Научная статья на тему 'Ресурсосберегающая подготовка заготовок стали 40Х для получения упрочненных болтов'

Ресурсосберегающая подготовка заготовок стали 40Х для получения упрочненных болтов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
189
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОКАТ / УПРОЧНЕННЫЕ БОЛТЫ / ПРОЧНОСТЬ / ПЛАСТИЧНОСТЬ / СТРУКТУРА / СТАЛИ / ЗАКАЛКА / ОТПУСК / ПАТЕНТИРОВАНИЕ / ЭКОЛОГИЧНОСТЬ / РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ / ROLLING / HARDENED BOLTS / STRENGTH / DUCTILITY / STRUCTURE / STEEL / HARDENING / TEMPERING / PATENTING / ECOLOGICAL / RESOURCE

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Филиппов А. А., Пачурин Г. В.

Разработана и предложена рациональная ресурсосберегающая технологическая схема подготовки проката стали 40Х диаметром 9,65 и 11,7 мм для получения упрочненных длинномерных болтов с низкой обрезной головкой, соответствующих классу прочности 9.8, исключающая операции закалки и отпуска изделий. Она заменяет сфероидизирующий отжиг на изотермическую операцию патентирование, что позволяет снизить трудои энергозатраты, повысить экологичность производства и эксплуатационную надежность болтовых изделий без опасности возникновения дефектов резьбы и необходимости их рихтовки. Это дает возможность сократить технологическую цепочку и снизить себестоимость изготовления упрочненных болтов. На разработанную технологию подготовки проката стали 40Х получен патент.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Филиппов А. А., Пачурин Г. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RESOURCE TRAINING BLANKS FOR STEEL HARDENING 40X BOLT

Developed and offered a rational resource-saving technological scheme of the preparation of rolled steel 40X diameter of 9.65 and 11.7 mm for hardened bolts long, low-cut head of the class strength of 9.8, which excludes the operation of hardening and tempering products. It replaces the spheroidizing isothermal annealing operation patenting, thereby reducing labor and energy costs, increase production and environmental reliability of bolted products without the risk of defects and the need to thread their straightening. This makes it possible to reduce the production chain and reduce the cost of manufacturing hardened bolts. In the developed technology training rolled steel 40X received a patent.

Текст научной работы на тему «Ресурсосберегающая подготовка заготовок стали 40Х для получения упрочненных болтов»

УДК 629.113:011.5

А.А. Филиппов1, Г.В. Пачурин2

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ПОДГОТОВКА

ЗАГОТОВОК СТАЛИ 40Х ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УПРОЧНЕННЫХ БОЛТОВ

ООО «Метмаш»1,

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Разработана и предложена рациональная ресурсосберегающая технологическая схема подготовки проката стали 40Х диаметром 9,65 и 11,7 мм для получения упрочненных длинномерных болтов с низкой обрезной головкой, соответствующих классу прочности 9.8, исключающая операции закалки и отпуска изделий. Она заменяет сфероидизирующий отжиг на изотермическую операцию - патентирование, что позволяет снизить тру-до- и энергозатраты, повысить экологичность производства и эксплуатационную надежность болтовых изделий без опасности возникновения дефектов резьбы и необходимости их рихтовки. Это дает возможность сократить технологическую цепочку и снизить себестоимость изготовления упрочненных болтов. На разработанную технологию подготовки проката стали 40Х получен патент.

Ключевые слова: прокат, упрочненные болты, прочность, пластичность, структура, стали, закалка, отпуск, патентирование, экологичность, ресурсосбережение.

Введение

Важнейшей задачей развития современного машиностроительного крепежа является улучшение качества металлопродукции и изготавливаемых из нее деталей, повышение их работоспособности, эксплуатационной надежности, с целью доведения эксплуатационных показателей до уровня мировых стандартов, обеспечения конкурентоспособности отечественной продукции как на внутреннем, так и внешнем рынке.

Безопасность конструкции во многом определяется эксплуатационной надежностью составляющих ее элементов. К числу ответственных и широко распространенных в машиностроении деталей относится автомобильный крепеж, изготавливаемый из углеродистой, высокоуглеродистой и легированной проволоки.

