ГОСТ 29077-91 Пресс-формы для резинотехнических изделий. Основные правила эксплуатации и ремонта
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СТАЛИ
ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПРЕСС-ФОРМ
1. Назначение стали ДИ 80
1.1. Сталь 05Х12Н6Д2СГТМФ (ДИ 80) по ТУ 14-19-75 предназначена для изготовления деталей пресс-форм, от которых, в основном, зависят эксплуатационные характеристики, общая трудоемкость изготовления или восстановления, точность или иной технико-экономический показатель (например ресурс) пресс-форм.
1.2. При изготовлении формообразующих деталей пресс-форм РТИ сталь ДИ 80 рекомендуется использовать взамен общемашиностроительных сталей 35, 40, 45, 40Х, 7Х3, 38Х2МЮА, 30ХГСА и других, приведенных в ГОСТ 14901, если они не в полной мере удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалам формообразующих деталей, связанным: с конструктивным усложнением РТИ, повышением требований к точности и качеству РТИ, расширением ассортимента применяемых резиновых смесей с агрессивными ингредиентами, повышением единичной мощности пресс-форм, расширением масштабов серийного производства РТИ и другими факторами, оправдывающими применение стали ДИ 80 для изготовления формообразующих деталей.
2. Основные технические характеристики стали ДИ 80
2.1. Сравнительный анализ характеристик общемашиностроительных сталей по п.1.2 настоящего приложения и стали ДИ 80 приведен в табл.2.
Таблица 2
Характеристика сталей | Стали | |
общемашиностроительные | ДИ 80 | |
Технологические характеристики | ||
Отрезка заготовок | Требуется | Требуется |
Отжиг, нормализация | Требуется | Не требуется, что позволяет сократить сроки и стоимость изготовления деталей |
Предварительная механическая обработка заготовок под закалку | ||
Твердость заготовок после закалки (фактор, определяющий технологичность стали) | 50 ... 60 | 26 ... 33 |
Отпуск заготовок (снижение твердости деталей для проведения механической обработки) | Требуется для снижения твердости до 32 ... 42 | Не требуется, что снижает сроки и стоимость изготовления деталей |
Практически достигаемые параметры шероховатости при механической обработке деталей, в том числе последующей полировке или доводке (при заданной трудоемкости) | До
| До |
Обезжиривание деталей перед созданием разделительного слоя | Требуется для уменьшения адгезии резины к материалу и для придания последнему коррозионной стойкости | Не требуется, что позволяет сократить сроки и стоимость изготовления деталей |
Создание разделительного слоя (хромирование, азотирование и т.п.) | ||
Полировка или доводка разделительного слоя | Требуется до
| |
Обезжиривание перед старением или 2-м отпуском (для общемашиностроительных сталей) | Требуется | Требуется |
Старение или 2-й отпуск (для общемашиностроительных сталей) окончательно обработанных деталей | Улучшает качество разделительного слоя (например, сцепление последнего с основным материалом и т.д.) | Увеличивает твердость до 43 ... 54 |
Деформация деталей при термической обработке, усложняющая изготовление деталей и снижающая точность их изготовления | Значительная (0,1% - 0,25%)
| Практически полное отсутствие (0,015% - 0,035%) без подстаривания деталей |
Восстанавливаемость дефектных деталей подваркой или наплавкой (фактор, снижающий потребность в страховом запасе деталей или пресс-форм) | Не практикуется из-за сложности технологии (снятие разделительного слоя, отжиг деталей и т.д.)
| Хорошая, что позволяет устранить скрытые дефекты или любой вид брака на любом этапе изготовления деталей |
Шлифуемость, полируемость | Удовлетворительная | Хорошая, что также способствует сокращению сроков и стоимости изготовления деталей |
Шлифовочные дефекты (прижоги, микротрещины), уменьшающие стойкость против адгезии формируемой резины | Наблюдаются | Не наблюдается, что улучшает качество РТИ и увеличивает ресурс пресс-формы |
Изменение геометрических форм деталей при шлифовании (фактор, приводящий к отклонению от чертежа) | Наблюдается, что усложняет технологию изготовления деталей | Не наблюдается, что упрощает технологию изготовления деталей |
Прижигание (охрупчивание) острых кромок, образование наростов на них при создании разделительного слоя, требующие притупления кромок рабочих частей | Наблюдается, поэтому перед созданием разделительного слоя острые кромки притупляют, что способствует образованию утолщенного облоя на РТИ | Не наблюдается, так как сталь ДИ 80 не требует создания разделительного слоя, что позволяет детали пресс-форм изготавливать с острыми кромками |
Доработка пресс-формы по результатам апробирования (фактор, способствующий ускоренному освоению новых РТИ и резин и ликвидирующий необходимость изготовления новой пресс-формы по результатам апробирования) | Не допускается из-за нарушения целостности разделительного слоя | Допускается ввиду отсутствия разделительного слоя, что устраняет необходимость изготовления новой пресс-формы по результатам апробирования |
Стойкость режущего инструмента, способствующая сокращению сроков и стоимости изготовления пресс-форм | Незначительная из-за значительной твердости деталей (32...42 | В 1,5-2 раза выше, так как твердость деталей под механическую обработку составляет 26...33 |
Размеры частиц упрочнителей, определяющие минимально допустимые радиусы скругления рабочих частей, чтобы не происходило их выкрашивание и происходило отделение облоя от РТИ | Соизмеримы с радиусами скругления рабочих частей | На порядок меньше, поэтому округление рабочих кромок не производится, что улучшает условия отделения облоя от РТИ |
Выкрашивание частиц упрочнителей, приводящее пресс-форму к окончательному браку | Наблюдается
| Не наблюдается, что снижает сроки и стоимость изготовления пресс-форм и РТИ |
Отклонение размеров формообразующих деталей от чертежа | Отклонения наблюдаются (деформация, притупления и т.п.)
