Файл: Повышение стойкости штампов для холодной штамповки обзор М. Е. Зубцов, доцент, канд. техн. наук Общество по распространению политических и научных знаний РСФСР [и др.].1960 - 4 Мб.pdf

Штампы для объемной формовки изготовляются весьма мас­ сивными, чем достигаются уменьшение их упругой деформации, повышение точности штамповки и стойкости инструмента.

Штампы применяются как постоянные, закрепляемые непосред­ ственно на пресс, так и сменные, устанавливаемые при помощи универсальных блоков. В них перестановка пуансонов и матриц производится без снятия блока с пресса.

Весьма существенным фактором повышения стойкости штампов для объемной формовки является правильный выбор марки стали и термической обработки рабочих частей. Большую роль играет также чистота поверхности их. Малейшие вмятины, царапины и трещины резко ускоряют износ штампов, а также ухудшают ка­ чество поверхности штампуемых деталей. Данные стойкости штам­ пов для объемной формовки приводятся в табл. 6.

Холодное выдавливание

Холоднее выдавливание представляет собой процесс, при кото­ ром металл заготовки под действием высокого давления и соответ­ ствующей скорости (8—14 м/сек) приходит в состояние текучести и перемещается из матрицы в зазор, образованный между стен­ ками матрицы и пуансона.

В последнее время этот метод, как технологически наиболее эффективный и высокопроизводительный, получил широкое при­ менение во многих отраслях нашей промышленности при изготов­ лении полых и трубчатых деталей с тонкими Стенками (0,05 мм) различной формы поперечного сечения.

Изделия, полученные способом холодного выдавливания, отли­ чаются высокой точностью (3—4 класс точности), хорошим ка­ чеством поверхности (7 класс чистоты) и высокими механиче­ скими свойствами.

Путем выдавливания изготовляются детали главным образом из цветных металлов и их сплавов: свинца, олова, алюминия, дуралюмина, меди, томпака, латуни и цинка.

Последние исследования, проведенные в СССР в ЦНИИТМАШ

и при выдавливании деталей из углеродистой стали (с содержа­ нием С до 0,45%) и даже из низколегированной стали. Этот про­ цесс характеризуется весьма высокой степенью деформации, ко­ торая составляет 75—95% за одну операцию.

Существуют, как известно, три способа холодного выдавлива­ ния: прямой способ, когда течение металла совпадает с рабочим движением пуансона; обратный способ, когда течение металла противоположно направлению движения пуансона; комбинирован­ ный способ, сочетающий первый и второй способы.

41

Стойкость штампов для холодного выдавливания зависит ог потребного удельного давления штамповки, материала и термо­ обработки рабочих частей штампа и качества их изготовления.

Выдавливание деталей из цветных металлов и их сплавов. При поямом способе выдавливания удельное давление составляет [31]:

для свинца и олова 7—16 кГ/мм2-.

»алюминия и цинка 40—100 кГ/мм2-,

»дуралюмина (марки-Д16) и меди 90—150 кГ/мм2;

»латуни (марок <7168 и Л62) 120—200 кГ/мм2.

пуансона из-за его неустойчивости встречается редко, так как при этом способе выдавливания он не подвергается продольному из­ гибу.

Штампы для обратного выдавливания в связи с требуемым большим удельным давлением для штамповки работают в более тяжелых условиях, чем при прямом. Основными причинами вы­ хода из строя штампа при обратном способе выдавливания являются как износ матрицы и пояска пуансона (рис. 33), так и поломка последнего из-за недостаточной его устойчивости.

Полсмка матрицы при обоих способах выдавливания встре­ чается реже; причиной ее чаще всего бывают дефекты изготовле­ ния и термической обработки.

Удельное давление при обратном способе выдавливания, со­ ставляет [31]:

42

для свинца и олова 15—40 кГ1мм2-,

»алюминия и цинка 80—130 кГ/мм.2;

»дуралюмина и меди 120—200 кГ/мм.2;

»латуни 180—260 кГ/мм2.

Благодаря таким высоким удельным давлениям стойкость штампов для обратного выдавливания будет примерно в 1,5 раза ниже, чем для прямого.

Так как комбинированный способ выдавливания включает причины, вызывающие износ штампов, свойственные прямому и обратному способам, то вполне очевидно, что стойкость их будет еще ниже, чем в предыдущих двух случаях. Данные о стойкости штампов для холодного выдавливания' приводятся ниже в табл. 7.

Формы матрицы и пуансона должны обеспечить наилучшее те­ чение металла при минимальных потерях на трение. Сопрягаемые участки штампа должны выполняться плавными линиями во избе­ жание появления термических напряжений при закалке; размеры и формы подобного инструмента даны в литературе (1, 31, 47].

