Общая стойкость штампов складывается из стойкости нового штампа и стонкостей после ряда его возобновлений. В крупносерийном и массовом производствах штампы обычно возобновляют для штамповки одного и того же типа поковок. При небольших сериях поковок практикуют возобновление штампов с одновременной их переточкой на другой тип поковок примерно того же размера. При рациональном использовании штампов возможна их переделка после окончательного износа на штампы меньшего размера. Общая стойкость штампов, в основном зависящая от формы и размера поковок, определяется возможным количеством возобновлений штампов в пределах допустимых размеров по высоте.
Общую стойкость штампа можно определить по выражению
,
(4)
где z - средняя стойкость штампа за одну установку в шт.
При работе со штампами большой твердости для их возобновления необходим отжиг или высокий отпуск. После возобновления штампы подвергают обычной термической обработке и стойкость их такая же, как и новых. Пели возобновление штампов возможно в термообработанном состоянии, то в зависимости от глубины прокаливаемости стали каждое следующее возобновление снижает их твердость, а следовательно, и стойкости. В этом случае стойкость штампа определяют по формуле
,
(5)
где Гη— коэффициент, учитывающий снижение стойкости штампа после возобновлений.
Расход штампов определяется их стойкостью, которая в значительной степени зависит от марки штампуемой стали, способа изготовления штампов и условий их эксплуатации. В табл. 19 приведена сравнительная стойкость молотовых штампов, изготовленных из различной стали при штамповке одной и той же поковки, а в табл. 20 - средние данные стойкости и расхода штамповой стали 5ХНМ на 1000 кг поковок при изготовлении их на молотах крупными сериями из различных марок среднелегированной стали.
Таблица 19. Относительная стойкость молотовых штампов
|
Материал штампа |
У7 |
4ХС |
5ХГМ |
5Х НМ |
3Х2В8 |
X12M |
|
Относительная стойкость в % |
100 |
120 |
140 |
130 |
250 |
320 |
Таблица 20. Средняя стойкость молотовых штампов из стали 5ХНМ
|
Тип поковок |
Стойкость до первого |
Число |
Стойкость до |
Удельный расход |
|
Тяжелые и длинные поковки (передние оси, коленчатые валы) |
3 500 |
3 |
10 500 |
7.8 |
|
Поковки типа поворотных кулачков |
5 000 |
3 |
15 000 |
11.0 |
|
Шатуны и рычаги средних размеров |
10 000 |
4 |
40 000 |
13,5 |
|
Поковки типа шестерен |
15 000 |
4 |
60 000 |
12.0 |
С увеличением относительных размеров и веса штампов их стойкость возрастает. Большой объем штампов способствует лучшему отводу тепла в процессе работы, поэтому штампы малого размера для одних и тех же поковок имеют пониженную стойкость. Штампы для небольших поковок отличаются большей стойкостью по сравнению со штампами для крупных поковок. Ухудшение теплового режима крупных штампов приводит к большему износу их. Штампы крупных молотов и прессов менее стойки, например, для молотов с весом падающих частей до 1 т суммарная стойкость штампов достигает 18 000-20 000 поковок, для 2-3-тонных молотов - 10 000-12 000, а для 5-10-тонных молотов и более только 3000-6000 поковок.
 |
На рис. 12 приведена зависимость средней межремонтной стойкости молотовых штампов (из стали 5ХНВ, с твердостью рабочей поверхности НВ 341-368) от веса и сложности поковок. Рис.12. График стойкости молотовых штампов: I - поковок I группы; II- поковок; II группы; III-поковок III группы Штамповка поковок из углеродистой и среднелегированной стали осуществлялась при температуре нагрева 1150-1200° С и подогреве штампа газовыми горелками до 250-400° С. |
Применялась смазка штампов мазутом, сбив окалины производился на зеркале штампа с последующей обдувкой воздухом. Для поковок типа тел вращения и им подобных (I группа, кривые 1) стойкость штампов, определяемая по кривым, действительна для отношения приведенной высоты (Hпp=V/Fmax) к наибольшему диаметру поковки Hпp/Dп=0,15. При величине этого отношения 0,05 и менее полученную характеристику стойкости штампа следует умножить на 0.7; при Hпp/Dп=0,05÷0,1 - соответственно на 0,85, а при Hпp/Dп= 0,3 и более - на 1,2.
Для поковок валов (II группа) и поковок других форм, некруглого сечения, но с удлиненной осью (III группа) соответствующие кривые показывают среднюю стойкость штампов в зависимости от веса поковок.
