Содержание
Сделать заказ можно по телефону
Наши специалисты с радостью вам помогут
Нержавеющая сталь различных марок используется для изготовления деталей, приборов, применяемых в промышленности, строительстве и других областях человеческой деятельности. Благодаря таким характеристикам как прочность, пластичность, упругость, она используется для производства: труб, уголков, шестигранников, кругов, лент, листов.
Для придания заготовкам из нержавеющей стали требующейся формы используются различные способы обработки:
Штамповка нержавеющей стали
Процесс обработки заготовок из нержавеющей стали при помощи штампования подразделяют на два вида:
- Холодная штамповка. С ее помощью изготавливают детали из вязких и пластичных материалов. Это сплавы с повышенным процентным содержанием никеля. К ним относятся аустенитные виды нержавеющей стали. Для обработки холодным способом используют листы, ленты, полосы, толщина которых составляет меньше 6 мм.
- Горячая штамповка. Этот процесс предполагает обработку металла при нагреве, что приводит к увеличению его пластичности. В этом случае толщина и масса заготовок не имеют значения. При этом материал должен обладать повышенной прокаливаемостью, быть не восприимчивым к местному нагреву.
Вытяжка нержавеющей стали
Кроме штамповки, лазерной резки, других способов обработки повышенным спросом пользуется у потребителей вытяжка нержавеющей стали, суть которой состоит в превращении плоской заготовки в деталь полостной формы. Различают два вида вытяжки.
- Ротационная. Используется для производства изделий в виде полых тел вращения: конусов, колец, колпаков, посуды, космических и авиационных приборов, деталей для автомобилей, спутниковых антенн.
Этот метод отличается от аналогичных способов своей экономичностью. Кроме того, он способствует упрочнению поверхности деталей, позволяет избежать концентрации поверхностных и внутренних слоев металла, не приводит к возникновению микротрещин. Для проведения ротационной вытяжки используют токарно-давильные станки. Она позволяет в сжатые сроки видоизменять технологические процессы и перенастраивать оборудование для выпуска новых видов продукции. - Глубокая. В основе метода лежит свойство пластической деформации, которое сопровождается утончением стенок заготовки и смещением материала по высоте детали. В отличие от ротационной вытяжки технология данного способа не использует «торможения», материал детали свободно перемещается в инструментах. Для обработки методом глубокой вытяжки применяются специальные прессы. Данный способ используется для заготовок из нержавеющей стали с минимальным значением упрочнения.
Полые детали, изготавливаемые этим способом находят применение в космической, авиационной, автомобильной промышленности, в быту, при проведении научных исследований: это стаканы, колбы, баки, корпуса, бытовая и лабораторная посуда.
Предельные значения коэффициента вытяжки можно снизить (для уменьшения количества операций), применяя местный нагрев внешнего кольцевого фланца заготовки шириной, равной , и одновременно охлаждая центральную часть диаметром d0 (черт. 199).
Черт. 199
1 — термоизоляция; 2 — трубчатый нагреватель.
Оптимальная температура нагрева фланца заготовки при вытяжке деталей из алюминиевых сплавов и латуни приведена в табл. 96.
Таблица 96
Наименование и марка материала
Оптимальная температура, °С
Алюминиевые сплавы В95А-Т1, Д16А-Т
Алюминиевые сплавы Д16А-М, АМцА-М
Предельные значения коэффициента вытяжки цилиндрических деталей из алюминиевых сплавов и латуни при оптимальной температуре местного нагрева фланца приведены в табл. 97.
Таблица 97
Наименование и марка материала
Коэффициент вытяжки m пр
Алюминиевый сплав АМгА-М
Алюминиевый сплав АМцА-М
Алюминиевый сплав Д16А-М
Алюминиевый сплав Д16А-Т
Алюминиевый сплав В95А-Т1
*hпр/d — отношение предельной высоты цилиндрической детали к диаметру вытяжки.
Предельные значения коэффициента вытяжки квадратных и прямоугольных полых деталей при оптимальной температуре местного нагрева фланца и радиусы закругления угловых участков в плане приведены в табл. 98.
