Производство заготовок

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Производство заготовок методом холодной объемной штамповки

2. Для каких практических целей применяется наклеп

3. Дайте краткий обзор углеродистых и легированных инструментальных сталей

4. Что представляют собой твердые растворы замещения и внедрения

5. Отжиг стали

1. Производство заготовок методом холодной объемной штамповки

Сущность процесса, достоинства, недостатки, применение в машиностроении. Отжиг стали, сущность процесса, температурные режимы.

Холодная штамповка - это формообразование деталей в штампах холодной пластической деформацией металла заготовки при комнатной температуре. Холодная штамповка является одним из наиболее прогрессивных методов получения качественных заготовок в машиностроительной, приборостроительной, электротехнической и других отраслях промышленности. Она обеспечивает достаточно высокую точность и малую шероховатость поверхности заготовок при малых отходах металла и низкой трудоемкости и себестоимости их изготовления. Производительность автоматической холодной штамповки достигает нескольких сотен заготовок в минуту. сталь отжиг заготовка

Возможность осуществления процессов холодной штамповки и качество готовых заготовок во многом определяет качество исходного материала. В металлургических процессах выплавки металла нужно обеспечить его необходимый химический состав и отсутствие загрязнений металла. Технологические режимы прокатки и термообработки заготовок должны способствовать получению равномерной мелкозернистой структуры металла. Нужно обеспечить правильные условия хранения металла на складе и каждую новую партию металла проверить на штампуемость. Чем больше штампуемость металла, тем более сложные изделия и с наименьшими трудностями можно получить из него холодной штамповкой.

При холодной объемной штамповке (ХОШ) металл пластически деформируется в штампе в холодном состоянии. В качестве заготовок для ХОШ обычно применяют прутковый материал из углеродистых и легированных сталей с низким, средним и высоким сопротивлением деформированию, а также из цветных металлов и их сплавов.

В связи с тем, что при холодной объемной штамповке металл не нагревается, она имеет перед горячей ряд преимуществ: из-за отсутствия на поверхности деталей окалины и обезуглероженного слоя повышается точность их размеров и снижается шероховатость поверхности. Это позволяет свести к минимуму последующую обработку деталей резанием и соответственно расход металла. ХОШ в зависимости от формы деталей может осуществляться осадкой, высадкой, выдавливанием, калибровкой, чеканкой и применяется для изготовления болтов, винтов, заклепок, гаек, шариков, роликов, поршневых пальцев, мелких цилиндрических и конических зубчатых колес и т. д.

Рабочие части инструмента-штампа для ХОШ работают в тяжелых условиях повышенного трения, высоких удельных усилий, достигающих 2000--2500 МПа, и высоких температур, развиваемых в процессе деформирования. В связи с этим для изготовления штампов применяют стали повышенной и высокой износостойкости, например Х 6ВФ, 9Х 5ВФ, X12, а также используют различные смазки и производят предварительную подготовку поверхности заготовок (нанесение веществ, уменьшающих трение), например, фосфатирование. К числу наиболее прогрессивных процессов, основанных на холодной пластической деформации, относятся взаимно дополняющие друг друга процессы листовой и холодной объемной штамповки.

При холодной объемной штамповке достигается: деформационное упрочнение, отсутствие надрезов, направленность волокна вдоль конфигурации штампованной заготовки, увеличение коэффициента использования металла и т.д.

2. Для каких практических целей применяется наклеп

Наклеп (нагартовка) - упрочнение металла в результате холодной пластической деформации.

Наклеп снижает пластичность и ударную вязкость, но увеличивает предел пропорциональность, предел текучести и твердость. Наклеп снижает сопротивление материала деформации противоположного знака. При поверхностном наклепе изменяется остаточное напряженное состояние в материале и повышается его усталостная прочность. Наклеп возникает при обработке металлов давлением (прокатка, волочение, ковка, штамповка), резанием, при обкатке роликами, при специальной обработке дробью.

Упрочнение металла в процессе пластической деформации (наклеп) объясняется увеличением числа дефектов кристаллического строения (дислокаций, вакансий, межузельных атомов). Повышение плотности дефектов кристаллического строения затрудняет движение отдельных новых дислокаций, а, следовательно, повышает сопротивление деформации и уменьшает пластичность. Наибольшее значение имеет увеличение плотности дислокаций, так как возникающее при этом между ними взаимодействие тормозит дальнейшее их перемещение

3. Дайте краткий обзор углеродистых и легированных инструментальных сталей

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435).

Содержат 0,65…1,35% углерода.

Стали У 7…У 13А - обладают высокой твердостью, хорошо шлифуются, дешевы и недефицитны.

Из сталей марок У 7, У 8А изготавливают инструмент для работы по дереву и инструмент ударного действия, когда требуется повышенная вязкость - пуансоны, зубила, штампы, молотки.

