Реферат: Технология изготовления болтов методом холодной штамповки

В ряде случаев эти же болты могут быть изготовлены и холодной штамповкой, но с обязатель­ным отжигом исходного металла.

Высокопрочные болты из среднеуглеродистых и легированных сталей (классы прочности 8.8, 10.9 и 12.9, 14.9) изготовляются с за­калкой и отпуском.

ИСХОДНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ БОЛТОВ

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ МЕТАЛЛА

Стабильность технологического процесса штамповки и качество штампуемых болтов 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 неравномерно расположенная пори­стость. При прокатке дефекты слитков способствуют образованию на поверхности 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 0,05 мм и более при высадке с большими степеня­ми деформации раскрываются, образуя трещины.

Для снижения брака при холодном прессовании не­обходимо удалять дефекты с поверхности обрабатывае­мого металла. Поэтому поверхность слитков перед прокаткой необходимо зачищать. На металлургических заводах зачистку проводят механическим или огневым способом.

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 надрывы металла, выступы, углубления и т. д. Эти неровности отпечатываются на горячем металле и за­катываются на последующих переходах, что приводит к нарушению сплошности металла.

Поверхностные дефекты могут образоваться при калибровке металла перед штамповкой. К таким де­фектам относятся риски и царапины, имеющие иногда большую протяженность по длине. Устранению этих дефектов способствуют: качественное травление (при неудовлетворительном травлении на металле остаются частицы окалины, способствующие образованию рисок и царапин на волочильном инструменте и металле);

применение волок с правильной геометрией рабочего канала; применение качественной смазки при калиб­ровке.

Пластичность стали, во многом определяется ее химическим со­ставом. Так, увеличение содержания углерода в стали снижает ее пластичность и деформируемость, приводит к увеличению прочност­ных характеристик. Стали с содержанием углерода ^0,25i% необ­ходимо отжигать для увеличения пластичности. Практически стали с содержанием углерода C 0,5% можно штамповать только после предварительного подогрева.

Повышенное содержание кремния в стали резко снижает ее пла­стичность; при деформировании в холодном состоянии вызывает зна­чительный разогрев заготовки, снижает стойкость инструмента, по­вышает усилия штамповки и приводит к образованию трещин.10702—63. «Сталь для холодной высадки», ГОСТ 1050—74. «Сталь углеродистая качественная конструкционная», ГОСТ 360—71. «Сталь углеродистая обыкновенного качества», ГОСТ 4543—71 «Сталь ле­гированная конструкционная». Сортамент калиброванного металла регламентируют ГОСТ 10702—63, ГОСТ 7417—75. Преимуществен­ное применение для 'штамповки имеет сталь по ГОСТ 10702—63.

Калиброванная сталь для штамповки болтов поставляется в натартованном (наклепанном) состоянии. Наклеп возникает, за счет обжатия при волочении горячекатаной стали. Твердость нагартованной стали, величины временного сопротивления и относи­тельного сужения не должны превышать норм, установленных соот­ветствующими стандартами.

Поверхность калиброванной стали должна быть чистой, гладкой, светлой или матовой без трещин, волосовин, закатов, плен, окалины. Допускаются отдельные мелкие риски механического происхождения в пределах '/4 'предельных отклонений на диаметр, а также отдель­ные вмятины и рябизна в пределах полусуммы допусков.

Макроструктура не должна иметь усадочной раковины и рых­лости, трещин, пузырей, расслоений, неметаллических включений и флокенов, видимых без применения увеличительных приборов при проверке на изломах или протравленных образцах.

Необходимо отметить, что показатели, нормируемые стандарта­ми, и, в частности, ГОСТ 10702—63, не полностью удовлетворяют требованиям к металлу, предназначенному для холодной высадки. Так, величина относительного сужения для ряда сталей нормирует­ся меньшей 50%, испытание на осадку предусмотрено только до Va первоначальной высоты, нет требования обязательной зачистки поверхности и др.

ПОДГОТОВКА МЕТАЛЛА К ШТАМПОВКЕ

Металл, предназначенный для штамповки, должен иметь чистую и блестящую поверхность, свободную от окалины, жировых и других загрязнений, я содержать прочно удерживаемую на поверхности технологическую смазку.

Подготовка поверхности заготовки включает опера­ции: очистку поверхности от окалины, жировых и дру­гих загрязнений; нанесение подсмазочного слоя (носи­теля смазки); нанесение технологической смазки.

Прокат или термически обработанный металл имеет на поверхности окисную пленку — окалину, которая должна быть удалена для предупреждения преждевре­менного износа технологического инструмента и полу­чения чистой и точной заготовки. Основным способом удаления окалины с заготовок, предназначенных для холодной штамповки болтов, является травление.

Травление углеродистых сталей производят главным образом в растворе, содержащем 8—20% серной кислоты, при температуре 50—80°С в течение 10—120 мин, или в концентрированной соляной кислоте при 20— 30° С в течение 5—30 мин. Продолжительность трав­ления зависит от марки стали, диаметра и состояния поставки (прутки, бунты) металла и концентрации раствора.

Травление меди, латуни Л63, Л62 производят в растворе, содержащем 3—10% H₂ S0₄ при температуре 20—40° С.

Травление алюминиевых сплавов проводят в рас­творе с 5—10% едкого натра и c последующим погруже­нием в раствор с 10—15% азотной кислоты (пассиви­рованием).

После травления для удаления травильного шлама и кислоты металл промывают в горячей и холодной воде. Промывка стальных заготовок в горячей воде производится при температуре 50—70° С в течение 1—2 мин, холодная промывка осуществляется водой под давлением 5—7 атм. в течение 1—2 мин.

Для нейтрализации остатков серной кислоты и уменьшения коэффициента трения при калибровке и холодной штамповке металл подвергается известкова­нию в растворе, содержащем 3—5% извести (СаО), при температуре 100° С (2—3 погружения). Допуска­ется выработка раствора до концентрации СаО 0,5— 1%. На поверхности металла должна быть сплошная пленка извести. Нейтрализацию кислоты можно про­изводить в водном растворе мыла с концентрацией 0,5—0,8 г/л при температуре раствора 70—80° С в те­чение 2—3 мин. После нейтрализации с целью преду­преждения коррозии металл подвергается сушке при температуре 100—120° С в течение 15—20 мин.