Ковка и объемная штамповка

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Орловский государственный технический университет

Институт вечернего обучения и дополнительного государственного

образования

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ДИПЛОМНОЙ РАБОТЕ

Слушателя курсов «Обработка металлов давлением. Управление персоналом»

_____________________________________________________________________

Факультет вечернего обучения

Кафедра Автоматизированные процессы и машины пластической

обработки материалов

Тема дипломной работы

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Слушатель курсов: Виноградова О.В.

Руководитель: Жердов В.А.

Дипломная работа просмотрена и допущена к защите в Государственной аттестационной комиссии

Заведующий кафедрой «Автоматизированные процессы и машины пластической обработки материалов»

_______________ Дорофеев О.В.

Орёл 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………………..4
Выбор способа штамповки и типа оборудования………………………………..6
Составление чертежа поковки………………………………………………………7
Выбор и расчёт переходов штамповки…………………………………………...16
Выбор заусенечной канавки……………………………………………………..17
Конструирование клещевой выемки………………………………………………19
Выбор исходной заготовки………………………………………………………….20
Заготовительные операции. Усилие резки ……………………………………21
Определение массы падающих частей молота………………………………...22
Выбор и конструирование ручьёв штампа………………………………………23
Контрольный угол …………………………………………………………………...24
Расположение ручьёв в молотовом штампе …………………………………. .25
Температурный режим и выбор нагревательного устройства ……….. …26
Требования, предъявляемые к сталям для штампов горячего деформиро-

вания ………………………………………………………………………………..…28

Стали для молотовых штампов …………………………………………………..30
Разработка конструкции обрезного штампа …………………………………….31

Список использованной литературы ……………………...………………………….32

АННОТАЦИЯ

Курсовая работа выполнена на тему: «Технологический процесс высадки детали болт». Курсовая работа содержит аналитическую и графическую части.

Аналитическая часть включает в себя обоснование выбранного технологического процесса производства данной детали, выбор схемы высадки и типа холодновысадочного оборудования, разработка схемы высадки,

Целью курсового работы является разработка технологического процесса изготовления детали болт М12х25. В процессе производства данного изделия в курсовом проекте будут рассмотрены: классификация крепёжных изделий, требования, предъявляемые к исходной заготовке, рассчитаны технологические усилий высадки, проведён подбор холодновысадочного оборудования расчёт размера исходной заготовки, разработки схемы наладки холодновысадочного инструмента..

Все рассмотренные операции технологического производства детали болт в совокупности приводят к получению должно обеспечить рост производительности оборудования, а также улучшить качество получаемого изделия.

Графическая часть состоит из чертежа схемы наладки холодновысадочного автомата и чертежей холодновысадочного инструмента.

1
ВВЕДЕНИЕ

Высадка – один из наиболее широко применяемых в настоящее время процессов обработки металлов давлением. Высадкой получают болты, заклепки, шаровые пальцы, золотники и другую продукцию. Потребность крепежных изделий составляет миллионы тонн в год.

Крепёжные изделия относятся к наиболее распространённым деталям машин и сооружений. Потребность в них составляет 1,2 – 1,5% от количества выплавляемой стали.

Повышение надёжности и долговечности машин, станков различных устройств и сооружений в значительной степени зависит от надёжности и долговечности работы крепёжных соединений.

Неуклонный рост потребности народного хозяйства в крепежной продукции и повышение требований к ее качеству, требуют создания высокопроизводительного оборудования, внедрения высококачественных технологических смазок, совершенствования технологии и оборудования для изготовления инструмента и самого изделия.

2
КЛАССИФИКАЦИЯ КРЕПЁЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Крепежные изделия можно классифицировать по нескольким признакам.

По назначению
их подразделяют на болты, винты, шурупы, гайки, гвозди, дюбели и т.л.

К болтам и винтам относятся стержни с винтовой канавкой на одном конце и головкой на другом, служащие для разъемных соединений отдельных частей машин при помощи гаек и без них.

Шпилька - это деталь с резьбой на обоих концах. Ее применяют в тех же случаях, что и болты, но когда материал соединяемых деталей не обеспечивает достаточной долговечности резьб при частых разборках и сборках соединений.

