CS273779B1

CS273779B1 - Method of pressmoulds' functional surfaces renovation

Info

Publication number: CS273779B1
Application number: CS816988A
Authority: CS
Inventors: Evzen Ing Csc Smrkovsky; Jan Ing Csc Sedivec; Jaroslav Ing Kraft; Jaroslav Ing Vasicek
Original assignee: Smrkovsky Evzen; Sedivec Jan; Kraft Jaroslav; Jaroslav Ing Vasicek
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS816988A1

Abstract

The solution concerns creation of new functional surfaces of worn out press moulds, impression dies, to advantage also moulds made of non-alloy or low-alloy steel, mainly for pressing of ceramics. The worn out functional surface is covered with a base rigid layer of hard alloy of arbitrary thickness and this layer is poured with a layer of hard metal particles. This layer is fixed by a ceramic plunger and the whole set is heated to a temperature of hard metal melting. The method can also be used in superficial or volume forming.<IMAGE>

Description

Vynález se týká způsobu renovace funkčních ploch lisovacích forem, zejména pro lisování keramiky, a to vytvářením nového funkčního povrchu nejméně ze dvou vrstev, spojeného difúzně nebo metalurgicky o povrchem opotřebovaným.The invention relates to a method for restoring functional surfaces of molds, in particular for molding ceramics, by providing a new functional surface of at least two layers, joined by diffusion or metallurgically to a surface worn.

V praxi se vyskytuje řada případů, kdy součásti jsou z provozu vyřazovány proto, že Jejich funkční plochy Jsou opotřebeny napříklud v důsledku obrazu, eroze, koroze n podobné. Přikládám Inkovýchto součástí Jsou různá případy uložení, vodicí plochy, ala i lisovací formy pro nejrůznější aplikace lisování. Přesto, že jsou tyto dílce zhotovovány z kvalitních nástrojových ocelí, je jejich životnost někdy velmi nízká, protože komponenty, které způsobují opotřebení, mají často značně vysokou tvrdost. Při lisování i u výSo uvedených uložení a vodicích ploch dochází totiž k relativnímu pohybu tvrdých komponent lisovaných produktů, popřípadě částeček prachu oproti funkčním plochám součásti, což no nidi způsobují poškození erozivního, popřípadě odhezivniho a korozního charaktoru. Velikost opotřebení lze do jistá míry snížit správnou volbou použitých materiálů, konstrukcí lisovacích nástrojů, volbou velikosti spár uložení, popřípadě takovými opatřeními, ktorá omezují možnost vniknutí abraziv mezi pohybující se plechy, opotřebení však zcela vyloučit nelze, Součásti, na kterých takováto opotřebení vznikají, jsou často výrobně mimořádně . náročné, jejich cena je vysoká. Proto všude tam, kde je to z technického, technologického a ekonomického hlediska výhodné, se provádějí nejrůznějšími způsoby renovace opotřebovaných ploch součástí. Někdy se už u původní součásti počítá s opotřebením a tato je potom konstruována tak, že při renovaci je možno pouhým celkovým přebroušením opotřebených ploch dosáhnout obnovení původních rozměrů součástí, jindy je nutno materiál součásti, ztracený v důsledku opotřebení, nahradit. Pro tyto případy se v současné době používá nejrůznějších technologií navařování o jiných způsobů nanášení otěruvzdorných vrstev, například galvanického nanášení, pájení a plátování výbuchem. Společnou zásadní nevýhodou výše uvedených způsobů je skutečnost, že původní tvar součásti je nutno poměrně pracně a často ručně opracovávat. Technologie navařování je sama o sobě také poměrně náročná, protože při její aplikaci dochází k popraskání opravovaných dílců a jejich vyřazení. Jistým řešením naznačených nedostatků je způsob renovace podle čs. autorského osvědčení č. 253 175, kde tvar dutiny renovované funkční plochy je formován plechovou formou. Toto řešení umožňuje vytvářet renovované vrstvy o tloušíce řádově od několika desetin mm do několika mm. Jeho zásadní nevýhodou je nutnost zhotovení plechové formy a její obtížné odstraňování. Přitom se zpravidla nevystačí jen s dokončujícími operacemi a je nutno aplikovat i třískové opracování.In practice, there are a number of cases where components are decommissioned because their functional surfaces are worn for example due to image, erosion, corrosion or similar. I enclose Inca Parts There are various cases of bearings, guide surfaces, ala and molds for a variety of stamping applications. Despite the fact that these parts are made of high-quality tool steels, their service life is sometimes very low, as wear components often have a very high hardness. Indeed, during the pressing of the above-mentioned bearings and guide surfaces, the relative movement of the hard components of the pressed products or of the dust particles relative to the functional surfaces of the component occurs, which nevertheless causes damage to the erosive, possibly rust and corrosion characteristics. The amount of wear can be reduced to a certain extent by the correct choice of materials used, the design of the die tools, the size of the bearing joints, or by measures that limit the possibility of abrasive penetration between moving sheets. often in production. demanding, their price is high. Therefore, wherever technically, technologically and economically advantageous, they are carried out in a variety of ways to renovate worn surfaces of parts. Sometimes, the original component is already subject to wear, and this is then designed in such a way that the renovation can only restore the original dimensions of the components by simply regrinding the worn surfaces; sometimes the component material lost as a result of wear must be replaced. For these cases, various welding technologies are currently used for other methods of applying abrasion-resistant layers, such as electroplating, soldering and explosion cladding. A common disadvantage of the above methods is the fact that the original shape of the workpiece has to be worked relatively laboriously and often by hand. The welding technology itself is also quite demanding, because during its application the repaired parts are cracked and discarded. A certain solution to the indicated shortcomings is the method of renovation according to MS. No. 253 175, wherein the cavity shape of the renovated functional area is formed by a sheet metal mold. This solution makes it possible to create refurbished layers ranging in the order of several tenths of mm to several mm. Its major disadvantage is the necessity of making the sheet metal mold and its difficult removal. Usually, not only finishing operations are sufficient, and it is also necessary to apply the machining.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob renovace funkčních ploch lisovacích forem vytvářením nového funkčního povrchu nejméně ze dvou vrstev, z nichž základní pevná vrstva o libovolně proměnlivé tloušíce je vytvořena nanesením tvrdé slitiny na základní materiál formy a další vrstva je vytvořena následným nasypáním vrstvy částic tvrdokovu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že na tuto vrstvu se fixuje keramický řezník a celá soustava se ohřeje na teplotu tavení tvrdokovu.These drawbacks are eliminated by the method of restoring the functional surfaces of the molds by creating a new functional surface of at least two layers, of which the base solid layer of arbitrarily variable thickness is formed by applying a hard alloy to the mold base material and another layer formed by subsequent pouring of tungsten carbide particles. The principle of the invention is that a ceramic butcher is fixed on this layer and the whole system is heated to the melting point of carbide.