| Отклонения не наблюдаются, что улучшает качество РТИ |
Устранение в готовой пресс-форме конструкторских дефектов | Не устраняют из-за сложности доработки пресс-формы (снятие разделительного слоя, отжиг деталей и т.д.) | Устраняют наплавкой или подваркой, что устраняет, в свою очередь, необходимость изготовления новой пресс-формы |
Неравномерность твердости деталей, определяющая стабильность их физико-механических свойств | До 10 единиц | До 4 единиц |
Допускаемые отклонения температуры закалки, определяющие возникновение брака при закалке | ±10 °С | ± 50 °С, что снижает до минимума возникновение брака при закалке |
Неравномерность толщины разделительного слоя | Наблюдается, что снижает стойкость пресс-форм
| Не наблюдается, так как сталь ДИ 80 не требует создания разделительного слоя |
Эксплуатационные характеристики | ||
Сопротивление формообразующих деталей смятию и износу | Низкое из-за незначительной твердости (32...42 | Высокое из-за значительной твердости (43...54 |
Острота кромок рабочих частей формообразующих деталей (фактор, определяющий толщину облоя) на РТИ | Кромки притуплены (см. технологические характеристики), что способствует утолщению облоя | Кромки острые, что позволяет изготавливать РТИ практически без облоя |
Отслаивание (выкрашивание) разделительного слоя, приводящее к коррозии деталей и браку РТИ | Наблюдается | Не наблюдается из-за отсутствия разделительного слоя |
Гамма-процентная наработка до отказа | По ГОСТ 14901 | В 1,5-8 раз больше наработки сталей по ГОСТ 14901 |
Периодичность удаления нагара | Через 5-25 отпрессовок-часов | На порядок реже, что снижает сроки и стоимость изготовления РТИ |
Появление забоин, вмятин, рисок на рабочих поверхностях формообразующих деталей, снижающее качество РТИ | Через 20-40 отпрессовок-часов, из-за незначительной твердости (32...42
| На порядок реже из-за значительной твердости (43... 54 |
Полируемость сталей, определяющая трудоемкость текущих ремонтов пресс-форм | Удовлетворительная
| Хорошая, что снижает трудоемкость ремонта пресс-формы |
Состояние облоя на РТИ, определяющее трудоемкость зачистки РТИ | Выступание утолщенного облоя на РТИ из-за притупления кромок рабочих частей | Несжимаемая пленка облоя на РТИ, а в безоблойной пресс-форме облой обрезается острыми кромками рабочих частей |
Коррозия формообразующих деталей, снижающая стойкость последних против адгезии формуемой резины | Наблюдается из-за отслаивания (выкрашивания) разделительного слоя | Не наблюдается, из-за высокой коррозионной стойкости стали ДИ 80, что увеличивает ресурс пресс-формы и улучшает качество РТИ |
Ремонтные характеристики | ||
Капитальный ремонт деталей пресс-форм (фактор, снижающий потребность в пресс-формах дублерах) | Не практикуется из-за сложности технологии, поэтому пресс-формы утилизируются | Производится ввиду простоты технологии (подварка или наплавка, механическая обработка и старение до твердости 43...54 |
Восстановление изношенных или пластически деформированных деталей наплавкой или подваркой (фактор, снижающий потребность в ЗИП) | Не практикуется из-за плохой свариваемости сталей в упрочненном состоянии | Проводится, так как сталь ДИ 80 хорошо сваривается в любом состоянии |
Упрочнение после подварки или наплавки (фактор, увеличивающий ресурс пресс-формы) | Не практикуется | Достигается старением до твердости 43...54 |
Гамма-процентный ресурс формообразующих деталей после ремонта | Ремонт не практикуется | Не менее 0,8 первоначальной, что уменьшает потребность в пресс-формах |
Физико-механические свойства | ||
Предел прочности Н/мм | 800-1200 | 1600-1800 |
Предел текучести, Н/мм | 600-1100 | 1500-1700 |
Ударная вязкость | 1-60 | 5-30 |
Относительное: | ||
удлинение | 1-20 | 2-3 |
