В процессе формования крепежных изделий основной технологией обработки является технология холодной высадки (экструзии). Холодная высадка (экструзия) относится к категории обработки металлов давлением. На производстве при комнатной температуре к металлу прикладывают внешние силы, чтобы сформировать его в заданной форме. Этот метод обычно называют холодной высадкой. Фактически, формование любого крепежа возможно не только с помощью холодной высадки как метода деформации. В процессе холодной высадки, помимо осадочной деформации, используются также различные методы деформации, такие как прямая и обратная экструзия, композитная экструзия, штамповка и прокатка. Поэтому термин «холодная высадка» на производстве – это просто привычный термин, точнее его следует называть «холодная высадка (экструзия)». Холодная высадка (экструзия) имеет множество преимуществ и подходит для массового производства крепежных изделий. Его основные преимущества можно резюмировать следующим образом:
Высокий коэффициент использования стали. Холодная высадка (экструзия) — это менее режущий и не требующий резки метод обработки, такой как обработка болтов с шестигранной головкой и винтов с шестигранной головкой с цилиндрической головкой для стержней. При использовании метода резки коэффициент использования стали составляет всего от 25% до 35%. Однако при использовании метода холодной высадки (экструзии) его коэффициент использования может достигать 85–95%, что представляет собой лишь некоторый технологический расход головки материала, хвоста материала и резки кромок шестиугольной головки.
Высокая производительность. По сравнению с общей резанием эффективность формовки холодной высадкой (экструзией) в несколько десятков раз выше.
в. Хорошие механические характеристики. Детали, обработанные методом холодной высадки (экструзии), имеют гораздо большую прочность, чем детали, обработанные резанием, поскольку металлические волокна не обрезаются.
д. Подходит для автоматизированного производства. Крепежные изделия (в том числе некоторые детали специальной формы), подходящие для производства холодной высадки (экструзии), представляют собой, по сути, симметричные детали, подходящие для производства с использованием высокоскоростных автоматических машин холодной высадки, а также являются основным методом массового производства.
Короче говоря, метод холодной высадки (экструзии) для обработки крепежных изделий и деталей специальной формы представляет собой высокорентабельный метод обработки, который широко используется в индустрии крепежных изделий, а также передовой метод обработки, широко используемый и развивающийся внутри страны и за рубежом. Поэтому целью и целью данной главы является полное использование и улучшение пластичности металлов, освоение механизма пластической деформации металлов, разработка научной и обоснованной технологии обработки крепежных изделий холодной высадкой (экструзией).
Основные понятия о деформации металлов
1.1 Деформация
Под деформацией понимается общее относительное смещение мелких частиц, составляющих металл, под действием внешних или внутренних сил при сохранении его собственной целостности.
1.1.1 Виды деформации
а. Упругая деформация
Металл подвергается деформации под действием внешних сил, а при снятии внешней силы он обладает способностью восстанавливать свою первоначальную форму и размер. Эту деформацию называют упругой деформацией.
Качество эластичности измеряется пределом эластичности и пределом пропорциональности.
б. Пластическая деформация
Металл подвергается остаточной деформации под действием внешних сил (имеется в виду деформация, которую невозможно восстановить в исходное состояние после устранения внешней силы), но целостность самого металла не нарушается, что называется пластической деформацией.
Качество пластичности выражается удлинением, уменьшением площади и пределом текучести.
1.1.2 Метод оценки пластичности
Для оценки пластичности металлов обычно используют числовой показатель, называемый индексом пластичности. Показатель пластичности выражается пластической деформацией в момент начала разрушения стального образца. В практическом производстве обычно применяют следующие методы:
(1) Испытание на растяжение
Степень удлинения при испытании на растяжение δ И уменьшение площади ψ Представляют. Способность стальных образцов к пластической деформации при одноосном растяжении является широко используемым показателем пластичности в стандартах на металлические материалы. δ и ψ Величина определяется по следующей формуле:
(Формула 36-1)
(Формула 36-2)
В формуле: L0, Lk - длина исходной расчетной длины и расчетной длины после разрушения растянутого образца.
F0, Fk - Площадь поперечного сечения исходного и места разрушения растянутого образца.
(2) Испытание на осадку, также известное как испытание на сплющивание.
Он заключается в том, чтобы придать образцу цилиндрическую форму высотой Но, в 1,5 раза превышающую первоначальный диаметр Do образца, а затем расплющить его на прессе до тех пор, пока на поверхности образца не появится первая видимая трещина, что соответствует степени сжатия в это время ε C – показатель пластичности. Значение можно рассчитать по следующей формуле:
(Формула 36-3)
В формуле Ho – исходная высота цилиндрического образца. Hk – высота образца, при которой при правке на боковой поверхности появляется первая видимая трещина.
