Ковка и объемная штамповка (стр. 5 из 8)

Хром, молибден, вольфрам упрочняют феррит меньше, чем никель, кремний, марганец, бор. Молибден, вольфрам, марганец, кремний ( при наличии последних более1%) снижают вязкость феррита. Хром уменьшает вязкость значительно слабее перечисленных элементов, а никель повышает вязкость.

Кремний и марганец являются раскислителями стали. Содержание кремния - в низкоуглеродистых сталях не должно превышать 0,03% - 0,07%,

- в среднеуглеродистых - 0,15%,

- в легированных - 0,20%.

Наличие в стали больше 0,40% кремния при повышенном содержании

углерода (0,3 - 0,5%) сильно снижает пластичность.

Содержание марганца не должно превышать в низкоуглеродистых сталях 05%, в среднеуглеродистых - 0,65%.

В низкоуглеродистых легированных сталях содержание марганца и кремния может бать несколько увеличено.

Медь, снижающая пластичность, допускается в углеродистой стали до 0.20 - 0,25%, в легированной до 0,25 - 0,30%.

Добавка хрома при снижении содержания углерода улучшает штампуемость сталей. В последнее время с этой целью широко используется легирование микродобавками бора.

Практически все легирующие элементы снижают пластичность сталей при холодной деформации. Исключение составляет никель, однако при его содержании более 1% увеличивается склонность стали к налипанию на инструмент при штамповке.

Содержание серы и фосфора в стали не должно превышать 0,035%.

Классы прочности крепежных изделий 8.8 и выше обеспечиваются, как правило, термической обработкой. Для восприятия закалки и достижения высокой прокаливаемости сталь легируют как дешевыми элементами,- марганцем, хромом, бором, так и более дорогими никелем, молибденом.

Макроструктура изломов и протравленных темплетов углеродистой стали не должна иметь усадочно раковины и рыхлости, пузырей, расслоений, трещин, неметаллических включений и флокенов, видимых без применения увеличительных приборов.

Макроструктура легированной стали должна соответствовать ГОСТ 4543-71.

Величина аустенитного зерна в легированной стали должна быть не крупнее 5 балла ГОСТ 5639-82.

Углеродистые и легированные стали, применяемые для объемной штамповки, относятся, как правило, к перлитному классу. Сталь с перлитной структурой, состоящей из чередующих слоев феррита и тонких пластинок цементита, обладает повышенным сопротивлением холодной деформации. Поэтому соответствующей термообработкой добиваются такого видоизменения характера структуры перлита, чтобы пластинки цементита преобразовались в частички сферической формы, распределенные по ферриту. Такую структуру называют структурой зернистого перлита или сфероидального цементита. Она характеризуется перлитным числом, которое может изменяться от 1 до 100 и обозначает процент содержания сфероидального цементита в общей массе перлита. Для ХОШ наилучшей считается структура с перлитным числом 70-80.

Микроструктура высаживаемых сталей должна быть мелкозернистой.

Для объемной штамповки наиболее благоприятна структура, в которой сфероидальные карбиды (в углеродистых сталях цементит) составляют не менее 70%.

Для сталей с содержанием углерода более 0,3% оптимальной структурой считается сорбитообразный перлит.

В микроструктуре среднеуглеродистых и хромистых сталей недопустимо наличие грубопластинчаого перлита и манштеттовой структуры.

Общая глубина обезуглероженного слоя (феррит + переходная зона) стали с массовой долей углерода 0,3% и более не должна превышать 1,5% на сторону.

Для калиброванной со специальной отделкой поверхности стали, не подвергнутой термической обработке, обезуглероживание не допускается.

Стали для объемной штамповки диаметром до 25-31 мм поставляются в моткох. свыше 31 мм - в бунтах.

Проверка металла на соответствие требованиям стандартов производится входным контролером.

Поверхность калиброванной стали должна быть чистой, гладкой, светлой или матовой, без трещин, плен, закатов и окалины и удовлетворять требованиям групп А и Б ГОСТ 1051-73.

Заготовка, предназначенная для холодной штамповки, не должна иметь трещин, закатов, волосовин, рыхлости и других дефектов.

При высадки дефекты раскрываются в трещины.

Перечисленные дефекты образуются в процессе прокатки и не устраняются в процессе волочения или калибровки.

