Ковка и объемная штамповка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ковка и объемная штамповка

1. СОРТАМЕНТ СТАЛИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НЕЙ

холодный штамповка формообразование крепежный

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.

Кроме того, при использовании горячекатаной мягкой стали (малоуглеродистой) снижается устойчивость высаживаемой части заготовки, происходит налипание металла на инструмент, Что снижает стабильность технологического процесса и вызывает ухудшение качества болтов. При штамповке заготовка должна полностью и равномерно заполнять отверстие матрицы, мягкая сталь деформируется неравномерно, что способствует изгибу стержня болта.

Для устранения этих явлений для холодной штамповки на прессах-автоматах используют калиброванный металл круглого сечения диаметром от 3 до 30-35 мм преимущественно в виде бунтов или реже (при диаметре свыше 25-30 мм) - в прутках. Технические требования на исходную заготовку регламентируются ГОСТ.

10702-63. «Сталь для холодной высадки», ГОСТ 1050-74. «Сталь углеродистая качественная конструкционная», ГОСТ 380-71. «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 нагартованном (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 п 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 половины первоначальной высоты, нет требования обязательной зачистки поверхности и др.

2. ПОДГОТОВКА МЕТАЛЛА К ШТАМПОВКЕ

Металл, предназначенный для штамповки, должен иметь чистую и блестящую поверхность, свободную от окалины, жировых и других загрязнений, и 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 кис-

Травление меди, латуни Л63, Л62 производят в растворе, содержащем 3-10% H2SO4 при температуре 20-40° С.

Травление алюминиевых сплавов проводят в растворе с 5-10% едкого натра с 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 ат. 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.

Для повышения надежности сцепления смазки с деформируемым металлом заготовку целесообразно покрывать подсмазочньм слоем. Подсмазочное покрытие способствует снижению трения при штамповке и повышает стойкость штампового инструмента. Особенно эффективно применение подсмазочного слоя при штамповке болтов с редуцированием стержня.

Нанесение подсмазочного слоя производится перед волочением или после волочения (перед штамповкой).

Наибольшее распространение получило нанесение подсмазочного слоя перед волочением, так как при этом слой носителя смазки получается более равномерным по толщине и надежно сцепленным с основным металлом.

Заготовки из углеродистых и низколегированных сталей чаще всего подвергают фосфатированию. Фосфатирование заключается в обработке металла в 2,5- 3%-ном растворе кислой фосфорнокислой соли цинка,

Температура раствора 60-80°С, Продолжительность фосфатирования равна 5-15 мин. Фосфатный слой может деформироваться без разрушения вместе с основным металлом. Фосфатное покрытие действует как непрерывный разделяющий слой между контактными поверхностями инструмента и заготовки, уменьшая трение, предотвращая налипание металла на инструмент и хорошо удерживая смазочное вещество. Фосфатирование в 1,2-1,3 раза снижает усилия деформирования.

Процесс подготовки металла с нанесением фосфатного слоя состоит из следующих операций: 1) травление (при фосфатировании волоченого металла - обезжиривание); 2) промывка водой; 3) фосфатирование; 4) промывка водой; 5) известкование или омыление; 6) сушка.

Фосфатное покрытие считается качественным, если после волочения сохраняется зеркальный цвет (от черного до серого), при этом, чем темнее цвет волочения, тем лучше покрытие.

При подготовке поверхности заготовок из нержавеющих сталей (12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и др.) вместо фосфатирования используют известково-солевое покрытие. Оно не требует дополнительных операций для химического разрушения пленки, образующейся на поверхности нержавеющей стали в процессе травления (пассивирования), и позволяет работать на высоких скоростях при волочении.

Нержавеющие и жаростойкие стали подготавливаются к штамповке по следующей технологии: 1) травление, 2) промывка в горячей воде, 3) пассивирование, 4) промывка в горячей воде, 5) нанесение известково-солевого покрытия, 6) сушка, 7) калибровка.

Известково-солевое покрытие имеет существенные недостатки. Поваренная соль ускоряет процесс коррозии металла, в сырую погоду впитывает влагу и затрудняет процесс волочения. Кроме того, известь очень пылит, засоряет воздух и помещение цеха и тем самым ухудшает условия труда.

При подготовке к штамповке нержавеющих сталей может применяться меднение.

3. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СХЕМЫ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ СТЕРЖНЕВЫХ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Отрезка заготовки является исходной операцией во всех технологических процессах и в значительной мере определяет качество изделий. Качество - это совокупность свойств и характеристик продукции, которые способны удовлетворить установленные или предполагаемые потребности. Качество - это хорошие товары, низкие цены, соблюдение срока поставки, хороший прием, хорошее обслуживание.