Стойкость штампов можно определить по формуле
Z=A/Gm
где G — вес поковок в кг; А и m — коэффициенты: для поковок I группы соответственно 940 и 0,42; II группы —8400 и 0,4; III группы — 4500 и 0,35.
 |
Чем больше высота поковки, тем ниже стойкость штампов (рис. 13). С увеличением высоты мостика заусенца h3 по отношению к высоте поковки Н стойкость штампов (в связи с уменьшением сопротивления металла деформации) увеличивается (рис. 14). Для открытых штампов обычно смятие мостика канавки для заусенца. С увеличением высоты заусенца h3, и радиуса r округленна мостика канавки стойкость штампа для одной и той же поковки увеличивается; Рис. 13. Зависимость стойкости штампов от высоты поковок при штамповке на молотах с весом падающих частей 1-8 т |
 |
Рис. 14. Зависимость средней стойкости молотовых штампов А от отношения h3/H поковок типа шестерен: I — область преобладающего износа смятием; II — область износа истиранием Недостаточный вес падающих частей молота приводит к увеличению числа ударов при штамповке и ускорению износа штампов. Оптимальным числом ударов при штамповке на молотах считают от одного до трех, однако штамповка за один удар, предпочтительная в отношении производительности работы, не рациональна при отсутствии чернового ручья вследствие пониженной стойкости мостика канавки для заусенца. У прессовых открытых штампов, в которых штамповка осуществляется за один ход, обычно бывает черновой или формовочный ручей, а канавки выполняют с увеличенной шириной мостика. |
Нижняя половина штампа (молотового особенно) изнашивается быстрее, чем верхняя, поэтому ее иногда делают более высокой или изготовляют 2 шт. на каждый экземпляр верхней половины. Делают также в молотовых штампах и по два шпоночных гнезда, тогда каждую часть штампа можно использовать и как верхнюю, и как нижнюю. Кроме того, применяют диагональное расположение клиньев (по условиям безопасности вверху левый клин), при котором верхняя и нижняя половинки штампов взаимозаменяемы.
 |
Наиболее изнашиваемым ручьем, определяющим срок эксплуатации штампа, является окончательный (чистовой) ручей. Поэтому не рекомендуется производить правку поковок в основном штампе (после горячей обрезки заусенца). При обычной смазке нет необходимости полировать поверхность штампов, так как при этом наблюдается налипание на нее металла. При обработке по 7-му классу точности (ГОСТ 2689—54) достаточным является 9-й класс чистоты поверхности (по ГОСТу 2789-59). На рис. 15 видно, что износ вальцовых штампов при повышении чистоты обработки поверхности с 5-го до 8-го класса снижается, а при повышении до 10-го класса — возрастает. Рис. 15. Влияние чистоты поверхности вальцовых штампов на интенсивность их изнашивания: 1 - для стали 4Х8В2; 2 - для стали 5ХНТ |
На ряде заводов применяют литые штампы, в том числе и молотовые, стойкость которых в общем не ниже, чем у кованых, а по некоторым данным даже выше.
Высокую стойкость имеют штампованные штампы, обладающие лучшей макроструктурой и имеющие остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое рабочей части.
 |
На рис. 16 дано сопоставление стойкости молотовых штампов и штампов кривошипных горячештамповочных прессов в зависимости от веса поковок. Сопоставление произведено при штамповке поковок типа тел вращения в одинаковых условиях (нагрев в мазутных печах, отсутствие гидравлической очистки, смазка штампов мазутом), по данным минского тракторного завода. Стойкость прессовых штампов для небольших и средних по весу поковок (1-2 кг) значительно ниже стойкости молотовых штампов. С увеличением веса поковок до 4-6 кг разница уменьшается, и при дальнейшем увеличении веса (до 8-12 кг) несколько более высокой стой кости обладают прессовые штампы. Рис. 16. Сопоставление стойкости молотовых и прессовых штампов для поковок различного веса |
 |
Стойкость высадочных штампов можно определить по графикам (рис. 17) применительно к поковкам пяти групп сложности:
Рис. 17. График стойкости штампов ГКМ до полного износа: а - пуансонов; 1- пуансоны для набора; 2 - пуансоны формовочные; 3 - вставки для матриц; 4 - вставки для пуансонов; б — матриц Количество возобновлений: 4 для группы IV; 6 для группы III и 8 для остальных групп. |
 |
Стойкость штампов горячей и холодной обрезки заусенца и перемычек, а также удельный расход штамповой стали приведены на рис. 18. Группы сложности поковок характеризуются следующими признаками: 1 — шестерни, шайбы; II— крышки подшипников и другие квадратные и прямоугольные поковки; III — вилки, крестовины; IV — валики, рычаги прямые и сложные; V — кривые рычаги, крюки; VI — поворотные кулаки, буксирные крюки; VII —коленчатые валы, передние оси. Рис 18. Графики стойкости (а) и удельного расхода штамповой стали (б) для обрезных штампов: 1 — пуансоны для горячей обрезки; 2 — матрицы для горячей обрезки; 3 — пуансоны для холодной обрезки; 4 — матрицы для холодной отрезки При планировании расхода штамповой стали соответствующий расход штамповых заготовок N в кг на 1 т поковок определяют по выражению N=1000Q/(n+1)zG где Q - вес комплекта штамповых заготовок в кг; n - число возобновлений штампа до полного износа; r - средняя стойкость штампа за одну установку в шт.; G - вес поковки в кг. |