Наиболее распространенным и прогрессивным способом получения метизных изделий является метод холодной штамповки высадкой из калиброванного проката (ХОШ). При этом для изготовления высокопрочного крепежа широко используются стали 35, 35Х, 38ХА, 40Х. В качестве альтернативы этим маркам сталей применяют борсодержащие стали 20Г2Р и 30Г1Р [1]. Из-за возможного образования заметного количества оксидов и нитридов бора в борсодержащих сталях, приводящих к снижению прокаливаемости, возникает нестабильность упрочнения закалкой метизов. Фактически стоимость горячекатаного (г/к) проката борсодержащей стали, как правило, на 12-16% выше стоимости стали 40Х, а необходимость у отечественных производителей использовать импортные поставки таких сталей приводит к ещё большему удорожанию производимого крепежа.

На основе анализа состояния поставляемого металлопроката с отечественных и зарубежных металлургических предприятий [2-7], используемого для изготовления различных видов крепежной продукции, закономерностей влияния термической обработки, степени обжатия проката на микроструктуру, его твердость, прочностные и пластические характеристики, рассмотрения основных технологических вариантов подготовки проката для получения крепежных изделий класса прочности 8.8 и выше установлено, что основным способом получения высокопрочного крепежа является высадка из проката после волочения, имеющего микроструктуру «зернистый перлит».

В настоящее время упрочнение болтовых изделий достигается путем их закалки и от-

© Филиппов А.А., Пачурин Г.В., 2013.

пуска. Однако термоулучшение длинномерных болтов может привести к их обезуглероживанию, появлению трещин, короблению и, как правило, введение дополнительных операций сортировки и рихтовки. Поэтому исключение операции закалки и отпуска болтов позволит снизить трудо- и энергозатраты, вывести из производственного процесса печи с защитной атмосферой и закалочные проходные печи (соляные ванны). Такая ресурсо- и энергосберегающая технология обеспечит увеличение эффективности производства, снижение выбросов отработанных газов в атмосферу и уменьшение использования солей. Характерно, что в зарубежной промышленности производство высокопрочных крепежных изделий (класс прочности 8.8 и выше) составляет 90% от общего объема крепежа, тогда как в РФ этот показатель не превышает 18%. Низкая доля его применения представляется негативным технико-экономическим показателем как промышленности, производящей эту продукцию, так и промышленности, производящей конструкции, применяющие крепёж.

Решение этой проблемы производства упрочнённого крепежа являет собой актуальную задачу для отечественной промышленности, охватывающей различные отрасли. Одним из приоритетных направлений в решении этой задачи авторы настоящей работы видят в снижении стоимости производимого крепежа за счёт, во-первых, рационализации технологии упрочняющей обработки крепежа, во-вторых, минимизации стоимости стали (относительно борсодержащей стали). Рационализацию упрочняющей обработки авторы связывают с использованием упрочнения, возникающего при термомеханической обработки стали, применяемой с целью получения длинномерных болтов. Предполагается достижение такого же уровня упрочнения, который достигается термическим улучшением болтов, что позволит исключить закалку и отпуск из производственного цикла их изготовления. Этим существенно снижаются не только трудовые, материальные и энергетические затраты в производстве, но и достигается улучшение качества по определённым показателям: устранение коробления поверхности длинномерных болтов, возникающего при закалке, а также повреждений поверхности, связанных с воздействием рабочей среды (газовая атмосфера или закалочные ванны) при нагреве под закалку.

Следует заметить, что предлагаемое техническое решение не исключает полностью термического упрочнения, которое остаётся как предварительная термическая обработка -патентирование, упрочняющий эффект которого усиливается в результате последующего окончательного волочения.

В плане минимизации стоимости стали наиболее предпочтительной представляется сталь 40Х. Данная марка стали стандартизована (ГОСТ 10702-78), она традиционно имеет наибольшее распространение для упрочняемых крепёжных изделий и зарекомендовала себя легко осваиваемой метизным производством любой степени массовости. И, наконец, соответствующее содержание углерода и легирование хромом (достаточно экономное) упрощают реализацию предлагаемого технического решения во всех его технологических компонентах.

Целью работы является разработка ресурсосберегающей термомеханической подготовки стальных заготовок на основе изучения совместного влияния термической (патентиро-вания) и пластической (волочения) обработки на структурное состояние и механические характеристики для дальнейшего получения длинномерных болтов.

