Учебные пособия

Слесарно-инструментальные работы

Раздел:  Строительство. Ремонт

Для правильного ведения холодного выдавливания, проектирования инструмента и оснастки необходимо знать закономерность процессов пластической деформации металла, происходящих в заготовке при вдавливании в нее мастер-пуансона. На 198, а видно, что под плоским торцом мастер-пуансона горизонтальные линии сетки не изменились, лишь на некотором расстоянии, приблизительно равном радиусу мастер-пуансона, наблюдается начало зоны деформации, которая распространяется вниз по заготовке. Эта зона ограничена окружностью, имеющей радиус, примерно равный диаметру рабочей части мастер-пуансона. Зона деформации координатной сетки под сферическим торцом мастер-пуансона (198, б) распространяется на меньшую глубину, чем при выдавливании мастер-пуансоном с плоским торцом.

Для облегчения процесса при закрытом выдавливании (в обойме) применяют два способа: выдавливание в заготовке, имеющей выточку в нижней части (с камерой облегчения), и выдавливание в заготовке, установленной на подкладном кольце с приемным отверстием. В этих случаях выдавливаемый из заготовки металл перемещается в камеру или приемное отверстие. На 198, в, г показана деформация координатных сеток при выдавливании в заготовках, имеющих камеры облегчения; на 198, д, е — деформация координатных сеток при выдавливании рельефов в заготовках, установленных на подкладное кольцо с приемным отверстием. В этих случаях основная деформация идет по периметру рабочей части мастер-пуансона и по своему характеру приближается к вырубке цилиндрической заготовки. При таком выдавливании в матрицах часто обнаруживаются трещины после термической обработки или в процессе их эксплуатации.

Анализ течения металла позволяет сделать вывод, что высота заготовки зависит в основном от глубины выдавливаемого рельефа, диаметра и вида торца (плоский, сферический) рабочей части мастер-пуансона и способа выдавливания (в целой заготовке, в заготовке с камерой облегчения, в целой заготовке на подкладном кольце с приемным отверстием).

Высоту камеры облегчения определяют исходя из условия, что ее объем должен составлять примерно 60% объема выдавливаемого рельефа, а диаметр — примерно 70% диаметра рабочей части мастер-пуансона. Найденное значение высоты 1ц камеры облегчения подставляем в формулу (5).

При выдавливании рельефа в заготовке на подкладном кольце с приемным отверстием высоту заготовки можно принимать равной высоте Щ перемычки, определяемой по формулам (3) и (4), так как выдавливаемый металл будет перемещаться в приемное отверстие, а не в камеру облегчения.

Увеличение диаметра заготовки свыше 2,5 D не дает существенного снижения усилий выдавливания и приводит к увеличению отходов металла в стружку при механической обработке матриц. Уменьшение диаметра заготовки ниже 2D увеличивает ее высоту в процессе выдавливания рельефа, что вызывает конусность и увеличивает шероховатость рельефа в верхней части. Поверхность, на которой будет выдавливаться рельеф, полируют до зеркального блеска.

Мастер-нуансоны, предназначенные для выдавливания менее сложных профилей, изготовляют из инструментальных сталей У8А и У10А с последующей закалкой до твердости HRC 58:—62. Шероховатость рабочих поверхностей мастер-пуансона после обработки должна соответствовать 0,08—0,02 мкм (10—12-ый классы). Все острые углы и грани на рабочей части должны быть закруглены (радиус закругления: не менее 0,3 мм); рабочая часть должна иметь конусность в пределах допуска на изделие, что необходимо для более свободного извлечения мастер-пуансона из заготовки: Чтобы металл не прилипал к вертикальным стенкам мастер-пуансона, их тщательно доводят и полируют по ходу его скольжения с уклоном  15—30.

При выдавливании заготовку вставляют в обойму, рабочую часть мастер-пуансона протирают и покрывают насыщенным раствором медного купороса в 2—3%-ной соляной кислоте. После того как медный купорос высохнет; на рабочей части мастер-пуансона остается тончайший (0,004—-0,006 мм) слой меди. Мастер-пуансон устанавливают в обойме и производят выдавливание. Вдавленный в заготовку мастер-пуансон сильно зажимается металлом, а заготовка, расширяясь, заклинивается в обойме. Из обоймы заготовку выпрессовывают на прессе, затем из нее извлекают пуансон.

Для выдавливания рельефа заданной формы на заданную глубину нужно знать необходимое усилие выдавливания, зависящее от размеров и формы рабочей части мастер-пуансона, глубины выдавливания и материала заготовки.

На практике принято для стали 10 принимать q = 220—250 кгс/мм2, а стали 20 q = 250—270 кгс/мм2.

Матрицы пресс-форм, штампы и высадочный инструмент, изготовленные методом холодного выдавливания, характеризуются исключительно высокой стойкостью, что объясняется благоприятным расположением волокон и упрочняющим эффектом, получаемым в результате пластической деформации.

Силовые режимы процесса выдавливания матриц. Расчет требуемого усилия при холодном выдавливании может быть произведен по формуле

где q — удельное давление в кгс/мм2; F — площадь   выдавливаемой  полости в мм2.

В результате исследования силового режима процесса холодного выдавливания матриц пресс-форм определены удельные давления при выдавливании цилиндрических и прямоугольных полостей в зависимости от соотношения размеров hjd и h/Y^b для различных марок сталей. На 200 приведены кривые 1—/удельных давлений при холодном выдавливании полостей в сталях различных марок.

Изучение влияния формы инструмента на величину усилия и анализ полученных . кривых показывают, что наименьшее удельное давление будет при давлении сферическим пуансоном. При давлении цилиндрическим, прямоугольным и звездообразным пуансонами удельное давление соответственно возрастает, т. е. с уменьшением величины отношения периметра поперечного сечения рабочей части пуансона к его площади удельное давление уменьшается.

По мере усложнения формы пуансона возрастает неравномерность распределения напряжений и деформаций в выдавливаемой полости и увеличивается площадь боковой поверхности инструмента, что ведет к повышению удельного давления. При проектировании технологических процессов изготовления матриц пресс-форм и штампов возникла необходимость в разработке приемов, обеспечивающих снижение удельных давлений.

Проведенные эксперименты позволяют рекомендовать ряд приемов выдавливания: конструирование заготовок со скошенными гранями (фасками), облегчающими камерами или кольцевыми выточками. В ряде случаев целесообразен прием, обеспечивающий свободное течение некоторой Части металла заготовки в радиальном направлении. При этом обойму устанавливают на две разные по высоте подставки. Металл течет в зазор между нижней плоскостью обоймы и установочной плитой пресса.

Обычно полости матриц получают за одну операцию. При необходимости получить значительный по глубине профиль рекомендуется разрабатывать технологический процесс из нескольких операций. После первого выдавливания производят полный безокислительный отжиг. При этом снимаются напряжения и выравнивается структура металла. Затем выполняют следующую операцию выдавливания. Поскольку промежуточный: отжиг усложняет технологический ' процесс, то его следует применять только при неблагоприятных соотношениях глубины и сечения профиля, необходимости выдавливания чрезмерно больших по- площади полостей, отсутствии мощного оборудования и т. д.

В производстве .находят применение заготовки с облегчающей камерой. Однако этот способ усложняет подготовку к процессу выдавливания и связан со сложностью выбора нужного размера камеры. Кроме того, вследствие неравномерной деформации металла оттиск имеет неодинаковую шероховатость и требует доработки (полирования).