сужение | 2-30 | 4-5 |
Экономические характеристики | ||
Доля стоимости материала от стоимости пресс-формы | 5%-8% | 5%-10% |
Коэффициент времени изготовления деталей | 1,0 | 0,4-0,6 |
Коэффициент трудоемкости изготовления деталей | 1,0 | 0,5-0,7 |
, поэтому для проведения механической обработки проводят отпуск заготовок
, при изготовлении заготовок ковкой или штамповкой закалка не требуется
, что снижает стойкость пресс-форм
мкм 
мкм, в результате чего улучшается внешний вид РТИ
мкм 
, в результате чего увеличивается стойкость пресс-форм
) под механическую обработку
, что увеличивает ресурс пресс-форм
)
)
) деталей 
) деталей, что увеличивает ресурс пресс-форм
)
, Дж/см2.2. Физико-механические свойства стали марки ДИ 80 приведены в табл.3.
Таблица 3
Свойства | Температура испытаний, °С | |||||||
20 | 150 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 650 | |
Предел прочности, Н/мм | 1600-1800 | 1500-1600 | 1400-1500 | 1350-1400 | 1200-1300 | 800-850 | 400-500 | 250-350 |
Предел текучести, Н/мм | 1500-1700 | 1400-1500 | 1350-1400 | 1250-1350 | 900-1150 | 600-700 | 350-450 | 200-250 |
Ударная вязкость | 5-10 | 10-15 | 15-20 | 20-25 | 25-30 | 35-40 | 90-110 | 140-150 |
Относительное: | ||||||||
удлинение | 2-3 | 2-4 | 3-7 | 5-7 | 6-8 | 8,5-9,5 | 15-20 | 20-25 |
сужение | 4-5 | 5-6 | 8-13 | 23-35 | 40-45 | 55-60 | 75-80 | 80-85 |
, Дж/см3. Технология ковки и штамповки заготовок
3.1. Заготовки под ковку и штамповку отрезают на токарных станках, механических пилах или рубят на молотах. В последнем случае штанги необходимо подогревать до ковочных температур. Перед ковкой или штамповкой заусенцы и другие внешние дефекты с заготовок должны быть удалены пологой зачисткой наждачным инструментом.
3.2. Заготовки под ковку или штамповку нагревают в электрических или газовых печах, температуру которых контролируют и автоматически регулируют с помощью потенциометров. Температуру окончания ковки и штамповки выборочно контролируют пирометром.
3.3. Во избежание образования трещин нагревание заготовок диаметром (стороной квадрата) более 60 мм необходимо осуществлять ступенчато: первоначально при 700 °С - 800 °С (до полного прогрева металла), затем при температурах ковки или штамповки. Для проведения предварительного прогрева допускается использовать отдельную печь или осуществлять его в менее нагретой зоне основной печи.
Время нагревания определяют опытным путем в зависимости от сечения, расположения и числа заготовок в печи, типа и мощности печи. Не допускается резкий перегрев отдельных частей заготовки, нагрев должен быть равномерным.
3.4. Температурный интервал ковки, штамповки заготовок - 1150 °С - 850 °С. Допустимая степень деформации за один ход - 80%, т.е. практически выбор температурно-силовых параметров обработки давлением без промежуточного подогрева определяется мощностью оборудования, а не возможным нарушением сплошности металла вследствие низкого коэффициента деформационного упрочнения стали ДИ 80.
Во избежание получения крупнозернистого излома и подавления выделения карбонитридов необходимо заканчивать обработку давлением при температуре не выше 900 °С; после окончания ковки или штамповки заготовки охлаждают на воздухе. Эта операция позволит исключить закалку, твердость поковок (штамповок) должна быть 26...36 
. Отжиг как операция отсутствует у стали ДИ 80.
3.5. Ковка квадратной заготовки в торец не допускается во избежание образования трещин; перед осадкой сечению заготовки необходимо придать форму круга или многогранника.
Ковку необходимо проводить на оборудовании, обеспечивающем деформацию металла не только в прилегающих к поверхности слоях, но и в сердцевине поковки.
4. Последовательность операций при изготовлении деталей пресс-форм