Проанализировано состояние поставляемого металлопроката с отечественных и зарубежных металлургических предприятий, используемого для изготовления различных видов крепежной продукции. Представлены литературные и производственные данные по проблемам качества проката до и после волочения для ХОШ крепежа, выявлены факторы, его определяющие. Установлены значимость влияния химического состава, прочностных и пластических характеристик. Проанализированы закономерности влияния термической обработки, степени обжатия проката на микроструктуру, его твердость, прочностные и пластические характеристики. Рассмотрены основные технологические варианты подготовки проката для получения крепежных изделий класса прочности 8.8 и выше.

Основным способом получения упрочненного крепежа является высадка из проката

после волочения, имеющего микроструктуру «зернистый перлит». После ХОШ его подвергают закалке и отпуску. После закалки на крепеже могут образоваться микротрещины и обезуглероженный слой. Если вопрос подготовки проката с микроструктурой 80-100% зернистого перлита изучен достаточно глубоко, то из-за роста сопротивления пластической деформации прокату, имеющему структуру «сорбит патентирования», уделяется недостаточное внимание. Общим недостатком термически обработанного проката в действующих технологиях является локальная неоднородность механических свойств, наблюдающаяся на соседних участках проката небольшой протяженности и по всей длине мотка. Поэтому требует исследования вопрос получения проката с равномерными механическими характеристиками по длине мотка для изготовления упрочненных длинномерных болтов с требованиям ГОСТ Р 52643-2006 «Болты и гайки высокопрочные и шайбы для металлических конструкций» без последующей их закалки и отпуска.

Методика

Методика подготовки образцов и проведения испытаний включала обоснование и принцип выбора исходного структурного состояния, видов и режимов технологической обработки образцов. Для изготовления образцов был выделен моток г/к проката стали 40Х, разделенный на части, из которых изготавливались серии образцов с различным структурным и деформированным состоянием. Исследовались образцы двух типов.

I тип - недеформированные образцы г/к проката, находящиеся в разных структурных состояниях, соответствующих технологическому процессу изготовления проката: 1) с формой пластинчатого перлита, характерной для г/к проката, поставляемого с металлургических заводов; 2) с разной формой перлита (зернистого и пластинчатого перлита), характерной для процессов отжига г/к проката в камерных газовых печах отжига (металла).

II тип - образцы проката, подвергнутые волочению с деформацией 5-60% до и после патентирования. Половина образцов проката после волочения подвергалась патентированию, другая половина образцов после патентирования - волочению. Важным фактором, формирующим окончательную микроструктуру, является гомогенность аустенита. Исходя из этого, температура нагрева перед патентированием принималась 880°С. Образцы проката подвергались нагреву в соляной ванне (78% Ва^ + 22% NaCL) в течение 3 мин. Затем образцы переносились в селитровую ванну (50% NaNO3 + 50% KNO3) и осуществлялась операция патентирования при температурах 370, 400, 425, 450, 500, 550°С с выдержкой 5 мин. Далее охлаждение образцов проводилось на воздухе в течение двух минут, затем они охлаждались в воде. Точность регулирования температуры в ванне при патентировании составляла ±5°С. Волочение проката осуществлялось на однократном волочильном стане с обжатиями 5, 10, 20, 30, 40, 60%. Прочностные (ов, о0;2) и пластические (¥, 5) характеристики, твердость стали изучались по двум вариантам. Вариант 1: волочение с деформацией 5, 10, 20, 30, 40, 60% и последующее патентирование при температурах 370, 400, 425, 450, 500, 550оС. Вариант 2: патентирование при температурах 370, 400, 425, 450, 500, 550 оС и последующее волочение с деформацией 5, 10, 20, 30, 40, 60%.

Математическое планирование экспериментов и статистический анализ их результатов проводились в соответствии с рекомендациями ГОСТ 23026-78. На каждую экспериментальную точку обрабатывалось одновременно по 8 образцов для металлографических и механических исследований и твердости.

Изучение микроструктуры проводили на оптическом микроскопе NEOPHOT при увеличениях х200-600. Наблюдение изменения микроструктуры протравленной поверхности образца осуществлялось после технологических операций обработки проката. Фотографирование изломов болтов проводилось с помощью оптического компаратора МИР-12 с увеличением х7. Идентификация химического состава стали осуществлялась на спектроанализаторе Beleckompakt Lab. Величина обезуглероженного слоя определялась на микроскопе «МИМ-6» при увеличении х100. Использовались поперечные микрошлифы.

