ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ / Отраслевое машиностроение

к.т.н. Харисов Л.Р, к.т.н. Мухаметзянова Г.Ф., Яковлева Д.М.

Набережночелнинский институт Казанского (Приволжского)

федерального университета, Россия

Методика оценки износа материалов для штампов

твердо-жидкой штамповки.

В современном машиностроении при выборе инструментальных материалов для ковочных штампов, последовательно совмещающего литье в кристаллизатор и других конструкций, работающих в условиях циклического температурно-силового воздействия и контакта с частично закристаллизовавшимися металлами, руководствуются показателями сопротивления сталей термомеханической усталости и их физико-химической устойчивости при взаимодействии с металлическими расплавами.

Известен способ исследования термомеханической усталости материалов, который заключается в том, что образец закрепляют в захватах нагружающего устройства, нагружают внешней нагрузкой, помещают в ванну со средой и нагревают исследуемую зону образца за счет непосредственного контакта ее с высокотемпературным нагревателем.

Этот способ не позволяет получать достаточно достоверную информацию об особенностях протекания процессов гидроабразивного износа в штампах и других аналогичных конструкциях, подвергающихся специфическому воздействию штампуемого сплава, находящегося в частично закристаллизовавшемся двухфазном состоянии.

В предложенной методике определения термо-механической усталости и износа инструментальных материалов, находящихся в контакте с твердо-жидкими двухфазными расплавами, литейный сплав приготавливается в специальном кристаллизаторе, который затем дозировано подается под усилием прессования в зону исследуемого участка образца.

Принципиальная схема испытаний по предлагаемому методу представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема способа испытаний материалов на термомеханическую усталость и износ: 1 – образцы, 2,3 – захваты, 4 – ванна с охладителем,

5 – кристаллизатор, 6 – камера прессования, 7 – поршень, 8 – пуансон,

9 – упор, 10 – литниковые каналы.

Образцы 1 прямоугольного сечения закрепляют в захватах 2 и 3, нагружают внешней механической нагрузкой Р, помещают в ванну 4 с охлаждающей средой и нагревают исследуемую зону «а, б» образцов за счет контактирования с подвижным твердо-жидким сплавом.

Твердо-жидкий сплав получают в водоохлаждаемом кристаллизаторе 5, внутренняя полость которого одновременно является камерой прессования.

В исходном состоянии в камеру прессования 6 кристаллизатора 5 введен снизу поршень 7, который образует днище кристаллизатора 5. Затем в камеру прессования кристаллизатора заливается расплав, и после частичного его затвердевания он прессуется с помощью прессующего пуансона 8. При этом поршень 7 опускается вниз до упора 9 и открывает доступ прессуемого сплава в щелевидные прямоугольные каналы 10, в нижние поверхности которых введены исследуемыми зонами «а, б» образцы 1. В процессе прессования частично закристаллизовавшаяся отливка разрушается. При этом твердая и жидкая фазы отливки в щелевых каналах 10 взаимодействуют с исследуемыми участками «а, б» образцов. После кристаллизации под высоким давлением жидкой фазы литейного сплава в исследуемой зоне образцов осуществляется операция их разгружения от внешнего усилия Р и удаляется пресс-остаток. Затем производится исследование поверхности образцов в зоне непосредственного контактирования с подвижным твердо-жидким сплавом на возникновение трещин и износа.

Таким образом, аналоговые и квазианалоговые способы испытаний позволяют получить интегральную и дифференциальную зависимость критериев разрушения от параметров нагружения и структуры материала.

Литература

1. Способ исследования термомеханической усталости материалов [Текст]: а.с. 252690 СССР МКИ³ G 01 N 3/18 / Б.Ф.Трахтенберг, Г.А.Котельников, М.С.Колесников, В.М.Бобров, В.А.Калашников (СССР). – №1249903/25-28; заявл. 24.06.68; опубл. 22.09.69, Бюл. 29. – 2 с.: ил.

2. Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов – М., Металлоиздат, 1962. – 276 с.

3. Трахтенберг Б.Ф. и др. Повышение работоспособности инструмента по результатам квазианалоговых испытаний // Механика. – Куйбышев, 1972. – С. 25-33.