Режими листового штампування хромонікелевої аустенітної сталі з урахуванням впливу деформаційно-структурних факторів на формозміну та властивості виробів

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

РЕЖИМИ ЛИСТОВОГО ШТАМПУВАННЯ ХРОМОНІКЕЛЕВОЇ АУСТЕНІТНОЇ СТАЛІ З УРАХУВАННЯМ ВПЛИВУ ДЕФОРМАЦІЙНО-СТРУКТУРНИХ ФАКТОРІВ НА ФОРМОЗМІНУ ТА ВЛАСТИВОСТІ ВИРОБІВ

Спеціальність: Процеси та машини обробки тиском

Краєв Максим Валерійович

Дніпропетровськ, 2006 рік

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Серед нержавіючих сталей найбільше розповсюдження мають порожнисті циліндричні вироби зі сталі типу 12Х18Н10Т. Їх виготовлення - трудомісткий технологічний процес, який зазвичай має декілька операцій формування чи стоншення стінки. Враховуючи здатність аустенітної сталі до зміцнення, в технологію закладаються операції проміжної знеміцнюючої термічної обробки - гартування. Проте, мала товщина стінки деталі може обмежити можливість використання термічної обробки з причини небезпеки що до її спалення.

В останній час виготовлення виробів з нержавіючої сталі має дрібносерійний характер та, в тому числі, здійснюється на малих підприємствах. На таких підприємствах часто відсутня технічна можливість будь-якої термічної обробки. Також може бути відсутня можливість придбання заготовок потрібного розміру. В цих умовах намагаються штампувати деталі з заготовок, які вже є в наявності.

Для виготовлення виробів розкочуванням можуть використовуватися порожнисті заготовки з довільним співвідношенням діаметра та товщини стінки. Використання для розкочування заготовок, що були попередньо зміцнені холодним штампуванням дозволяє отримувати вироби з найбільш високими властивостями сталі. Все це обумовлює використання операцій обтиску трубчастої чи витяжки листової заготовок та пошук шляхів підвищення cтійкості заготовки під час формозміни. Як найчастіше, для операцій обтиску чи витяжки використовуються матриці з конічною формою їх робочої поверхні. Недостатньо з'ясовані умови стійкої формозміни обтиском заготовок з хромонікелевої аустенітної сталі.

Особливо мало інформації по багатоперехідному обтиску цих заготовок, з визначенням умов штампування для підвищення їх сумарного ступеню деформації. Головною причиною, яка обмежує формозміну трубчастої заготовки обтиском, є її поперечне чи повздовжнє складкоутворення. Стійкість заготовки під час штампування залежить від двох основних факторів: інтенсивного зміцнення сталі під час деформації та геометричних параметрів заготовки (відношення діаметра до товщини стінки). Відомий ефект підвищення пластичних властивостей металу за рахунок деформаційного мартенситного перетворення.

Враховуючи зміну фазового складу сталі під час деформації, можливе підвищення межі формозміни заготовок без втрати стійкості. Вплив структурних перетворень в сталі на формозмінення заготовок в процесі штампування вивчено недостатньо.

Фактором, що ускладнює вирішення цієї проблеми, є низка особливих вимог щодо властивостей сталі після деформації. Створення виробів з високою міцністю, регулюванням їх магнітних властивостей та з одночасним збереженням корозійної стійкості розширює можливості використання аустенітної сталі. Досягнення цих властивостей після штампування є складним та недостатньо вивченим технічним завданням.

Таким чином, робота, що спрямована на удосконалення режимів багатоперехідного штампування аустенітної нержавіючої сталі та розробки технології виготовлення порожнистих циліндричних деталей, що збільшують стійкість заготовок під час формозміни одночасно з досягненням високого рівня фізико-механічних властивостей штампованих виробів, є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконання дисертаційної роботи пов'язано з тематичними планами наукових досліджень Національної металургійної академії України. Дослідження проведені в рамках програми і відповідної тематики науково-дослідних робіт кафедри обробки металів тиском НМетАУ, ДР №0103U003217, №0103U002285, №0106U002225. Автор був виконавцем цих робіт.

Мета і задачі дослідження.

