CC BY
120
Tchudin Vladimir Nikolaevich, doctor of technical science, professor, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Moscow, Moscow State University of Means of Communication,
Tchernyaev Alexey Vladimirovich, doctor of technical science, associate professor, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Perepelkin Alexey Alekseevich, assistant, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАТУНИ ДЛЯ ОПЕРАЦИИ «ОСАДКА» ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГИЛЬЗ
Р.А. Тушин
Показано исследование латунного прутка, приведен алгоритм исследования и выработаны рекомендации по необходимым механическим свойствам.
Ключевые слова: отжиг, деформирование, латунь, трещины.
Для производства гильз стрелкового оружия чаще всего применяются металлы: гильзовая латунь (68...70% Си); биметалл (малоуглеродистая сталь 11юа, плакированная томпаком); сталь (08кп), покрытая лаком; красная медь М0, М1 и т.п., которые обладают достаточной пластичностью, упругостью и антикоррозионной стойкостью, а также хорошо обрабатываются.
Сложные условия службы гильзы при выстреле в стрелковом оружии, особенно автоматическом, предъявляют особые требования как к конструкции, так и к материалу гильзы [1]. Требуется, чтобы гильзовые материалы обладали целым рядом свойств, к числу которых относятся:
- высокие пластические свойства (достаточная прочность), необходимые как по производственным соображениям (глубокая вытяжка давлением в холодном состоянии), так и для обеспечения хорошей работы при выстреле;
- высокая упругость, необходимая для легкой экстракции гильзы из патронника после выстрела;
- неизменяемость механических свойств со временем и стойкость против самопроизвольного растрескивания;
- высокая антикоррозионная стойкость, устойчивость против рас-
трескивания и не взаимодействие с зарядом; химическая нейтральность к пороховому заряду и стойкость против действия высокой температуры;
- прoстотa и удобство механической и термической обработки при изготовлении гильз;
- дешевизна и недефицитность.
Указанными свойствами наиболее полно обладает латунь марок Л68 и Л70, но ее применение ограничивается дороговизной и дефицитностью, а также склонностью к растрескиванию в процессе деформации или после нее.
Причины этого растрескивания могут быть различны: структурный дефект, коррозионное растрескивание, неравномерность пластической деформации. В производстве может реализоваться любой из этих вариантов, в результате этого технология производства гильз из латуни должна учитывать все данные факторы.
При проведении операции осадки, отрезанных от прутка латуни марки Л70, образцов возникли проблемы, связанные с растрескиванием поверхности заготовок (рис. 1). Для определения причин растрескивания было проведено комплексное исследование прутка: проверка на наличие внутренних дефектов, контроль микроструктуры, проверка химического состава, определение твердости заготовок.
Рис. 1. Образцы
Из партии сделали выборку прутков, от каждого из которых отрезали по несколько образцов из разных мест. Образцы должны выдерживать испытание на осадку до 1/3 первоначальной высоты. После проведения «осадки» трещины возникли в образцах №3 и 4.
Проверку прутков на наличие внутренних дефектов проводят методом излома. Проверке подвергают оба конца каждого отобранного прутка. Для проверки металла на наличие внутренних дефектов путем излома прутки должны быть надрезаны с одной или двух сторон. Надрез должен
быть сделан таким образом, чтобы излом проходил через центральную часть прутка. Осмотр излома проводился визуально без применения увеличительных приборов. В результате осмотра образцов на поверхности излома не было пресс-утяжин, раковин и неметаллических включений.
Контроль микроструктуры проводился по ГОСТ 21073.0 и ГОСТ 21073.1. Заготовки прошли грубую полировку, после этого их «довели» на мелкой шкурке и войлочном круге с использованием алмазной пасты. После изготовления шлифов их протравили азотной кислотой и провели осмотр с использованием микроскопа на увеличении х100 (рис. 2)
Образец 1 Образец 2
Образец 3
Образец 4 Образец 5 Образец 6
Рис. 2. Микроструктура образцов
Анализ микроструктуры проводился путем сравнения полученного изображения с контрольными шкалами. На основании этого был определен размер зерна каждого из 6 образцов (табл. 1).
Таблица 1
Размер зерна
№ образца 1 2 3 4 5 6
Размер зерна 6...7 6.7 3.4 3.4 6.7 6.7
Следующим этапом исследования стала проверка химического состава прутка латуни марки Л70. Отбор и подготовку проб для химического анализа проводился по ГОСТ 24231. Химический состав определялся по спектру сгорания стружки, полученной от прутка (табл. 2).
