Ковка и объемная штамповка

      б) продольный изгиб при окончательной  высадке;

      в) образование кольцевых складок  при окончательной высадке.

      Продольный  изгиб высаживаемой части заготовки  при предварительной высадке происходит из-за слишком большой длины свободной части высаживаемой заготовки. На продольный изгиб оказывает влияние искажение формы заготовки, состояние материала, точность настройки.

      Редуцирование - процесс проталкивания заготовки через коническую матрицу, в результате которого происходит уменьшение поперечного сечения заготовки. Усилие для деформирования заготовки передается от пуансона. При редуцировании стабильность процесса определяется продольной устойчивостью от изгиба части заготовки с первоначальным диаметром.

      Выдавливание отличается от редуцирования тем, что вся заготовка находится в канале матрицы, полностью ее заполняя. При этом не происходит потери продольной устойчивости и изгиба заготовки. Следовательно, при выдавливании можно достичь большого перепада исходного и конечного диаметров заготовки.

      Редуцирование и выдавливание проводят с целью получения утоненной части стержня болтов под последующее накатывание резьбы.

      Пробивка - получение в заготовке сквозных отверстий с удалением материала. Применяется при изготовлении гаек.

      Формовка - придание заготовке заданной формы и размеров путем заполнения материалом рабочей полости инструмента. Применяют при высадке заготовок гаек, безотходной высадке головок болтов. 
 
 

      В настоящее время известны три способа получения внутренних резьб пластическим деформированием: применением самонарезающих винтов, раскатыванием роликовыми раскатками, с помощью раскатников.

      Роликовые раскатки находят применение для  получения внутренних резьб больших  диаметров (свыше 30 мм). Для получения внутренних резьб небольших диаметров применяется раскатник. Раскатывание обеспечивает получение внутренних резьб с шагом до 2 мм. При шаге больше 2 мм раскатники применятся для калибрования предварительно нарезанной резьбы.

      Крутящий  момент на раскатнике определяется по следующей зависимости: 

M_КР (Н*м) =   C_М * dS ^1,95 *  (H_О/l₁) ^m *  j^-0,65 *  K_К *  K_О , 

где    C_М  - коэффициент, характеризующий материал обрабатываемой детали.

     m -    показатель степени

Сталь 10кп  ( C_М/ m) - 1,4/0.9;

Сталь 20  ( C_М/ m) - 2,0/0.9;

Медь М3( C_М/ m) -   0,82/1,5;

Алюминий ( C_М/ m) - 0,52/1,5; 

Алюминиевый сплав Д1 (C_М/ m) - 1,0/1,3.

K_К - коэффициент, учитывающий наличие у раскатников смазывающих канавок; при их наличии KК = 0,7-0,8, при отсутствии KК = 1.

K_О - коэффициент, зависящий от вида применяемой смазочно-охлаждающей жидкости.  Сульфафрезол -1 ,0;

     олифа - 0,7;

     индустриальное  масло 30 - 1,8; 

     без охлаждения - 3,0.

      Результаты, полученные по приведенной выше зависимости, отличаются от экспериментальных не более чем на 15% при условии, когда диаметр отверстия под резьбу равен расчетному, полученному по формуле.

      Стержневые  изделия имеют сплошной или пустотелый стержень, поперечное сечение которого либо постоянно, либо изменяется ступенчато или плавно по его длине. Такие изделия могут быть резьбовыми, когда на их стержне предусмотрена резьба (болты, винты, шурупы, шпильки, шаровые пальцы и др.) и не резьбовыми, когда стержень не имеет резьбы (заклепки, гвозди, штифты и др.)

      Изделия имеют либо головку, буртик или сужение на стержне. В зависимости от вида и назначения стержневого изделия головка выполняется следующих форм: многогранной, квадратного или прямоугольного сечения, трехгранной, круглой, полукруглой, цилиндрической, конической, плоской, фасонной, изогнутой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СТАЛЯМ, ПРИМЕНЯЕМЫМ ДЛЯ ХОЛОДНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА

 
 

     Стали должны обладать высокой пластичностью  и равномерностью свойств.

      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 более 0,25% необходимо отжигать для увеличения пластичности. Практически стали с содержанием углерода более 0,50% можно штамповать только после предварительного подогрева.

      Наибольшее  применение нашли низкоуглеродистые  стали  ( 08 - 20),

      среднеуглеродистые (30 - 45),

      легированные (12ХН, 16ХСН, 19ХГН, 20Х, 35Х, 40Х, 40ХН2МА, 38ХГНМ),

      боросодержащие (06ХГР, 12ХГР, 20Г2Р, 30Г1Р)

      Для холодной обьемной штамповки в основном применяются мартеновские кипящие  и спокойные стали. Кипящая сталь  обладает пониженным сопротивлением деформации из-за более низкого содержания кремния (0,03%) и меньшей твердостью.

      Для производства деталей, работающих в  условиях минусовых температур, вместо кипящих сталей, склонных к хрупкому разрушению (хладноломкости), применяются  спокойные.

      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.