(3) Испытание на кручение
Испытание на кручение выражается углом или числом поворотов образца при его скручивании и разрушении на крутильной машине. Наиболее часто используемые испытания в производстве — это испытания на растяжение и испытание на осадку. Независимо от метода испытаний, оно зависит от конкретного напряженного состояния и состояния деформации. Полученный при этом показатель пластичности является лишь относительным сравнением, указывающим на пластичность определенного металла при определенных условиях деформации.
1.1.3 Основные факторы, влияющие на пластичность металла и сопротивление деформированию
Понятие о пластичности и стойкости металлов к деформации: Под пластичностью металлов можно понимать способность металлов устойчиво изменять свою форму под действием внешних сил, не нарушая связей между частицами. Сила, с которой металл при деформации действует на приложенную внешнюю силу в форме, называется сопротивлением деформации.
К основным факторам, влияющим на пластичность и сопротивление деформированию металлов, относятся следующие аспекты:
Влияние структуры и химического состава металла на пластичность и сопротивление деформированию.
Структура металла определяется химическим составом металла, типом решетки его основных элементов, свойствами, количеством и распределением примесей. Чем меньше составляющих элементов, тем лучше пластичность. Например, чистое железо обладает высокой пластичностью. Углерод, как твердый расплав в железе, также обладает хорошей пластичностью, тогда как в виде соединения его пластичность снижается. Соединение Fe3C на самом деле очень хрупкое. Как правило, увеличение состава других элементов в стали также может снизить ее пластичность.
Показатель сопротивления стали увеличивается с увеличением содержания углерода( á B á P á S и т. д. все увеличиваются, а показатель пластичности ( ε,ψ Все уменьшаются. При холодном деформировании на каждое увеличение 0,1 % С увеличением содержания углерода в стали предел ее прочности б S увеличивается примерно на 6-8 кг/мм2.
Сера присутствует в стали в виде сульфида железа и сульфида марганца. Сульфид железа хрупкий, а сульфид марганца при обработке давлением становится нитевидным и вытянутым, что приводит к снижению механического показателя в поперечном направлении, перпендикулярном волокнам. Так что сера – вредная примесь в стали, и чем ее меньше, тем лучше.
Фосфор в стали повышает устойчивость к деформации и снижает пластичность. Сталь с содержанием фосфора выше {{0}},1–0,2% обладает хладноломкостью. Содержание фосфора в обычной стали контролируется на уровне чуть выше нуля процентов.
Распределение легкоплавких примесей в металлической матрице оказывает существенное влияние на пластичность.
Короче говоря, чем сложнее и разнообразнее химический состав стали, тем большее влияние она оказывает на ее сопротивление и пластичность. Именно поэтому некоторые высоколегированные стали трудно поддаются холодной высадке (прессованию).
б. Влияние скорости деформации на пластичность и сопротивление деформации.
Скорость деформации – это относительный объем перемещения в единицу времени:
(Формулы 36-4)
Скорость деформации не следует путать со скоростью движения инструмента деформации, а также концептуально отличать от скорости движения частиц в теле деформации.
Вообще говоря, с увеличением скорости деформации сопротивление деформации увеличивается, а пластичность снижается. При холодной деформации влияние скорости деформации не столь существенно, как при горячей деформации, из-за отсутствия процесса ликвидации упрочнения. Но когда скорость деформации особенно высока, тепло, выделяемое пластической деформацией (т.е. термический эффект), не должно рассеиваться. Повышение температуры само по себе повысит пластичность и уменьшит сопротивление деформации.
в. Влияние напряженного состояния на пластичность и сопротивление деформированию.
Под действием внешних сил внутри металла возникают внутренние силы, а прочность на единицу площади называется напряжением. Металл под напряжением находится в состоянии напряжения.
Небольшой примитивный куб отделяется от деформированного тела, и к выбранному кубу прикладывается напряжение неизвестной величины, но известного направления. Эта диаграмма, представляющая количество главных напряжений и их символы в точке, называется диаграммой главных напряжений. Существует девять типов диаграмм главных напряжений, которые представляют напряженное состояние металлов, среди которых четыре — трехмерные диаграммы главных напряжений, три — плоские диаграммы главных напряжений и две — однонаправленные диаграммы главных напряжений, как показано на рисунке {{1} }.
Главное напряжение, вызванное растягивающим напряжением, является положительным знаком, тогда как главное напряжение, вызванное сжимающим напряжением, имеет отрицательный знак.