Таблица 2
Химический состав исследуемых материалов
Элемент ГОСТ 15527- 2004 Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Образец 5 Образец 6
Си 69.0-72.0 70.95 70.75 71.15 70.95 70.65 70.75
РЬ Не более 0.03 0.0079 0.0133 0.0101 0.0101 0.01 0.0092
Fe Не более 0.07 0.0385 0.0363 0.11 0.0703 0.0558 0.0409
Sb Не более 0.002 <0.0035 <0.0035 <0.0035 <0.0035 <0.0035 <0.0035
Ві Не более 0.002 <0.0010 <0.0019 <0.0010 <0.0010 <0.0010 <0.0010
Р Не более 0.005 0.0013 0.0026 0.0025 0.0023 0.0026 0.0023
As Не более 0.005 0.0018 0.0031 0.0023 0.0022 0.0024 0.0021
Sn Не более 0.005 0.0043 0.0048 0.0052 0.0053 0.0051 0.005
В результате исследования химического состава было выявлено превышение количества железа в образцах 3 и 4, олова в образцах 3,4,5 относительно ГОСТ 15527-70 (массовая доля примесей не более: Свинец-
0,03 %, Железо-0,07 %, Сурьма-0,002 %, Висмут-0,002 %, Фосфор-0,005 %, Мышьяк-0,005 %, Сера-0,002 %; прочих, не более 0,2 %).
Следующим этапом исследования стало определение твердости заготовок по Виккерсу по ГОСТ 2999. Для этого был использован твердомер ТПП с силой нагружения 5 кг (рис. 3).
Рис. 3. Результаты исследования твердости заготовок
Для точности результата замеры производились на различных участках заготовки. Данные приведены в табл. 3.
Таблица З
Результаты замеров на твердость
> и ,ь H с © 4 H
Место замера 1 образец 2 образец 3 образец 4 образец 5 образец б образец
на краю 85,2 79 121,1 125,4 86,2 109
Между краем и центром 87 78 125 121 84 109
центр 122,6 141,5 124 168 10З 12З
среднее значение 98 100 124 1З8 91 11З
Требование к твердости заготовки для операции осадки 65.110 HV
Исходя из результатов, приведенных в табл. 3, можно сделать вывод, что у образцов № 3 и 4 твердость HV превышает допустимые нормы.
По результатам исследования видно, что сильное влияние на операцию осадки оказывают такие параметры, как величина зерна и твердость заготовки. Для избежания появления трещин необходимо использовать заготовки с микроструктурой металла состоящей из равноосных зерен альфа латуни величиной 5-7 баллов. Не допускаются трещины, расслоения, раковины, неметаллические включения и пресс-утяжины. Твердость по Викерсу HV должна составлять не более 110 единиц.
Из всех вариантов появления трещин, приведенных выше, автор считает, что главной причиной их возникновения при осадке латунной прутковой заготовки является структурное различие, которое выходит за рамки ГОСТа на данный пруток. Остальные перечисленные причины второстепенны.
Список литературы
1. Тушин Р.А. Влияние термообработки материала на работоспособность гильзы // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 3. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. С. 126-131.
Тушин Роман Андреевич, асп., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
DEFINITION OF CHARACTERISTICS OF THE BRASS FOR "DEPOSIT” OPERATION BY
MANUFACTURE OF SLEEVES
R.A. Tushin
Research of a brass wire is shown, the algorithm of research is resulted and recommendations about necessary mechanical properties are developed.
Key words: annealing, deformation, brass.
Tushin Roman Andriyovych, post graduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73
ОСЕВОЕ КОМПЛЕКСНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ
Р.А. Тушин
Показано разрывное поле скоростей для комплексного выдавливания в конической матрице плоскоконусным пуансоном, построен годограф скоростей, используя который определяются скорости разрыва, выведены уравнения для определения силовых и деформационных параметров процесса. Установлено влияние технологических параметров процесса и геометрических параметров инструмента на силовые и деформационные характеристики.
Ключевые слова: комплексное выдавливание, плоскоконусный пуансон, годограф, комбинированное выдавливание, совмещенное выдавливание.
Классификация процессов холодного выдавливания подразделяется на базовые и многоканальные, причем последние в свою очередь разделены на комбинированные, совмещенные и комплексные схемы деформирования. Для каждого из элементов классификации была решена задача энергетическим методом разрыва скоростей в виде опорного решения. Метод разрыва скоростей допускает бесконечное множество решений одного и того же процесса, среди которых невозможно выявить наилучший.
Опорным решением в методе разрыва скоростей является такая модель процесса, которая характеризуется простейшим разрывным полем скоростей с минимальным количеством параметров и несложными аналитическими уравнениями, определяющими силовые, кинематические и деформационные режимы процесса. Если опорное решение подтверждено экспериментом, то тогда оно становится базовым, необходимым для получения более сложной модели. При одинаковых геометрических условиях деформаций и трения можно с большой степенью достоверности оценить влияние усложнения на изменение характеристик процесса.
