научный журнал «Актуальные исследования» #33 (112), август '22

Плазменная обработка штамповой оснастки

В ходе работы рассмотрены материалы для штампов, а также возможность проведения плазменной обработки. Выявлены достоинства и недостатки.

Аннотация статьи
плазменная закалка
структура
чугун
Ключевые слова

Плазменная закалка на образце ВЧ60

В ходе работы рассмотрен материал ВЧ60. Для определения микроструктуры образцы был использован микроскоп Olympus мод. PMG-II. Для определения химического состава спектроанализатор QSN 750.

В ходе проверки были выявлены следующие результаты. Химический состав марки приведен в таблице 1.

Таблица 1

Состав ВЧ60

Элемент

C

Si

Mn

P

S

Cr

Ni

Cu

Mg

Экспериментальное содержание

3,125

2,02

0,34

0,031

0,009

0,04

0,06

0,24

0,027

Содержание по ГОСТ 7293-85

3,0-3,3

2,4-2,8

≤0,8

≤0,1

≤0,02

≤0,15

≤0,4

≤0,3

 

Результаты исследования микроструктуры показали следующее (таблица 2):

Таблица 2

Структура образца

Основа

Карбид

Феррит

Графит

Перлит – 80%

В отдельных зонах до 1%

20%

Тип V, VI

Структура экспериментального чугуна представлена на рисунке 1.

а

б

Рис. 1. Структура ВЧ60: а – не травленный образец, ×100; б – травленный 2,5 мл. HNO3+C2H5OH, ×100

Образец содержит меньше кремния, чем ГОСТовый образец, однако, все остальные показатели материала соответствуют требованиям. Микроструктура закаленного чугуна состоит из плохо травящегося слоя с включением шаровидного графита (рисунок 2).

Рис. 2. Микроструктура ВЧ60 после плазменной закалки ×100

Плазменная закалка заключается в нагреве участка со скоростью 103-104оС/с до высоких температур. Затем идет охлаждение с большой скоростью, благодаря передачи тепла во внутренние слои. При этом идет формирование мелкодисперсной структуры с высокими свойствами на эксплуатацию. Линейная скорость плазменной дуги находилась в пределах 50-1000А; Расстояние от сопла плазмотрона до поверхности изделия 2–100 мм. Значения твёрдости может находиться в пределах 50-60 HRC.

В ходе экспериментальной части была проведена плазменная закалка образцов из ВЧ60. На рисунке 3 представлен образцы, полученные в ходе эксперимента.

Рис. 3. Плазменная закалка на экспериментальных деталях

После получения экспериментальных образцов, было принято решение провести испытания на соответствие твердости полученных деталей, требуемым деталям штампа. Измерения производились твердомером УЗИТ-3. Итоги исследования представлены в таблице 3.

Таблица 3

Итоги измерения твердости

Деталь штампа

Требуемая твердость HRC

Полученная твердость HRC

Матрица

53-59

55

Пуансон

53-59

57,3

Прижим

53-59

55

В ходе экспериментов можно сказать, что данная обработка может быть использована для производства штамповой оснастки.

Преимущества плазменной закалки: Глубина больше, по сравнению с другими методами; Высокий КПД нагрева (до 85%); Не требуются дополнительные химические препараты и вещества; Не требуется специальная среда; Низкая стоимость, простота, малые габариты оборудования; Возможность применения автоматизированных процессов. Экономическая эффективность: Повышение износостойкости, снижение затрат на необходимость ремонта или производства запасных деталей; Снижение времени и средств из-за снижения сложности процесса; Уменьшение рабочего персонала.

Текст статьи
  1. Коротков В.А Поверхностная плазменная закалка / В.А.Коротков; М-во образования и науки РФ; ФГАОУ ВПО «УрФУ им. Первого Президента России Б.Н.Ельцина», Нижнеталил. Технол. Ин-т (фил.) – Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2012. – 64с.
Список литературы