Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Стали для холодной штамповки

Холодная штамповка является одним из основных видов ОМД.

К ним относятся вытяжка, формовка, обтяжка, гибка и др. Наиболее часто применяемой операцией холодной штамповки является вытяжка.

Вытяжка — холодная пластическая деформация, при которой из листовой заготовки получается объемная деталь сложной формы.

Основными требованиями к сталям, предназначенным для холодной штамповки, являются:

- хорошая штампуемость, т.е. способность пластически деформироваться в холодном состоянии.

- высокое качество поверхности после деформации.

Эти требования обеспечиваются механическими свойствами и структурой стали.

Требования по механическим свойствам включают в себя минимальную твердость (обычно не более 45HRВ) и максимальную пластичность. Способность к пластической деформации оценивается относительным удлинением и отношением предела текучести к пределу прочности. Этот показатель называют числом текучести. Хорошая штампуемость наблюдается в сталях с числом текучести σ_т/σ_в = 0,5-0,6 и δ = 33 – 45%.

Требования к структуре включают в себя:

1.Среднее зерно феррита.

2.Мелкие выделения зернистого перлита.

3.Отсутствие карбидной сетки цементита третичного по границам зерен.

4.Отсутствие полосчатости структуры.

5.Отсутствие текстуры.

6.Отсутствие разнозернистости.

Сталь должна иметь среднее зерно (средний бал зерна 6-8 мм). Мелкое зерно не желательно, т.к. вызывает повышенную жесткость листа и, следовательно, быстрый износ штампов. Крупное зерно не желательно, т.к. ухудшает качество поверхности после штамповки. На поверхности появляются шероховатость, которую называют апельсиновой коркой. Особенно нежелательно иметь в сталях для холодной штамповки разнозернистость. При деформации такой стали в первую очередь растягиваются крупные зерна, как более пластичные, и в этих местах затем появляются мелкие трещины и надрывы, что является непоправимым браком.

Цементит в сталях для холодной штамповки должен иметь округлую форму, т.е. быть сферическим. Это обеспечивает наилучшую штампуемость. Недопустимо в таких сталях образование цементитной сетки по границам зерен, т.к. это приводит к резкому снижению пластичности. Нежелателен также мелкий сорбитообразный перлит, т.к. это резко повышает жесткость и упругость листа.

Полосчатость структуры и текстура прокатки также нежелательна т.к. вызывают неоднородность деформации по разным направлениям и на штамповках появляются фестоны (рис. 13).

А б

Рис.13. Различие свойств по разным направлениям (а) в листе

и фестоны после штамповки (б)

Наиболее часто для холодной штамповки применяют углеродистые стали с содержанием углерода 0,05 — 0,2%, Mn ≤ 0,4% и минимальным содержанием газов N, O₂, H₂. Например, 05кп, 08кп, 08пс, 08сп, 10, 15, 20, Ст. 1 — Ст. 3.

Основной маркой стали для холодной штамповки является сталь 08кп. Она отличается наилучшей пластичностью и минимальной стоимостью. Однако недостатком этой стали является повышенная газонасыщенность. Повышенное содержание газов вызывает склонность этой стали к деформационному старению.

Деформационное старение это повышение предела текучести стали вызванное накапливанием атомов N₂ и О₂ вокруг дислокаций. Создание таких атмосфер атомов называют атмосферами котрелла.

Рис. 14. Диаграммы растяжения для стали склонной к деформационному

старению (а) и нестареющей (б).

Они блокируют перемещение дислокации и требуют большего усилия для начала пластической деформации. После отрыва дислокаций напряженность сдвига понижается и пластическая деформация облегчается. В результате на кривой растяжения появляется пик на площадке текучести (рис.14).

Отрыв дислокаций от атмосфер примесных атомов проходит неравномерно. В результате объем металла начинает деформироваться по плоскостям наиболее благоприятно ориентированным по отношению к действующей нагрузке. Такая преимущественная деформация проявляется в виде появления линий скольжения на поверхности металла. Сетка таких линий выглядит как царапины и снижает качество поверхности, что является дефектом для деталей после холодной штамповки. Для устранения этого дефекта применяется предварительная деформация металла в прокатных валках с обжатием 2%. Она называется дрессировка. Малая пластическая деформация вызывает отрыв дислокаций от атмосфер примесных атомов и последующая штамповка уже не вызывает появлений скольжения. Однако эффект от дрессировки сохраняется от 10 до 12 дней.

Таблица 3

Основные марки стали, применяемые для холодной штамповки

	Предел прочности МПА	Относительное удлинение, %
Марка	Примечание
Ст.2-Ст3 08кп 08пс, 10кп 15кп 15, 20кп	340-420 280-390 280-420 300-440 320-460 340-480 350-510 400-550	26 - 31 30—34 28—32 28—30 27—29 25—27 24—26 23—24	Группы вытяжки Н, Г, ВГ
08кп 08Фкп 08Ю	260—330 260—340	42 - 44	СВ, ОСВ СВСВ

Устранить склонность стали к деформационному старению можно введением в нее алюминия или ванадия в процессе получения. Малые добавки этих элементов в количестве 0,02 — 0,05% связывают атомы азота в нитриды. В результате диффузия атомов азота блокируется. Такая сталь называется нестареющей, например 08Ю, 08Ф, 08ЮА, 08ГСЮТ, 08ГСЮФ.

Для обеспечения высокой пластичности стали для холодной штамповки, основным видом термообработки для нее является отжиг на рекристаллизацию. Стальной лист после холодной прокатки обладает повышенной прочностью, в результате наклепа и для его устранения применяют отжиг при температуре 660 — 680ºС. Отжиг применяют для стали в рулонах либо для пачек нарезанных листов. Продолжительность такого отжига определяется массой рулона и составляет 10-20 час. Для того чтобы получить после такого отжига среднее зерно необходимо, чтобы предшествующая деформация составляла 30-40%. При малой деформации возможно появление крупно зернистости. А при большой степени деформации возможно образование текстуры.

Для штамповки изделий, требующих повышенной прочности, применяют низколегированные «двухфазные стали» со структурой, ‘состоящей из высоко-пластичной ферритной матрицы и упрочняющей фазы мартенсита или бейнита в количестве 20—30 %. Такие стали называют д вухфазными ферритно-мартенситными (ДФМС). Для получения такой структуры в сталь добавляют легирующие элементы и проводят перед штамповкой предварительную, упрочняющую термообработку. В качестве основных легирующих элементов вводят Mn – 1,4-2%,Si от 0,5 до 1,5%, Cr – до 08 - 1%, Mo - до 0,2-0,4%, а так же небольшие добавки Al и W. Количество углерода в этих сталях 0,03-0,06%.

Типовые марки сталей:

03ХГЮ

06ХГСЮ

12ХМ

06Г2СЮ

Для создания необходимой структуры стали при её производстве проводят ускоренное охлаждение после горячей прокатки, либо дополнительно нагревают и охлаждают сталь с температурой превышающей точку А_1,но ниже точки А₃.. По своей сути такая термообработка называется неполной закалкой. В результате структура такой стали состоит из 70% феррита и 30% мартенсита. Феррит обеспечивает высокую пластичность, хорошую штампуемость, а мартенсит повышенную прочность. В процессе штамповки деформация сосредотачивается в зернах феррита, и повышенная степень наклепа увеличивает прочность готового изделия. После штамповки предел прочности такой стали в 1,3÷1,5раза превышает предел прочности обычных углеродистых сталей. Дополнительный отпуск не требуется.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