Для оценки прочностных и пластических характеристик проводились следующие виды испытаний:

1. На растяжение с определением ов, о0;2, 5 в соответствии с ГОСТ 1497-84 на машине ЦДМ-100, шкала 20 кг. Испытывались образцы длиной 300 мм, полученные данные усреднялись.

2. Твердость измерялась на приборе Роквелл, шкала С, на параллельных шлифованных лысках. Полученные данные усреднялись. Твердость НКС по переводной шкале переводилась в твердость НВ.

3. Натурные испытания болтов с определением величины разрывной нагрузки производились на машине МУП-50. Изучался вид излома болтов с помощью оптического компаратора МИР-12 и фотографирования (увеличение х7).

4. Осадка проводилась на одном образце из исследуемой партии. Испытания на осадку производили согласно ГОСТ 10702-78 осаживанием на 50 и 66 % от первоначальной высоты образца. Качество поверхности оценивалось визуально без применения увеличительных приборов, а также с помощью бинокулярного микроскопа (х6 и х8).

Проводился также расчет кривой охлаждения прутка в селитровой ванне с заданной температурой и расчет структурно-энергетических комплексов разрушения синергетики проката в исследованных структурных состояниях.

Результаты экспериментов и их анализ

На основе анализа кривых изотермического превращения аустенита и кривых охлаждения стали 40Х установлено, что при нагреве (880°С) и охлаждении (выдержке) проката стали 40Х в селитровой ванне в интервале температур от 400 до 550°С в течение 5 мин аустенит распадается на смесь тонкопластинчатого строения разной дисперсности - «сорбит патентирования».

Изучение состояния г/к проката, поступившего с метизных заводов, химического состава, исходной структуры (рис. 1), механических характеристик, а также влияние обжатия г/к проката при волочении на прочностные, пластические характеристики и твердость, показало, что с увеличением обжатия г/к проката методом волочения от 5 до 60% предел прочности и текучести увеличиваются с 890 до 1138 МПа и с 780 до 985 МПа соответственно, но снижаются относительное сужение (с 60 до 38%) и относительное удлинение (с 15 до 10%) [8-13], что согласуется с опубликованными в литературе результатами на других марках сталей.

Рис. 1. Микроструктура г/к проката стали 40Х

На основании изучения влияния деформации при волочении проката и последующего патентирования при температурах 370, 400, 425, 450, 500, 550оС на прочностные и пластические характеристики, выявлено, что с увеличением степени деформации от 5 до 60% и последующем патентировании при температуре 400°С прочностные характеристики проката изменяются немонотонно. При этом предел текучести увеличивается с 690 до 780 МПа, а предел прочности с 910 до 1040 МПа. Выявлено, что кратковременный нагрев (3 мин) при

температуре 880°С не снимает наклёп полностью. Данные результатов показывают, что с увеличением обжатия от 5 до 60% при температуре патентирования 400°С пластические характеристики изменяются незначительно и остаются на достаточно высоком уровне (у=52-58%; 5=15-16%). Твердость образца при температуре патентирования 400°С находится в пределах от 27 до 28 НКС. Если патентирование является окончательной операций, то подготовленный по указанным схемам прокат не рекомендуется запускать для изготовления болтов методом холодной высадки: в этом случае на поверхности проката образуются оксидная пленка и солевой налет, не позволяющие качественно провести технологическую операцию в высокоточном инструменте высадочного автомата.

Изучение влияния патентирования при разных температурах на механические характеристики проката, который подвергался окончательному волочению с разными обжатиями, выявил, что при температуре патентирования 400°С и волочении с обжатиями от 5 до 60% увеличиваются прочностные (ов, о0,2) и снижаются пластические характеристики (¥, 5) проката (рис. 2).

Ъ iooi

1

/ 4/ "

у /

1

1

|

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Степень обжатия, %

ов и от при патентировании 400°С

5,% и при патентировании 400°С

Рис. 2. Зависимость прочностных и пластических характеристик от патентирования и степени обжатия стали 40Х

На рис. 3 показано влияние температуры патентирования 400°С и волочения на твердость проката.

Рис. 3. Зависимость твердости от степени обжатия при разных температурах патентирования

Твердость проката 40Х возрастает с увеличением обжатия. Рациональная твердость для изготовления длинномерных болтов получена с обжатием от 5 до 10% и равна 28-29 ИЯС.