Для увеличения прочности пуансона для обратного выдавли-' вания его следует делать коротким, длина пуансона должна быть не более 8—10 его диаметров. Рабочие поверхности матриц и пуансонов должны быть тщательно отполированы и отшлифованы (до 12—14 класса чистоты, за исключением торца пуансона для

возможность выдавливания стали ограничивалась высокими удель­ ными давлениями, требуемыми для деформации стали (при пря­

За последнее время разработаны рациональная геометрия ин­ струмента, а также эффективные способы покрытий и составы смазок, позволяющие значительно уменьшить контактное трение и удельное давление. Это дало возможность значительно увели­ чить стойкость штампов.

Рациональными видами покрытия поверхности заготовок ляется горячим раствором соли, в то время, как электролитичеческое покрытие медью и цинком и фосфатирование [1, 7, 48].

Метод покрытия фосфатом является более целесообразным,, так как слой фосфата пористый, хорошо удерживает смазку при высоких давлениях, а после проведения штамповки легко уда­ ляется горячим раствором соли, в то время как электролитиче­ ское покрытие этими свойствами не обладает.

При разработке технологического процесса на выдавливание стали следует иметь в виду, что при прямом выдавливании могжно. штамповать детали, у которых отношение высоты к диаметру составляет не более 24: 1.

43-

Для штамповки глубоких деталей процесс изготовления их следует разбивать на две операции: при первой операция выдав­ ливается по обратному способу толстостенный низкий колпачок, а при второй операции по прямому способу — тонкостенный высо; кий стакан (рис. 34).

Степень деформации за первую операцию составляет 60—70%,

более рациональной конструкции пуансона и, матрицы [1, 48], марки специальной стали, а также тщательной механической и термической обработкой их.

III. МАТЕРИЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ И ИХ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА. ВЛИЯНИЕ ИХ

НА СТОЙКОСТЬ ШТАМПОВ

Правильный выбор материала для штампов и условий их тер­ мической обработки является одним из основных факторов, влияю­ щих на стойкость штампов.

При выборе материала для деталей штампа необходимо руко­ водствоваться масштабом производства (массовое или серийное), характером штамповочной операции, размерами и формой штам­ пуемой детали и свойствами материала, из которого изготовляется данная деталь.

При прочих равных условиях при массовом производстве де­ тали штампов должны изготовляться из таких материалов, кото­ рые могли бы обеспечить максимальную производительность при высокой стойкости штампов. Вопрос стоимости штампа в этом случае не является доминирующим. В условиях же мелкосерийного

44

производства, наоборот, следует применять штампы упрощенной конструкции и из относительно дешевых материалов.

По признаку работы и назначению детали штампов можно разделить на следующие группы.

Рабочие части: пуансоны и матрицы штампов для опера­ ций группы резки (вырубных, пробивных, отрезных и зачистных операций); пуансоны, матрицы и прижимы штампов для формо­ изменяющих операции (гибочных, вытяжных и формовочных); пуансоны, матрицы и выталкиватели штампов для прессующих операций—объемной штамповки.

Основания штампов — верхние и нижние плиты их. Направляющие устройства в штампах (колонки,

втулки, направляющие плиты).

Фиксирующие детали штампов (упоры, лозители и др.). Снимающие и выталкивающие устройства

(съемники, выталкиватели, прижимы и др.).

Устанавливающие и крепежные детали штампов (штифты, винты, болты).

Буферные устройства штампов (пружины, шпильки, тарелки и др.).

Ниже рассматриваются материалы и термическая обработка рабочих частей штампов, применяемых как в массовом и крупно­ серийном производствах, так и в мелкосерийном. 1 акже попутно приводятся материалы и их термическая термообработка для дру­ гих вышеперечисленных деталей штампов.

6.Материалы штампов для операции группы резки

иих термическая обработка

Крабочим частям (пуансонам и матрицам) штампов для резки предъявляются определенные требования, основными из которых являются следующие: способность металла противостоять большому давлению и ударам, хорошо сопротивляться износу от трения, со­ хранять острые режущие кромки без разрушения и затупления возможно больший период времени, а также иметь сравнительно

невысокую стоимость.

Учитывая условия работы и стоимость сталей различных марок, идущих на изготовление пуансонов и матриц штампов для резки, при выборе материала для них в условиях массового производства можно руководствоваться следующими данными.

При вырубке (пробивке, обрезке) деталей'простой конфигура­ ции из материала толщиной до 3—4 мм с успехом можно приме­ нять для пуансонов инструментальную углеродистую сталь марок

45