1.3 Особливості структури матеріалів, що використовуються при виготовлені склоформуючих інструментів.

Для виготовлення склоформуючого інструмента знаходять застосування як і нелеговані, так і леговані хромом, нікелем, молібденом,алюмінієм, кремнієм і другими елементами чавуни. Широке застосування пояснюється не тільки різними умовами роботи склоформ, але і відсутністю достатніх відомостей про вплив хімічного складу чавуна на їх експлуатаційні властивості. В зв’язку з цим вивчення цього питання, а також впливу форми графіту на механізм і робочу здатність склоформуючого інструмента представляє теоретичний і практичний інтерес [ 11].

Ряд чавунних деталей (склоформ і т. д) працюють при термоциклічних навантаженнях. Довговічність і надійність цих деталей визначають за стійкістю чавуну до зародження і розвитку в ньому мікротрішин. Тому важливе значення має вивчення зв’язку між структурою металевої матриці, індексом графіту, температурним термоциклюванням і довговічністю зразків і виробів. В якості об’єктів вивчення були прийняті феритні Ф, феритно-перлітні Ф-П і перлітні П чавуни складу %: 3,4 – 3,9 С; 2,2 – 2,8 Si; 0,6-1,0 Mn; 0,005-0,09 S; 0,1 P і Cr до 0,09 Mg, модифіковані зростаючими присадками залізо - кремнієво-магнієвими лігатурами ЖКМ-2. Форма графіту чавуна мінялася від пластинчастого (Гф1, Гф2) до кулеподібної (Гф10-Гф13 по ГОСТ 3443 - 77), індекс графіту від 0,16 до 1,40. Перліту і ферито – перлітну (55% фериту +45% перліту) матриці чавуну у литому стані отримували змінних швидкостей охолодження відливок, або відпалом при 950 С [ 12].

З метою дослідження процесів, виникаючих на поверхні склоформи, розроблена установка яка дозволяла реалізувати з частотою 3 - 1 с змінний контакт зразка розмірами 10х10х20см з розплавленою скломасою із повітрям, моделювати умови роботи деталі склоформуючого інструмент. Самофлюсуючі сплави використовують для відновлення та зміцнення поверхонь деталей склоформувального інструменту. Вивчено вплив на властивості сплавів на нікелевій основі, зростаючих до 5% концентрацій бору та кремнію, які забезпечують самофлюсування [ 13 ].

Показано, що із збільшенням вмісту бору до 1,0% термостійкість підвищується на 29%. Це пояснюється присутністю у структурі боридної евтектики, яка зміцнює твердий розчин та підвищенням теплопровідності майже на 7%. Подальше підвищення вмісту бору на теплопровідність суттєво не впливає, а в результаті окрихчувальної дії знижує термостійкість. При збільшенні приблизно до 0,5%В підвищувався на 10% опір сплаву термохімічній ерозії, і у подальшому практично не змінювався [ 14 ].

Із підвищенням концентрації бору монотонно погіршувався стан поверхні металу після контакту із скломасою і при 4,56 % В шорсткість підвищувалась на 87 %. Присутність до 1,0% В суттєвого впливу на коефіцієнт адгезії не мала. З одного боку це обумовлено роз’єднанням ділянок боридної евтектики, а з другого – підвищенням теплопровідності сплаву. При вмісті понад 1,0…1,3 % В коефіцієнт адгезії різко зростав, що можна пояснити скелетоподібним станом евтектики. При 4,56 % В коефіцієнт адгезії збільшувався на 62 % [15].

Встановлено, що в умовах підвищеної термохімічної ерозії вміст бору у сплаві не повинен перевершувати 0,5 %. При термоциклічних та механічних навантаженнях вміст бору доцільно підвищувати до 1,0 % та 1,5 % відповідно. З підвищенням вмісту бору дещо збільшувалося пошкодження оксидних шарів. Присутність боридної евтектики позитивно впливала на змочування чавуну нікелевим сплавом, яке при 4,56% В підвищилось на 57%, що має важливе значення при відновленні та зміцненні деталей інструменту особливо зі складним рельєфом робочої поверхні [16].

Присутність у нікелевому сплаві 0,89 % В справляла позитивний вплив на коефіцієнт термічного розширення, який при цьому вмісті бору зменшився на 10 % і при подальшому збільшенні кількості бору не змінювався. Присадки бору підвищували міцність зчеплення нікелевого сплаву з чавуном, величина якої при 4,56 % В зростала на 34 % внаслідок зниження температури наплавлення. Швидкість термохімічної ерозії при підвищенні до 1,86 % В знизилась на 10 % і у подальшому практично не змінювалась. Підвищення шорсткості поверхні нікелевого сплаву після контакту із скломасою при цій концентрації бору не перевищувало 31 %, а при 4,56 % В підвищення шорсткості досягало 87 % [ 17 ].