Конструирование горячештампованной заготовки

Правила конструирования горячештампованных заготовок определяются особенностями порошковой металлургия и конфигурацией детали. При переводе деталей на изготовление горячей штамповкой из порошковых материалов для повышения их технологичности иногда приходится изменять их конфигурацию.

Детали рекомендуется проектировать без узких и длинных выступов, обратной конусности и острых кромок. Отверстия диаметром менее 2 мм, круговые канавки, резьбы, обратные конусы, радиальные отверстия получают механической обработкой. Поверхности деталей с шероховатостью менее R_a=1,25 мм или точнее 8-го квалитета обрабатывают шлифованием. При конструировании заготовок на такие поверхности назначают припуск (табл. 6.1).

Таблица 6.1.–Припуски на шлифование отверстий, мм.

Диаметр отверстия	Длина отверстия
	до 50	св. 50 до 100	св. 100 до 200
До 10 Св. 10 до 18 Св. 18 до 30 Св. 30 до 50 Св. 50 до 80	0,2 0,2/0,3 0,2/0,3 0,3/0,4 0,3/0,4	- 0,3/0,4 0,3/0,4 0,3/0,4 0,4/0,5	- - 0,4/0,4 0,4/0,4 0,5/0,5

Примечание: в числителе приведены припуски на детали без термообработки, в знаменателе – после термообработки.

Толщина фланцев деталей должна быть не менее 2–3 мм. Отверстия должны располагаться от края на расстоянии 2–3 мм. Толщина дна глухих отверстий не менее 2–3 мм. В местах сопряжений радиусы закругления должны быть не менее 0,1 мм, галтели – не менее 0,25 мм. Толщина стенок принимается равной 0,1 h_k , но не менее 0,8 мм. Плотность горячештампованной заготовки 96–99%, разноплотность принимают равной 5%.

Конструирование горячештампованной заготовки выполняют в такой последовательности:

–выбирают схему формования в соответствии с группой сложности

детали;

–назначают припуски на обрабатываемые резанием поверхности (при необходимости);

–назначают точность размеров, получаемых при горячей штамповке (9-й квалитет);

–назначают радиусы закруглений для сопряженных поверхностей;

–назначают твердость заготовки (НВ 250–400) после горячей штамповки или последующей термической обработки и допустимую величину обезуглероженного слоя (≈ 0,1 мм).

Определение размеров холодноформованной заготовки

Размеры горячештампованной заготовки (кроме размеров поверхностей, обрабатываемых резанием) соответствуют размерам готовой детали.

Определение размеров холодноформованной заготовки выполняют, исходя из условия равенства ее массы и массы горячештампованной заготовки. Объем холодноформованной заготовки больше объема горячештампованной заготовки на величину пористости (15 – 30 %). Объем горячештампованной заготовки складывается из элементарных объемов детали. Например, для детали ”втулка с буртом” (рис. 6.1) объем в м³ V = V₁ + V₂ ,

где V₁ = , м³;

V₂ = , м³.

Размеры H₁, H₂, D₁, D₂, D₃ в мм.

Рис. 6.1

Вес горячештампованной заготовки, кг

Q = V ∙ γ_k ∙ θ ∙ k₁ ∙ k₂ ,

где γ_k - плотность беспористого материала, кг/м³;

θ ≈ 0,97 - относительная плотность заготовки;

k₁ = 1,01 - коэффициент, учитывающий потери порошка при

прессовании;

k₂ = 1,03 - коэффициент, учитывающий потерю массы при спекании в результате восстановления оксидов и выгорания примесей.

При горячей штамповке деталей из многокомпонентных материалов их плотность рассчитывается по правилу аддитивности:

,

где a₁ , a₂ … a_n - процентное содержание отдельных компонентов в шихте;

γ₁, γ₂ ... γ_n - плотность отдельных компонентов, кг/м³ (табл. 6.2).

Таблица 6.2.– Плотность элементов, кг/м³

№ п/п	Элемент		№ п/п	Элемент
	Наименование	Плотность		Наименование	Плотность
1. 2. 3. 4. 5. 6.	Железо Углерод Алюминий Ванадий Вольфрам Кремний	7870 2500 2700 6110 19400 2200	7. 8. 9. 10. 11. 12.	Кобальт Медь Молибден Никель Хром Марганец	8800 8950 10200 8930 7140 7440

Объем холодноформованной заготовки с учетом ее пористости V_x = V_1x + V_2x = ,

где П = 15 - 30% – пористость.

Для обеспечения свободного вхождения нагретой холодноформованной заготовки в штамп ее наружные размеры должны быть меньше, а внутренние – больше соответствующих размеров горячештампованной заготовки: D_1x = D₁ – 2 мм; D_2x = D₂ + 2 мм; D_3x = D₃ – 2 мм.

Высотные размеры холодноформованной заготовки:

H_1x = ; H_2x = ; H_x =H_1x + H_2x