Повышение стойкости штампов горячей объёмной штамповки поковок деталей типа «лопасть»

Целью работы является повышение износостойкости штампового инструмента, применяемого при штамповке поковок деталей типа «лопасть», путём изменения конструктивно-технологических факторов: усовершенствование технологических процессов; изменения конструкции штампов и формы и размеров заготовок; химико-термическая обработка. Объектами исследования являются штампы горячей объёмной штамповки для изготовления поковок деталей типа «лопасть», изготавливаемых из инструментальной штамповой стали марки 5ХНВ ГОСТ 5950-2000. Предмет исследования – технология горячей объёмной штамповки поковок детали типа «лопасть» и ее влияние на объемный износ штамповой оснастки из инструментальной штамповой стали марки 5ХНВ. Научная новизна работы: компьютерные модели вариантов процесса формообразования поковок деталей типа «лопасть», позволяющих обосновать температурно-силовые режимы технологического процесса с помощью варьирования технологических факторов, непосредственно влияющих на работоспособность штампов, связанную с механизмом абразивного износа; выявленный характер изменения и максимальные значения энергосиловых параметров для новых вариантов технологии горячего деформирования сдвоенных поковок свидетельствуют о том, что кузнечно- штамповочное оборудование не нуждается в замене, т.к. технологические силы не превышают номинальных значений и может быть использовано с большей производительностью; закономерности, отражающие влияние изменения объема и способа установки и позиционирования исходной заготовки в штампе, а также внесенных изменений в конструкцию самого штампа на величину износа его рабочих поверхностей; математические модели многокритериальной оптимизации, устанавливающие степень влияния технологических параметров процесса горячей объемной штамповки (температуры и объёма заготовки, твёрдости гравюры штампа, теплового напора, напряженно-деформированного состояния штампового и деформируемого металлов) на интенсивность истирания наиболее уязвимых конструктивных элементов штампа, которая зависит от площади активного контакта растекающегося металла с элементами рабочих поверхностей штампа при изготовлении поковок типа «лопасть». Теоретическая и практическая значимость работы: – компьютерные модели и уравнения регрессии рассматриваемых вариантов технологических процессов ГОШ поковок с тонким полотном; – новые варианты технологий ГОШ поковок деталей типа «лопасть», обеспечивающие повышение износостойкости штампового инструмента: до 62 % – для поковок из алюминиевого сплава АК4-1 и до 23 % – при штамповке поковок из жаропрочной стали 13Х11Н2В2МФ-Ш; – новые конструктивные решения, обеспечивающие перераспределение потоков металла при заполнении рабочих полостей штамповой оснастки, что позволяет снизить расход металла на изготовление поковок деталей типа «лопасть» из АК4-1 на 12 %, а также повысить производительность за счёт штамповки сдвоенных поковок. Рационализация формы, размеров и способа расположения в ручье штампа заготовки при штамповке поковок из стали 13Х11Н2В2МФ-Ш позволяет повысить КИМ на 15 %; – результаты эксперимента по объемному износу образцов из штамповой стали 5ХНВ показали, что по сравнению с термообработкой на твёрдость HRC 41, дополнительное сульфидирование увеличило износостойкость в среднем на 25 %, а проведение азотирования на твёрдость HRC 62 – на 67 %.