Высадка и другие методы объемной штамповки

Биллигман И.

Машгиз, 1960 г.

 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫСАДКИ И ОБЪЁМНОЙ ШТАМПОВКИ

А. ПРИЗНАКИ ХОЛОДНОГО И ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

При пластическом формообразовании поведение металла в большой степени зависит от температуры обработки. Если деформирование осуществляется при комнатной температуре, вернее — при температурах ниже температуры рекристаллизации,  говорят о холодном деформировании. При этом с увеличением степени деформации материал увеличивает сопротивление деформации, т. е. упрочняется (фиг. 56, а). При деформировании выше температур рекристаллизации, называемом горячим деформированием, при достаточно медленно протекающем процессе не имеется упрочнения (фиг. 56,)Правда, здесь сопротивление деформации также несколько повышается, но при степенях деформации свыше 30% оно остается приблизительно постоянным. Данные по температуре рекристаллизации различных материалов уже приводились в табл. 39; исходя из этих данных, следует различать холодное и горячее деформирование.

При холодном формообразовании сопротивление деформации в большей мере определяется степенью деформации, способность   материала к упрочнению и лишь незначительно — скоростью деформирования. Наоборот, при горячем формообразовании сопротивлении деформации зависит главным образом от температуры обработки и значительно также от скорости деформации. О влиянии скорости деформации будет сказано далее.

Горячее формообразование характерно относительно низкими сопротивлениями деформации, остающимися, приблизительно постоянными даже при весьма значительном формоизменении. Это дает возможность осуществления пластического деформирования крупных  и тяжелых деталей при сравнительно небольших потребных усилия» и расходе энергии на деформирование; сложные детали могут, как правило, деформироваться только в горячем состоянии. Требования  к качеству материала ниже, чем при методах холодного формообразования. Правда, при этом труднее выдержать точно заданные размеры детали. Следует в первую очередь обращать внимание на температурную усадку горячештампованных деталей.

Степень усадки зависит от вида применяемого материала и от температуры и увеличивается с повышением последней. Усадка при горячей обработке обычных стальных деталей принимается равном 1,5% и около 2% для высоколегированных сталей и никелевых сплавов. Для других материалов усадка составляет: для алюминия 1,6%  электрона 1,4% и латуни 1,3% (табл. 70). Детали, штампуемые при  более низкой температуре, имеют меньшую усадку; для сталей в таких случаях можно брать усадку 0,8—1%. При длинных особо сложных деталях, напротив, усадка в зависимости от соотношения размеров! поперечного сечения может иногда доходить до 2%.

В противоположность обработке в горячем состоянии преимуществом холодного деформирования является экономия топлива и получение чистой блестящей поверхности изделия, которое не нуждается в дальнейшей обработке, и поверхность приемлема для отделки раз! личными методами. При холодном формообразовании можно получить! значительно более высокую точность и повышенную прочность вследствие упрочнения. Кроме того, при этом отпадает излишний расход) металла на заусенец, окалину, нет необходимости учитывать усадку,  можно изготовлять такие мелкие детали, которые в горячую изготовить  затруднительно.

Б. ТЕМПЕРАТУРА ПРИ ШТАМПОВКЕ

Необходимо разграничивать температуру нагретой заготовки и температурные явления при штамповке. Температурные явления это, во-первых, повышение температуры заготовки благодаря возникающему при пластическом формообразовании теплу и, во-вторых, снижение температуры заготовки вследствие охлаждения.

1. ТЕМПЕРАТУРА ПРИ ГОРЯЧЕМ ДЕФОРМИРОВАНИИ

Как видно из фиг. 57,  прочность сталей при нагреве выше комнатных температур сначала увеличивается и достигает максимума при температурах в интервале от 200 до 300°. Затем с повышением температуры прочность резко снижается. Следовательно, чем выше температура обработки, тем меньше сопротивление материала пластическому формообразованию. При этом не только увеличивается пластичность, но соответственно уменьшаются необходимые для определенной деформации усилия и затраты энергии.

Это видно и из фиг. 58, где показана способность различных марок  стали к текучести и заполнению полости в зависимости от температуры  деформирования. Судя по ходу кривой, получается значительное улучшение текучести при высоких температурах, в то время как при низкой температуре способность к заполнению весьма мала, особенно у легированных сталей. Бросается в глаза ход кривой у стали для горячей штамповки гаек: до температуры 1150° эта сталь имеет предельно низкую текучесть из всех нелегированных сталей, а   свыше этой температуры деформируемость превосходит деформируемость всех мягких мартеновских и томасовских сталей. Поэтому, основываясь на этих исследованиях, необходимо проводить горячую штамповку гаек при высоких температурах.

Аналогичное влияние температуры деформирования на деформируемость и сокращение потребного расхода энергии на осадку интенсивно нагретого образца можно видеть и у цветных металлов (фиг. 59). Однако далеко недостаточно рассматривать ход кривой прочности лишь при весьма высоких температурах. Из примера, показанного на фиг. 60, можно заключить, что для латуни хорошая деформируемость будет лишь при температуре выше 700°, т. е. тогда, когда утонение шейки образца, служащее мерой деформируемости, опять возрастает. На основе характера кривой предела прочности можно предполагать хорошую пластичность уже при нагреве до небольших температур, однако, как показал опыт, это не так.

Слишком низкая температура обработки обусловливает появление продольных трещин, расслаивание появляется также при отсутствии полного равномерного нагрева. Вообще температуры нагрева следует выдерживать возможно высокими.