Дипломная работа: Ковка и объемная штамповка

- создание средств неразрушающего контроля качества металла метала в процессе высадки на ХВА,

- оснащение оборудования устройствами очистки воздуха от СОЖ,

- обеспечение оборудования средствами шумопоглащения (КШП 85г.).

Мало оборудования для: для штамповки длинных и сверхдлинных стержневых изделий, имеющего выталкиватели из пуансонов и матриц на всех позициях, с усовершенствованными быстродействующими механизмами реза, с быстрой или автоматической заменой инструмента, для нарезки резьбы во фланцевых гайках.

4 ИСХОДНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Стабильность технологического процесса штамповки и качество штампуемого крепежа во многом определя­ются качеством исходного металла. Холодная штам­повка предъявляет специфические требования к исход­ному металлу. Материал, применяемый для холодной штамповки, должен обладать высокой пластичностью, иметь равномерные механические свойства и химиче­ский состав и.не иметь поверхностных и внутренних дефектов. Деформируемость металла в холодном состоянии, т. е. его способность претерпевать пластическое фор­моизменение без разрушения, зависит от многих фак­торов: качества поверхности заготовки; химического состава; структуры; механических свойств и технологи­ческих параметров процесса штамповки. Дефекты поверхности металла заготовки являются одной из основных причин возникновения надрывов и трещин при холодной штамповке. Они могут образовываться на разных стадиях переработки металла, начиная от разливки стали и кончая калибровкой перед высадкой. Дефектами разливки являются газовые пузыри, расположенные внутри или на поверхности металла. Неметаллические включения, пористость и др. Газовые пузыри возникают обычно в кипящей стали, в спокойной образуется не равномерно расположенная пори­стость. При прокатке дефекты слитков способствуют образованию па по верх пост проката трещин, закатов, глубоких рисок, волосовин, которые необходимо уда­лять перед процессом холодной деформации. Исследование влияния глубины и конфигурации по­верхностных дефектов на деформируемость углероди­стой стали проводят путем осадки образцов с искусственно нанесенной трещиной различной глубины, различным углом и радиусом при вершине. Установлено, что дефекты (волосовины, риски, плены и др.) глубиной более 0,05 мм при штамповке с большими степенями деформации раскрываются, образуя трещины.

При нагреве слитков перед прокаткой необходимо добиваться наименьшего обезуглероживания. На обезуглероженной поверхности, вследствие ее пониженной твердости при прокатке образуются более глубокие риски и царапины.

Количество дефектов, образующихся при прокатке, зависит также от степени износа валков. По мере износа на поверхности ручьев прокатных валков появляются выступы, углубления, трещины. Эти неровности отпечатываются на горячем металле и закатываются при последующих переходах, что приводит к нарушению сплошности металла.

Содержание хрома более 1%, особенно в высокоуглеродистой стали, повышает прочность и понижает ее пластичность. При содер­жании в стали менее 0,3% С влияние Сг на снижение пластичности незначительное. Добавка хрома при снижении содержания углерода улучшает штампуемость стали.

Никель снижает пластичность большинства углеродистых ста­лей и повышает сопротивление деформации, усиливает склонность стали к налипанию на инструмент при штамповке.

Присутствие серы и фосфора в стали увеличивает ее хрупкость в процессе высадки. Содержание серы и фосфора в стали не должно превышать 0,03—0,04%.

Наибольшее применение для холодной штамповки болтов имеет кипящая сталь. Кипящая сталь по сравнению со спокойной имеет пониженную ударную вязкость, более неоднородна по химическому составу и содержит больше загрязнений. В то же время она обла­дает пониженным сопротивлением деформации из-за более низкого содержания кремния (до 0,03%) и меньшей твердости поверхно­стного слоя. Кипящую сталь можно штамповать с более высокими степенями деформации.

Применение кипящей стали для изготовления болтов ограничи­вается ее повышенной склонностью к хрупкому разрушению при по­ниженных температурах (хладноломкость).

Структура исходного металла играет важную роль при холодной штамповке. Макроструктура стали, при­меняемой для холодной штамповки, должна характе­ризоваться полной однородностью, отсутствием усадоч­ной раковины, расслоений, неметаллических включе­ний, пористости, пузырей, трещин и т. д.

