Принципы построения режимов деформирования
Развитие процессов ОМД
Равномерность растяжения
Характеристика слитков
Понятие крупного слитка
Факторы режима деформирования
Напряженно-деформированное состояние
Повышение эффективности
Рационализация кузнечного слитка
Отработка режимов обжатия
Заданные тепловые поля
Площадь поверхности
Режимы нагрева и охлаждения металла
Тепловые режимы
Производство поковок из слитков
Проработка торцовых зон
Технологические и деформационные параметры бойков
Процесс ковки полых поковок
Экспериментальное деформирование
Очаг деформации
Особенности ковки трех лепесткового слитка
Заготовки
Деформационный эффект бойков
Производство заготовок для машиностроения
Технологии ОМД
Производство заготовок валов
Схема течения металла
Производство кольцевых заготовок
Полу горячая штамповка
Производство дисков и пластин
Производство труб
Процессы деформирования металлов
Технология жидкой штамповки
Жидкая штамповка
Подготовка исходных материалов для штамповки
Отрезка заготовок
Пробивка отверстий
Инструментальная оснастка
Отрезка заготовок из пруткового материала
Скорости движения
Штампы повышенной точности
Обработка металлов давлением в холодном состоянии
Предварительная подготовка заготовок
Холодная объемная обработка металлов давлением
Холодная объемная штамповка
Расчет технологических параметров
Гидродинамическая обработка
Глубокая вытяжка
Ротационная вытяжка
Гидровзрывное формообразование
Повышения безопасности формообразования
Трение
Опыты на стальных образцах

