Технология изготовления болтов методом холодной штамповки

| Категория реферата: Рефераты по технологии
| Теги реферата: гражданин реферат, научный журнал
| Добавил(а) на сайт: Путинов.

Болты закладные, клеммные и стыковые применяют для рельсовых скреплений железнодорожного пути. Клеммные и закладные болты изготовляют одного диаметра резьбы — 22 мм с крупным шагом (преимущественно горячей штамповкой). Стыковые болты изготавливают горячей штамповкой.

МАТЕРИАЛ И КЛАССЫ ПРОЧНОСТИ БОЛТОВ

Механические свойства крепежных изделий с диаметром резьбы до 48 мм и материалы для их производства регламентируются ГОСТ 1759—70.
Для болтов установлены три группы материалов: углеродистые и легированные стали; коррозионно-стойкие, жаропрочные, жаростойкие и теплоустойчивые стали; цветные сплавы.
В основном применяют болты из углеродистых и легированных сталей; болты, изготовленные из материалов второй и третьей группы, применяют в специальных случаях при жестких требованиях к жаропрочности, коррозионной стойкости, габаритам и весу соединений.

Болты изготавливают как из спокойных, так и из кипящих сталей.
Учитывая, что кипящие стали более склонны к хладноломкости,

чем стали спокойной выплавки, их применение для крепежных изделий ограничено.
Из углеродистых и легированных сталей в ГОСТ 1759—70 предусмотрено изготовление болтов двенадцати классов прочности, из коррозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких сталей шести групп и цветных металлов также шести групп материалов.
Классы прочности охватывают диапазон временного сопротивления от 30 до
160, кгс/мм2. Под классам прочности понимается комплекс механических свойств, включающий временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение после разрыва, твердость, напряжение от пробной нагрузки, а для ряда классов — ударную вязкость.
Временным сопротивлением о-в называется отношение максимальной нагрузки
Рmах, которую выдерживает материал (болт) в момент наступления разрушения,
'к первоначальному поперечному сечению Fo.
Предел текучести От представляет собой наименьшее напряжение, при котором деформация материала происходит без заметного увеличения растягивающей нагрузки Рт .
Предел текучести определяется на специальных образцах. Часто при растяжении образцов действующая нагрузка изменяется вплоть до момента разрушения, при этом пользуются значением условного предела текучести.
Ударная вязкость материала характеризуется полной работой, затраченной на деформацию и разрушение специального призматического образца с односторонним надрезом (выточкой), деленной на площадь сечения в надрезе.
Образцы вытачиваются из болтов с удалением резьбы.
Относительное удлинение — это отношение увеличения длины образца после разрыва к его начальной длине.

Класс прочности болтов обозначается двумя числами. Первое число, умноженное на 10, определяет величину минимального временного сопротивления
(кгс/мм2). Второе число, умноженное на 10, определяет отношение предела текучести к временному сопротивлению (%), а произведение чисел определяет величину минимального предела текучести (кгс/мм2).
Введение классов прочности облегчает выбор и расчет резьбовых соединений, позволяет регламентировать усилия предварительной затяжки, что значительно повышает надежность и долговечность соединении.
Группы материалов обозначаются двузначным числом, первая цифра которого указывает вид материала, а вторая цифра — прочность.
При оформлении заказов на продукцию, а также в различной конструкторской документации болты обозначаются по условной схеме. Условное обозначение болтов включает: наименование детали, исполнение, диаметр резьбы, шаг резьбы, поле допуска резьбы, длину болта, класс прочности или группу, марку стали или сплава, обозначение вида покрытия, толщину покрытия и номер размерного стандарта.
Для упрощения обозначения часто применяемых деталей в условной схеме не указываются крупный шаг резьбы, поле допуска 8g, исполнение 1, марка углеродистой стали и цветного сплава.
Дополнительно в условном обозначении может отмечаться применение спокойной (буквой С) или автоматной (буквой А) сталей.
Например, болт по ГОСТ 7796—70 исполнения 2, имеющий диаметр резьбы 1Й мм с шагом 1,25 мм и поле допусков 6 g, при длине 60 мм и классе прочности 5.8
(записывается без точки) с цинковым покрытием (вид покрытия 01) толщиной, 9 мкм обозначается: болт 2М 12Х1,25—6 ХбО.58,019 ГОСТ 7796—70.
ГОСТ 1759—70 рекомендует технологию изготовления болтов в зависимости от их класса прочности.
В производственных условиях болты изготавливаются холодной или горячей штамповкой и точением без термической обработки или с термической обработкой после получения крепежных изделий одним из перечисленных выше способов.
Болты, изготовляемые холодной штамповкой без термической обработки, имеют пониженные пластические свойства вследствие наклепа, полученного при холодной деформации. Величина предела текучести материала болтов при этом приближается к величине временного сопротивления и составляет в большинстве случаев 0,8— 0,9 Gs. Поэтому указанным методом можно изготовлять только болты классов прочности 4.8, 5.8, 6.9 и в ряде случаев 8.8.
В ряде случаев эти же болты могут быть изготовлены и холодной штамповкой, но с обязательным отжигом исходного металла.

Высокопрочные болты из среднеуглеродистых и легированных сталей
(классы прочности 8.8, 10.9 и 12.9, 14.9) изготовляются с закалкой и отпуском.

ИСХОДНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ БОЛТОВ

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ МЕТАЛЛА

Стабильность технологического процесса штамповки и качество штампуемых болтов 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 неравномерно расположенная пористость. При прокатке дефекты слитков способствуют образованию на поверхности 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 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.