При естественном износе штампы выходят из строя в результате ряда разнородных процессов, из которых основными являются следующие:
- мелкое трещинообразование, связанное с микро- и макроскопическими разрывами металла, разгар;
- истирание, связанное с отрывом частичек металла штампа;
- смятие, связанное с местной пластической деформацией штампа.
Различные процессы износа штампов взаимно дополняют и ускоряют друг друга. Износ штампов происходит весьма неравномерно в различных участках ручья. Например, трещины чаще появляются в углах полости, а смятие на углах выступов и на мостике для заусенца канавки.
 |
Различают три стадии естественного износа штампов (рис. 5):
Рис. 5. Стадии износа штампов |
Стадия приработки происходит при штамповке первых десятков или сотен поковок и обеспечивает дальнейшую работоспособность штампа, поэтому в этот период требуется особо тщательный уход за штампом: хорошая смазка, достаточное и не слишком интенсивное охлаждение, недопущение «залипания» поковок или штамповки остывшего металла и т. п.
Стадия установившегося износа у хорошо приработанного штампа соответствует 80-90% времени его службы. В этот период работы может потребоваться зачистка или подправка ребер гравюры, которые необходимо выполнять с минимально возможной потерей металла. По этой причине абразивной подправке ручьев штампов следует предпочесть подправку пневматическим инструментом.
Стадия прогрессирующего износа сопровождается появлением борозд, выкрашиванием более крупных, чем обычно, частиц металла, углублением и расширением отдельных трещин. Ручей быстро теряет размеры, и во избежание брака штамповка дол ж ни быть прекращена.
Для упрощения последующей реставрации целесообразно не доводить штамп до полного износа, приурочивая его замену к концу смены или обеденному перерыву. Износ штампов определяют следующие факторы.
Образование трещин. Многократно повторяющиеся напряжения ниже предела текучести приводят к сетке разгара штампов. По этой причине разгар иногда полагают результатом термической усталости.
Опасные растягивающие напряжения появляются при охлаждении штампа, поэтому высокий нагрев его недопустим. Однако чтобы обеспечить среднюю температуру штампа 250-400° С, приходится допускать разогрев поверхности ручьев в процессе штамповки до более высокой температуры (500-600° С), а охлаждение этой поверхности до более низкой температуры (100-150° С). Это и создает перепад температур в несколько сот градусов в поверхностном слое, подверженном разгару. Для повышения разгаростойкости стали необходимо снижать максимальные тепловые напряжения, которые возникают в первый момент охлаждения штампов (за счет меньшей подачи коды вначале охлаждения), или применять внутреннее охлаждение штампов (см. рис. 4). Отдельные разгарные трещины (например, расположенные в углах полости) служат концентраторами напряжений тепловых и от внешних сил. что может привести к разрушению штампа. Особенно опасным для штампа является начальный период его работы, если штамп не прогрет до 250-400:°С (при постановке нового штампа, после выходных дней и других перерывов в работе).
Истирание. Полости и выемки ручьев, заполняемые выдавливанием,
подвержены истиранию в большей мере, чем полости, заполняемые осадкой в них
заготовки. Особенно велико истирание мостика канавки для заусенца в открытых
штампах, которое в большинстве случаев и является причиной выхода штампа из
строя. Места «прилипания» (застойные участки на контактной поверхности штампа,
затрудняющие деформацию) не подвержены истиранию. Истирание прогрессирует при
появлении сетки разгарных трещин. Для уменьшения истирания следует применять
более высокую степень фасонирования заготовок и штамповать поковки с возможно
меньшим заусенцем.
Если штамп выполнен с достаточной чистотой поверхности
(например, 7-9-й класс чистоты по ГОСТу 2789-51), то износ его за счет истирания
незначителен.
Деформация (смятие). Под влиянием местного разогрева штампа и больших давлений материал штампа в отдельных местах подвергается оплыванию, смятию и другим деформациям, ведущим к искажению формы полости (рис. 6).
 |
При деформации кромок полости образуются поднутрения, задерживающие удаление поковки из ручья (рис. 6, а), или, наоборот, происходит увеличение уклона штампа (рис. 6, б). Деформация кромок зависит от направления течения деформируемого металла в полости: либо металл течет в ступичную часть шестерни, как показано на рис. 6, а, либо в полость для образования ее венца (см. рис. 6, б). На рис. 6, в показана деформация бобышки, а на рис. 6, г - мостика канавки. При соударении молотовых штампов происходит смятие зеркала штампа, при этом глубина полостей и размеры п ковки по высоте уменьшаются. Рис. 6. Искажение формы полости штампа под плнянием его пластической деформации (стрелками указано направление оплывания штампа): 1 - поднутрение; 2 - увеличение уклона; 3 - деформация бобышки; 4 - деформация мостика канавки |
Чтобы снизить деформации элементов штампа, уменьшают количество ударов за счет применения дополнительных, например, черновых ручьев; улучшают фасонировку в заготовительных ручьях; применяют прок периодических профилей или вальцовку фасонных заготовок взамен штамповки заготовок из обычного проката и т. п.
Температуру разогрева молотового штампа в процессе работы можно снизить за счет повышения температуры штампуемого металла (штамповка в интервале более пысоких температур), при этом время штамповки сокращается настолько, что штамп не успевает нагреться до опасной температуры.
Налипание и свариваемость. Износ поверхности штампов приводит к появлению неокисленной и несмазанной поверхности металла штампа, к которой легко пристает деформируемый металл (налипание), и если поверхность этого металла при движении обнажена, то при больших давлениях и высоких температурах возможно полное схватывание металла (сварка). В противоположность истиранию налипание металла приводит к искажению формы ручья с уменьшением его объема.
