Исследование качества листовых заготовок и деталей при листовой штамповке

Язык труда и переводы:
УДК:
621.7.04
Дата публикации:
30 мая 2022, 19:31
Категория:
Кузнечно-штамповочное
Авторы
Крылаткина Анна Викторовна
Богородский филиал АО «НПО «Прибор» им. С.С. Голембиовского»
Шаталов Роман Львович
Московский политехнический университет
Аннотация:
Рассмотрено влияние продольной прокатки полос и листов на структуру и свойства стали 08КП. Установлено, что при холодной прокатке листов в одном направлении формируется анизотропия механических свойств, совпадающая с осью прокатки. Показана связь анизотропии механических свойств с микроструктурой изделий, получаемых при штамповке. Результаты исследований позволили найти причину неравномерности механических свойств и микроструктуры стального конуса.
Ключевые слова:
прокатка, дефект, анизотропия механических свойств, вытяжка, листовая штамповка
Основной текст труда

Введение

На машиностроительных предприятиях в России и за рубежом в последнее время возрос спрос на качественные листовые заготовки для последующего передела в колпачки глубокой вытяжкой. Основным требованиям к качеству листового проката, влияющего на технологичность вытяжки можно отнести: геометрические размеры и плоскостность, а также однородность микроструктуры и механических свойств исходных заготовок.

Анизотропия механических свойств материала заготовки является важным фактором, оказывающим влияние на силовые и деформационные параметры при штамповке и на качество получаемых изделий.

Равномерное распределение механических свойств по толщине, длине и ширине прокатных стальных листов позволяет стабилизировать деформационные режимы. Решение данного вопроса даст возможность исключить проблему образования разрывов металла в упрочненных частях штамповок [1–3].

Цель работы — определить влияние распределения свойств листовых заготовок из стали 08КП вдоль и поперек оси прокатки на образования дефектов стальных изделий.

Методика проведения эксперимента

 В качестве исходных материалов использовали заготовки размером 10×40 мм из стали 08КП, отобранные из производственной партии ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» ГОСТ 503–81.

С использованием испытательной разрывной машины Инстрон 3382 по ГОСТ 1497–84 определены механические свойства при растяжении исходных образцов вдоль и поперек направления прокатки [4].

Вырубку-свертку листовой заготовки проводили на одно кривошипном прессе К2130 с использованием комбинированного штампа. Далее провели первую (1) и вторую (2) вытяжку на гидравлическом вертикальном прессе П6320Б с промежуточным отжигом [5].

Исследовали микроструктуру образцов исходных листовых заготовок и на завершающей стадии вытяжки заготовок из стали 08КП. Для этого на шлифовальном станке «Нериус» были подготовлены шлифы, травленные в азотной кислоте, разведенной этиловым спиртом. Микроструктуру стальных образцов исследовали с помощью оптического микроскопа «CarlZeiss» с встроенной цифровой камерой Canon при увеличении ×100 раз [6–8].

Результаты проведенного эксперимента

Результаты проведенных механических испытаний вдоль и поперек листовых заготовок из стали 08КП показали, что разница средних прочностных показателей предела текучести и временного сопротивления не превышает 3 % и 1 % соответственно, что, по-видимому, не может влиять на пере упрочнение стенок колпачков при вытяжке. Однако показатели пластичности при относительном удлинении более 10 %, что существенно влияет на возможность металла удлиняться без разрушения.

Исследование микроструктуры выявило заметный рост зерна с 6–7 баллов до 4 баллов, что, по-видимому, связано с превышением температуры рекресталлизирующего отжига. Зерна в обоих случаях равноосные, а микроструктура обеднена углеродом. Увеличение размера зерна, как правило, приводит к снижению пластичности металла без снижения его прочностных свойств.

Исходя из проведенных испытаний механических свойств следует, что временное сопротивление на всех технологических этапах производства колпачков меняется мало не более 4 %. Разница пластичности на этапах вырубка-свертка и вытяжка 1 на уровне 3 %, а на завершающем этапе вытяжка 2 снижается до 18 %.

Заключение

Установлено влияние продольной прокатки стальных полос на анизотропию листовых заготовок для штампованных деталей.

Результаты исследования могут быть использованы при разработке рациональных условий прокатки листовых заготовок для снижения влияния анизотропии пластических свойств и исключить необходимость нивелировать отжигом, который приводит к нежелательному увеличению технологической цепочки производства штамповок.

Литература
  1. Типалин С.А., Манаенков Д.А., Шпунькин Н.Ф. Исследование вероятных дефектов при от бортовке. Технология металлов, 2022, № 1, с. 42–46.
  2. Петров М.А., Петров П.А., Петров А.Н. Теория обработки металлов давлением: штампы, износ и смазочные материалы. Москва, Изд-во Юрайт, 2022, 130 с.
  3. Барановский М.А. Справочник мастера-штамповщика. Минск, Беларусь, 1968, 404 с.
  4. Типалин С.А., Белоусов В.Б., Любецкая С.И. Исследование микротвердости по сечению в листовых образцах с содержанием углерода 0,08 %. Пром-Инжиниринг: тр. VI Всерос. науч.-техн. конф. Челябинск, 2020, с. 217–222.
  5. Шаталов Р.Л., Калмыков А.С., Антонов Ю.Ю., Литвинова Н.Н. Влияние обжатия и изменения направления прокатки на структуру и свойства латунных листов. Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2017, № 11, с. 154–159.
  6. Петров М.А., Баст Ю.Л., Петров П.А., Шейпак А.А. Разработка технологии получения полых металлических микросфер и оболочек. Заготовительные производства в машиностроении, 2013, № 8, с. 44–47.
  7. Типалин С.А., Петров М.А., Шпунькин Н.Ф. Влияние скорости деформирования в холодном состоянии на процесс упрочнения материала. Пром-Инжиниринг: тр. IV Всерос. науч.-техн. конф. 2018, с. 189–192.
  8. Шаталов Р.Л., Шелест А.Е. Медведев В.А. Разработка и исследование электромагнитного устройства неразрушающего контроля механических свойств стальных тонкостенных сосудов. Металлы, 2020, № 1, с. 109–113.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.