Файл: Олендер, Л. А. Технология и оборудование шарикового производства [учеб. пособие].pdf

выкрашивание рабочих поверхностей и раскалывание инстру­ ментов, наблюдаемые иногда в процессе их эксплуатации, с этой точки зрения объясняются усталостью металла.

2. Причиной выхода инструментов из строя является уве личение их рабочих размеров из-за пластической деформации всего их сечения. Появление трещин и выкрашиваний рабочих

Рис. 38. Изменение параметров заготовки (НхДк), пло­ щади контакта ее со штампом (FK), усилия (Р) и удель­ ного давления (рм) в процессе штамповки шарика в за­ висимости от величины хода ползуна пресса (Нполз), т. е. пуансона (Нп).

полостей инструментов с этой точки зрения объясняется дей­ ствием так называемых «рабочих напряжений», представляю­ щих собой сумму остаточных, дополнительных и основных на­ пряжений, возникающих от действия внешних сил.

3. Инструменты выходят из строя из-за абразивного изно са (истирания) и пластической деформации. Основной причи­ ной с этой точки зрения считается пластическая деформация ( —80%), а не износ контактной поверхности, хотя он и имеет место.

Существующие различные мнения о причинах выхода штампов из строя дополняют друг друга, так как обычно имеет место как износ, так и деформация гравюры штампа [11].

Детальное изучение проблемы стойкости шарикоштампо­ вочных штампов требует прежде всего знания распределения удельных давлений в гравюре, которые можно определить, если известно площади контакта деформируемой заготовки с ее поверхностью на соответствующих стадиях штамповки. Рас­ смотрим это на примере штамповки шариков диаметром \" при статической нагрузке. На построенном по эксперименталь­

ным данным графике (рис. 38) показаны зависимости измене­ ния величины осадки заготовки Ях и ее диаметра в средней части D x, величины площади контакта заготовки с поверхнос­ тью гравюры штампа F K, усилия штамповки Р и удельных давлений на поверхности гравюры рм от величины хода пуан­ сона Яп. Как видно, удельные давления на гравюру штампа в начальный период быстро возрастают и достигаю^ максиму­ ма в точке Ао, т. е. к концу периода смятия боковых кромок заготовки. Это происходит при Яп = 7 мм и дает р м = 130 кг/мм2. При дальнейшем ходе пуансона в диапазоне А 0— площадь контакта и усилия штамповки моногонно возрастают, однако соотношение между ними изменяется так, что удельные дав­ ления, начиная с точки А 0, монотонно уменьшаются вплоть до точки А]. После этого площадь контакта и усилие быстро воз­ растают, что вызывает перегиб кривой рм в точке А \ . Однако

ния рм возрастают более интенсивно, чем на предыдущем участке, но в точке А 3 только приближаются к значению ртах, полученному в точке Ло.

Таким образом, максимальные удельные давления на гра­ вюру штампа существуют в зоне контакта с острыми кромками торца заготовки, а также в'конечный момент штамповки, т. е. при окончательной осадке облоя. Следует иметь в виду, что в момент отрезки заготовок на прессе-автомате возникает зна­ чительный наклеп металла по поверхности среза. Микротвер­ дость его в этом месте, как показали замеры, увеличивается почти на 30%. В результате указанного максимальная «выра­ ботка» гравюры штампа наблюдается именно в зоне первона­ чального контакта с заготовкой. Эта «выработка» при дости­ жении определенного размера искажает характер течения металла в штампе и приводит к образованию на шарике коль­ цевых выступов, так называемых «мертвых зон» («заштамповок») при истечении металла. При контрольном глубоком травлении такого шарика по месту кольцевого выступа обна­ руживаются трещины, что служит признаком для его отбра­ ковки. Так как в этот период эксплуатации штампа размеры гравюры обычно еще не превышают допустимых пределов, то образование указанной «выработки» приводит к преждевре­ менной отбраковке самих штампов. В процессе эксплуатации штампа (матрицы и пуансона) на его торцевой поверхности возле гравюры также остаются кольцевые следы небольшой «выработки», которая образуется при осадке облоя, но ввиду незначительности не является браковочным признаком штампа.