При отрезке должна быть обеспечена высокая размерная точность заготовок, особенно при закрытой штамповке, минимальное отклонение от перпендикулярности торцевых поверхностей по отношению к оси заготовки. Качество отрезки зависит от технологических параметров оборудования, его технического состояния, механической схемы резки, конструкции отрезного инструмента и материалов, применяемых для его изготовления, степени износа отрезного инструмента, марки стали заготовки, условий резки и многих других факторов. В ХВА применяется открытая и полуоткрытая схема резки. При открытой схеме резки материал подается перед ножом, который находится на некотором расстоянии от линии подачи. При подаче «в нож» центр рабочей кромки ножа находится на линии подачи материала. В этом случае можно реализовать полуоткрытую схему резки используя втулочные ножи, повысив тем самым качество отрезки заготовки.

При отрезке заготовки технологическое усилие может быть посчитано по следующей приближенной зависимости:

РРЕЗ. = (0,7-0,8) sВFОТР,

где sВ - временное сопротивление отрезаемого металла с учетом упрочнения, полученного на предыдущих операциях волочения. Степень предварительного упрочнения пруткового или бунтового металла не превышает 15-25%. В этом случае повышение временного сопротивления металла составляет 1,1 раза для сталей с не более 0,2% содержанием углерода и 1,3 для сталей от 0,2 до 0,4% углерода.

FОТР - площадь сечения отрезаемой заготовки.

Осадкой называется операция, в результате которой под действием нагрузки(Р) уменьшается высота исходной заготовки НО и увеличивается площадь ее поперечного сечения (Рис. ). Примером осадки может служить процесс выдавливания торцев отрезанной заготовки гайки или болта, предварительного образования бочонка при горячей штамповке гаек. Усилие осадки, высадки и выдавливания определяется по общей зависимости:

Р = sS *F *c,

где sS- предел текучести материала с учетом его упрочнения. Предел текучести обычных углеродистых сталей, подвергаемых ХОШ, с достаточной для практических расчетов точностью может быть описан уравнением: sS(кг/мм) = 35 + 45С + 60e, где С - процентное содержание углерода в стали, e- средняя относительная деформация.

F - площадь проекции штампуемого изделия на плоскость перпендикулярную действию технологического усилия.

c - коэффициент, учитывающий схему деформированного состояния и потери усилия на внешнее трение заготовки с инструментом.

Величина поправочного коэффициента c зависит от многих факторов. Проведенные на ряде метизных заводов исследования позволили принять следующие значения коэффициента c:

Высадка- это уменьшение высоты заготовки (НО) при увеличении площади поперечного сечения на отдельных участках заготовки. Головки всех стержневых изделий образуются высадкой в матрицах. Конец заготовки, находящийся в матрице, упирается в выталкиватель.

Предварительная высадка проводится с целью подготовки к окончательной высадке. Высаживаемая часть заготовки выполняется в виде усеченного конуса. В ряде случаев у меньшего основания конуса заготовка имеет цилиндрическую часть. Форма и соотношение размеров исходной заготовки при предварительной высадке должны предупреждать:

а) продольный изгиб высаживаемой части заготовки при предварительной высадке;

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 <metricconverter productid = «30 мм» w:st = «on»>30 мм). Для получения внутренних резьб небольших диаметров применяется раскатник. Раскатывание обеспечивает получение внутренних резьб с шагом до <metricconverter productid=«2 мм» w:st=«on»>2 мм. При шаге больше <metricconverter productid=«2 мм» w:st=«on»>2 мм раскатники применятся для калибрования предварительно нарезанной резьбы.

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.

4. Особенности изготовления заклепок и винтов

Стандартные заклепки сплошного сечения изготовляются на двухпозиционных, трехударных автоматах, при отсутствии которых можно использовать многопозиционные автоматы.

Исходный металл принимается как равный наименьшему предельному диаметру наибольшей ступени. На первой позиции производится выдавливание наименьшей части стержня, на второй позиции производится подторцовка ступени заклепки и высадка головки за два удара.

Заклепки с глухой полостью с диаметром стержня не более <metricconverter productid=«5 мм» w:st=«on»>5 мм изготавливают на специальном однопозиционном автомате по переходам.

Возможность использования на автомате «плавающей» матрицы позволяет штамповать заклепки по циклограмме, обеспечивающей между ударами предварительного и окончательного пуансона на величину, соответствующую объему металла, необходимого для формообразования головки вторым пуансоном. В момент выталкивания заклепка снимается с выдавливающего пуансона вильчатым съемником.

Заготовки винтов изготовляют на однопозиционных двухударных автоматах, как правило, со шлицем. Для полного выдавливания винтов М3 - М6 с прямым шлицем используются автоматы комбайны, состоящие из однопозиционного двух-ударного автомата, шлицефрезерного агрегата и резьбонакатного автомата, связанных транспортным устройством.

Размещено на Allbest.ru