Предварительная подготовка заготовок для холодной пластической деформации

Подготовка структуры и поверхности заготовок из углеродистых сталей.
Для достижения максимальной экономии и получения качественных заготовок методом холодной пластической деформации необходимо не только повысить точность исходной заготовки, но и улучшить исходную структуру металла и состояние поверхности заготовки. Создание материала с гомогенной структурой и высокой пластичностью в холодном состоянии представляет основную проблему металлургической промышленности. Для подготовки заготовок к холодной пластической деформации необходимо не только улучшить исходную структуру металла, но и предварительно подготовить поверхность механическим или химическим способами (травлением ингибитором, уменьшающим водородную хрупкость на поверхности заготовки; нанесением оптимальной смазки или антифрикционного химического покрытия). При холодной обработке углеродистых сталей в деформационном пространстве действует значительное давление, обычные смазочные материалы вытесняются из промежутков между поверхностями касания, т. е. возникает трение без смазочного материала, вызывающее быстрый износ инструмента, ухудшение качества изделия, увеличение расхода электроэнергии и т. д.
 Для решения этой проблемы в практике используют два способа: употребляют смазочные материалы, которые не выталкиваются из плоскостей касания; создают искусственно специальный несущий слой на поверхности заготовки, который обеспечивает хорошую связь со смазочным материалом и сохраняется в процессе обработки. Эти слои получают электролитическим способом или путем фосфатирования. При электролитическом способе на поверхность заготовки наслаивают слои из мягких металлов — цинка, меди, кадмия, свинца, которые в комбинации с соответствующими смазочными материалами уменьшают силы трения. Существенным недостатком электролитического способа является трудность удаления покрытия после изготовления изделий, а при химическом покрытии этот недостаток устранен. Химические покрытия в основном получают холодным и горячим фосфатированием. Фосфатирование заготовок осуществляется в 18— 22 %-ном растворе монофосфата цинка, азотнокислого цинка и фосфорной кислоте. Образование фосфатного покрытия начинается с растворения железа и выделения водорода из-за наличия свободной фосфорной кислоты. Выделение водорода создает условия для перенасыщения фазовой границы металл — раствор, что вызывает протекание кристаллизационного процесса. Кристаллизационный процесс осуществляется из-за наличия диссоциированных первичных и вторичных металлических фосфатов которые вследствие повышения рН фазовой границы металл — раствор гидролизируют и переходят в нерастворимые третичные фосфаты.
Гидролиз первичных и вторичных фосфатов связан с выделением фосфорной кислоты, которая в свою очередь снова диссоциирует и вызывает следующее растворение железа и образование фосфатного покрытия.
Водород, выделяющийся при растворении железа, покрывает поверхность газообразной оболочкой и тем самым значительно уменьшает скорость реакций. Эта катодная поляризация устраняется путем добавления ускорителей, деполяризующих водород и ускоряющих реакции. Большим вкладом в области фосфатирования явилось использование деполяризаторов, среди которых широкое применение получили нитриты
Нитриты деполяризуют водород, редуцируя в аммиак или азот и тем самым значительно ускоряя реакции образования фосфатных покрытий. Кроме того, они окисляют растворенное железо, которое в виде железного фосфата выпадает в осадок. На практике получают различные фосфатные покрытия: марганцевые, железные, но наилучшими являются цинковые. Почти все исследования показали, что цинковые фосфатные покрытия наиболее приемлемы для холодной пластической обработки. Смазочные материалы реагируют с фосфатным покрытием и металлизируются.
Технологическая последовательность фосфатирования:
 1) предварительная очистка поверхности заготовок;
 2) обезжиривание (обычно с помощью промывки в треххлористом этилене);
 3) механическая очистка или травление; механическая очистка производится в дробеструйных аппаратах, травление — в 15— 20 %-ном растворе серной кислоты; температура раствора 90— 98 °С; в зависимости от концентрации кислоты, вида и химического состава обрабатываемого металла процесс продолжается 15—20 мин;
 4) промывка (удаление остатков кислоты и солей струей холодной воды комнатной температуры, а затем горячей воды);
 5) фосфатирование; на практике применяют два вида фосфатирования: горячее и холодное; горячее проводится в интервале температур 90—98 °С, а холодное при 20—28 °С; продолжительность фосфатирования 5—20 мин;
 6) промывка после фосфатирования, осуществляемая последовательно в струе холодной и горячей воды;
 7) сушка заготовок в сушилках при температуре 60—120 °С;
 8) покрытие поверхности заготовок смазочным материалом.
 В разных странах применяются различные технологии фосфатирования (табл. 8.1). Так, например, в ГДР фирма «Гальванотехник » производит для фосфатирования концентрат Phosphix, состоящий из монофосфата цинка 39—40 % Zn(H2P04)22H20, азотнокислого цинка 58 % Zn(N03)26H20, остальное фосфорная кислота Н3Р04.
 Фосфатный раствор для фосфатирования приготовляется в соотношении 1 : 20 (1 л концентрата растворяют в 20 л дистиллированной воды). Температура фосфатирования (температура раствора) должна быть в пределах 93—98 °С. Продолжительность процесса 10—15 мин.
 В ФРГ употребляют для фосфатированйя концентрат Bonder. Основной операцией этой технологии фосфатирования является высушивание. Температура сушки заготовок, рекомендуемая фирмой, различна и колеблется в интервале 60—173 °С. Качественная промывка или высушивание заготовок производятся в течение 5—15 мин (в зависимости от размеров обрабатываемого материала) при температуре не ниже 100 °С.
 Фосфатное покрытие не является самостоятельным защитным покрытием, поэтому непосредственно после высушивания следует наносить смазочный материал на поверхность металла путем окунания его в течение 1—2 мин в ванну с гидравлическим или другим маслом. После стекания масла заготовка готова для дальнейшей обработки.
 В процессе фосфатирования возможно получение и некачественных локальных покрытий. Например, наличие темных или черных пятен на поверхности покрытия свидетельствует о том, что время высушивания недостаточно или температура сушки низкая. Наличие на поверхности серых налетов указывает на то, что температура фосфатирования высокая (т. е. вода перемешивает шлак со дна ванны с раствором, и он залипает по поверхности обрабатываемого металла). При снижении температуры ванны структура фосфатного покрытия укрупненная. В случае образования некачественного фосфатного покрытия металл необходимо подвергнуть повторному травлению.
При несоблюдении технологической последовательности фосфатирования возможно получение неравномерной толщины (или недостаточной), слабого сцепления с основным металлом, большой пористости покрытия и т. д.Качество фосфатного покрытия проверяют путем определения: а) прочности сцепления; б) плотности покрытия (пористость 0,1 — 0,5 общей поверхности покрытия); в) смазывающей способности; г) массы слоя покрытия.
 Толщина фосфатного слоя различна. Она колеблется от 1 до 17 мкм и зависит от способа фосфатирования, качества очистки исходной поверхности металла. Согласно рекомендациям, оптимальная толщина фосфатного слоя находится в пределах 3— 25 мкм. Причина таких расхождений заключается прежде всего в том, что еще не установлена теоретически и экспериментально толщина слоя фосфатирования, обеспечивающая оптимальные условия деформирования для различных процессов.
 Подготовка поверхности заготовок из специальных сталей. Трудности при деформировании специальных сталей связаны прежде всего с высоким сопротивлением деформации и большей пассивностью их к смазочным материалам. В некоторых странах с целью уменьшения трения, повышения долговечности инструмента и улучшения качества заготовок применяют сравнительно
 дорогие методы подготовки поверхности заготовок. Для подготовки поверхности в настоящее время применяют четыре способа предварительной обработки поверхности заготовок из коррозионно-стойкой стали перед холодной пластической деформацией:
 1) меднение;
 2) кальцинирование (погружение в горячую суспензию, состоящую из СаОН2 с добавкой NaCl);
 3) обмазка графитом или смесью графита с поропластом;
 4) оксилирование.
 Первые три способа имеют существенные недостатки, так как не обеспечивают необходимую степень деформации. Медный слой на поверхности заготовки при деформировании разрушается и ухудшаются условия трения. Фосфатирование, используемое при обработке углеродистых сталей, не может применяться для специальных сталей, так как фосфатирующий раствор не взаимодействует со сталью, содержащей более 4 % Сг + Ni. Подготовка поверхности специальных сталей методом оксилирования нашла применение в Англии, ФРГ и других странах. Принцип базируется на том, что на поверхности заготовки образуется глазурь оксалата железа, обеспечивающего при деформировании условия, подобные условиям, создаваемым фосфатными слоями на углеродистых сталях. Оксилирование производится предварительно подготовленными составами различных наименований, как например: аграмент Е, бондер СС, парколфбортесс, грандоров СС. Основным компонентом всех этих составов является оксаловая кислота С204Н2, содержащая оксалат железа FeC2042H20 или Fe(C204)3, или фосфат марганца Мп3(Р02)7Н20 и другие активирующие примеси, которые позволяют сократить процесс понижения температуры раствора. Химические процессы, при которых образуется глазурь оксалата, сложны и до сих пор недостаточно изучены. Подготовленные таким образом для холодной пластической деформации заготовки успешно подвергаются обработке.




 
Яндекс.Метрика