Трещины, волосовины и другие поверхностные дефекты возникают как при разливке стали в изложницы, так и при прокатке. Закаты образуются при неправильеой настройке валков прокатного стана. Рыхлость и усадочные раковины остаются на прокатанном металле из-за неполной отрезки верхней части слитков на ножницах прокатного стана (непрерывная разливка стали). Вид дефектов горячекатанной стали показан на рис. _

Установлено, что волосовины, риски, плены, глубиной более 0,05 мм при больших положительных деформациях раскрываются образуя трещины.

Установлено, что сталь для ХОШ после подготовки должна обладать следующим сочетанием механических свойств. Твердость должна быть в пределах НВ 150-260, отношение предела текучести к пределу прочности 0,5-0,65. Если относительное сужение больше 60%, то сталь весьма пластична, при 50-60% сталь достаточно пластична, при меньших значениях сталь считается непригодной для высадки.

Горячекатанную сталь для холодной высадки поставляют по стандарту ГОСТ 10702-78. В соответствии с требованиями стандарта перечисленные дефекты не допускаются. Риски на поверхности металла допускаются глубиной не более 0,2мм, а так же сталь должна выдерживать испытание на осадку в холодном состоянии в соответствии с требованиями ГОСТ 10702-78.

9 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ЗАГОТОВОК СТЕРЖНЕВЫХ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

Однопозиционный технологический процесс объемной штамповки применяется для изготовления заготовок болтов с уменьшенной и нормальной головками, винтов, заклепок и др. изделий из низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей, при этом используется калиброванный металл, диаметр которого назначается согласно данным, приведенным в табл. 5.

Высадка головки производится за два удара, в результате чего упрочняется только металл головки, а диаметр стержня при этом увеличивается на величину технологического зазора. Разница между прочностью головки и прочностью стержня достигает 300-350 МПа. Для снятия остаточных напряжений штампованные заготовки должны быть подвергнуты термической обработке. См. Рисунок 1.

Рисунок 1 – Эскизы схем высадки головки изделий за два перехода.

При технологическом процессе объемной штамповки заготовок болтов и винтов с редуцированием стержня под накатку резьбы (см. рис. 2) неравномерность распределена напряжений между головкой и стержнем ниже, чем в процессах, приведенных в схемах рис.1.

Рисунок 2 – Эскизы схем высадки головки изделий за два перехода.

Трехпозиционный процесс изготовления заготовок (безоблойная объемная штамповка) применяется для изготовления болтов с уменьшенной головкой и коротким стержнем из низкоуглеродистых сталей. При этом технологическом процессе применяется калиброванный металл, диаметр которого назначается согласно данным, приведенным на рисунке 3. Высадка цилиндрической головки происходит на двух позициях с последующим оформлением шестигранника на третьей позиции. Диаметр стержня при этом увеличивается на величину технологического зазора.

Степень деформации головки - значительна из-за малого диаметра исходного металла и достигает 85%. Достоинством метода является простота изготовления холодноштамповочного инструмента и снижение норм расхода металла.

К недостаткам нужно отнести: высокую степень деформации при высадке головки и большие удельные усилия на инструменте, а при недоштамповке низкое качество оформления шестигранника, необходимость термической обработки для снятия остаточных напряжений

Рисунок 3 – Эскизы схем высадки головки изделий за три перехода. а) штамповка изделий с коротким стержнем, б) штамповка изделий с однократным редуцированием стержня длинных изделий.

Трехпозиционный технологический процесс изготовления заготовок (безоблойная объемная штамповка) с однократным редуцированием стержня применяется для изготовления болтов с уменьшенной головкой из низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей (табл.5, схема 5). При этом технологическом процессе применяется калиброванный металл диаметром, равным наименьшему предельному диаметру гладкой части болта минус суммарный технологический зазор.

Высадка цилиндрической головки происходит за один удар первой позиции, оформление шестигранной головки - на второй позиции и редуцирование стержня под накатку - на третьей.

Четырехпозиционный технологический процесс с однократным редуцированием стержня и обрезкой граней рисунок 3 применяется для изготовления заготовок болтов с уменьшенной и нормальной головкой из низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и, в ряде случаев, из легированных сталей. При этом технологическом процессе применяется калиброванный металл, диаметр которого равен наименьшему предельному диаметру гладкой части стержня болта минус суммарный технологический зазор. Этим способом рекомендуется изготавливать заготовки болтов с длиной стержня более 10 диаметров.

Высадка цилиндрической головки происходит на двух позициях. Диаметр гладкой части при этом увеличивается на величину технологического зазора, на третьей позиции производится редуцирование стержня.

Рисунок 4 – Эскиз схемы высадки однократным редуцированием стержня изделия и обрезкой граней шестигранника.