др.) глубиной 0,05 мм и более при высадке с большими степенями деформации

раскрываются, образуя трещины.

Для снижения брака при холодном прессовании необходимо удалять дефекты с

поверхности обрабатываемого металла. Поэтому поверхность слитков перед

прокаткой необходимо зачищать. На металлургических заводах зачистку

проводят механическим или огневым способом.

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 надрывы металла, выступы, углубления и т. д. Эти неровности

отпечатываются на горячем металле и закатываются на последующих переходах,

что приводит к нарушению сплошности металла.

Поверхностные дефекты могут образоваться при калибровке металла перед

штамповкой. К таким дефектам относятся риски и царапины, имеющие иногда

большую протяженность по длине. Устранению этих дефектов способствуют:

качественное травление (при неудовлетворительном травлении на металле

остаются частицы окалины, способствующие образованию рисок и царапин на

волочильном инструменте и металле);

применение волок с правильной геометрией рабочего канала; применение

качественной смазки при калибровке.

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 ^0,25i% необходимо отжигать для увеличения

пластичности. Практически стали с содержанием углерода C 0,5% можно

штамповать только после предварительного подогрева.

Повышенное содержание кремния в стали резко снижает ее пластичность; при

деформировании в холодном состоянии вызывает значительный разогрев

заготовки, снижает стойкость инструмента, повышает усилия штамповки и

приводит к образованию трещин.10702—63. «Сталь для холодной высадки», ГОСТ

1050—74. «Сталь углеродистая качественная конструкционная», ГОСТ 360—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 натартованном

(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 и 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 Va первоначальной высоты, нет требования обязательной зачистки

поверхности и др.

ПОДГОТОВКА МЕТАЛЛА К ШТАМПОВКЕ

Металл, предназначенный для штамповки, должен иметь чистую и блестящую

поверхность, свободную от окалины, жировых и других загрязнений, я

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 кислоты, при температуре 50—80°С в течение 10—120

мин, или в концентрированной соляной кислоте при 20— 30° С в течение 5—30

мин. Продолжительность травления зависит от марки стали, диаметра и

состояния поставки (прутки, бунты) металла и концентрации раствора.

Травление меди, латуни Л63, Л62 производят в растворе, содержащем 3—10%

H2S04 при температуре 20—40° С.

Травление алюминиевых сплавов проводят в растворе с 5—10% едкого натра и c

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 атм. 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 подсмазочным 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

омеднение. На Дружковском метизном заводе омеднение металла, идущего на

холодную штамповку болтов (с редуцированием стержня); производится по

следующей технологии: а) травление;

б) промывка в горячей и холодной воде; в) омеднение;

г) промывка в холодной воде; д) нейтрализация (известкование) ; е) сушка.

После калибровки металл подвергается вторичному мед нению. Омеднение

производится в растворе, содержащем 120—150 г/л медного купороса, 50—60 г/л

серной кислоты и 2—3 г/л столярного клея при температуре раствора

18—22°С в течение 1—1,5 мин (двукратное погружение). Омеднение

считается удовлетворительным, если поверхность металла покрыта сплошной

медной пленкой без отслоения, рыхлости и просвечивания основного металла

(через пленку).

Омеднение уступает фосфатированию по эффективности снижения коэффициента

трения, кроме того, при нанесении медного покрытия трудно контролировать

его свойства.

Положительные результаты при штамповке трудно деформируемых сталей дают

лаковые покрытия и обработка в растворе щавелевой кислоты

(оксалатирование). Указанные покрытия применяются и при штамповке цветных

сплавов.

На калиброванный металл перед штамповкой или в процессе штамповки

наносится технологическая смазка. В качестве смазки часто используется

мыльная эмульсия. Хорошие результаты дает применение раствора сульфида

молибдена в машинном масле.

В последние годы находят применение в процессах штамповки специальные

смазки—укринолы. На московском заводе «Станконормаль» используется смазочно-

охлаждающая жидкость на основе парафина (СОЖ В23 К) и укринол 5/5,

позволяющие штамповать металл без фосфатного покрытия.

Для получения заготовки с требуемыми для штамповки болтов размерами <и

необходимыми механическими свойствами применяют волочение. При волочении с

увеличением обжатия повышаются пределы прочности и текучести и снижаются

относительное удлинение и сужение.

При изготовлении болтов из низкоуглеродистых сталей 10, Юкп, 20, 20 кп

волочение, как правило, проводится с обжатием 12—20% без промежуточного

отжига. Подкат из среднеуглеродистых и легированных марок стали для

облегчения процесса волочения отжигается.