Следовательно, для полного использования ресурса стой­ кости штампов необходимо идти по пути уменьшения удельных давлений как в зоне первоначального контакта заготовки с гравюрой штампа, так и в конечный момент штамповки при окончательной осадке облоя, которая, конечно, также отрица­ тельно влияет на прочностные характеристики гравюры.

Как известно, для определения величины удельных давле­ ний нужно знать контактную площадь и действующее усилие штамповки. Контактная площадь находится посредством заме­ ра отштампованных образцов, а усилие штамповки может быть вычислено из следующих формул [11]:

а) в случае облойной штамповки:

Р max обл — 3,340 • Кси•Ои ■Ді (кГ)\

б) в случае безоблойной или малооблойной штамповки:

” б/см

Д —фактический диаметр штампованного шарика, мм; аи—истин­ ное сопротивление деформации, кг мм2.

в настоящее время моделей шарикоштамповочных прессов-ав­ томатов; — степень деформации.

Формулы для определения сги в случае горячей штамповки шариков в диапазоне температур 20—1200° С приводятся в ра­ боте [11].

Характер изменения усилий при облойной и безоблойной штамповке шариков на шарикоштамповочных прессах в записи на осциллограмму с помощью тензометрической аппаратуры приведен на рис. 39, на котором также обозначены точки пе­

регибов А0— А3 и А0 — А3, соответствующие границам следу­ ющих стадий течения процессов: смятия торцевых кромок за­ готовки (участок О — А0); свободной осадки (участок А0—А1 и

менным заполнением оставшихся свободными сегментных по-

лостей возле экстракторных отверстий (участок Ах — Л2, А\ — Лг); выдавливания избыточного металла в полюсные отверстия и окончательной осадки облоя (участок Л2 — Л3 и Л2— Л3).

Рис. 39. Осцилограмма изменения усилия при облойной (1) и безоблойной (2) штамповке шариков на шарикоштамповочных прессах-автоматах.

На рис. 40 дана номограмма для определения величины усилий по границам всех вышеуказанных стадий течения про­

ными вставками, т. е. инструмента, у которого рабочая встав­ ка запрессовывается в обойму и находится в условиях пред­ варительных сжимающих напряжений. Если использование других вышеперечисленных методов при изготовлении шари­ коштамповочного инструмента может обеспечить повышение его стойкости только в 2—3 раза, то этот метод повышает

стойкость в 10—100 и более раз. Однако использование твер­ досплавного штамповочного инструмента предъявляет повы­ шенные требования как к качеству его изготовления, так и к вопросам эксплуатации.

Некоторые возможные варианты конструктивного исполне­ ния шарикоштамповочного инструмента, армированного твер­ досплавными вставками, показаны на рис. 41.

В настоящее время штамповочные твердосплавные инстру­ менты широко применяются на многих отечественных подшип­ никовых заводах при штамповке всех типов заклепок и шари­ ков в основном диаметром до Ѵг" (12,7 мм). Поскольку мето­ ды их изготовления, некоторые виды конструкций и способы оптимальной эксплуатации даны на опыте Минского подшип­ никового завода в работе [18], а также в работах других авто­ ров, то в данном случае мы этот вопрос не освещаем.

Как указывалось, штамповка шариков на шарикоштампо­ вочных прессах-автоматах производится из предварительно отрезанных из прутка или бунта отрезным механизмом этого же пресса-автомата заготовок, которые автоматически подают­ ся в зону штамповки. Анализ существующего техпроцесса от­ резки заготовок показал [11], что его недостатками являются образование косого среза на торцах заготовок и бокового смя­ тия их в момент отрезки (см. рис. 11, в). Угол среза на таких заготовках в зависимости от диаметра прутка а = 6—12°, а бо­ кового смятия торца ß= 9—13°. Появление на заготовках уг­ лов среза а и смятия ß в первую очередь связано с тем, что от­ резной механизм шарикоштамповочных прессов-автоматов