Метою роботи є вдосконалення режимів багатоперехідного штампування аустенітної нержавіючої сталі та розробки технології виготовлення порожнистих циліндричних деталей, що збільшують стійкість заготовок під час формозміни одночасно з досягненням високого рівня фізико-механічних властивостей штампованих виробів.

Для досягнення поставленої мети сформульовані наступні задачі:

- провести теоретичне і експериментальне дослідження формозміни обтиском трубчастих заготовок зі сталі 12Х18Н10Т;

- визначити умови втрати стійкості заготовок в штампі при її обтиску;

- визначити вплив технологічних параметрів процесів листового штампування на здатність заготовок до деформування і властивості виробів;

- встановити залежності здатності заготовок до деформування від фазового складу сталі;

- розробити рекомендації з проектування технологічних процесів штампування аустенітної нержавіючої сталі.

Об'єкт дослідження. Процеси холодного штампування аустенітної нержавіючої сталі обтиском трубчастих заготовок та витяжкою листових заготовок з наступним розкочуванням стінок заготовок.

Предмет дослідження. Закономірності формозміни металу при штампуванні в умовах зміни фазового складу сталі під час деформації заготовки.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на фундаментальних закономірностях теорії пластичності і теорії обробки металів тиском стосовно до процесів листового штампування. Натурні експерименти здійснювались в промислових та лабораторних умовах. При проведенні досліджень структури та фізико-механічних властивостей сталі використані стандартні методи випробувань.

Наукова новизна.

Наукову новизну мають такі результати теоретичних і експериментальних досліджень, які вперше отримані в дисертації…

1. Отримало подальший розвиток експериментальне вивчення здатності до деформування при одно- та багатоперехідному обтиску відносно товстостінних (з відношенням товщини стінки до діаметру S/D) циліндричних трубчастих заготовок зі сталі типу 12Х18Н10Т в умовах зміни структури сталі в процесі штампування.

Раніше подібні дані не були відомі. Результати, що були отримані, дозволяють розширити діапазон формозміни заготовок з досягненням без проміжної знеміцнюючої термічної обробки високого сумарного коефіцієнта обтиску, а також отримати потрібний комплекс показників міцності, магнітних та корозійних властивостей деталей.

2. Вперше визначено раціональне сполучення компонентів напружено-деформованого стану та геометричних розмірів заготовок зі сталі типу 12Х18Н10Т, що в умовах багатоперехідного обтиску в матрицях з кутом конусності близьким 15С забезпечує штампування заготовок без втрати стійкості.

Раніше для холодного обтиску трубчастих заготовок зі сталі типу 12Х18Н10Т такі сполучення не були відомі. Це дозволяє уникнути поздовжнього складкоутворення деталей під час штампування та зменшити витрати металу в брак.

3. Отримало подальший розвиток визначення зміцнення сталі типу 12Х18Н10Т та її фазового складу в умовах багатоперехідного штампування обтиском чи витяжкою.

Відмінністю від попередніх розробок є урахування особливостей одночасної зміни напруження текучості та фазового складу сталі в процесах багатоперехідного штампування обтиском чи витяжкою.

Це дозволило з належною точністю визначити вплив матеріалу заготовки на технологічні параметри штампування та вдосконалити технологію виробництва порожнистих циліндричних деталей зі сталі 12Х18Н10Т.

4. Отримало подальший розвиток вивчення сумісного впливу зміцнення та фазового складу сталі типу 12Х18Н10Т на здатність трубчастих та листових заготовок до деформування під час їх холодного штампування обтиском чи витяжкою.

Раніше вплив вказаних факторів розглядався окремо. Запропоновано технологічного параметру, що визначає можливість підвищення здатності заготовок до деформування без втрати стійкості в умовах зміни фазового складу сталі. Використання розробленого параметру дозволяє в умовах граничного ступеню деформації оцінити можливості формозміни заготовок без втрати стійкості.

