Экономические и технологические аспекты ремонта штампов с применением наплавки

1. Экономические и технологические аспекты ремонта штампов с применением наплавки (Инструментальные стали и стали мартенситного класса) Capilla Schweißmaterialien GmbH Bielefeld (Germany)

2. Хромосодержащие стали Примерный химический состав: Cr = 1 – 18 % Mo = 0 – 5 % Ni = 0 – 6 % W; V; Co; Nb + хорошие механические свойства при высоких температурах + стойкость к образованию окалины и коррозии + механические свойства достигаются применением термообработки - низкая пластичность - специальные требования к технологии сварки и термообработки Применение: Оснастка и инструменты для горячей штамповки Литые элементы и кованые конструктивные элементы Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

3. Поперечный рычаг переднего моста автомобиля Материал: 36 CrNiMo 6 Изготовлен на автоматической линии штамповки Source: Müller Weingarten 1998 Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

4. Автоматическая линия штамповки Процесс горячей штамповки Износ инструмента Обслуживание Source: Müller Weingarten 1998 Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

5. Автоматическая линия штамповки Конвейерная подача заготовок на5000-тонный пресс Source: Müller Weingarten 1998 Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

6. Стоимость штампованной детали Структура затрат на штамповку детали: • Производственные затраты(вкл. контроль качества) 20 – 60 % • Затраты на подготовку производства2 – 15 % • Затраты на инструмент3 – 17 % • Стоимость материала 15 – 55 % • Отходы 0,5 – 15 % • Администрирование + реализация 4 – 12 % (Источник: Немецкая Ассоциация по штамповке 2003) Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

7. Стоимость штампованной детали • Удельные затраты (УЗ) (схематично) • ФакторыУЗ: • УЗ = (ПЗ+ЗПП+ИЗ)/X • Снижение УЗ по: • - ЗПП (-30 %) • ИЗ (-50 %) • (предположительно) Количество деталей Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

8. Пути снижения общих затрат на единицу продукции: Снижение стоимости штампов посредством ремонта изношенных . сокращение количества штампов, необходимого для изготовления одной партии Увеличение срока службы штампов и сокращение простоев, связанных с заменой и настройкой. Стоимость штампованной детали Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

9. Методы продления срока службы штампов: Минимизация износа поверхности штампа посредством: Оптимизации конструкции →редко применяется в штамповом производстве Улучшение износостойкости поверхности штампа →напыление и/или наплавление рабочей поверхности. Стоимость штампованной детали Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

10. Износ штампов Абразив, термическая усталость, адгезия Абразив, адгезия Термическая усталость, деформация Абразив, адгезия Механическая усталость (трещины) Абразив Абразив, адгезия Требуются разные свойства поверхности штампа (сложные поверхности) Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

11. Износ штампов Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

12. Внимание!! Каждое сочетание штамп-заготовка представляет собой индивидуальную систему износа Напыление или наплавка твердого сплава увеличивает срок службы штампов при условии правильного выбора необходимого наплавочного материала и корректного выполнения сварочных работ. Износ штампов Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

13. Не существует универсального решения для наплавки при различных видах износа. Выбор наплавляемого металла (присадочного материала) зависит от вида (видов) износа при эксплуатации штампов. →Точный анализ причин износа должен быть выполнен до выбора наплавочного материала. Износ штампов Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

14. Сравнение работы при повышенной температуре жаропрочных сплавов (Основные материалы) 1. 1.2367: Мартенситная сталь (WM 30) 2. 1.2779: Аустенситная сталь(D 690;~ Cap.4850) (образование твердых остатков, карбиды) 3. 2.4668: Сплав на основе никеля (SL 6; Cap. 533) (укрепление твердого раствора) 4. 2.4973: Сплав на основе никеля (SL 15; Rene 41) (образование твердых осадков) 5. 2.4979: Сплав на основе кобальта (P 63;Cap. 521 EHL) 6. -- : Сплав на основе кобальта (P 42 W; Stellite 4) 7. TZM: Высокоуглеродный молибден Предел прочности на разрыв от рабочей температуры (Источник: S+C Märker) Материалы для штамповгорячей штамповки Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

15. Для уменьшения большинства видов износа были разработаны разные виды сплавов. В зависимости от основного химического элемента сплавы делятся на три группы: Сплавы на основе железа Сплавы на основе кобальта Сплавы на основе никеля Материалы для штамповгорячей штамповки Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