Особенное влияние на штампуемость оказывают неметаллические включения и ликвационная зона — дефекты, встречающиеся наиболее часто. Сталь, имею­щая большое количество неметаллических включений, при холодной штамповке склонна к трещинообразованию. Ликвационная зона по площади не должна превы­шать 40% сечения металла, причем должна находиться в центре сечения, не имея выхода в наружные слои. Это требование вызвано тем, что твердость ликвационной зоны на 25—30% выше твердости основного поверхностного слоя. Смещение ликвационной зоны от центра сечения и особенно выход на боковую поверхность могут привести к браку при штамповке.

Структура перлита оказывает определяющее влия­ние на штампуемость стали. Сталь с перлитной струк­турой, состоящей из чередующихся1 слоев феррита и тонких пластинок цементита (рис. 3,а), 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 (см. рис. 3,6) или (более правильно) сфероидаль­ного цементита. Она характеризуется перлитным числом, которое может изменяться от 0 до 100 и обозначает процент содержания сфероидального цементита в общей массе перлита. Для холодной штамповки наилуч­шей считается структура с перлитным числом 70—80. Структуру сфероидального цементита получают от­жигом при температуре 680—720°С с последующим медленным охлаждением. Для сталей с содержанием углерода более 0,3% оптимальной структурой считается сорбитообразный перлит (см. рис. 3, в).

На процесс холодной штамповки оказывает влияние величина зерен металла. При очень мелком зерне уве­личивается сопротивление деформации; крупное зерно сообщает стали хрупкость. Оценку величины зерен производят по десятибалльной шкале: большему числу баллов соответствует меньшая величина зерна. Опти­мальной считается величина зерна, соответствующая 7№ 6—8.

Механические свойства заготовки, предназначенной для холодной штамповки, должны обеспечивать ее не­обходимую деформируемость. Ниже рассмотрено влия­ние основных механических свойств.

Высокая прочность затрудняет процесс холодной штамповки стали, поэтому верхние значения временно­го сопротивления для штампуемой стали ограничи­ваются величиной 40—80 кгс/мм2. Однако получают качественные изделия из металла с временным сопротивлением до 90—110 кгс/мм2.

Величина относительного сужения считается ос­новным показателем пластичности штампуемого ме­талла.

Считается, что при Ψ больнее 60% сталь весьма пластична, при Ψ от 50% до 60% сталь достаточно пластична, при Ψ меньше 50% сталь не пригодна для холодной штамповки.

С уменьшением отношения предела текучести к вре­менному сопротивлению повышается пластич­ность стали. Наилучшей штампуемостью обладает сталь, имеющая отношение предела текучести к вре­менному сопротивлению 0,65.

Необходимо отметить, что при определении механи­ческих свойств металла дефекты по­верхности (плены, закаты, риски, волосовины и пр.), вызывающие появление трещин при высадке, не оказы­вают влияния на результаты испытаний, т. е. на изме­ряемые характеристики. Поэтому при наличии значительного количества поверхностных дефектов металл даже с высокими значениями Ψ и малыми значениями предела прочности и имеющий оптимальную структуру может оказаться совершенно непригодным для холодной штамповки.

Влияние поверхностных дефектов устанавливается испытанием на осадку до половины первоначальной высоты образца. Практически этот ме­тод не позволяет в полной мере оценить влияние де­фектов на процесс штамповки, так как степень дефор­мации при холодной штамповке значительно превышает степень деформации при осадке до половины высоты. При штам­повке болтов с нормальной головкой относительная де­формация головки может достигать 80%. Испытание на осадку до четверти первоначальной высоты позволяет лучше оценить пригодность металла для холодной штампов­ки, однако и оно не во всех случаях может гарантиро­вать необходимое качество металла, так как при этом не учитывается неравномерность распределения дефек­тов по длине прутка (бунта).

5 СОРТАМЕНТ СТАЛИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НЕЙ

(Госты указаны старые)

Металлургические заводы поставляют горячекатаный металл с отклонениями на диаметр по ГОСТ 2590—71.

При холодной штамповке болтов на прессах-автоматах диаметр исходной заготовки должен соответствовать 3- и 4-му классам точ­ности.

Использование металла с большим полем допуска, чем для ука­занных классов точности, вызывает ухудшение качества отрезки и может привести к несоосности заготовки и канала матрицы, к недо­статочному зажиму ее в ручье инструмента. Следствием этого явля­ется снижение качества штампуемых болтов (увеличение несоосно­сти головки и стержня, дефекты поверхности торцов). Увеличение диаметра заготовки затрудняет заталкивание ее в канал матрицы, что может привести к изгибу заготовки.