Технология изготовления болтов методом холодной штамповки (стр. 4 из 8)

Кроме того, при оценке процесса осадки необходимо учитывать и величину деформации в поперечном направлении (уширение q= {Fi—Fo)jFi, где Fo и Fi — соответственно начальная и конечная площадь поперечного сечения заготовки.

При высадке полукруглых, потайных, полупотайных и шестигранных головок болтов величины поперечной деформации различны в различных сечениях головки. В сечении с наименьшим поперечным размером происходит минимальная деформация, в сечении с наибольшим размером — максимальная. В этих случаях необходимо учитывать среднюю и максимальную величину поперечной деформации.

Очевидно, что для цилиндрических головок болтов поперечная деформация во всех сечениях головки имеет одинаковую величину. Чем больше величина средней деформации, тем выше усилие формообразования головки, тем больше вероятность появления трещин при осадке, тем важнее пластические свойства металла.

Максимальная поперечная деформация для нецилиндрических головок имеет место на ограниченных участках высаживаемой головки и вероятность появления трещин на этих участках зависит главным образом от количества и величины дефектов поверхности исходного материала.

Таким образом, по величинам деформации определяют 'возможность высадки головки болтов без нарушений сплошности материала и оценивают силовые параметры высадки. При выборе технологического процесса необходимо стремиться к получению минимальной степени деформации.

Степень деформации при высадке головок может быть снижена путем увеличения диаметра исходного металла. Увеличение диаметра исходного металла возможно при процессе штамповки, включающем редуцирование или прямое выдавливание стержня.

Редуцирование представляет операцию заталкивания заготовки в редуцирующую матрицу (рис. 4, а),сопровождающуюся уменьшением диаметра стержня соответственно диаметру редуцирующего пояска (без осадки заготовки). Качество процесса редуцирования

а д

Рис. 4. Редуцирование (в) и прямое выдавливание (б)

определяется, главным образом, продольной устойчивостью заготовки (отсутствием изгиба стержня) 'и зависит от 'степени уменьшения сечения стержня при редуцировании.

Предельная величина уменьшения диаметра стержня при свободном редуцировании составляет 15—16%. Превышение этой величины может привести к изгибу стержня и наплыву металла перед матрицей.

Редуцируются, как правило, болты с длиной стержня, не превышающей 10 диаметров резьбы. Редуцирование более .длинных заготовок требует повышенной точности изготовления инструмента и часто затруднительно из-за изгиба стержня при выталкивании заготовки из матрицы. В отечественной и зарубежной практике редуцирование больших длин производится редко и только при значительном снижении скорости редуцирования.

При прямом выдавливании заготовка полностью заполняет канал матрицы (ом. рис. 4, б), свободная часть отсутствует и опасности потери устойчивости при заталкивании заготовки практически нет. Выдавливанием можно уменьшать диаметр- стержня до 50% и более.

Благоприятные условия протекания процесса прямого выдавливания (неравномерное трехстороннее сжатие) способствуют увеличению пластичности металла, поэтому трещины при этом процессе на поверхности изделий, не возникают. При прямом выдавливании возможны относительные деформации до 95%. Так же как и редуцирование, выдавливание больших длин не производится.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ БОЛТОВ

Технологический процесс изготовления заготовок болтов с шестигранной головкой (без резьбы) включает в себя образование промежуточной формы головки, окончательное оформление головки (шестигранника), получение стержня с требуемыми размерами, образование фаски.

Шестигранную головку можно получить обрезкой предварительно высаженной цилиндрической головки, или пластической деформацией .Фаска на конце стержня также может выполняться как пластической деформацией (при штамповке болтов), так и резанием. Предпочтительным является образование фаски резанием на встроенном в высадочный автомат приспособлении, так как при образовании фаски выдавливанием в матрице усложняется изготовление матриц, а при накатке резьбы на стержне с выдавленной фаской снижается стойкость накатного инструмента.

При получении фаски выдавливанием на каждую длину болта требуется своя матрица, в то время как при штамповке без оформления фаски перестройка автомата по длине болта не влечет смены матрицы. Однако при штамповке болтов из низкоуглеродистой стали и при ограниченных перестройках автомата целесообразно образование фаски выдавливанием.

Известны следующие основные технологические процессы штамповки болтов: без редуцирования; с однократным редуцированием; с двукратным редуцированием; с выдавливанием и редуцированием,.