При обработке металлов давлением чаще всего встречаются трехнаправленные диаграммы главных напряжений с одинаковыми и разными номерами. В трехмерных диаграммах главных напряжений разных знаков наиболее распространенной является диаграмма главных напряжений с двумя сжимающими напряжениями и одним растягивающим напряжением.
При равенстве сжимающих напряжений во всех направлениях на трехнаправленной диаграмме сжимающих напряжений одного и того же номера ( б 1= б 2= б 3) При этом при условии отсутствия рыхлости и других дефектов внутри металла Теоретически пластическая деформация возникнуть не может, может возникнуть только упругая деформация.
К процессам деформирования, включенным в диаграмму неравных трехосных напряжений, относятся объемная ковка, высадка, закрытая штамповка, прямое и обратное выдавливание, прокатка листов и профилей и т. д.
В практическом производстве редко отходят от диаграммы трехосного растяжения. Только при испытаниях на растяжение, когда возникает образование шейки, линия напряжения в точке образования шейки представляет собой диаграмму главных напряжений трехосного растяжения.
При осадке за счет эффекта трения также представлена трехмерная диаграмма сжимающих напряжений.
Таким образом, в напряженном состоянии металла под напряжением сжимающее напряжение способствует повышению пластичности, тогда как растягивающее напряжение снижает пластичность металла.
д. Влияние холодного деформационного упрочнения на пластичность и сопротивление деформированию металлов.
Металл подвергается холодной пластической деформации, вызывающей изменение его механических, физических и химических свойств. По мере увеличения степени деформации улучшаются все показатели прочности (предел упругости, предел пропорциональности, предел текучести и предел прочности), а также улучшается твердость; Показатели пластичности (удлинение, уменьшение площади, ударная вязкость) несколько снизились; Повышенное сопротивление; Снижаются коррозионная стойкость и теплопроводность, изменяются магнитные свойства металла. При пластической деформации сумма этих изменений свойств металла называется холодным деформационным упрочнением, сокращенно закалкой.
е. Влияние дополнительного напряжения и остаточного напряжения
Распределение напряжений в деформированных металлах неравномерно, и большая деформация желательна в областях с более высоким распределением напряжений, тогда как меньшая деформация желательна в областях с более низким распределением напряжений. Благодаря целостности самого деформируемого металла внутри него возникает взаимно уравновешенная внутренняя сила, известная как дополнительное напряжение. После прекращения деформации эти сбалансированные напряжения существуют внутри тела деформации, образуя остаточные напряжения, влияющие на пластичность и сопротивление деформированию деформируемого металла в последующих процессах деформирования.
1.1.4 Технологические мероприятия по повышению пластичности металла и снижению сопротивления деформированию
В зависимости от основных факторов, влияющих на пластичность и сопротивление деформации металлов, в сочетании с производственной практикой могут быть приняты эффективные технологические мероприятия по повышению пластичности металла и снижению его сопротивления деформированию. К общепринятым технологическим мероприятиям на производстве относятся:
а. Состояние сырья
Для сырья холодной высадки, помимо требования однородного химического состава и структуры без металлических включений, обычно требуется обработка размягчением и отжигом для устранения остаточных напряжений внутри металла при прокатке, придания однородности структуры и снижения твердости. Твердость HRB металла перед холодной высадкой должна быть меньше или равна 80. Для среднеуглеродистых и легированных сталей сфероидизирующий отжиг обычно применяется для улучшения пластичности металла при холодной деформации в дополнение к снятию напряжений и однородной микроструктуре. .
б. Повышение гладкости форм и улучшение условий смазки металлических поверхностей.
Обе эти меры направлены на уменьшение трения между деформируемым телом и рабочей поверхностью формы, а также на минимизацию растягивающих напряжений, вызываемых трением при деформировании.
в. Выберите соответствующие характеристики деформации
В процессе холодной высадки (экструзии) очень мало изделий формуется одной ковкой, и обычно требуется два или более процессов ковки. Следовательно, необходимо каждый раз достигать разумного распределения величины деформации, что не только способствует полному использованию пластичности металлов при холодной деформации, но также способствует формованию металлов. Например, в производстве применяют холодную высадку, холодную экструзионную формовку композитов, двойное обжатие болтов, малую деформацию гаек.
2023 Декабрь5-е местоНеделя ВБМPРекомендация продукта:
Роллинг умирает:
Являясь одним из профессиональных производителей инструментов, мы предлагаем прокатные штампы высокой твердости, быструю доставку и хорошее обслуживание.
https://www.bearingroller.com/tools/rolling-dies.html