Шурупы служат для ввинчивания в дерево, дюбели для забивки в бетон и листовое железо, гвозди - для забивки в дерево.

Заклепки служат для получения неразъемных соединений и представляют собой стержень с головкой с одной стороны.

Гайки навинчивают на резьбу болтов и воспринимают усилия затяжки болтов.

Шайбы применяют для выравнивания или предохраняют повреждения опорных поверхностей деталей под головками болтов и гаек, для перекрытия зазоров в соединениях.

Предохраняют болты и гайки от самоотвинчивания при действии переменных нагрузок.

Костыли служат для крепления рельса к шпалам.

По размеру
(диаметру стержня или отверстия) крепежные изделия бывают: мелкие до 6мм., средние от 6 до 16мм., крупные от 16мм. и выше. В метизной промышленности обычно изготавливают крепежные изделия диаметром от 1 до 48 мм.

Резьбовые изделия по диаметру гладкой ( безрезьбовой) части стержня разделяют на:

а) болты и винты с диаметром гладкой части стержня равным наружному диаметру резьбы

б) болты и винты с диаметром гладкой части стержня приблизительно равным среднему диаметру резьбы. Эти болты для улучшения центрирования стержня в отверстии скрепляемых деталей имеют направляющий подголовок длиной не менее половины диаметра.

По точности изготовления
различают крепежные изделия нормальной, повышенной и грубой точности. Допускаемые предельные отклонения от номинальных геометрических размеров указываются в размерных стандартах.

Кроме геометрических размеров крепежных изделий, измерению подвергают также отклонения от правильной геометрической формы и дефекты внешнего вида.

Отклонения от правильной геометрической формы следующие: несоосность головки и стержня, резьбовой и безрезьбовой частей стержня, неперпендикулярность опорной поверхности головки относительно оси стержня, неперпендикулярность опорной поверхности гаек относительно оси резьбы, уклон граней, недопрессовка полукруглых головок и т.д.

К дефектам внешнего вида относятся срезы или сколы металла на гранях, заусенцы на опорной поверхности, притупление ребер шестигранника, рванины и выкрашивания ниток резьбы определенной величины, риски, вмятины и наплывы, не выводящие размеры изделий за предельные отклонения и др.

По прочности.
Стальные болты, винты и шпильки изготовляют по 12 классам прочности. Класс прочности обозначают двумя числами, а именно: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.9; 8.8; 10.9; 12.9; 14.9. Первое, умноженное на 100, указывает минимальное значение временного сопротивления, а произведение первого и второго чисел, увеличенное в 10 раз - предел текучести. Например, болты класса прочности 4.8 имеют временное сопротивление 400МПа, предел текучести 320 МПа.

Для гаек установлено 7 классов прочности, каждый из которых обозначается одним числом - 4; 5; 6; 8; 10; 12; 14.

Для предохранения крепежных изделий от коррозии применяются соответсвующие защитные покрытия. В ГОСТ предусмотрены 12 видов покрытий, их условные обозначения 01 - 12.

Обозначение болтов включает: наименование детали, исполнение, диаметр резьбы, шаг резьбы, поле допуска резьбы, длину болта, класс прочности, обозначение вида покрытия, толщину покрытия и номер размерного стандарта.

Например, болт по ГОСТ 7796-70 исполнения 2 с диаметром резьбы 16мм. при шаге 1,5 и поле допусков 6g длиной 80мм., прочностью 4.8. с цинковым покрытием толщиной 9мкм обозначается: болт2М 16х1,5 - 6 gх80.48, 019 ГОСТ 7796-70.

3
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Технологический процесс непосредственно связан с изменением формы, размеров и свойств обрабатываемой заготовки и охватывает период от момента выполнения первой технологической операции над исходной заготовкой до получения готового изделия.

Основными операциями в технологическом процессе производства крепежных изделий являются: операции, связанные с подготовкой исходного материала; разделительные операции-отрезка, обрезка граней, пробивка; формообразующие операции осуществляемые путем пластического деформирования - осадка, высадка, редуцирование, выдавливание, формовка, накатка и раскатка резьб; формообразующие операции основанные на обработке металлов резанием - нарезка резьбы, подрезка фасок; термическая обработка; нанесение защитных и декоративных покрытий; контроль изделий на соответствие установленных ГОСТов, стандартов и ТУ; расфасовка и упаковка готовых изделий.