Практична цінність отриманих результатів. Дослідження процесів холодного листового штампування порожнистих виробів дозволили:

- підвищити на 13-20% граничну ступінь деформації при обтиску в конічних матрицях заготовок зі сталі 12Х18Н10Т із співвідношенням S/D;

- при витяжці в конічних матрицях без притиску заготовок зі сталі 12Х18Н10Т із співвідношенням S/D досягти значення сумарного показника витяжки, що дорівнює 2,22;

- при багатоперехідному штампуванні виключити проміжні операції знеміцнюючої термічної обробки;

- прогнозувати вплив деформації обтиском чи витяжкою на зміну структури та властивостей сталі типу 12Х18Н10Т, а також одержати високоміцні (0,2 = 1100-1400 МПа, В = 1350-1550МПа), магнітнотверді (Нс = 6,4-11,1 кА/м) вироби із вмістом у структурі стали до 80-87% мартенситу й одночасно задовільною корозійною стійкістю сталі.

Результати дисертаційної роботи використані при розробці технологій виробництва порожнистих циліндричних виробів різних розмірів і призначення в умовах Державного науково-виробничого підприємства "Текопром" (акт від 03.11.2005 г.).

Особистий внесок здобувача. У дисертації не використані ідеї співавторів публікацій. Усі принципові теоретичні та експериментальні результати, що були отримані в дисертації, засновані на дослідженнях, що проведені автором. Особистий внесок здобувача в публікаціях зі співавторами полягає в наступному: аналіз процесів, що перебувають в сталі під час деформації, розробка технологічної схеми виробництва порожнистих деталей з досягненням необхідних властивостей штампованих виробів, вибір методик та дослідження зміни властивостей сталі після штампування, проведення теоретичного аналізу та розробка режимів штампування порожнистих виробів.

Апробація матеріалів дисертації. Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на: VІ Міжнародній науково-технічній конференції "Пластична деформація металів" (Дніпропетровськ, 2002), ХVІ науково-технічній конференції молодих фахівців "Криворіжсталь 2002" (Кривий Ріг, 2002), ХХХІ міжнародній науково-технічній конференції молоді ВАТ Запоріжсталь (Запоріжжя, 2004), VII Міжнародній науково-технічній конференції “Пластична деформація металів” (Дніпропетровськ, 2005) та на об`єднаному науковому семінарі кафедри обробки металів тиском НМетАУ і прокатних відділів ІЧМ НАНУ (Дніпропетровськ, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 рр.).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані в 4 статтях у спеціалізованих і тематичних збірниках, 1 статті в збірнику, опублікованому за матеріалами конференції.

Структура дисертації. Робота складається із вступу, чотирьох розділів і висновків, викладена на 120 сторінках, містить: таблиць - 29, рисунків - 43, список використаних джерел з 99 найменувань, додатків - 1.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі представлена загальна характеристика роботи: обґрунтована актуальність теми, визначені мета, задачі, об'єкт, предмет і методи досліджень, висвітлені наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, особистий внесок здобувача, публікації, апробація отриманих результатів. Розповсюдженими способами виготовлення порожнистих виробів штампуванням є обтиск трубчастих заготовок, витяжка листових заготовок та розкочування порожнистих заготовок.

Формозміна заготовок обтиском обмежена явищем локальної втрати стійкості. Коефіцієнт обтиску:

Коб = D ? d

Де:

D та d - діаметри заготовки та деталі відповідно.

Це має граничне значення, коли при просуванні заготовки в матрицю та зменшенні її діаметра тангенціальна напруга (чи меридіональна напруга) досягне критичного значення кр, за якої починається втрата стійкості. З довідкових даних відома залежність кр/т від D/S при обтиску сталевих заготовок у матрицях з різними кутами конусності.

Середні коефіцієнти обтиску для сталевих виробів складають 1,11-1,17. Часто граничні значення коефіцієнтів обтиску для конкретних умов деформування визначаються експериментальним шляхом.

Гранична величина показника витяжки:

Квит = D ? d

- без притиску в штампі з конічною матрицею для першого переходу деформації складає 1,25-1,67, а на наступних операціях штампування - 1,11-1,25, але в деяких випадках Квит може бути більшим.

Розкочуванням у похилих матрицях на оправці різних сталей і сплавів, можливе досягнення стоншення в 8-13 разів стінок круглих заготовок.