Технологический процесс высадки без редуцирования применяется для изготовления болтов М6-М24 с уменьшенной головкой с диаметром гладкой части

стержня, равным среднему диаметру резьбы (ГОСТ 7795—70, ГОСТ 7811—70), и коротких болтов с резьбой до головки или с малой величиной гладкого участка (ГОСТ 7796—70 и ГОСТ 7808—70) из низкоуглеродистых сталей Юкп и 20 кп. Болты изготовляются преимущественно без термической обработки классов срочности 4.8, 5.8 и 6.8. Технологические переходы штамповки приведены на рис. 5.

Цилиндрическая головка высаживается за два удара, размеры стержня изменяются незначительно. При изготовлении болтов с направляющим подголовком одновременно с высадкой головки происходит образование подголовка.

Прочность болтов, как правило, несколько ниже прочности исходного калиброванного металла, так как снижается вследствие осадки предварительно упрочненного при волочении металла (эффект Баушингера).

Достоинством метода является простота изготовления технологического инструмента.

Недостатками процесса являются:

1. Невозможность изготовления болтов с диаметром гладкой части стержня, равным наружному диаметру •резьбы (за исключением коротких болтов, у которых гладкая часть стержня может образоваться одновременно с высадкой головки).

2. Большая степень деформации при высадке головки и, как следствие, большие нагрузки на инструмент и повышенная опасность возникновения трещин на головке, особенно при высадке болтов из среднеуглеродистых и легированных сталей, большая неравномерность свойств головки и стержня.

3. Необходимость обязательной термообработки болтов из среднеуглеродистых сталей из-за значительного охрупчивания металла и повышенной опасности разрушения под головкой.

4. Трудность изготовления болтов с нормальной головкой.

Недостатки этого процесса штамповки болтов привели к постепенному вытеснению его более прогрессивными, включающими операцию редуцирования стержня.

Рис. 6. Технологические схемы изготовления болтов высадкой с однократным редуцированием стержня

Процесс изготовления болтов высадкой с однократным редуцированием в настоящее время получил наибольшее распространение для изготовления болтов с диаметром стержня, равным наружному диаметру резьбы (ГОСТ 7796—70, ГОСТ 7798—70, ГОСТ 7805—70, ГОСТ 7808—70).

Болты могут изготовляться как из низкоуглеродистых, так и из среднеуглеродистых и легированных марок стали. Технологические переходы штамповки показаны на рис. 6.

Наиболее распространенным является процесс высадки с однократным редуцированием из металла диаметром, равным наружному диаметру резьбы (см. рис. 6, а). При данном процессе высадка цилиндрической головки осуществляется за два удара, диаметр гладкой части стержня почти не изменяется. Участок под накатывание резьбы образуется редуцированием на диаметр под накатку. Размеры диаметров под накатывание метрической резьбы регламентируются ГОСТ 19256—73.

Для болтов из низкоуглеродистых сталей одновременно с высадкой головки может осуществляться выдавливание фаски на конце стержня.

Степень деформации головки при высадке с однократным редуцированием и охрупчивание под головкой меньше, чем при высадке без редуцирования, однако еще достаточно велика, особенно для болтов с нормальной головкой.

Болты из среднеуглеродистых сталей при этом процессе целесообразно термически обрабатывать для снятия наклепа. Механические свойства болтов соответствуют свойствам исходного калиброванного металла. Редуцирование повышает прочность стержня сравнительно с прочностью проволоки лишь в случае обжатий менее 20%.

Технология штамповки болтов с однократным редуцированием по методу ЗИЛа (см. рис. 6, б) применяется для изготовления коротких болтов с резьбой до головки. При этом способе диаметр исходного металла больше наружного диаметра резьбы, и поэтому степень деформации головки сравнительно с предыдущим процессом снижается.

Вследствие уменьшения отношения lo/do головка может оформляться за один переход. Отличительной особенностью этого процесса штамповки является наличие позиции, на которой происходит выдавливание фаски.

При высадке с редуцированием на однопозиционных автоматах (в одной матрице) редуцирование стержня производится первым ударом одновременно с высадкой конической головки. Окончательное оформление головки происходит при втором ударе.

Совмещение на одной позиции операций высадки головки с редуцированием нежелательно, так как при этом увеличиваются нагрузки на инструмент и снижается его стойкость. Кроме того, при высадке головки происходит раздача конца редуцированного стержня, и при выталкивании заготовки из матрицы это приводит к дополнительному истиранию редуцирующего пояска.