Практически все разделительные и формообразующие операции в технологических процессах производства крепежных изделий основаны на методах и особенностях пластического деформирования.

Холодной объемной штамповкой изготовляются 87% полуфабрикатов крепежных изделий, горячей штамповкой 9% и только 4% точением.

Технологические процессы с использованием ХОШ в 5-7 раз производительнее процессов механической обработки при значительном сокращении расхода металла на единицу продукции. Коэффициент использования металла при ХОШ составляет 93-95% вместо 30-50% при механической обработке. Весьма эффективным способом производства полуфабрикатов деталей массового применения является холодная объемная штамповка на автоматическом оборудовании к которому относятся холодновысадочные автоматы (ХВА) и роторные линии. Производительность ХВА при штамповке изделий диаметром до 6 мм. - 350 шт. в минуту, 6-12мм. - 120-60 шт. в минуту, 16 мм. и выше - 85-30 шт. в минуту. К преимуществам ХОШ также относятся: возможность чередования различных операций, равномерное распределение усилий на всех позициях, возможность упрочнения металла в отдельных элементах заготовки для получения деталей равнопрочных по всему продольному сечению, или деталей с заранее предусмотренным местным упрочнением, возможность варьирования диаметра исходной заготовки.

Одно и двухпозиционные автоматы, как правило, применяются для изготовления заклепок, пальцев осей или заготовок болтов, винтов, шпилек. Многопозиционные автоматы, автоматы-комбайны и автоматические линии применяются для изготовления болтов, винтов, шпилек, ступенчатых и пустотелых заклепок, заготовок шестигранных гаек, пробок и других крепежных и специальных деталей.

При ХОШ достигается высокая точность изделий и чистота поверхности. Показатель точности соответствует 3-4 и выше, чистота поверхности 7-9 классам и выше.

Благодаря повышению механических свойств металла в результате упрочнения и обеспечению рациональной ориентации волокон металла прочность изделий повышается на 20-30%.

Процессы ХОШ хорошо поддаются механизации и автоматизации.

Соотношение площадей для производства одинакового объема продукции обработкой резанием и ХОШ составляет 4:1.

ХОШ относится к числу прогрессивных технологических процессов обработки металлов и не предъявляет каких-либо дополнительных требований к технике безопасности и промсанитарии. При проектировании технологических процессов и инструментальной оснастки необходимо обеспечивать полное устранение ручных операций, удобство работы, простоту наладки и переналадки технологического инструмента, максимальную механизацию и автоматизацию транспортирования заготовок и готовых изделий, правильную организацию рабочих мест и выполнение существующих правил и положений по технике безопасности.

Эти преимущества предопределяют перспективы дальнейшего развития ХОШ как высокопроизводительного и наиболее экономичного способа массового производства полуфабрикатов деталей прогрессивных конструкций с высокими эксплуатационными свойствами.

Дальнейшее совершенствование многопозиционных прессов автоматов и линий должно включать:

- повышение производительности до 300-500 деталей в минуту,

- значительное сокращение времени переналадки и обеспечение блочной смены матриц и пуансонов,

- разработку устройств электронной диагностики отдельных позиций и автоматического учета изготовленных деталей,

- создание средств неразрушающего контроля качества металла метала в процессе высадки на ХВА,

- оснащение оборудования устройствами очистки воздуха от СОЖ,

- обеспечение оборудования средствами шумопоглащения (КШП 85г.).

Мало оборудования для: для штамповки длинных и сверхдлинных стержневых изделий, имеющего выталкиватели из пуансонов и матриц на всех позициях, с усовершенствованными быстродействующими механизмами реза, с быстрой или автоматической заменой инструмента, для нарезки резьбы во фланцевых гайках.