Наведені Романовським В.П., Аверкієвим Ю.О. дані описують дослідження здатності до деформування рядових конструкційних сталей, показники пластичності та міцності яких відрізняються від властивостей аустенітної нержавіючої сталі.

Відомий процес зміни фазового складу сталей типу 12Х18Н10Т (утворення мартенситу деформації) при холодній обробці тиском. Відповідно до робіт Химушина Ф.Ф., Філіпова М.А., Косарчука В.В. в результаті фазових перетворень в структурі сталі, змінюється цілий комплекс її властивостей, у тому числі показники міцності, пластичні та фізичні (зокрема магнітні) властивості. Основний вплив на деформаційне мартенситне перетворення роблять: хімічний склад сталі, початкова структура аустеніту, температура деформації, швидкість деформування, інтенсивність деформації, параметри напруженого стану.

Керування властивостями сталі найбільш реально здійснюється шляхом зміни напружено-деформованого стану у зоні деформації.

Про використання фазового перетворення в розробці реальних технологій штампування відомо мало, це вимагає додаткового дослідження.

В задачу експериментальних досліджень входило вивчення формозміни заготовок обтиском, витяжкою і розкочуванням, крім того, визначення зміни структури та властивостей сталі при деформації.

Експериментальне штампування проведено в умовах Державного науково-виробничого підприємства "Текопром" (м. Дніпропетровськ). Обтиск і витяжка заготовок здійснювалась на гідравлічному пресі зусиллям 250 кН. Для деформації заготовок використані універсальні штампи, що складаються з пуансонів та плити з закріпленими в ній вставками-матрицями, що мають конічну робочу поверхню. Кут конусності обтискних матриць складав 17С, витяжних - 30С. Штампування здійснювалось без нагрівання заготовок, для змащення заготовки попередньо покривалися сухим милом, а при деформації додатково застосовувалося веретенне мастило.

У якості заготовки для обтиску використана труба із зовнішнім діаметром 36,0 мм. і товщиною стінки 1,45 мм., довжиною 40 мм., для витяжки - листова заготовка діаметром 93 мм. та товщиною 1,0 мм.

Обтиск заготовок вироблявся з різним ступенем деформації сталі за перехід штампування. Штампування деталі з Коб1 = 1,32 неможливе, при деформації заготовки утворюються поперечні складки. Штампування заготовок в першому переході пройшло успішно при зменшенні Коб1 до 1,20. У наступному переході деформації Коб2 = 1,10 було значно знижено, однак, при штампуванні заготовки втрачали стійкість з утворенням подовжніх складок.

При рівномірному розподілі деформацій по переходах штампування (Коб1 та Коб2 близькі 1,15) вдалося досягти сумарного Коб = 1,32 з якісним виконанням профілю деталі. Подальший обтиск заготовок з малим Коб3 = 1,08 призводив до утворення поперечних складок.

Було випробувано штампування з ще більш низьким ступенем деформації за перехід. Якісна деталь отримана тільки після першого переходу обтиску. Подальша деформація заготовок призвела до їх поздовжнього складкоутворення. Зниження Коб у другому переході штампування не забезпечило деформування заготовки без втрати стійкості.

За результатами штампування, деформування вихідної заготовки в першому переході можливо з коефіцієнтом обтиску до 1,20 включно. Подальшій формозміні перешкоджає втрата стійкості заготовки. Максимально можливий ступінь деформації обмежений утворенням поперечних складок стінки заготовок та дозволяє досягати сумарного Коб = 1,32. В інтервалі припустимих деформацій, при багатоперехідному обтиску, основним видом втрати стійкості заготовок є їх поздовжнє складкоутворення.

Для визначення здатності до деформування та зміни властивостей не наклепаної нержавіючої сталі проведена знеміцнююча термічна обробка заготовок (загартування у воді з температури 1100?С).

Термооброблені заготовки штампувалися за три переходи з Коб1 = 1,16, Коб2 = 1,14, Коб3 = 1,08. Їхня формозміна аналогічна наведеній вище, як і заготовок без попередньої термообробки.

Уникаючи максимальних деформацій за перехід штампування, витяжкою, без проміжного знеміцнення заготовки, вдалося досягти сумарного значення Квит = 2,22. Характерною рисою розробленої технології витяжки є постійна по переходах штампування ступінь деформації заготовки, яка знижена лише в завершальному переході деформації.