Таблица 98
Наименование и марка материала
Радиус закругления углового участка в плане rп,
мм
Квадратные полые детали
Прямоугольные полые детали
Коэффициент вытяжки m 1пр
Коэффициент вытяжки m 1пр
Алюминиевый сплав АМгА-М
Алюминиевый сплав АМцА-М
Алюминиевый сплав Д16А-М
Магниевый сплав МА1М
Магниевый сплав МА8М
Алюминиевый сплав АМгА-М
Алюминиевый сплав АМцА-М
Алюминиевый сплав Д16А-М
Магниевый сплав МА1М
Магниевый сплав МА8М
Алюминиевый сплав АМгА-М
Алюминиевый сплав АМцА-М
Алюминиевый сплав Д16А-М
Магниевый сплав МА1М
Магниевый сплав МА8М
*hпру/dу — отношение предельной высоты цилиндрической детали к диаметру вытяжки.
Для вытяжки деталей из магниевых сплавов применяются марки MA1M и МА8М. В холодном состоянии возможно получение неглубокий вытяжки при следующих коэффициентах: m=0,9÷0,85 для MA1M и m= 0,85÷0,75 для МА8М.
Глубокая вытяжка деталей из магниевых сплав и производится только с подогревом.
На черт. 200 показаны графики зависимости коэффициента вытяжки магниевых сплавов от температуры подогрева (вытяжка производится с охлаждением пуансона).
Оптимальная температура вытяжки для сплава MA1M 320—330 °С; для сплава МА8М 300—375°С.
Уменьшение температуры нагрева снижает прочность и уменьшает пластичность магниевых сплавов. При температуре 425-450°С наступает красноломкость и интенсивное разрушение деформируемого материала.
Черт. 200
Рекомендуемые коэффициенты вытяжки с подогревом магниевых сплавов приведены в табл. 99.
Таблица 99
Наименование и марка материала
Коэффициент вытяжки m
2-я и последующие вытяжки
Магниевый сплав МА1М
Магниевый сплав МА8М
Нагрев магниевых заготовок производится:
а) в штампе, снабженном электро- или газонагревом;
б) в газовых или электрических печах;
в) в газовых или электрических печах при одновременном нагреве в штампе;
г) в свинцовых или масляных ваннах с применением масел имеющих высокую темпеpaтypy воспламенения (масло «вапор т»с температурой воспламенения 320°С).
При вытяжке на кривошипных и гидравлическнх прессах заготовки, как правило, нагреваются в штампах между нагретыми матрицей и прижимным кольцом. Штамп (матрица и прижим) нагревается трубчатыми электронагревателями либо газом.
Рекомендуемая температура нагрева штампов для глубокой вытяжки 370— 420°, для неглубокой вытяжки 300—350°С.
Чтобы предотвратить разрыв стенок детали в процессе вытяжки температура пуансона должна быть в пределах 50—100°С. Это достигается охлаждением стенок пуансона циркуляцией водой (черт. 199).
Удельные давления прижима при вытяжке магниевых сплавов в зависимости от температуры заготовки приведены в табл. 100.
Вытяжка — это выполняемый в вытяжных штампах процесс превращения плоской заготовки в полую открытую сверху деталь замкнутого контура. Получение полых деталей различной формы из полых, предварительно отштампованных заготовок, называется повторной вытяжкой.
Вытяжка бывает без преднамеренного утонения стенок и с утонением стенок.
В первом случае вытяжка происходит без заранее обусловленного изменения толщины стенок детали, во втором случае — за счет заранее рассчитанного изменения поперечного сечения и утонения стенок детали.
Рис. 39. Схемы процесса вытяжки: а, б, в, г — без преднамеренного утонения стенок, д — с утонением стенок; 1 — матрица, 2 — пуансон, 3 —заготовка; D — диаметр заготовки, d — диаметр детали, d1, d2— диаметры детали по переходам, h — высота детали, h1 — высота заготовки после вытяжки, S—толщина материала, S1 —толщина стенки детали, r—радиус закругления кромки пуансона
Вытяжка без утонения стенок. На рис. 39,а схематически показан процесс вытяжки цилиндрического колпачка из плоской заготовки. При этом кольцевая часть заготовки D — d превращается в цилиндр диаметром d и высотой h1 . Приращение по высоте происходит за счет смещения металла. Вытесняемый металл условно показан заштрихованными треугольниками. Так как объем металла при вытяжке не изменяется, то высота колпачка h1 больше ширины кольцевой части h заготовки.
