Холодная штамповка

Введение:

Холодная штамповка-одна из самых прогрессивных технологий получения заготовок, а в ряде случаев и готовых деталей изделий машиностроения, приборостроения, радиоэлектронных и вычислительных средств. По данным приборостроительных и машиностроительных предприятий до 75% заготовок и деталей изготавливается методами холодной штамповки. Холодная штамповка является одним из прогрессивных методов получения узлов и деталей в различных отраслях промышленности. Характерными чертами процессов холодной штамповки, обеспечивающими её широкое распространение, являются: -     ограниченность номенклатуры оборудования; -     простота эксплуатации оборудования; -     возможность изготовления изделий из разнообразных материалов; -     высокая производительность труда; -     низкая квалификация рабочих; -     малая себестоимость изделий; -     применение инструмента, автоматически обеспечивающего необходимые

точность детали и шероховатость её поверхности;

-     малые потери материала, высокий коэффициент его использования;

-     возможность механизации и автоматизации процессов.

Специфической особенностью процесса холодной штамповки является

высокая стоимость инструмента-штампов. Этот фактор предъявляет особо

жесткие требования к качеству разработки технологических процессов.

Сейчас применяются разные материалы, но все их принято условно клас-

сифицировать на группы:

-     конструкционные материалы – применяются для создания деталей,

узлов РЭС;

-     инструментальные стали и сплавы (штампы, пресформы);

-     стали и сплавы с заданными физико-механическими свойствами

(радиоматериалы);

- неметаллические материалы (слюда, бумага, картон).

Выбор материала зависит от условий эксплуатации РЭС, от назначения РЭС. Несмотря на большое разнообразие физико-механических свойств,

качество материалов зависит от химического строения, чистоты, от

атомно-молекулярного строения.  

1. Анализ физико-механических, химических,

конструкторско-технологических свойств материала детали.

 

 Наиболее распространенными материалами, применяемыми в холодноштам-

повочном производстве, являются прокат металлов: стали, меди и её сплавов,

алюминия и алюминиевых сплавов, никеля и его сплавов, цинка и др., а также неметаллические материалы. Материал детали должен удовлетворять

не только её назначению и условиям работы, но и технологическим требова-

ниям, вытекающим из характера производимых при изготовлении деформаций.

 Вследствие этого материал должен обладать определенными физическими,

химическими и механическими свойствами, удовлетворяющими техничес-

ким условиям по толщине и качеству поверхности.

 Пригодность материала для штамповки характеризуется, прежде всего, его

механическими характеристиками.

 Также наиболее распространенными материалами в холодной штамповке

являются различные сорта листовой и полосовой углеродистой и легирован-

ной стали.

 По качеству материала листовая и полосовая сталь разделяются на сорта,

изготовляемые из сталей различных марок:

1)   листовая углеродистая сталь – из марок стали обыкновенного качества по ГОСТу 380 – 60 (группа А и Б);

2)   листовая углеродистая качественная сталь – из марок качественной стали по ГОСТу 1050 – 60 ;

 В данном курсовом проекте мы будем работать со сталью приведенной в пункте 2).

1.1. Механические характеристики:

 Сталь 10 ГОСТ 1050 – 60 имеет следующие механические характеристики:

- сопротивление срезу σср=29 кГ/мм² или 286 МПа;

- предел прочности (не менее) σв=335 МПа или 34 кГ/мм²;

- предел текучести σт≈165 МПа;

- относительное удлинение (не менее) δ=31%;

- относительное сужение (не менее) ψ=55%;

1.2. Химический состав, %

Углерод С	Кремний Si	Марганец Mn	Хром Cr		Сера S		Фосфор P		Медь Cu		Никель Ni		Мышьяк As
			не более
0,07-0,14	0,17-0,37	0,35-0,65	0,15	0,04		0,035		0,25		0,25		0,08

 

1.3. Технологические свойства:

 Температура ковки, ^оС: начала 1300, конца 700. Охлаждение на воздухе.

 Свариваемость – сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки. Способы сварки: ручная дуговая сварка (РДС), автоматическая дуговая сварка (АДС) под флюсом и газовой защи-

той, контактная сварка (КТС).

Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии при твердости по

Бринеллю (НВ) 99 – 107 и σв=450 МПа, Кv тв. спл=2,1, Кv б. ст=1,6 (коэффициенты обрабатываемости для условий точения резцами соответственно твердосплавными и из быстрорежущей стали).

Флокеночувствительность – не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости – не склонна.

1.4. Физические свойства:

- модуль нормальной упругости, Е=175 ГПа;

- модуль упругости при сдвиге кручением, G=68 ГПа;

- плотность, ρn=7705 кг/см³;

- коэффициент теплопроводности, λ=42 Вт/(м∙^оС);

- удельное электросопротивление, ρ=521 НОМ∙м;

- коэффициент линейного расширения, α=14,7∙10^-6 1/⁰С;

- удельная теплоемкость, С=515 Дж/(кг∙^оС).

 С увеличением относительного удлинения δ штампуемость металла улучшается, а с увеличением твердости – ухудшается. На штампуемость влияет и отношение предела текучести σт  к пределу прочности σв. Чем оно меньше, тем лучше штампуемость. Для нашего случая σт∕σв=0,493.

 Сопротивление среза σср связано с пределом прочности σт соотношением

σср∙0,8σт и определяет усилия, требуемые для реализации штамповочных операций: чем оно больше, тем более мощным должен быть пресс, более прочными детали штампа. Для нашего случая σср∙0,8σт=788,8 кГ/мм².

Металлы, склонные к старению, плохо противостоят напряжениям, возникающим при формообразующих деформациях. С другой стороны, старение, как и наклеп, приводит к повышению твердости и прочности, потере пластичности и ударной вязкости. Последствия явлений старения и механического упрочнения можно устранить за счет предварительного или промежуточных отжигов заготовок.

При оценке штампуемости, кроме механических свойств, следует также принимать во внимание химический состав и микроструктуру материала.

Повышенное содержание примесей, газов, а также легирующих элементов и добавок изменяет структуру металла и его механические характеристики.

Неметаллические материалы отличаются от металлов своей структурой, физическими и механическими свойствами; большинство из них имеют аморфную или ярко выраженную слоистую или волокнистую структуру. В тоже время они обладают значительно меньшими, чем у металлов, плотностью, твердостью и относительно низкими механическими показателями.

Таким образом:

 - физико-механические свойства материала должны соответствовать процессу и характеру деформаций;

 - формоизменение заготовки, как правило, сопровождается значительным повышением механических характеристик материала, что позволяет использовать в качестве исходного менее прочный, но более пластичный материал.