Материалы, применяемые для
изготовления деталей пресс-форм
Литье под давлением производится при высоких температурах с
быстрым нагревом и охлаждением пресс-формы, поэтому сталь,
применяемая для изготовления формообразующих деталей, должна
обладать следующими свойствами: сопротивлением против действия
расплава (отсутствием привариваемости), высокой твердостью при
нагреве, высокой ударной вязкостью, сопротивлением тепловому удару,
малым коэффициентом температурного расширения, хорошей ковкостью,
хорошей обрабатываемостью, малой величиной деформации при
термообработке.
В наибольшей степени этим требованиям отвечают стали, содержащие
вольфрам,
хром,
молибден,
ванадий,
кобальт и некоторые
другие элементы (табл. 12).
Сталь ЗХ2В8Ф обладает способностью сохранять твердость при высоких
температурах и не теряет это свойство при длительной работе, поэтому
чаще всего применяется для изготовления формообразующих деталей
пресс-форм для литья высокотемпературных
алюминиемых,
магниевых и
медных сплавов. Сталь
ЗХ2В8Ф в некоторых случаях можно заменять сталыо 4Х2В5ФМ и 4Х5В2ФС.
В пресс-формах для литья низкотемпературных цинковых сплавов
формообразующие детали могут выполняться из стали 5ХНМ, 5ХГМ, У10,
Х12.
Для изготовления конструкционных деталей пресс-форм применяют стали
35, 45, 40Х.
Для улучшения механических свойств, выравнивания структуры металла и
снятия внутренних напряжений после механической обработки детали в
процессе изготовления подвергаются термической обработке.
Порядок термообработки стали ЗХ2В8Ф следующий: заготовки
формообразующих деталей после ковки подвергаются отжигу: нагрев до
850-870° С; выдержка при этой температуре 2-3 ч, охлаждение вместе с
печью;
после предварительной механической обработки формообразующие детали
подвергаются закалке (улучшению) до твердости HRC 28-32;
после окончательной механической обработки снова осуществляют
закалку до твердости HRC 42-52 или 28-36 в зависимости от назначения
детали и химико-термическую обработку (азотирование или
низкотемпературное цианирование);
перед закалкой производят подогрев деталей в течение часа на толщину
сечения 25 мм.
Термическую обработку хромистых сталей с низким содержанием
вольфрама производят в такой последовательности:
отжиг -нагрев до 880° С с выдержкой при этой температуре 4-6 ч для
полного прогрева и охлаждения вместе с печыо применяется для снятия
напряжений, понижения твердости, выравнивания структуры, улучшения
обрабатываемости деталей;
закалка - медленный нагрев до 850° С и выдержка при этой температуре
до полного прогрева (выдержка полчаса на каждые 25 мм толщины);
быстрый нагрев до 1000° С и выдержка при этой температуре до полного
прогрева;
охлаждение в масле (применяется для повышения прочности и
твердости);
отпуск - выдержка в печи, нагретой до 240° С в течение 2 ч, затем
температура в печи поднимается до 580° С, после чего выдержка в 2 ч
на каждые 25 мм толщины сечения. Охлаждение на воздухе применяется
для снятия напряжений, понижения твердости, увеличения пластичности.
Для повышения стойкости формообразующих деталей их поверхности
улучшают различными способами химико-термической обработки, создавая
на поверхности твердые пленки.
Для предохранения формообразующих деталей от прилипания к ним
расплава их поверхность подвергают воронению.
Образующаяся при этом окисная пленка является прослойкой между
деталью и сплавом и предотвращает прилипание расплава.
Для увеличения поверхностной твердости одновременно с сохранением
вязкой сердцевины применяется азотирование - насыщение поверхности
стали азотом на глубину до 0,5 мм.
Применяют также низкотемпературн ое цианирование - одновременное
насыщение поверхностного слоя легированной стали азотом и углеродом
на глубину 0,1-0,2 мм. Этот процесс производится в жидком
цианизаторе или газовой среде в интервале 540-560° С. Цианирование
придает стали следующие свойства: высокую твердость; устойчивость
против отпуска при высоких температурах; повышенный предел
усталости; высокую износостойкость; малую смачиваемость расплава и
повышенную стойкость поверхности против разъедания.
Кроме указанных процессов для улучшения поверхностных свойств
формообразующих деталей применяют оксидофосфатное покрытие,
электроискровое покрытие, устранение трещин в самом начале их
развития шлифованием.
