СТАЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЬЕВЫХ ФОРМ

Виноградова В.К.,
(ООО "Полимер-инжиниринг", г. Киев, Украина)

Одна из проблем для специалистов, занимающихся переработкой полимеров на территории бывшего СССР, это проблема изготовления качественного формующего инструмента. Мы постараемся рассмотреть составляющие этой проблемы и начнем с литьевых форм, иготовление которых приходится осуществлять в большинстве случаев не на территории их эксплуатации.

Надежность и долговечность литьевой формы в первую очередь зависит от качества материалов, из которых они изготавливаются.

Следует отметить, что металлурги, которым сейчас не легко приходится, мало занимаются качеством своего продукта, что влечет за собой возникновение проблем у нас, машиностроителей, и специалистов по переработке полимеров.

Хотелось бы думать, что производители стали и других сплавов откликнутся на наши запросы, и мы сообща попробуем решить хотя бы некоторые из своих проблем.

Детали литьевых форм изготавливаются из сталей, а также из других металлических и неметаллических материалов. В этой статье мы рассмотрим используемые для этих целей стали.

Стали, используемые при изготовлении литьевых форм, должны обладать следующими свойствами:

• их механическая и электроэрозионная обработка должна быть экономически приемлемой;

• применение термообработки не должно создавать таких проблем как деформация или трещины;

• прочность и жесткость должны быть достаточными для предъяляемых условий эксплуатации;

• термостойкость и износостойкость долны быть достаточно высокими;

• высокая устойчивость к коррозии.

Очень часто стальная деталь обладает различными свойствами на разных своих поверхностях. Каждая деталь формы подвергается определнным механическим нагрузкам и технологическим воздействиям, поэтому марки сталей подбираются в строгом соответсвии условиям эксплуатации.

Существуют следующие типы сталей:

• углеродистая сталь;

• легированная сталь;

• инструментальная сталь:

• ударопрочные стали, стали для холодной обработки: - закалка в масле;

• среднелегированные, закалка на воздухе, с высоким содержанием углерода и с высоким содержанием хрома;

• стали для горячей обработки: на основе хрома, на основе вольфрама;

• стали специального назначения: низколегированные;

• сталь для пресс-форм: низкоуглеродистые, среднеуглеродистые;

• нержавеющие стали (мартенситные).

80% сталей, используемых для изготвления литьевых форм, состаляют цементуемые стали. Цементация нелегированных и низколегированных сталей - это получение твердой поверхности детали путем ее насыщения углеродом в то время как серцевина детали остается с первоначальной низкой твердости. Эта технологическая обработка ста ли позволяет достичь высокой износостойкости поверхностных слоев детали, в то время как вязкая сердцевина остается прочной при ударной и переменной нагрузках.

Стальные детали, которые имеют в совоем составе легирующие добавки хрома, молибдена, ванадия и алюминия могут упрочняться азотированием - насыщением азота. Это может происходить несколькими способами: в солевой ванне, в газовой среде, в порошке или в плазме сильного коронного разряда при температуре от 350 до 580° С.

Азотирование имеет ряд преимуществ, а именно6 отсутствует необходимость в закалке или отжиге; не происходит деформация детали; при нагревании детали до 500°С сохраняется заданная твердость; возможность использования азотированных деталей для литья при высоких температурах ; внешний слой азотированной стали кроме высокой твердостии износистойкости имеет пониженный коэффициент трения поверхности.

Негативным проявлением в таких деталях является отслаивание твердых слоев детали при высоких давлениях на поверхность.

Упрочнение стали методом сквозной закалки состоит из несколильких стадий: преварительного нагрева, нагрева до требуемой температуры, закалка с формированием твердой мартенситной структуры и последующая нормализация для улучшения ударной вязкости. Детали, подвергнутые сквозной закалке обладают гомогенной структурой и используются при электроэрозионной обработке.

Для изготовителей форм осуществляются стали уже термообработанные, нормализованные, с определенной ударной вязкостью и прочностью. Следует учитывать, что прочность выше 1400 МПа для механической обработки становится экономически невыгодна. Формы средних и больших размеров изгтавливают именно из темообработанных сталей.

Для формообразующих вставок в небольшие матрицы со сложным контуром, большими перепадамипоперечного сечения и отдельными тонкими выступами используют мартенситные стали. Они имеют предел прочности от 1000 до 1150 Мпа, после механической обработки подвергаются простому нагреву до 500°С с 3-5 часовой выдержкой и медленным охлаждением в воздушной среде. Нормализация не требуется.

Если полимерные материалы в процессе переработки разлагаются и выделяют агрессивные мономеры, то возникает необходимость применения коррозионностойких сталей с высоким содержанием хрома, или нанесение на контактные поврхности слоя хрома или никеля.

Для получения качественной поверхности полимерной детали, особенно прозрачных деталей, необходимо использовать формы с полированными поверхностями. Максимально качественная полировка производится с использованием рафинированных сталей. Они имеют более гомогенную первичную структуру, в них отсутствует неоднородность кристаллизации и внутренних дефектов.

Механическая обработка деталей форм требует дорогого оборудования и высоких трудозатрат. Если деталь больших размеров и сложной фрмы, то потери материала доходят до 50%. Этого можно избежать, используя точное литье.

Возможно, что эта статья покажется Вам общеобразовательной. Но и эту цель ми преследовали при ее написании. Мы хотим привлечь внимание специалистов, которые занимаются эксплуатацией литьевых форм и заказывают их изготовление. Определить степень компетентности изготовителя оказывается очень просто, если Вы ставите конкретные технологические требования к деталям формы. Прочитав статью, Вы обязательно должны эти тезисные данные расширить, ознакомившись с технической литературой по изложенной теме.

На сайте www.pi.com.ua представлен перечень фирм, занимающихся изготовлением оснастки и предприятия, которые используют оснастку. Мы ставим себе задачу объединить усилия и достичь максимального эффекта в производстве полимерных изделий высокого качества.

Сведения об авторе:

Виноградова Валентина Кирилловна - директор ООО "Полимер-инжиниринг", т./ф.: +38 (044) 457-30-88; т. (моб.): +38 (067) 907-60-59; E-mail: v@pi.com.ua; http: //www.pi.com.ua.

Опубликовано: 31.01. 2009 г.