4
ИСХОДНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Стабильность технологического процесса штамповки и качество штампуемого крепежа во многом определя­ются качеством исходного металла. Холодная штам­повка предъявляет специфические требования к исход­ному металлу. Материал, применяемый для холодной штамповки, должен обладать высокой пластичностью, иметь равномерные механические свойства и химиче­ский состав и.не иметь поверхностных и внутренних дефектов. Деформируемость металла в холодном состоянии, т. е. его способность претерпевать пластическое фор­моизменение без разрушения, зависит от многих фак­торов: качества поверхности заготовки; химического состава; структуры; механических свойств и технологи­ческих параметров процесса штамповки. Дефекты поверхности металла заготовки являются одной из основных причин возникновения надрывов и трещин при холодной штамповке. Они могут образовываться на разных стадиях переработки металла, начиная от разливки стали и кончая калибровкой перед высадкой. Дефектами разливки являются газовые пузыри, расположенные внутри или на поверхности металла. Неметаллические включения, пористость и др. Газовые пузыри возникают обычно в кипящей стали, в спокойной образуется не равномерно расположенная пори­стость. При прокатке дефекты слитков способствуют образованию па по верх пост проката трещин, закатов, глубоких рисок, волосовин, которые необходимо уда­лять перед процессом холодной деформации. Исследование влияния глубины и конфигурации по­верхностных дефектов на деформируемость углероди­стой стали проводят путем осадки образцов с искусственно нанесенной трещиной различной глубины, различным углом и радиусом при вершине. Установлено, что дефекты (волосовины, риски, плены и др.) глубиной более 0,05 мм при штамповке с большими степенями деформации раскрываются, образуя трещины.

При нагреве слитков перед прокаткой необходимо добиваться наименьшего обезуглероживания. На обезуглероженной поверхности, вследствие ее пониженной твердости при прокатке образуются более глубокие риски и царапины.

Количество дефектов, образующихся при прокатке, зависит также от степени износа валков. По мере износа на поверхности ручьев прокатных валков появляются выступы, углубления, трещины. Эти неровности отпечатываются на горячем металле и закатываются при последующих переходах, что приводит к нарушению сплошности металла.

Содержание хрома более 1%, особенно в высокоуглеродистой стали, повышает прочность и понижает ее пластичность. При содер­жании в стали менее 0,3% С влияние Сг на снижение пластичности незначительное. Добавка хрома при снижении содержания углерода улучшает штампуемость стали.

Никель снижает пластичность большинства углеродистых ста­лей и повышает сопротивление деформации, усиливает склонность стали к налипанию на инструмент при штамповке.

Присутствие серы и фосфора в стали увеличивает ее хрупкость в процессе высадки. Содержание серы и фосфора в стали не должно превышать 0,03—0,04%.

Наибольшее применение для холодной штамповки болтов имеет кипящая сталь. Кипящая сталь по сравнению со спокойной имеет пониженную ударную вязкость, более неоднородна по химическому составу и содержит больше загрязнений. В то же время она обла­дает пониженным сопротивлением деформации из-за более низкого содержания кремния (до 0,03%) и меньшей твердости поверхно­стного слоя. Кипящую сталь можно штамповать с более высокими степенями деформации.

Применение кипящей стали для изготовления болтов ограничи­вается ее повышенной склонностью к хрупкому разрушению при по­ниженных температурах (хладноломкость).

Структура исходного металла играет важную роль при холодной штамповке. Макроструктура стали, при­меняемой для холодной штамповки, должна характе­ризоваться полной однородностью, отсутствием усадоч­ной раковины, расслоений, неметаллических включе­ний, пористости, пузырей, трещин и т. д.

Особенное влияние на штампуемость оказывают неметаллические включения и ликвационная зона — дефекты, встречающиеся наиболее часто. Сталь, имею­щая большое количество неметаллических включений, при холодной штамповке склонна к трещинообразованию. Ликвационная зона по площади не должна превы­шать 40% сечения металла, причем должна находиться в центре сечения, не имея выхода в наружные слои. Это требование вызвано тем, что твердость ликвационной зоны на 25—30% выше твердости основного поверхностного слоя. Смещение ликвационной зоны от центра сечения и особенно выход на боковую поверхность могут привести к браку при штамповке.

