4. Специальные структурные эффекты

Влияние размера зерна на Тх.

Экспериментально установлено уменьшение температуры хрупко-пластического перехода. Тх при уменьшении размера зерна d_ЭФ кристаллического твердого тела.

Математическое выражение, устанавливающее эту связь имеет вид, .

С хемы зависимостей Тх (d_ЭФ) для тугоплавких металлов показаны

на рис 5.6.

Рисунок 5.6. Зависимости температуры хрупкости от размера зерна для тугоплавких металлов.

d_ЭФ – эффективный размер зерна – зависит от реальной структуры сплава. Например, в перлитной стали это толщина пластинок цементита.

Влияние внешнего давления среды на Тх.

Установлено влияние гидростатического давления на температуру хрупко-пластического перехода. Так при деформации хрупких материалов в условиях гидростатического давления, начиная с некоторого порогового значения пластичность тела существенно возрастала.

Н а рисунке 5.7 показана схема изменения предельных характеристик _В и _Т при действии гидростатического давления Рг.

Рисунок 5.7. Схема изменения прочности при действии гидростатического давления

При увеличении гидростатического давления от Р_Г=1 до Р_Г>>1 предел прочности возрастает от _В до ’_В, так как гидростатическое давление усложняет условия образования и раскрытия трещин. Эффективная величина температуры хрупко-пластического перехода снижается от Т_Х до Т_Х’. Описанное явление открывает перспективы для расширения возможностей прессования, гидроэкструзии.

Выводы. Рассмотренные в данном разделе явления позволяют рационально организовывать технологический процесс обработки материалов для получения изделия высокого качества при минимальных затратах на производство.

5. Принципы и приемы организации производства изделий

высокого качества методами ОМД.

Для обеспечения высокого качества изделий необходимо обеспечивать последовательность мероприятий по:

1. Проектированию технологического процесса

2. Проектированию технологической оснастки

3. Реализации технологического проекта в соответствии с разработанным проектом

4. Поддержание в работоспособном состоянии средств технологического оснащения.

Особенно важное место в этом ряду занимает проектирование технологической оснастки

Технологическая оснастка для различных способов обработки материалов давлением обличается большим разнообразием. Рассмотрим требования к конструкциям для наиболее употребляемых в машиностроении способов обработки материала.

Штамповая оснастка для холодной штамповки.

Применяемые для холодной штамповки штампы представляют собой инструмент, действующий под большими периодически меняющимися нагрузками. При правильной эксплуатации и нормальной конструкции инструмента наиболее часто выходит из строя основные рабочие части штампа – пуансон и матрица. Одной из основных причин выхода из строя штампа и снижения качества изделия является износ рабочих поверхностей. В этих случаях штамп снимают с пресса для переточки (перешлифовки) для восстановления размеров рабочих поверхностей. Существует два направления, используемые на практике для уменьшения затрат на процесс восстановления срока нормальной эксплуатации штампа.

1. Использование высококачественных материалов для изготовления пуансонов и матриц. Для этого используют легированные штамповые стали и твердые сплавы.

2. Использование износостойких покрытий на рабочих поверхностях штампов из конструкционных сталей. Для этого используют штампы из дешевых среднеуглеродистых сталей и покрытия из тугоплавких сплавов – керметов.

Способность штампа выдерживать определенное количество циклов нагружения от начала эксплуатации до перешлифовки определяет стойкость штампа. Например, стойкость вырубных штампов из стали составляет 10 – 30 тысяч ударов, а общий ресурс при 10 переточках составляет 10 – 300 тысяч ударов. Применение покрытий из твердых сплавов на рабочих кромках вырубных штампов увеличивает их ресурс в 2-3 раза и, что самое главное, в несколько раз увеличивает время между переточками, т.е. стойкость штампа.

При проектировании штампа наиболее ответственным этапом является определение действующих напряжений и расчет зазоров между пуансоном и матрицей.

Наиболее простым является расчет усилий при разделительных операциях холодной штамповки, например, вырубки, пробивки. При этом оценивают периметр образующегося контура изделия и по формуле:

рассчитывают усилие.

Точный расчет усилий при объемной обработке невозможен, поэтому возникающие ошибки приводят к погрешностям и браку штамповок.

6. Приложение. Примеры новых технологических процессов ОМД (материалы взяты из сети Интернет)

Штамповка

К наиболее значительным разработкам, реализованным в небольших сериях, можно отнести изготовление прямофокусных параболических отражателей для систем спутникового телевидения диаметром от 0,8 до 1,8 м из листа толщиной от 1 до 2 мм. Отличительной особенностью данной технологии являлось то, что необходимый для эффективного функционирования профиль изделия получили за счет трехосного растяжения металла за пределом упругих деформаций. В итоге конечная форма отражателей по точности соответствовала теоретическим требованиям. Аналогичную технологию применили при штамповке отражателей со смещенным фокусом для приемных систем спутникового телевидения с приведенным диаметром 0,8 м.

В последние несколько лет из-за изменения экономических факторов, влияющих на ценообразование промышленной продукции, существенно увеличились затраты на изготовление штамповой оснастки. Поэтому нашими технологами уделяется большое внимание разработке техпроцессов, позволяющих совместить две-три технологические операции за один переход, что соответственно позволяет уменьшить количество штампов и, тем самым, снизить затраты на производство деталей. Ряд таких техпроцессов освоен нами при штамповке сферических и цилиндрических деталей различных диаметров. При этом использование совмещенных штампов позволило снизить затраты на подготовку производства в 1,5–2 раза по сравнению с использованием классических схем.

Ротационная вытяжка

Разрабатываемые нами техпроцессы могут обеспечить получение деталей с переменной толщиной стенки, прежде всего с использованием прогрессивного метода ОМД – ротационной вытяжки.

Сущность этого метода – изготовление полых деталей типа тел вращения путем деформирования заготовок давильными роликами на вращающейся оправке со значительным утонением стенки. Благоприятная схема напряженно-деформированного состояния и локальный характер деформации позволяют обрабатывать малопластичные материалы. Возможность получения стенки переменной толщины вдоль образующей детали обеспечивает изготовление облегченных равнопрочных конструкций, а в некоторых случаях полное или частичное исключение сварных швов. Сочетание деформационного и термического упрочнения обеспечивает повышение прочностных харакВ течение сорока лет в условиях опытно-экспериментального производства института на базе участка листовой штамповки и ротационной вытяжки производилась отработка технологии и изготовление опытных образцов широкой номенклатуры деталей для изделий различного назначения с последующим освоением и внедрением технологий в серийное производство на предприятиях отрасли. Точность размеров и качество поверхности деталей, полученных ротационной вытяжкой представлены в таблице:

Параметр	Значение
Предельные отклонения диаметральных размеров, квалитет	9–12
Предельные отклонения толщины стенки, мм	±(0,02–0,10)
Параметр шероховатости наружной поверхности, мкм	Ra0,32–Ra3,2
Параметр шероховатости внутренней поверхности, мкм	Ra0,16–Ra2,5

0

Технологические процессы ротационной вытяжки были внедрены на 15 предприятиях отрасли для изготовления деталей из алюминиевых сплавов АДО, АМцМ, АМг6, 1201, 01420, В96ц3, титановых сплавов ТС6, ВТ6, ВТ6С, ОТ4, высокопрочных конструкционных сталей типа СП и ЧС и нержавеющей стали.

В ряде случаев ротационная вытяжка позволяет значительно упростить изготовление целых сборочных единиц изделий, а иногда является и единственно возможным рациональным способом получения деталей.