Самойлов Владимир Сергеевич
Эйхмаис Эльвира Федоровна
Фальковский Всеволод Александрович
Локтев Абрам Давидович
Шкурии Юрий Петрович
МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ
ТВЁРДОСПЛАВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
СПРАВОЧНОЕ ИЗДАНИЕ
*** 1988 ***
| ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) Для объемной штамповки или высадки изделий длиной более 50—60 мм целесообразно конструировать сборный инструмент, состоящий из двух или трех вставок из твердого сплава. При этом каждую из них целесообразно запрессовывать в автономную обойму, поскольку применение одной общей обоймы не обеспечивает гарантированного обжатия каждой вставки. Наряду с этим составная конструкция позволяет использовать твердые сплавы разных марок, более точно соответствующие характеру нагружения, например, в верхней части — из более вязкого сплава, в нижней — из более износостойкого (см. рис. 9.3). Такая конструкция матриц необходима при высадке стержневых деталей с редуцированием (см. рис. 9.6).
В некоторых конструкциях матриц для высадки болтов с тонкими головками применение вставок из твердого сплава затруднено. В этих случаях используют составные матрицы из стали и твердого сплава: высадка головки выполняется в стальной вставке, а штамповка стержня — в твердосплавной вставке (см. рис. 9.1, 9.2). Необходимо уменьшать также по возможности локальную концентрацию напряжений в твердом сплаве при конструировании инструмента. Это вызвано более низким сопротивлением разрушению при распространении трещины, чем у стали. Так, для самого пластичного твердого сплава ВК20К Kic = 27 МПа -м1/2, в то время как для высокопрочной стали этот коэффициент в 6,5—7 раз больше. Уменьшение возможности возникновения локальной концентрации напряжений во вставке твердого сплава достигается исключением резких переходов, консольных выступов, острых углов. При конусной запрессовке длинных вставок или же при применении сборной матрицы необходимо обеспечить отсутствие рас-прессовки вставок из обойм, что наблюдается при перемещении вставок вдоль оси. Для предотвращения осевого перемещения вставок целесообразно нерабочий торец матрицы шлифовать в форме сферы с большим радиусом. Эта поверхность должна опираться на плоское обоснование из стали с высокой твердостью или из твердого сплава с более высоким модулем упругости. В этом случае обеспечивается поджатие вставки в стальной обойме в процессе удара, а также исключаются возможность деформирования подложки и возникновение изгибающих напряжений во вставке. 9.3. Рациональные условия эксплуатации Важным фактором, определяющим работоспособность твердого сплава, являются условия эксплуатации. Выбранный твердый сплав должен обладать соответствующим сопротивлением разрушению и обеспечивать работу инструмента до определенного износа. Однако твердосплавный инструмент часто разрушается до наступления изнашивания. Изучение вида разрушения твердосплавного инструмента показало, что твердый сплав выходит из строя в результате сколов, образования радиальных трещин и отслаивания вставки из твердого сплава в направлении оси вставки. Скалывание объясняется недостаточным сопротивлением разрушению сплава выбранной марки. Иногда наблюдается скалывание ограниченного объема инструмента, обусловленного локальной концентрацией напряжений в этом объеме. В этом случае или сплав выбранной марки не обладает достаточным сопротивлением локальной концентрации напряжений, или допущена ошибка при конструировании инструмента. Наличие радиальных трещин и отслаивания в твердом сплаве свидетельствует о недостаточном предварительном обжатии вставки в радиальном направлении или распрессовке вставки в результате перемещения в осевом направлении. Эти причины разрушения устраняются конструктивной доработкой. Появление сетки микротрещин на деформирующей поверхности твердосплавного инструмента для горячего деформирования свидетельствует о недостаточном сопротивлении твердого сплава выбранной марки термическим напряжениям или о резких колебаниях температуры в процессе обработки. Последнее может быть устранено изменением технологии изготовления детали. Особое внимание следует обратить на устранение искажения формы и поверхностных дефектов твердосплавной заготовки до начала эксплуатации инструмента, что обеспечивается шлифованием алмазным инструментом до получения Ra = 1,6 мкм. Дефекты на поверхности вставки в виде микротрещин могут также возникать при предварительной электроэрозионной обработке, а также в процессе эксплуатации инструмента. Эти микродефекты являются зародышами преждевременного разрушения твердого сплава и обусловливают его низкую работоспособность. Поэтому эти дефекты должны быть также устранены шлифованием алмазным кругом с применением «мягких» режимов. Практика эксплуатации твердосплавных матриц и пуансонов для объемной штамповки шаров для шарикоподшипников показала, что на рабочей поверхности инструмента возникают в процессе штамповки усталостные микротрещины, концентрация и глубина проникновения которых повышается с увеличением длительности работы. Эти микротрещины, возникшие на ранней стадии штамповки, увеличиваются и, «прорастая» в глубь твердого сплава, приводят к разрушению инструмента на более поздних стадиях эксплуатации. Поэтому после того, как было отштамповано 47—70 % шаров, получаемых без повторного шлифования, матрицы и пуансоны были подвергнуты повторному шлифованию алмазным кругом на глубину 0,2—0,4 мм и вновь поставлены на холодно-высадочные автоматы. Этим инструментом был получен приблизительно такой же объем штампованных деталей до окончательного выхода его из строя. Работоспособность инструмента возросла в 1,4—2,6 раза, причем более значительно (в 2—2,6 раза) при объемной штамповке крупных шаров и меньше (в 1,4—1,6 раза) — при объемной штамповке мелких шаров. Следовательно, своевременное шлифование и доводка рабочей поверхности Твердого сплава в целях удаления микротрещин и других дефектов, возникающих в процессе эксплуатации до наступления разрушения вставок из твердого сплава, позволяют увеличить в среднем в 2 раза стойкость инструмента. Тщательное наблюдение за состоянием поверхности штампуемой детали и рабочей поверхности инструмента позволяет установить момент для проведения повторного шлифования. Следует также учитывать, что снижение уровня микронеровностей на рабочей поверхности снижает интенсивность адгезионного изнашивания твердого сплава и способствует дополнительному повышению работоспособности инструмента. Особенно жесткие требования должны предъявляться к оборудованию, которое оснащается твердосплавным инструментом. Таким образом, в большинстве случаев причины преждевременного разрушения инструмента, оснащенного твердым сплавом, следует искать в ненадежной конструкции, неправильных условиях эксплуатации. Подготовка металла для холодной высадки и выдавливания, а также применение смазочного материала оказывают большое влияние на стойкость инструмента, в основном матриц. |
