Реферат: Технология изготовления болтов методом холодной штамповки

При холодной объемной штамповке всей заготовке придается заданная форма и размеры путем заполнения материалом рабочей полости штампов. Высадка, в отличие от штамповки, заключается в осадке части заготовки между подвижным (пуансоном) и неподвиж­ным (матрицей) инструментом.

Основными достоинствами холодной штамповки яв­ляются высокая производительность, точность размеров и чистота поверхности изделий, повышенная прочность штампуемых деталей, низкий расход металла, широкий диапазон изготовляемых типоразмеров. Холодной штам­повкой изготовляются болты с диаметром стержня до 30 мм. Однако в последнее время таким способом из­готовляют болты с метрической резьбой, имеющие .стержень диаметром до 52 мм.

Основной недостаток холодной деформации — сни­жение пластичности металла вследствие наклепа и со­ответственно повышение опасности хрупкого разруше­ния болтов при эксплуатации. Особенно возрастает опасность хрупкого разрушения для болтов из среднеуглеродистых и легированных сталей, которые, как правило, .необходимо подвергать термообработке, спо­собствующей исключению неблагоприятных последст­вий холодной деформации.

Процесс штамповки болтов заключается в том, чтобы из заготовки диаметром меньше диаметра отвер­стия в матрице (на величину зазора) и значительно меньше диаметра наибольшего сечения головки болта можно получить изделие необходимых размеров.

При выборе технологического процесса холодной штамповки необходимо учитывать следующие пара­метры:

1. Отношение длины свободной осаживаемой части заготовки к ее диаметру lo/dy.

Под свободно осаживаемой частью заготовки пони­мается отрезок, заключенный между матрицей и пуан­соном, т. е. отрезок, не контактирующий с инструмен­том. Величина этого отношения характеризует труд­ность процесса формообразования головки болта и устойчивость свободного отрезка металла к продольно­му изгибу. Чем меньше величина lo/dy, тем легче про­текает процесс деформации и лучше оформление конечной заготовки. При большой величине отношения возможен изгиб стержня и нарушение правильной кон­фигурации заготовки (возникновение прогибов, скла­док), что ведет к браку продукции.

Для предотвращения указанных нарушений процес­са высадки отношение длины свободной осаживаемой части к диаметру не должно превосходить определенной величины. При превышении этой величины про­цесс формообразования головки разделяется на не­сколько переходов.

Следует отметить, что при высадке болтов с пре­дельным отношением lo/do необходимо обеспечить чи­стый срез заготовки и перпендикулярность плоскости отреза к продольной оси. При осадке заготовки с ко­сым срезом торцовой площадки возможен ее изгиб и, как следствие, брак продукции.

Возможность изгиба заготовки при осадке увеличи­вается со снижением сил трения по контактируемым поверхностям заготовки и пуансона. Поэтому при не­благоприятных условиях для исключения продольного изгиба заготовки ее концевую часть защемляют в пуансоне.

Неблагоприятные условия снижают допустимую длину свободной осаживаемой части заготовки. Например, при косой отрезке заготовки и неудовлетворительном состоянии рабочей поверхности пуансона предельная величина отношения lo/do при высадке за один, удар может снизиться до 1,5 do и ниже.

При высадке головки болта за несколько переходов первые переходы носят подготовительный характер. На подготовительных переходах заготовка принимает про­межуточную форму, при этом вследствие осадки про­исходит уменьшение отношения lo/do (для последующе­го перехода). Окончательное оформление головки осуществляется на последнем переходе высадки.

2. Отношение диаметра высаживаемой головки к ее высоте.

Чем больше отношение D/H, т. е. чем меньше вы­сота головки болта и больше диаметр, тем труднее протекает процесс высадки, тем больше усилие для формообразования головки.

Практически влияние величины D и Н оценивают через отношение D/do и H/do. Отношение H/do, особен­но для нержавеющей стали, не должно быть меньше 0,5. Отношение D/do при высадке за один удар должно составлять не более 2,2, за два удара 2,2—2,6, за три удара 2,6—4,0.

3. Относительная и истинная деформация.

Отношение lo/do не характеризует интенсивности процесса деформирования 'и является в основном тех­нологическим фактором. Деформация при формообра­зовании головки оценивается величинами относитель­ной деформации или истинной (логариф­мической) деформации.

Кроме того, при оценке процесса осадки необходимо учитывать и величину деформации в поперечном на­правлении (уширение q= {Fi—Fo)jFi, где Fo и Fi — соответственно начальная и конечная площадь попе­речного сечения заготовки.

При высадке полукруглых, потайных, полупотайных и шестигранных головок болтов величины поперечной деформации различны в различных сечениях головки. В сечении с наименьшим поперечным размером проис­ходит минимальная деформация, в сечении с наиболь­шим размером — максимальная. В этих случаях необ­ходимо учитывать среднюю и максимальную величину поперечной деформации.

Очевидно, что для цилиндрических головок болтов поперечная деформация во всех сечениях головки имеет одинаковую величину. Чем больше величина средней деформации, тем выше усилие формообразования го­ловки, тем больше вероятность появления трещин при осадке, тем важнее пластические свойства металла.

Максимальная поперечная деформация для нецилиндрических головок имеет место на ограниченных участках высаживаемой головки и вероятность появ­ления трещин на этих участках зависит главным об­разом от количества и величины дефектов поверхности исходного материала.

Таким образом, по величинам деформации определя­ют 'возможность высадки головки болтов без нарушений сплошности материала и оценивают силовые параметры высадки. При выборе технологического процесса необхо­димо стремиться к получению минимальной степени де­формации.

Степень деформации при высадке головок может быть снижена путем увеличения диаметра исходного металла. Увеличение диаметра исходного металла воз­можно при процессе штамповки, включающем редуци­рование или прямое выдавливание стержня.

Редуцирование представляет операцию заталкивания заготовки в редуцирующую матрицу (рис. 4, а),сопровождающуюся уменьшением диаметра стержня соответственно диаметру редуцирующего пояска (без осадки заготовки). Качество процесса редуцирования

а д

Рис. 4. Редуцирование (в) и прямое выдавливание (б)

определяется, главным образом, продольной устойчи­востью заготовки (отсутствием изгиба стержня) 'и зави­сит от 'степени уменьшения сечения стержня при редуци­ровании.

Предельная величина уменьшения диаметра стерж­ня при свободном редуцировании составляет 15—16%. Превышение этой величины может привести к изгибу стержня и наплыву металла перед матрицей.