З деталей, отриманих за два переходи обтиску або чотири переходи витяжки, способом розкочування в похилих матрицях на оправці виготовлені тонкостінні циліндричні вироби з товщиною стінки 0,25 та 0,20 мм. відповідно. Розкочування стінок заготовок здійснено за три переходи без термічної обробки деталей перед розкочуванням та між його переходами. У такий спосіб визначена можливість досягнення високого ступеня редукування стінки заготовки (близько 80%) при подальшому розкочуванні заготовок, що були попередньо зміцнені холодною деформацією.

Фазовий склад сталі визначався методами рентгеноструктурного та металографічного аналізів. Сполучення різних схем навантаження заготовки при деформації (обтиск чи витяжка заготовок, наступне розкочування стінки заготовки) призводять до утворення структури сталі з високим вмістом мартенситу (фази). Отримання такої кількості мартенситу, в основному, можливо при обробці в умовах криогенних температур.

Підтвердженням фазових перетворень в сталі є зміна її магнітних властивостей (зокрема коерцитивної сили Нс). В результаті штампування, парамагнітний матеріал заготовок стає феромагнітним зі значеннями коерцитивної сили, близькими до магнітнотвердих матеріалів з малою Нс. Отримані значення коерцитивної сили знаходяться на рівні відомих магнітнотвердих матеріалів (мартенситні сталі марок: ЕХ, ЕХ3, Е7В6, ЕХ5К5, ЕХ9К15М).

Загартування заготовок істотно знизило їхню твердість, кількість мартенситу у стали, коерцитивну силу. Однак, при штампуванні зміна їхньої структури та властивостей відбувається більш інтенсивно у порівнянні з вихідними заготовками. В остаточному підсумку, після деформації структура і властивості деталей із загартованих і незагартованих заготовок близькі один до одної. Попередня термообробка заготовок не чинить істотного впливу на формування структури та властивостей готових виробів. Дослідження показали, що по переходах штампування кількісна зміна структури і властивостей сталі близька до лінійної, зі збільшенням сумарного ступеня деформації темп їх зміни знижується. Дослідження корозійної стійкості стали проведені за типовим методом АМУФ (ГОСТ 6032-89). Стійкість сталі до міжкристалітної корозії після обтиску, витяжки і розкочування задовільна. Таким чином, підтверджена можливість збереження корозійних властивостей сталі при значній зміні її фазового складу.

Для розрахунку компонентів напруженого стану в зоні деформації визначена зміна напруження текучості сталі в процесі штампування. Значення умовної межі текучості по переходах штампування розраховані за допомогою емпіричних формул взаємозалежності між 0,2 та твердістю стали. Шляхом порівняння результатів розрахунків, обрано методику, що описана Третьяковим А.В., Трофімовим Г.К., Зюзіним В.І.

При витяжці, у третьому та четвертому переходах штампування значення твердості перевищують досліджений авторами формули інтервал їх зміни. Тут розрахунок значень 0,2 зроблений за масовою часткою хімічних елементів у сталі та ступеню деформації.

Зміцнення матеріалу заготовки описано залежністю:

Значення коефіцієнтів В та m знайдені шляхом обробки експериментальних даних за методом найменших квадратів. Через зменшення інтенсивності зміцнення матеріалу у процесі деформування, визначення коефіцієнтів зміцнення сталі проводилося окремо для кожного переходу деформації. Це дозволило знизити похибку розрахунку з 3-12% до 1-2%. За допомогою методик Аверкієва Ю.О. та Попова Є.О. у кожнім переході обтиску та витяжки визначені значення напружень у зоні деформації, значення деформацій та швидкостей деформації, зусилля деформування. В розрахунках використані значення напружень текучості сталі, визначені за результатами експериментальних даних. За результатами розрахунків описано зміну напружень та деформацій по довжині зони деформації. Як відомо, напружений стан у зоні деформації є плоским однойменним при обтиску та плоским різнойменним при витяжці. Напруги, що перпендикулярні стінці заготовок, малі за значенням та прийняті рівними нулю. У процесі обтиску на заготовку діють стискаючі напруження та. При витяжці напруження є розтягуючим. Характер зміни напружень по довжині зони деформації, що був отриманий розрахунком, та типовий для всіх переходів обтиску чи витяжки. Швидкості деформації в початкових стадіях деформації знаходилися в межах: при обтиску - 0,07-0,11 с^-1, при витяжці - 0,04-0,07 с^-1, що відповідає умовам штампування на гідравлічному пресі.

