РАЗДЕЛ 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЛИ 12Х18Н10Т ПРИ ШТАМПОВКЕ
Процесс изготовления деталей из стали 12Х18Н10Т осуществлен в условиях Государственного научно-производственного предприятия "Текопром". Исследованы процессы обжима трубчатых заготовок и вытяжки листовых заготовок в конических матрицах с их дальнейшей раскаткой в наклонных матрицах на оправке.
Задачей исследования являлось определение возможности формоизменения штамповкой заготовок из стали 12Х18Н10Т, а также разработка технологии изготовления полых цилиндрических изделий путем получения обжимом или вытяжкой заготовки под раскатку с последующей раскаткой ее стенки. Основное внимание в исследовании уделено процессу получения обжимом заготовок для раскатки.
В качестве основного оборудования при обжиме и вытяжке заготовок использован гидравлический пресс нестандартной конструкции усилием 250кН. Для деформации заготовок использованы универсальные штампы (рис. 2.1, 2.2), состоящие из пуансонов и плиты с закрепленными в ней вставками-матрицами.
Пуансон неподвижно закреплен в прессе. Штамповка осуществлялась путем перемещения матрицы относительно пуансона. Скорость деформирования была постоянна и составила 1 мм/с.
Заготовки штамповались при комнатной температуре, их разогрев исключен из-за малых скоростей деформирования.
Обжим производился с полным выходом заготовки в цилиндрическую часть матрицы, т.е. с полным обжатием заготовки по диаметру. Функцией пуансона являлась задача заготовки в полость матрицы. Проталкивание недоштампованной заготовки через матрицу осуществлялось следующей штампуемой заготовкой.
Операции вытяжки во всех переходах штамповки осуществлялись без прижима фланца заготовки.
Для смазки, заготовки перед обжимом и вытяжкой покрывались сухим мылом, а затем при штамповке дополнительно применялось веретенное масло. При этом, согласно справочных данных [4, 70], значение коэффициента трения выбрано равным 0,09 - как для веретенного масла с порошкообразными твердыми наполнителями. В процессе раскатки в штамп принудительно подавалось веретенное масло, что кроме смазки охлаждало очаг деформации.
Рис. 2.1. Схема штампа для обжима заготовок
Рабочая поверхность матриц имела коническую форму. Для исключения влияния формы деформирующего инструмента, угол конусности рабочей части матриц являлся постоянным во всех переходах обжима и вытяжки. При обжиме угол конусности матриц составлял 17?, при вытяжке - 30?.
Рис. 2.2. Рабочий инструмент штампов для обжима
Операции раскатки произведены на токарно-винторезном станке марки SN 400-1 с установленным на суппорте блоком наклонных матриц (рис 2.3). Схема процесса раскатки приведена на рис. 2.4.
Рис. 2.3. Процесс раскатки в наклонных матрицах на оправке
Рис. 2.4. Схема процесса раскатки в наклонных матрицах на оправке
1 - оправка;
2 - матрица;
3 - заготовка.
2.1. Исследование формоизменения трубчатых заготовок обжимом
По разрабатываемой технологии, обжимом из заготовки наружного диаметра 36,0 мм с толщиной стенки 1,45 мм, длиной 40 мм необходимо получить деталь наружного диаметра 28,0 мм с толщиной стенки 1,80 мм, длиной 41 мм. Далее из полученной детали раскаткой изготавливалось цилиндрическое изделие наружным диаметром 26,0 мм, толщиной стенки 0,25 мм, длиной 135 мм.
Суммарный коэффициент обжима Коб=r0/rk (где r0 и rk - срединные радиусы заготовки до и после деформации соответственно) при штамповке указанной детали составляет 1,32, что превышает приведенную в разделе 1 границу допустимых деформаций. Кроме того, согласно [4, 70] сильное упрочнение аустенитной стали вызывает необходимость проведения разупрочняющей термической обработки после каждого перехода штамповки.
Для определения возможности формоизменения стали 12Х18Н10Т произведены попытки получения детали из заданной заготовки за различное число переходов обжима, т.е. с различной степенью деформации стали за переход. Результаты исследований формоизменения заготовки обжимом представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Размеры деталей штампуемых по различным режимам деформации
ТП№
перехода
штамповкиr0,
ммrk,
ммS0,
ммSk,
ммL0,
ммLk,
мм1117,2813,141,45потеря устойчивости2117,2814,401,451,7040,041,0214,4013,141,70потеря устойчивости3117,2814,931,451,6540,040,2214,9313,141,651,8240,741,2313,1412,121,82потеря устойчивости4117,2815,711,451,5840,040,4215,7114,401,58потеря устойчивости215,7114,931,58потеря устойчивостигде ТП - технологический процесс;
S0 и Sk - начальная и конечная толщина стенки заготовки соответственно;
L0 и Lk - длины заготовок до и после деформации.
Технологические параметры штамповки деталей в данных технологических процессах приведены в таблице 2.2.
Как и ожидалось, штамповка детали за один переход деформации невозможна (ТП № 1). При задаче заготовки в матрицу образуются поперечные складки, что наглядно представлено на рис. 2.5.
Таблица 2.2
Коэффициенты обжима и степени деформации при штамповке деталей
ТП№
перехода
штамповкиКоб?, %за переходсуммарныйза переходсуммарный111,321,322424211,201,20171721,101,32924311,161,16141421,141,321224411,101,109921,091,2081721,051,16514где - степень деформации заготовки в диаметральном направлении.
Рис. 2.5. Внешний вид деталей отштампованных по режиму ТП № 1
Возникло предположение, что избежать поперечного складкообразования возможно при уменьшении длины заготовки. Длина заготовки была уменьшена в два раза. Задача первой заготовки в матрицу прошла успешно. При проталкивании ее через матрицу на последующей заготовке образовалась поперечная складка. Первая заготовка оказалась недоштампованной и остановила свое движение в матрице на конической части (рис. 2.6).
Рис. 2.