При глубокой вытяжке смещенный (избыточный) объем металла является причиной образования складок (рис. 39,б). Получить полую деталь вытяжкой без образования складок можно лишь при использовании заготовок с сравнительно небольшой разницей между диаметром заготовки и диаметром цилиндра. Следовательно, за одну операцию вытяжки можно получить детали относительно небольшой высоты. Для предупреждения образования складок используют штампы, в которых заготовка перед началом вытяжки прижимается к зеркалу матрицы специальным прижимом — складкодержателем.
В зависимости от соотношения высоты и диаметра вытягиваемой детали, а также в зависимости от относительной толщины заготовки, вытяжку выполняют в несколько переходов, с постепенным уменьшением диаметра и увеличением высоты полости вытягиваемой детали (рис. 39, в, г).
Степень деформации металла, образующего стенку детали, возрастает по мере удаления от дна к кромке детали. В донной части металл почти не испытывает пластической деформации, а у кромки металл претерпевает наибольшие структурные изменения.
Толщина металла плоской заготовки и стенок вытянутой детали различна: в донной части она остается такой же, как и в исходной заготовке, в местах перехода от дна (сечение А) к стенкам имеет место утонение (рис. 39, д), а со стороны открытого конца детали — утолщение на 15—20%. Наибольшее утонение имеет опасное сечение А, находящееся выше места сопряжения стенок и дна. В ряде случаев утонение здесь достигает 30%, обычно же оно составляет 10—25%.
В процессе вытяжки штампуемый материал перемещается через кромку матрицы. Поэтому от величины закругления кромки матрицы зависят напряжения в вытягиваемом материале, усилие для вытяжки, степень утонения материала, образование складок или разрывов и величина допустимого коэффициента вытяжки.
Коэффициентом вытяжки m называют отношение диаметра d детали к диаметру D заготовки.
Чем больше радиус закругления, тем меньше напряжение в металле и меньше утонение стенок заготовки. Однако чрезмерно большой радиус закругления кромки матрицы ведет к образованию складок. Радиусы закруглений вытяжных кромок матрицы принимают в зависимости от глубины вытяжки и толщины материала по опытным данным для данного металла.
Радиус закругления пуансона принимается, по возможности, равным радиусу закругления матрицы, но может быть взят и значительно меньшим, соответственно требуемой форме вытягиваемой детали. Минимально допустимый радиус закругления пуансона равен удвоенной толщине вытягиваемого материала, так как-слишком маленький радиус закругления кромок пуансона вызывает значительное утонение материала.
Зазор между пуансоном и матрицей в вытяжных штампах принимают по наибольшей допустимой толщине вытягиваемого материала с добавкой на утолщение края заготовки при вытяжке. Для последнего перехода при вытяжке деталей с заданным наружным размером зазор устанавливают за счет пуансона, а при вытяжке с заданным внутренним размером — за счет матрицы. Для всех переходов, кроме последнего, направление зазора не имеет значения.
При вытяжке с прижимом заготовки сила прижима имеет существенное значение: чрезмерная величина прижима увеличивает утонение материала, а иногда приводит к отрыву дна вытягиваемой детали, малое же усилие прижима ведет к образованию складок. В момент разглаживания складок между пуансоном и матрицей резко возрастает усилие штамповки, что приводит к отрыву дна. Усилие прижима регулируют при испытании штампа и его откладке.
В процессе вытяжки металл подвергается упрочнению (наклепу). Наклеп резко снижает пластичность и ударную вязкость металла заготовки. Для устранения наклепа применяют межоперационный отжиг штампуемых деталей.
Вытяжка с утонением стенок — это принудительное, заранее рассчитанное уменьшение толщины заготовки при относительно небольшом уменьшении ее диаметра, что приводит к значительному удлинению полой детали.
Схема процесса вытяжки с утонением стенок показана на рис. 39, д. При вытяжке с утонением стенок количество операций определяется допустимой’ степенью деформации, которую определяют расчетом или по таблицам справочников. При изготовлении тонкостенных гильз применяют последовательное протягивание заготовки через две или три матрицы с постепенным утонением стенок.
Независимо от числа операций вытяжки и степени утонения стенок детали толщина ее дна остается равной толщине заготовки (S).
Зазор г между вытяжным пуансоном и матрицей определяют для каждой операции в отдельности. Для первой вытяжки его устанавливают с учетом допускаемого колебания толщины заготовки, но во всех случаях он меньше величины S (толщины заготовки) и соответствует принятой степени деформации. Толщина S1 стенок вытянутой детали обычно получается несколько больше величины z.