Структура перлита оказывает определяющее влия­ние на штампуемость стали. Сталь с перлитной струк­турой, состоящей из чередующихся1 слоев феррита и тонких пластинок цементита (рис. 3,а), 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 (см. рис. 3,6) или (более правильно) сфероидаль­ного цементита. Она характеризуется перлитным числом, которое может изменяться от 0 до 100 и обозначает процент содержания сфероидального цементита в общей массе перлита. Для холодной штамповки наилуч­шей считается структура с перлитным числом 70—80. Структуру сфероидального цементита получают от­жигом при температуре 680—720°С с последующим медленным охлаждением. Для сталей с содержанием углерода более 0,3% оптимальной структурой считается сорбитообразный перлит (см. рис. 3, в).

На процесс холодной штамповки оказывает влияние величина зерен металла. При очень мелком зерне уве­личивается сопротивление деформации; крупное зерно сообщает стали хрупкость. Оценку величины зерен производят по десятибалльной шкале: большему числу баллов соответствует меньшая величина зерна. Опти­мальной считается величина зерна, соответствующая 7№ 6—8.

Механические свойства заготовки, предназначенной для холодной штамповки, должны обеспечивать ее не­обходимую деформируемость. Ниже рассмотрено влия­ние основных механических свойств.

Высокая прочность затрудняет процесс холодной штамповки стали, поэтому верхние значения временно­го сопротивления для штампуемой стали ограничи­ваются величиной 40—80 кгс/мм2. Однако получают качественные изделия из металла с временным сопротивлением до 90—110 кгс/мм2.

Величина относительного сужения считается ос­новным показателем пластичности штампуемого ме­талла.

Считается, что при Ψ больнее 60% сталь весьма пластична, при Ψ от 50% до 60% сталь достаточно пластична, при Ψ меньше 50% сталь не пригодна для холодной штамповки.

С уменьшением отношения предела текучести к вре­менному сопротивлению повышается пластич­ность стали. Наилучшей штампуемостью обладает сталь, имеющая отношение предела текучести к вре­менному сопротивлению 0,65.

Необходимо отметить, что при определении механи­ческих свойств металла дефекты по­верхности (плены, закаты, риски, волосовины и пр.), вызывающие появление трещин при высадке, не оказы­вают влияния на результаты испытаний, т. е. на изме­ряемые характеристики. Поэтому при наличии значительного количества поверхностных дефектов металл даже с высокими значениями Ψ и малыми значениями предела прочности и имеющий оптимальную структуру может оказаться совершенно непригодным для холодной штамповки.

Влияние поверхностных дефектов устанавливается испытанием на осадку до половины первоначальной высоты образца. Практически этот ме­тод не позволяет в полной мере оценить влияние де­фектов на процесс штамповки, так как степень дефор­мации при холодной штамповке значительно превышает степень деформации при осадке до половины высоты. При штам­повке болтов с нормальной головкой относительная де­формация головки может достигать 80%. Испытание на осадку до четверти первоначальной высоты позволяет лучше оценить пригодность металла для холодной штампов­ки, однако и оно не во всех случаях может гарантиро­вать необходимое качество металла, так как при этом не учитывается неравномерность распределения дефек­тов по длине прутка (бунта).

5
СОРТАМЕНТ СТАЛИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НЕЙ

(Госты указаны старые)

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.

6
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.

7
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 перепендикулярности 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) sВ
FОТР
.,

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

высадка цилиндрической головки 1,8-1,9

предварительная высадка головки конической формы 1,9-2,0

высадка потайной головки 1,8

высадка потайной головки со шлицем 2,0-2,1

высадка полупотайной головки 2,5

высадка цилиндрической головки винта 1,8-1,9

высадка головки с квадратным подголовком 2,7-2,8

высадка внутреннего шестигранника 3,3

высадка шестигранника болта 2,7-2,8

высадка шестигранной гайки 3,2-3,4

При горячем деформировании sS
, согласно исследованиям Навроцкого Г.А., выражается зависимостью:

sS
= sВ
*g,

где g - коэффициент, учитывающий влияние скорости деформирования при горячей штамповке (g = 1,2-1,6 при скорости деформирования в начальный момент штамповки 0,1- 0,25 м/с; g = 1,6 -2,0 при начальной скорости 0,25 - 0,75 м/с; g = 1 при начальной скорости деформирования 12,5 м/с).

sВ
- временное сопротивление при температуре штамповки.

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;