Výhodou způsobu renovace podle vynálezu je získání formy s konečnými požadovanými rozměry bez nároků na třískové opracování povrchu formy při současném vytvoření bezdefekt ního spoje mezi funkční plachou a základním materiálem. Ve sro.vnání s doeavadními způsoby renovace forem je způsob podle vynálezu podstatně rychlejší i lacinější ,jeho použití přináší nejen podstatné úspory materiálu, ale zejména snižuje potřebu náročné nástrojářské práce. Způsob renovace opotřebených ploch forem je v podstatě kombinací technologie navařování, pájení a lití. Celý postup je výhodné provádět i na vzduchu. Jako opotřebenívzdorné slitiny je výhodné použití slitin na bázi železa, niklu, kobaltu a podobně,s ©utlftkticw kou slitinou se sníženy.m bodem tání. Tyto slitiny je možno aplikovat i jako kompozitní materiály, kdy slitiny jsou plněny částicemi na bázi karbidů, boridů a podobně.An advantage of the method of renovation according to the invention is to obtain a mold with the final desired dimensions without requiring machining of the mold surface while creating a defective joint between the functional sheet and the base material. In comparison with the conventional methods of mold renovation, the method according to the invention is considerably faster and cheaper, its use not only brings substantial material savings but also reduces the need for demanding tooling work. The method of renovation of worn mold surfaces is essentially a combination of welding, brazing and casting technology. The whole process is preferably carried out in air. As wear-resistant alloys, it is advantageous to use alloys based on iron, nickel, cobalt and the like with a low melting point alloy. These alloys can also be applied as composite materials where alloys are filled with carbide, boride and the like particles.

χ.χ.

.5'.5 '

Předmět: vynálezu je blíže osvětlen v následujících příkladech a schematickém výkresu.The following examples and schematic drawing illustrate the invention.