Оптимальная схема подготовки к штамповке среднеуглеродистых и

легированных сталей включает:

1) отжиг горячекатаного металла; 2) подготовку поверхности металла к

волочению; 3) волочение с обжатием 25—30%; 4) промежуточный сфероидизиру-

ющий отжиг; 5) подготовку поверхности (фосфатирование); 6) волочение с

обжатием 5—8%.

В результате промежуточного отжига после волочения стабилизируются

структура металла и механические свойства, способствуя (совместно с

последующим фосфатированием) снижению усилий штамповки, улучшению качества

изделий и повышению износостойкости инструмента.

По рекомендациям ВНИИметиза применение промежуточного отжига

целесообразно и при штамповке болтов (с редуцированием) из сталей 20, ЗО кп

(классы прочности 5.8, 6.8).

При отжиге низкоуглеродистых сталей, протянутых с обжатием 8—16%, следует

учитывать возможность интенсивного роста зерна, вследствие чего снижается

пластичность стали. Поэтому перед отжигом не следует проводить волочение

при указанных величинах деформаций.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ БОЛТОВ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ

Холодной пластической деформацией в практике штамповочного производства

называют процесс, протекающий без принудительного нагрева металла.

В процессе деформации происходит механическое упрочнение (наклеп),

повышаются твердость деформируемого металла, пределы прочности и текучести

и снижаются относительное удлинение и сужение.

Процесс деформации сопровождается нагревом металла и инструмента,

температура которых может достигать 300° С..

При холодной объемной штамповке всей заготовке придается заданная форма и

размеры путем заполнения материалом рабочей полости штампов. Высадка, в

отличие от штамповки, заключается в осадке части заготовки между подвижным

(пуансоном) и неподвижным (матрицей) инструментом.

Основными достоинствами холодной штамповки являются высокая

производительность, точность размеров и чистота поверхности изделий,

повышенная прочность штампуемых деталей, низкий расход металла, широкий

диапазон изготовляемых типоразмеров. Холодной штамповкой изготовляются

болты с диаметром стержня до 30 мм. Однако в последнее время таким способом

изготовляют болты с метрической резьбой, имеющие .стержень диаметром до 52

мм.

Основной недостаток холодной деформации — снижение пластичности металла

вследствие наклепа и соответственно повышение опасности хрупкого разрушения

болтов при эксплуатации. Особенно возрастает опасность хрупкого разрушения

для болтов из среднеуглеродистых и легированных сталей, которые, как

правило, .необходимо подвергать термообработке, способствующей исключению

неблагоприятных последствий холодной деформации.

Процесс штамповки болтов заключается в том, чтобы из заготовки диаметром

меньше диаметра отверстия в матрице (на величину зазора) и значительно

меньше диаметра наибольшего сечения головки болта можно получить изделие

необходимых размеров.

При выборе технологического процесса холодной штамповки необходимо

учитывать следующие параметры:

1. Отношение длины свободной осаживаемой части заготовки к ее диаметру

lo/dy.

Под свободно осаживаемой частью заготовки понимается отрезок, заключенный

между матрицей и пуансоном, т. е. отрезок, не контактирующий с

инструментом. Величина этого отношения характеризует трудность процесса

формообразования головки болта и устойчивость свободного отрезка металла к

продольному изгибу. Чем меньше величина lo/dy, тем легче протекает процесс

деформации и лучше оформление конечной заготовки. При большой величине

отношения возможен изгиб стержня и нарушение правильной конфигурации

заготовки (возникновение прогибов, складок), что ведет к браку продукции.

Для предотвращения указанных нарушений процесса высадки отношение длины

свободной осаживаемой части к диаметру не должно превосходить определенной

величины. При превышении этой величины процесс формообразования головки

разделяется на несколько переходов.

Следует отметить, что при высадке болтов с предельным отношением lo/do

необходимо обеспечить чистый срез заготовки и перпендикулярность плоскости

отреза к продольной оси. При осадке заготовки с косым срезом торцовой

площадки возможен ее изгиб и, как следствие, брак продукции.

Возможность изгиба заготовки при осадке увеличивается со снижением сил

трения по контактируемым поверхностям заготовки и пуансона. Поэтому при

неблагоприятных условиях для исключения продольного изгиба заготовки ее

концевую часть защемляют в пуансоне.

Неблагоприятные условия снижают допустимую длину свободной осаживаемой

части заготовки. Например, при косой отрезке заготовки и

неудовлетворительном состоянии рабочей поверхности пуансона предельная

Страницы: 1, 2