» » Способы предохранения форм от износа
23.04.2015

Ранее были описаны факторы, влияющие на износ форм, регулируемые мероприятиями технологического порядка и условиями поступления металла в форму. He менее важное значение для стойкости форм (кроме материала формы и его термической обработки) имеют также различные методы улучшения и упрочнения поверхности формы и профилактические мероприятия для снятия напряжений, образующихся в процессе эксплуатации формы.
Окисная пленка, покрывающая форму после термической обработки, в некоторой степени способствует увеличению ее стойкости, поэтому участки формы, не работающие на трение, не следует зачищать после закалки настолько, что будет снята эта защитная пленка. Однако в тех частях формы, где может быть налипание металла на форму или заедание подвижных и выступающих частей при сиянии с них отливки, должна быть произведена зачистка форм после закалки (шлифованием или полированием). При наличии больших уклонов формы не полируются. Полирование следует производить в направлении движения стержней.
Хромирование дает результаты только при диффузионном способе поверхностного насыщения. Формы, подвергшиеся электролитическому и горячему хромированию, не обнаруживают достаточной стойкости при высоком нагреве.
Воронение форм. Для предохранения форм от налипания на них расплавленного металла их рабочую часть подвергают воронению; образующаяся при этом окисная пленка является прослойкой между формой и сплавом. Для этого матрицы после окончательной очистки закладывают в печь, нагревают до 450—500° и погружают в холодное масло; после незначительной выдержки, необходимой для сгорания масла на 'поверхности изделия, матрицы направляют обратно в печь. Нагрев и охлаждение повторяют 3—4 раза. В результате на полированной части матрицы образуется темная оксидная пленка, предотвращающая налипание металла.
Оксидофосфатные покрытия. Для увеличения стойкости форм на рабочей поверхности с помощью оксидофосфатного покрытия создают несмачиваемую защитную пленку, обладающую стойкостью против истирания и эластичностью.
Чтобы образующаяся фосфатная пленка имела мелкозернистое строение, способствующее повышению эластичности, защитных свойств и сцепления с металлом формы, фосфатирование производится в присутствии окислителей-нитратов кальция, бария или цинка.
Процесс оксидофосфатного покрытия производится в две операции: 1) щелочное оксидирование для нанесения подслоя из окоидной пленки и 2) фосфатирование в соли «Мажеф» (смесь первичных фосфатов марганца и железа).
Щелочное оксидирование и фосфатирование производят обычным способом, причем последнее осуществляется при следующем составе ванны: 16,2—16,7% соли «Мажеф» и 83,8—83,3% азотнокислого цинка; температура ванны 65—70%; общая кислотность раствора 70—105%; свободная кислотность раствора 3,5—5,5%.
Применение оксидофосфатного покрытия дает хорошие результаты на литниковых втулках; оно опробовано также с положительным результатом на формах с хорошо обтекаемой поверхностью рабочей полости, из которой легко удалять отливку без разрушения защитной пленки
Устранение трещин. Устранение трещин в самой начальной стадии их развития шлифованием дает положительные результаты; чеканка же трещин не рекомендуется.
Стойкость форм может быть повышена путем повторных отпусков, применяемых в качестве профилактической меры для предупреждения растрескивания.
Когда внутренние напряжения, образующиеся в форме вследствие разности объемных изменений, достигают наибольшего значения, форму снимают и подвергают повторному отпуску при 580° (для стали ЗХ2В8) для снятия этих напряжений. Для каждой формы в зависимости от ее массы и заливаемого сплава определяется срок ее службы до повторного отпуска. Как показывает практика, повторные отпуски значительно увеличивают общий срок службы формы.
Поверхностное упрочнение. Чем выше твердость материала формы, тем меньше взаимодействие сплава с железом формы, однако повышение твердости путем закалки значительно понижает пластичность материала формы и он делается сильно чувствительным к различным напряжениям и к образованию трещин разгара.
При поверхностном упрочнении высокая твердость сочетается с пластичной сердцевиной. Из числа методов поверхностного упрочнения следует отметить электроискровое покрытие рабочей поверхности твердыми сплавами и азотирование.
Электроискровое покрытие дает хорошие результаты для упрочнения участков форм и стержней, подвергающихся наиболее сильному износу от прямых ударов струи металла.
Хорошие результаты получаются при троекратном покрытии твердыми сплавами марок Т15К6 и ВК8. Покрытие производится последовательно на трех режимах: грубом — при 85—120 мкф, среднем — при 85 мкф и окончательно —на мягком режиме при 5 мкф.
Благодаря получению устойчивого слоя электроискровое покрытие увеличивает стойкость форм и устраняет прилипание металла.
Для покрытия может быть применена любая электроискровая установка.
Азотирование. Для увеличения поверхностной твердости одновременно с сохранением вязкой сердцевины применяется азотирование матриц (процесс насыщения стали с поверхности азотом до 0,5 мм).
Начисто отделанные и отшлифованные детали форм, предварительно закаленные и отпущенные на сорбитовую структуру, нагреваются в герметически закрытом муфеле электрической печи в атмосфере аммиака.
Применение азотирования дает следующие преимущества:
1) высокую поверхностную твердость при значительной вязкости сердцевины;
2) высокую сопротивляемость изнашиванию и усталости при переменных нагрузках;
3) наименьшее изменение объема, что дает возможность получать деталь с сохранением точных размеров;
4) повышенное сопротивление коррозии;
5) способность хорошо полироваться.
Режим азотирования форм из стали ЗХВ8 состоит в следующем.
Перед загрузкой в печь детали тщательно обезжиривают бензином или серным эфиром и располагают в сетках таким образом, чтобы газ свободно их омывал. После закладки деталей печь герметически закрывают и в течение 4—5 час. пропускают аммиак для удаления воздуха из печи. Когда воздух полностью удален включают нагреватель. Печь разогревается до температуры азотирования (520—570°); при этом все время нужно следить, чтобы давление газа в печи находилось в пределах 30—50 мм вод, ст. Систематическую подачу аммиака следует временами прекращать, так как объем аммиака в печи с повышением температуры увеличивается.
Процесс азотирования продолжается при указанных температурах 45—55 час. при степени диссоциации аммиака 25—35 %. Глубина азотированного слоя за каждые 10 час. возрастает примерно за 0,10 мм.
После выдержки при температуре азотирования детали подвергают отпуску при 680—700° с выдержкой в течение 2—2,5 час. без подачи аммиака, затем продолжают медленно их охлаждать. Места деталей, которые не нужно азотировать, обмазывают асбестом на жидком стекле.
После азотирования твердость повышается примерно на 10 единиц по шкале Роквелла.
Высокую поверхностную твердость особенно важно иметь в каналах литниковых втулок, работающих в очень тяжелых условиях.
Между тем, при закалке литниковых втулок образующиеся пары затрудняют равномерную закалку канала, который поэтому быстро изнашивается, вызывая налипание металла на пораженных местах.
Иногда азотирование применяется вместо закалки, главным образом для того, чтобы избежать поводок, образующихся при термической обработке.
Значительного повышения твердости после азотирования можно достигнуть только для форм, изготовленных из стали, содержащей алюминий, хром, ванадий, вольфрам, титан и другие элементы, образующие твердые нитриды.
Если для исправления формы нужно умягчить ее поверхность, то детали могут быть деазотированы. Азотированный слой снимают, нагревая детали в соляной ванне, состоящей из смеси NaCl+KCl, при температуре 800—820°, затем охлаждают в золе.