CS 273779 BÍCS 273779 WH

PřikladlHe did

Renovace opotřebené formy £ na lisování keramiky. Na opotřebené funkční plochy formy £ byla plazmovým hořákem nanesena základní vrstva v nepravidelné tlouštce od 0,08 do 0,15 mm. K navaření byla použita slitina o složení,0,5 % hmot. uhlíku, 13 % hmot. ohromu, 2,5 % hmot. křemíku, 2,5 % hmot. boru, 4,5 X hmot. železa, zbytek nikl, a o tvrdosti 52 HRC. Po nanesení vrstvy byl polotovar-forma £ vyžíhán ve vakuové peci při teplotěRenovation of a worn mold for ceramic pressing. A base layer of irregular thickness from 0.08 to 0.15 mm was applied to the worn functional surfaces of the mold 5 by a plasma torch. A 0.5% by weight alloy was used for welding. % carbon, 13 wt. % by weight, 2.5 wt. % silicon, 2.5 wt. boron, 4.5% wt. iron, the rest nickel, and a hardness of 52 HRC. After application of the layer, the preform 6 was calcined in a vacuum oven at a temperature

080 °C po dobu 1 h. Na tuto základní vrstvu byla” nanesena vrstva £ tvrdonávarového materiálu ve formě prášku o stejném složení, jako je. složení základní vrstvy. Požadovaná tlouštka vrstvy £ tvrdonávarového materiálu byla zajištěna třemi distančními podložkami tvořenými drátky o průměru 1 mm, délce 3 mm z pórové ocoli. Na rozhrnutý prášuk byl umístěn razník £ z keramiky ve tvaru finálního výrobku, který byl předtím vyroben v neopotřebované formě. Razník £ byl zatížen tlakem 0,2 MPa a fixován proti bočnímu posunutí. Celá soustava byla vložena do vakuové pece, podrobena žíhání za teploty 1 100 °C po dobu h, potom pomalu ochlazena a nakonec byl razník £ odstraněn. Renovovaný povrch formy 1 měl v konečném stádiu tvrdost 54 HRC.080 [deg.] C. for 1 hour. A layer of hardening material in the form of a powder having the same composition as that was deposited on this base layer. composition of the base layer. The required thickness of the hardening material layer 6 was provided by three spacers consisting of wires of 1 mm diameter, 3 mm length of pore steel. A ceramic punch 6 in the shape of the final product, which had previously been produced in an unused form, was placed on the pulverized powder. The punch 6 was loaded with a pressure of 0.2 MPa and fixed against lateral displacement. The entire assembly was placed in a vacuum oven, annealed at 1100 ° C for h, then slowly cooled, and finally the punch 6 was removed. The renovated surface of Form 1 had a hardness of 54 HRC at the final stage.

P ř í k 1 a d 2 t?'·Example 1 a d 2 t · '·

Byla renovována funkční plocha lisovací formy pro výrobu výlisků z keramiky. Povrch formy vyrobené z uhlíkové oceli, s vybráním pro vrstvu tvrdonávarového materiálu o tlouší ce 1,5 mm, byl opatřen základní vrstvou o tloušíce· cca 0,1 mm a složení 0,7 % hmot. uhlíku, 3,7 % hmot. boru, 1,1 X hmot. křemíku, 9,5 X hmot. chrómu, 38,5 X hmot. niklu, zbytek kobalt. Na tuto vrstvu byla nanesena vrstva tvrdonávarového materiálu tvořená homogenní směsí prášku shodného složení se základní vrstvou£a karbidem wolframu v poměru 4:1. Cel ková tloušíka nanesených vrstev byla v rozmezí 2 až 2,5 mm. Na lisovací formu mimo renovo vanou funkční plochu byly umístěny distanční podložky zaručující po dosednutí razníku tvar renovovaného povrchu dutiny lisovací formy i jeho požadovanou tloušíku. Na vrstvu tvrdonávarového materiálu, tvořenou směsí slitiny na bázi kobaltu a karbidu wolframu, byl položen keramický razník tvaru a rozměrů požadované dutiny renovované formy, který byl předtím vyroben ve zvláštní formě. Razník byl fixován v horizontální rovině a zatížen silou 50 MPa. OoiiHlavň foritia-razuík hýla vliiZňita tle paca a Inartní a I,mimrňi-nu m-unuii ti ptm nI u ohřívána na teplotu 1 150 °C. Doba setrvání na této teplotě byla 5 h, následovalo pomalé oohlazování v peci β po vyjmutí byl razník oddŘlen od formy, ktorá byla následovně pnvr chovů uprnvonn, tj. přohrnuňonn n vylofttflnn.The functional area of the mold for the production of ceramic moldings was renovated. The surface of the mold made of carbon steel, with a recess for a 1.5 mm thick hardening material layer, was provided with a base layer of about 0.1 mm thickness and a composition of 0.7% by weight. % of carbon, 3.7 wt. boron, 1.1 X wt. % of silicon, 9.5 X wt. chromium, 38.5 wt. nickel, the rest of cobalt. A layer of hardening material consisting of a homogeneous mixture of powder of the same composition with a base layer 6 and tungsten carbide in a ratio of 4: 1 was applied to this layer. The total thickness of the coatings was between 2 and 2.5 mm. Spacers were placed on the pressing mold outside the renovated functional surface, guaranteeing the shape of the restored cavity surface of the pressing mold and its required thickness after the punch abuts. A ceramic punch of the shape and dimensions of the desired cavity of the refurbished mold, which had previously been manufactured in a special mold, was placed on a layer of hard-weld material consisting of a mixture of a cobalt-based tungsten carbide alloy. The punch was fixed in a horizontal plane and loaded with 50 MPa. The head of the foritia-razuci was found to be warmed to 1150 ° C. The residence time at this temperature was 5 h, followed by slow refolding in the furnace β after removal, the punch was detached from the mold, which was subsequently refined, i.e., overfilled or refined.

