанов, вентилей, паро­водяной арматуры, а также деталей, работающих на износ в агрессивных средах, чаще используют хромирование и другие методы диффузионного насыщения поверхностей металлами. После хромирования рассекателей, стержней и литниковых втулок из сталей 4Х5МФС и ЗХ2В8Ф твердость поверхности составляет 45…51 HRC, а матриц и пуансонов — 40…46 HRC.

В связи с интенсификацией процессов производства абразивной продукции в значительной степени возрастают потери на ремонт и восстановление пресс-оснастки. Упрочнение деталей традиционными мето­дами при увеличении твердости стали сопровождается снижением пластических свойств, что вызывает уменьшение износостойкости при абразивном изнашивании, поэтому актуальным является поиск и применение высокоизносостойких материалов и использование новых технологий и методов упрочнения.

В настоящее время наблюдается ужесточение требований к сталям для деформирующего инструмента: материал рабочих инструменов и состоянии высокой твердости (45…55 HRC для инструментов горячего и 60…62 HRC — холодного деформирования) должен обладать высокими теплопроводностью, сопротивлением смятию, износостойкостью, а также удовлетворительными пластичностью и трещиностойкостью.