13.04.2018

Представление знаний о штамповых материалах


В настоящее время существуют многочисленные рекомендации по применению материалов для изготовления деталей штампов, работающих в условиях ХОШ и ПГОШ. Однако процесс выбора определенной марки материала для изготовления конкретной детали штампа является трудноформализуемой задачей, часто основанной на обработке эвристических знаний. Поэтому научная концепция выбора марок штамповых материалов должна основываться на принципах искусственного интеллекта.

При формировании базы знаний о материалах информативными являются не только количественные, но и качественные свойства (признаки), характеризующие анализируемые материалы. Стали для инструментов ХОШ условно подразделяют на несколько групп: низколегированные стали глубокой прокаливаемости; стали повышенной износостойкости; вторично твердеющие стали с высоким сопротивлением смятию; высокопрочные стали с повышенной ударной вязкостью. В соответствии с этими свойствами, а также в зависимости от величин удельных сил, воспринимаемых инструментом, материалы разделены на 7 групп пригодности, которые представлены в табл. 4.16.
Специфические особенности работы штампов для ПГОШ определяют ряд требований, предъявляемых к материалам, из которых изготавливаются рабочие детали. Как правило, материалы характеризуются повышенными свойствами: прочностью, величиной предела текучести, что необходимо для сохранения формы инструмента при высоких давлениях в процессе деформирования; теплостойкостью, что обеспечивает сохранение необходимых прочностных свойств при повышенных температурах; вязкостью для предупреждения поломок и выкрашивания, особенно инструментов, работающих в условиях динамических нагрузок; сопротивлением термической и термомеханинической усталости (разгаростойкостью) в условиях циклических нагревов и охлаждения; износостойкостью при повышенных температурах; окалиностойкостью (если приповерхностные слои инструментов нагреваются до 600 °C и более); теплопроводностью для лучшего отвода теплоты, передаваемой деформируемой заготовкой. В таблице 4.17 представлены 5 групп пригодности материалов для инструментов ПГОШ.
Кроме того, штамповые стали должны обладать удовлетворительными технологическими свойствами: хорошей прокаливаемостыо для обеспечения прочностных характеристик по всему сечению, малой деформируемостью при термической обработке, удовлетворительной пластичностью и обрабатываемостью резанием. Для изготовления штампов применяют различные инструментальные стали. Из низколегированных инструментальных сталей нашли применение стали с глубокой прокаливаемостыо марок: 9ХС, ХГС, 9ХВГ, ХВГ, ХВСГ. Отличительная особенность марганцесодержащих сталей - их малая деформируемость при термической обработке, обусловленная повышенным содержанием остаточного аустенита. Традиционными материалами для штампового инструмента, используемого при ХОШ, являются стали марок: Х12М, Х12Ф1, Х6Ф4М, 8Х4В8С2МФ, 6Х6ВЗМФС, 4Х5МФС и др. Стали марок 2Х8В8М2К8, 2Х8В8М2К15 обладают повышенной теплостойкостью. Быстрорежущие стали типа Р6М5, P18 применяют для тяжелонагруженных штампов. Для изготовления штампового инструмента, подверженного повышенному износу, рекомендуются инструментальные стали марок Х6Ф4М, 11Х4ФЗВ2С2М. Наибольшую стойкость против хрупкого разрушения имеет сталь марки 6Х4М2ФС, не содержащая дефицитный вольфрам. Эта сталь имеет невысокую твердость в отожженном состоянии (160 HB), что позволяет изготавливать штамповый инструмент способами пластического деформирования.

Наряду с этим стали для инструментов не должны иметь в структуре большое количество крупных избыточных карбидов, наличие которых отрицательно влияет на прочность и вязкость. Г рубая карбидная неоднородность проката является причиной поломок рабочих деталей штампа.
Поэтому следует использовать предварительно прокованные заготовки, имеющие разрушенную структуру первичной кристаллизации, измельченные и равномерно распределенные карбиды в структуре. Для некоторых марок сталей в табл. 4.18 приведены балл карбидной неоднородности в зависимости от сечения проката, его твердость и механические характеристики.

В условиях серийного и крупносерийного производства для повышения стойкости (в 10...15 раз) рабочих деталей штампов с успехом используют твердые сплавы вольфрамокобальтовой группы (BK). Сплавы отличаются повышенными характеристиками сопротивления разрушению и работоспособностью при динамических нагрузках, а также высокой прочностью. Применяемые в настоящее время марки твердых сплавов представлены в табл. 4.19.





Яндекс.Метрика