16. Присадочные материалы для наплавки штампов Присадочные материалы на основе железа Сплавы с содержанием C, Cr, Mo, Mn, Ni, W, V, Co, (Ti) В зависимости от химического состава и термообработки хорошая стойкость к: давлению, ударному воздействию, циклическому изменению температуры, термическому удару Твердость: 20 – 60 HRc Большинству из этих материалов необходима термическая обработка после наплавки. Окалиностойкость и стойкость к отжигу ограничена. Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

17. Присадочные материалы для наплавки штампов Economical and Technological Aspects of Tool Welding

18. Присадочные материалы для наплавки штампов Сплавы на основе кобальта Сплавы с содержанием C, Cr, Mo, Ni, W, Fe, (Nb, V) - отличаются от основного материала (аустенитная основа). - Упрочнение при деформации. - Материалы с повышенной твердостью (высокое содержания карбидов). В зависимости от химического состава имеют хорошую стойкость к: давлению, ударным нагрузкам, циклическим изменениям температуры, термическому удару, отжигу, износу при трении металл-металл Твердость: 30 – 60 HRc Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

19. Присадочные материалы для наплавки штампов Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

20. Присадочные материалы для наплавки штампов Сплавы на основе никеля Сплав с Cr, Mo, Nb, Mn, W, V, Fe, Co; (C) - отличаются от основного материала (аустенитная основа). - упрочнение при деформации. - закаленные, дисперсионного твердения. В зависимости от химического состава имеют хорошую стойкость к: давлению, ударному воздействию, циклическим изменениям температуры, термическому удару, отжигу Прочность: 20 HRc (состояние непосредственно после сварки), 42 HRc (после деформационного упрочнения и закалки) Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

21. Материалыдля наплавки штампов Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

22. Восстановление штампов Ремонт штампа поперечного рычага ( вкл. изменение дизайна штампа предварительной штамповки) Основной материал: 1.2714 (NiCrMoV-сталь) Буферный слой: Capilla 64 KBS (CrMo-сталь) Рабочий слой: Capilla 65 (CrMoWV); Capilla 93 (CrCoMo-сталь) Контактные участки:521 EHL (Со-сталь) Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

23. Многослойная наплавка/ Обновление рабочих кромок Основной материал: 1.2714 (NiCrMoV-steel) Изделие: коленчатый вал Зона наплавки: шейки подшипников контактные участки Буферные слои Ремонт трещин: Capilla 64 KBS (734) Наплавка: Capilla 65 (733) Контактные участки: Capilla 521 EHL Восстановление штампов Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

24. Восстановление рабочих кромок Основой материал: 1.2343 Изделие:Поворотный рычаг рулевого механизма автомобиля (VW Golf III) Причина отказа:Глубокие трещины, термическая усталость Применяемые материалы: Capilla 65 (WCrWV-сталь) или Capilla 733 (CrMoTi-сталь) Восстановление штампов Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

25. Восстановление штампов Восстановление рабочих кромок Основной материал: 1.2344 Изделие: Коленчатый вал Причина отказа:Трещины, абразивный износ, термическая усталость Применяемые материалы: Capilla 64 KBS (буферный слой); Capilla 65 или Capilla 733 Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

26. Восстановление штампов Восстановление рабочих кромок Изделие: Передний мост грузовика Основной материал:1.2714 Вес штампа:5 т Причина отказа:Абразивный износ,трещины Применяемые материалы: Capilla 64 KBS (буферный слой), Capilla 65 (Источникe: Kubitz GmbH) Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

27. Кузнечная штамповка Заготовка:Вал генератора (электрическая установка) Материал:17 CrNiMo 6 Вес:350 т (Источник:VSG Hattingen) Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

28. Восстановление штампов Ремонт бабки кузнечного штампа Основной материал: 36 CrNiMo 6 или 55 NiCrMoV 7, наплавленный металл на основе никеля. Причина отказа: деформация и трещины. Применяемые материалы: Capilla 734 MAG(буферный слой, инструментальная сталь), Capilla 838 MIG или Capilla 533 MIG (сплав на основе никеля). Source: Sandvik SA) Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

29. Инструмент для прокатки бесшовных колец Место износа: поверхность конуса Вид износа:перегрев, абразивный, износ, деформация, трещины (Источник: Kind & Co) Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels

30. Ремонт деталей Ремонт поверхности конуса (конический ролик) Основной материал:1.2714 Причина отказа:деформация, трещины Применяемые материалы: Capilla732MAG(буферный слой, инструментальная сталь), Capilla 410 NiMo MAG или Capilla 4115 MAG(мартенситная хромосодержащая сталь) Economical and Technological Aspects of Welding of Heat Resistant Cr-Steels