Наибольшее снижение удельных усилий при штамповке достигается при получении крупнозернистой структуры. Однако пластичность с увеличением величины зерна уменьшается. При отжиге после калибровки волочением или редуцирования в области критических деформаций у низкоуглеродистых сталей происходит интенсивный рост зерна в поверхностном слое. При штамповке с наличием тангенциальных растягивающих направлений это может привести к появлению трещин вследствие хрупкого разрушения. Наиболее опасен крупнокристаллический «поясок» при высадке выдавливанием, высадке многогранных элементов деталей с последующей прошивкой.
Таким образом, необходимо избегать критических и близких к критическим (до 10—16 %) деформаций, особенно их многократного повторения. Если по конструкции заготовки или по другим причинам применение таких деформаций является вынужденным, то последующий отжиг должен быть низкотемпературным (для сталей 530—600 °С). Простейшие и наиболее распространенные виды РТО — отжиг (углеродистые и низколегированные стали, медь, алюминий, никель, латуни, медно-никелевые сплавы, дуралюмины и др.) и закалка (коррозионно-стойкие стали аустенитного класса, бериллиевая бронза и др.). Однако простейшие режимы РТО при штамповке полых деталей сложной формы из средне и высокоуглеродистых сталей, низколегированных сталей и других сплавов с высоким сопротивлением деформированию не обеспечивают экономической стойкости инструмента. В этом случае применяют разработанные учеными более сложные режимы РТО, при которых достигают дополнительного повышения технологической деформируемости заготовок.
Для того чтобы получить изделие высокого качества и избежать при окончательной термообработке неоднородности структуры и свойств, коробления и тому подобных дефектов, необходимо обеспечить при штамповке в сочетании с РТО равномерную по объему суммарную деформацию. Выбор оптимального значения суммарной деформации в ответственных случаях проводят на основе анализа диаграмм, показывающих зависимость формы и размера зерна от суммарной холодной деформации и режима термообработки. Подготовка поверхности. Большинство процессов штамповки характеризуется следующими условиями трения: высокими удельными усилиями (до 2,0—2,5 ГПа и более), нагревом металла до 250—300 °С и более вследствие теплового эффекта при пластической деформации, значительным относительным перемещением металла и инструмента и обновлением поверхности. Для стабильного на протяжении всего процесса деформирования отсутствия непосредственного контакта поверхностей заготовки и деформирующего инструмента на поверхность заготовки наносят промежуточный слой, качество которого должно соответствовать следующим взаимосвязанным требованиям.
1. Надежное сцепление с поверхностью заготовки и сохранение сплошности слоя при деформации. Толщина промежуточного слоя во время деформации должна быть больше расстояния между впадинами и выступами на поверхности заготовки и инструмента (как правило, не менее 0,1 мкм).
2. Способность уменьшить силы молекулярного притяжения между обрабатываемым металлом и инструментом, чтобы снизить коэффициент внешнего трения (до ц = 0,1, а если возможно, до ц < 0,1), а соответственно удельное и полное усилие деформации, исключить задиры на поверхности деформируемого металла и его налипание на поверхность инструмента, снизить износ инструмента.
3. Высокая пластичность. Фактическое скольжение должно проходить внутри промежуточного слоя, а не на поверхности заготовки и инструмента.
4. Высокая термостойкость, в том числе высокие температуры возгонки и деструкции. Большая теплоемкость, чтобы поглощать тепло, образующееся в слое скольжения. Наиболее просто промежуточный слой создают смазыванием заготовки. Действие смазочного материала основано на адгезии к поверхности заготовки и деформирующего инструмента, которая зависит от физической природы металлов заготовки и инструмента, состояния контактных поверхностей и физико-химических свойств смазочного материала. Однако минеральные масла с наполнителями и добавками поверхностно-активных веществ, а также другие известные смазочные материалы, как правило, не удовлетворяют требованиям технологии холодной объемной штамповки. Толщина промежуточного слоя уменьшается ниже допустимого предела, сплошность слоя нарушается, образуются участки непосредственного контакта заготовки и инструмента. В наибольшей степени эти явления происходят при выдавливании и редуцировании, особенно при выдавливании глубоких полостей. Для обеспечения сплошности и обеспечения заданной толщины промежуточного слоя в процессе деформации заготовку перед смазыванием покрывают слоем носителя смазочного материала. Покрытие должно удовлетворять следующим основным требованиям: высокая пластичность и прочность, термостойкость, надежное сцепление с поверхностным слоем металла, сохранение сплошности слоя по всей поверхности заготовки при деформации, высокая способность к адсорбции и абсорбции (поглощению) по отношению к смазочному материалу.
Выбор технологии подготовки поверхности заготовки перед штамповкой является одним из решающих факторов, определяющих условия работы инструмента и его износ, качество и трудоемкость производства штампованных заготовок и деталей. При штамповке на автоматах операциям подготовки поверхности подвергают калиброванный прокат, при штамповке на прессах — мерные заготовки. Технология подготовки поверхности в общем случае состоит из двух основных этапов: удаления дефектов и очистки поверхности от окалины, жировых и других загрязнений; нанесения промежуточного слоя.
Первый этап подготовки поверхности имеет целью обеспечение возможности нанесения промежуточного слоя, удовлетворяющего требованиям технологии штамповки и качества штампованной заготовки.
На втором этапе, как правило, вначале на поверхность заготовки наносят покрытие, а затем проводят смазывание. Покрытие носителем смазочного материала может не проводиться при штамповке с применением осадки и высадки деталей просто? формы, а также если обеспечивается резкое различие физической природы материалов заготовки и рабочего инструмента (медный сплав—твердый сплав и т. п.).
Для получения слоя носителя смазочного: материала прокат или заготовки из углеродистых сталей подвергают фосфатированию. Процесс фосфатиробания заключается в нанесении на поверхность проката или заготовок стойкого при . высоких давлениях слоя кристаллических фосфатов. Фосфатный слой « высококачественный смазочный материал, обладает высокой пластичностью и может деформирозаться вместе со штампуемым металлом. Фосфатные пленки, прочно сцепленные с основным металлом силами химических связей, служат надежной разделительной прослойкой между поверхностями инструмента и деформируемого металла. Они предотвращают явление холодного сваривания металла. Благодаря своей пористости фосфатные покрытия хорошо адсорбируют и впитывают смазочные материалы (мыло, масло и др.), прочно удерживая их на своей поверхности. Лучшие антифрикционные свойства при выдавливании заготовок из углеродистых сталей имеют покрытия фосфатами марганца и цинка, пропитанные мылом. Фосфатйрование с последующей пропиткой мылом применяют также для заготовок из низколегированных сталей. Для легированных сталей, содержащих никель, более 6 % хрома и никелевых сплавов взамен фосфатирования применяют оксалатирование (покрытие солями щавелевой кислоты) с последующим омыливанием, для алюминия и алюминиевых сплавов — анодирование и смазывание техническими жирами.