Příklad 3Example 3

Forma pro lisování výrobků z keramiky byla renovována následujícím způsobem. Funkční povrch opotřebené formy byl otryskán a poměděn. Na tento povrch by la nanesena vrstva tvrdonávarového materiálu, tvořená homogenní směsí prášku o složení 1,0 % hmot. uhlíku,The mold for molding ceramic products was renovated as follows. The functional surface of the worn mold was blasted and copper plated. On this surface a hardening material layer consisting of a homogeneous powder mixture of 1.0 wt. carbon,

X hmot. ohromu, 3 X hmot. křemíku, 2,5 X hmot. boru, 1,5 X hmot. niklu, zbytek železo a karbidy wolframu v poměru 5 s 3. No tuto vrstvu směsi prášku z tvrdonávarového kovu a karbidu wolframu byl položen kovový razník opatřený aopnrnňním knrnmiokým’ náotřikom nn bázi grafitu. Razník o negativním tvaru renovované formy byl fixován v horizontální rovině. Soustava byla vložena do lisu, jehož součástí byla vytápěná pec o ochrannou atmo3X wt. 3 X wt. % of silicon, 2.5 X wt. of boron, 1.5 X wt. nickel, the rest of the iron and tungsten carbides in a ratio of 5 to 3. Well, this layer of a mixture of hard-metal and tungsten carbide powder was laid with a metal punch with an nnmn ok graf n itu itu itu itu itu itu itu itu itu itu itu itu itu itu. The negative shape of the renovated mold was fixed in a horizontal plane. The system was inserted into a press, which included a heated furnace with protective atmo3

CS 273779 Bl sférou vodíku, a za tlaku 20 MPa ohřátá na teplotu 1 150 °C po dobu 4 h. Po této době následovalo pomalé ochlazování soustavy v peci, její vyjmutí a oddělení razniku od formy. Tloušíka renovační vrstvy 1,5 mm byla zajištěna pohybem beranu lisu.CS 273779 B1 with hydrogen, and under a pressure of 20 MPa, heated to a temperature of 1150 ° C for 4 h. This was followed by slow cooling of the system in the furnace, its removal and separation of the punch from the mold. The thickness of the renovation layer 1.5 mm was ensured by moving the ram ram.

Tímto způsobem lze renovovat i zápustky a lze jej uplatnit také při renovaci forem pro lisování uhelného prachu nebo i při plošném a objemovém tváření. Použití tohoto způsobu je výhodné také pro vytváření funkčních povrchů forem vyrobených z nelegovaných nebo nízkolegovaných ocelí.In this way, it is also possible to renovate dies and it can also be used in the renovation of molds for coal dust pressing or even in sheet and bulk forming. The use of this method is also advantageous for forming functional surfaces of molds made of unalloyed or low alloy steels.

Claims

Method of renovation of functional surfaces of molds by creating a new functional surface of at least two layers, of which the base solid layer of arbitrarily variable thickness is formed by applying a hard alloy to the mold base material and another layer formed by subsequently pouring a layer of hard metal particles. this layer is fixed with a ceramic punch and the whole system is heated to the melting point of carbide.