Значення деформуючих зусиль склали: для обтиску - 6,5-15,7 кН, для витяжки - 57,6-76,7 кН.

Напружений стан у осередку деформації аналізувався в головних напруженнях за допомогою коефіцієнта Лоде-Надаі та коефіцієнта жорсткості напруженого стану П:

Позитивні значення коефіцієнта, показують, що вид напруженого стану при обтиску та витяжці можна охарактеризувати як стиснення. Зазвичай при витяжці, через дію напруги, що є розтягуючою, вид напруженого стану близький до розтягання, але у випадку малих деформацій за перехід, значення значно менше, що підтверджується співвідношенням головних напружень в зоні деформації.

За значеннями коефіцієнта жорсткості П схеми напруженого стану при обтиску та витяжці відносяться до "м'яких". Через відмінності в схемах напруженого стану обтиску та витяжки, значення коефіцієнтів П також відрізняються. При обтиску, відсутність розтягуючих напружень та зменшення до виходу з зони деформації напруги наближає вид напруженого стану до одноосьового стиснення, робить схему напруженого стану більш "м'якою". При витяжці, у процесі деформування відбувається зростання у зоні деформації розтягуючого напруження, що наближає вид напруженого стану до розтягання, збільшує жорсткість схеми напруженого стану.

Розрахунки показали, що в процесі обтиску та витяжки при різних режимах деформації, схема напруженого стану металу по переходах штампування залишається практично незмінним. Це пояснюється застосуванням у різних переходах штампів з незмінною конфігурацією робочих частин матриць та пуансонів. Відмінністю робочих частин штампів є довжина зони деформації, тобто ступінь деформації заготовки, що штампується. Звідси випливає, що вплив напруженого стану на зміну фізико-механічних властивостей та фазового складу сталі можна прийняти незмінним в усьому інтервалі деформації заготовки. З огляду на незмінність хімічного складу сталі, температури та швидкості деформування, виду напруженого стану, отримано, що при одно- та багатоперехідному штампуванні зміна фізико-механічних властивостей та фазового складу сталі відбувається пропорційно ступеню деформації заготовки.

Отримані теоретичні та експериментальні данні дозволяють розробити технологію штампування порожнистих деталей, що збільшує межу формозміни заготовок із одночасним забезпеченням високого рівня фізико-механічних властивостей виробів виготовлених штампуванням.

Найчастіше, розробка технологій штампування аустенітних нержавіючих сталей проводиться за рекомендаціями, що розроблені для рядових марок сталі. При цьому передбачається деформування заготовок за мінімальну кількість переходів (тобто з високим ступенем деформації за перехід) з використанням проміжної знеміцнюючої термообробки. Такий підхід є оптимальним, якщо сумарна ступінь деформації набагато перевищує припустиме її значення за перехід штампування. В інших випадках необхідно вишукувати шляхи підвищення здатності заготовок до деформування при штампуванні. При багатоперехідному штампуванні значення Коб за перехід вибираються нижче граничних. У даній роботі визначено, що в цьому випадку основним видом втрати стійкості є поздовжнє складкоутворення стінки заготовки під дією напруги. Передбачалося, що утворення поздовжніх хвиль на стінках заготовки відбувається не на початку чи виході з зони деформації, а в процесі переміщення краю заготовки по конусній ділянці матриці. Виходячи з цього, величина критичного напруження визначена як середнє в зоні деформації значення напруги.