Стали марок У 9…У 12 обладают более высокой твердостью и износостойкостью - используются для изготовления сверл, метчиков, фрез.

Сталь У 13 обладает максимальной твердостью, используется для изготовления напильников, граверного инструмента.

Для снижения твердости и создания благоприятной структуры, все инструментальные стали до изготовления инструмента подвергают отжигу.

Для заэвтектоидных сталей проводят сфероидизирующий отжиг, в результате которого цементит вторичный приобретает зернистую форму. Регулируя скорость охлаждения можно получить любой размер зерен.

Окончательная термическая обработка - закалка с последующим отпуском.

Закалку для доэвтектоидных сталей проводят полную, а для заэвтектоидных - неполную. Структура закаленных сталей или мартенсит, или мартенсит и карбиды.

Температура отпуска выбирается в зависимости от твердости, необходимой для инструмента.

Для инструментов ударного действия, требующих повышенной вязкости, из сталей У 7, У 8 отпуск проводят при температуре 280…300oС, что обеспечивает твердость HRC 56…58.

Для напильников, метчиков, плашек отпуск проводят при температуре 150…200oС, при этом обеспечивается получение максимальной твердости - НRC 62…64.

Основными недостатками углеродистых инструментальных сталей является их невысокая прокаливаемость (5…10 мм), низкая теплостойкость (до 200oС), то есть инструменты могут работать только при невысоких скоростях резания.

Легированные инструментальные стали

Содержат 0,9…1,4 % углерода. В качестве легирующих элементов содержат хром, вольфрам, ванадий, марганец, кремний и другие. Общее содержание легирующих элементов до 5%.

Высокая твердость и износостойкость в основном определяются высоким содержанием углерода. Легирование используется для повышения закаливаемости и прокаливаемости, сохранения мелкого зерна, повыщения прочности и вязкости.

Термическая обработка включает закалку и отпуск.

Проводят закалку с температуры 800…850oС в масло или ступенчатую закалку, что уменьшает возможность коробления и образования закалочных трещин.

Отпуск проводят низкотемпературный, при температуре 150…200oС, что обеспечивает твердость HRC 61…66. Иногда, для увеличения вязкости, температуру отпуска увеличивают до 300oС, но при этом наблюдается снижение твердости HRC 55…60.

Для деревообрабатывающего инструмента из сталей 6ХС и 9ХФ рекомендуется изотермическая закалка, значительно улучшающая вязкость.

Повышенное содержание кремния (сталь 9ХС) способствует увеличению прокаливаемости до 40 мм и повышению устойчивости мартенсита при отпуске. Недостатками сталей, содержащих кремний, являются чувствительность их к обезуглероживанию при термообработке, плохая обрабатываемость резанием и деформированием из-за упрочнения феррита кремнием.

Повышенное содержание марганца (стали ХВГ, 9ХВСГ) способствует увеличению количества остаточного аустенита, что уменьшает деформацию инструмента при закалке. Это особенно важно для инструмента, имеющего большую длину при малом диаметре, например, протяжек.

Хром увеличивает прокаливаемость и твердость после закалки.

Стали используются для изготовления инструмента и ударного, и режущего.

"Алмазная " сталь ХВ 5 содержит 5% вольфрама. Благодаря присутствию вольфрама, в термически обработанном состоянии имеет избыточную мелкодисперсную карбидную фазу. Твердость составляет HRC 65…67. Cталь используется для изготовления инструмента, сохраняющего длительное время острую режущую кромку и высокую размерную точность (развертки, фасонные резцы, граверный инструмент).

4. Что представляют собой твердые растворы замещения и внедрения

Твердые растворы замещения

Если атомы растворенного элемента могут непосредственно заместить атомы растворителя в соответствующей ему кристаллической решетке, то в таких случаях образуется твердый раствор этих двух элементов. Образование такого твердого раствора возможно при следующих условиях:

1. атомы имеют одинаковую валентность;

2.атомы образуют одинаковую кристаллическую структуру (например, КГЦ решетку);

3.размеры атомов отличаются друг от друга не более чем на 15%.

Твердые растворы внедрения

Как уже понятно из названия, твердые растворы внедрения образуются в тех случаях, когда атомы растворимого вещества способны проникнуть в пространство между атомами растворителя. Для того чтобы это произошло, атомы растворимого элемента должны быть намного меньше атомов растворителя. Практически диаметр атома растворимого элемента должен составлять менее 60% диаметра атома растворителя. Примером твердого раствора внедрения может служить сталь, содержащая небольшое количество углерода, проникшего в свободные пространства кристаллической решетки.

5. Отжиг стали

Отжиг - вид термической обработки, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке в течение определенного времени при этой температуре и последующем, обычно медленном, охлаждении до комнатной температуры.

Размещено на Allbest.ru