Здатності до деформування без втрати стійкості аустенітної хромонікелевої та рядової вуглецевої чи конструкційної сталі різні. Для сталі 12Х18Н10Т, що має високу схильність до зміцнення, значення відношення кр/0,2 більше одиниці. Тому й умови складкоутворення досліджуваної сталі відрізняються від наведених у відомих довідкових даних. За результатами розрахунку напружень у зоні деформації визначені граничні умови втрати стійкості заготовки в штампі. сталь хромонікелевий штампування

Для дослідженого інтервалу розмірів заготовок, напруга досягає критичного значення при зміцненні стали в 1,3-1,8 рази.

Порівнюючи результати іспитів параметрів міцності сталі та зміни її фазового складу, помічено, що крива зміни кількості мартенситу в структурі сталі подібна за конфігурацією кривій зміцнення матеріалу заготовки. Виходячи з цього, запропоновано опис зміни фазового складу сталі при штампуванні робити за формулою:

Як і у випадку розрахунку значень напруження текучості сталі, одержання найбільш точних результатів можливо при розрахунку зміни фазового складу окремо в кожному переході штампування. Виходячи з великої кількості мартенситу, що утворився, очевидно, що фазове перетворення позитивно вплинуло на здатність заготовок до деформування. Це доводять експериментальні дані. Запропонований параметр використано для корегування режимів деформації при розробці технологічних процесів багатоперехідного штампування.

Алгоритм розробки технологічного процесу наступний:

1. Визначення показників міцності та структури заготовок у початковому стані;

2. Визначення закономірностей їх зміни в процесі штампування (розрахунок коефіцієнтів формул (1) та (3));

3. Попередня розробка режимів деформації заготовок за відомими методиками;

4. Визначення ймовірності штампування заготовок без втрати стійкості та значень параметра fM/S по передбачуваних переходах штампування;

5. Корегування величини деформації за перехід штампування з наближенням значень параметра fM/S до одиниці;

6. Фіксування значень деформації по переходах штампування.

Наведено приклад розробки технології обтиску заготовки зі сталі 12Х18Н10Т із зовнішнім діаметром 19 мм., товщиною стінки 1,0 мм. з одержанням деталі із зовнішнім діаметром 14,5 мм., товщиною стінки 1,2 мм.

Наведені залежності і рекомендації дозволяють одержувати з аустенітної нержавіючої сталі тонкостінні порожнисті вироби обтиском (зі співвідношенням S/D) та витяжкою (S/D) з забезпеченням високого рівня їх фізико-механічних властивостей.

Застосування комплексного підходу, що розглядає проблему зміцнення сталі разом зі зміною її структури та властивостей, здійснено при штампуванні різних порожнистих виробів зі сталі 12Х18Н10Т в умовах Державного науково-виробничого підприємства "Текопром".

ВИСНОВКИ

У дисертації отримані теоретичне узагальнення і нове вирішення науково-технічної задачі, що полягає в удосконаленні режимів багатоперехідного штампування аустенітної нержавіючої сталі та розробці технологій виготовлення порожнистих циліндричних деталей, що збільшують стійкість заготовки під час формозміни з досягненням високого рівня фізико-механічних властивостей виробів, отриманих штампуванням.

ПУБЛІКАЦІЇ

1. Краев М.В., Гринкевич В.А., Рыжов В.Г. Высокопрочное состояние и магнитные свойства деформированной аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т // Металл и литье Украины. - 2002. - №3-4. - С. 37-38.

2. Опыт получения тонкостенного полого цилиндрического изделия из стали 12Х18Н10Т с созданием по поверхности ферромагнитных свойств / М.В. Краев, В.А. Гринкевич, В.Г. Рыжов, В.И. Тейковцев // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - №8-9. - С. 504-506.

3. Гринкевич В.А., Рыжов В.Г., Краев М.В. Прочностные и магнитные свойства холоднодеформированных тонкостенных цилиндрических деталей из стали 12Х18Н10Т // Металл и литье Украины. - 2003. - №5. - С. 14-15.

4. Краев М.В., Гринкевич В.А., Кушнерев А.В. Разработка режимов деформации нержавеющей стали 12Х18Н10Т с учетом изменения ее фазового состава и физико-механических свойств // Сучасні проблеми металургії. Наукові вісті. Т. 8. Пластична деформація металів. - Дніпропетровськ: Системні технології. - 2005. - С. 493-496.

Размещено на Allbest.ru