Микроструктура г/к проката представляет собой перлит сорбитообразный + феррит в виде разорванной сетки по границам перлитных зерен. В структуре отсутствуют полосчатость и структурно-свободный цементит на границах зерен в виде скоплений или сетки. В микроструктуре не встречается видманштеттовый феррит.

При волочении и последующем патентировании проката при температуре 370°С образуется структура «троостит», обладающая высокими прочностными характеристиками (ов=1100 МПа), но недостаточной пластичностью (¥=33%) и высокой твердостью (35 НКС). Микроструктура «троостит» не рекомендуется для проката при изготовлении длинномерных болтов методом ХОШ. При температуре патентирования 500°С микроструктура стали 40Х -«сорбит с участками мартенсита». Такая микроструктура не рекомендуется для ХОШ из-за наличия в ней включений твердого и хрупкого мартенсита.

После патентирования проката при 400, 425, 450, 550°С образуется структура «сорбит патентирования» (рис.4), разной дисперсности и, соответственно, разной твердости. Дисперсность тем выше, чем ниже температура патентирования, то есть температурный интервал превращения аустенита. Твердость (проката) тем выше, чем выше дисперсность структур.

Рис.4. Микроструктура «сорбит патентирования» после волочения и патентирования проката (х500)

Ресурсосберегающая подготовка проката

Анализ полученных результатов позволил разработать ресурсосберегающую схему термомеханической подготовки проката для изготовления упрочненных длинномерных болтов (патент на изобретение №2380432) [14-16]. В результате получены требуемые механические характеристики проката и болтовых изделий из стали 40Х без дальнейшей их закалки и отпуска.

Предлагаемая технологическая схема подготовки проката включает в себя следующие

этапы:

1) отжиг г/к проката: температура нагрева 7700С, выдержка 3 ч, охлаждение до температуры 7000оС, выдержка 3 ч, охлаждение с печью;

2) подготовка поверхности проката к волочению;

3) волочение с деформацией 15% (с диаметра 13,0 мм на 11,95 мм);

4) нагрев проката при температуре 8800оС, патентирование при температуре 4000оС выдержкой 5 мин, охлаждение на воздухе;

5) подготовка поверхности проката с фосфатированием;

6) окончательное волочение с обжатием 5% (с диаметра 11,95 мм на 11,65 мм);

7) формообразование упрочненных длинномерных болтов (М12х110 мм). Сравнительные схемы подготовки проката по действующей и предлагаемой технологиям изготовления болтовых изделий показаны на рис. 5.

Сравнительные схемы изготовления проката стали 40Х

Действующая

Отжиг горячекатаного проката

J~L "

Травление поверхности горячекатаного проката после отжига

-CL.

Волочение проката

-JZL

Рекристаллизационный отжиг проката

Травление поверхности проката

Волоченйепроката

Формообразование болтов~

J3L

Зак;

болтов

Отпуск болтов

Предлагаемая

Отжиг горячекатаного проката

J~L "

Травление поверхности горячекатаного проката после отжига

-CU

Волочение проката

-JZL

Патентирование проката

Травление поверхности проката

Волочение проката

Формообразование болтов

Рис. 5. Сравнение схем предложенного варианта с действующим на производстве

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В табл. 1 представлены результаты механических испытаний проката, подготовленного для высадки болтов по действующей (вариант 1) и предложенной (вариант 2) схемами.

По действующей технологии (вариант 1) из проката изготавливается крепеж методом ХОШ с последующей его закалкой и отпуском. При этом в результате закалки в длинномерных изделиях могут возникать деформации, трещины и обезуглероживание поверхности, что снижает качество болтов и повышает их отбраковку.

По предложенной технологии (вариант 2) из проката методом ХОШ изготовлены упрочненные длинномерные болты М12х110 и М10х95 с низкой обрезной головой и проведено их статическое испытание. Испытания болтов М12х110 мм и М10х95 мм проводились в соответствии ГОСТ 1759.4-87. Результаты испытания болтов представлены в табл. 2.

Таблица 1

Механические характеристики проката по разным вариантам с требованиями ГОСТ 10702-78

Диаметр проката, мм Вариант подготовки Механические свойства Твердость ИЯС

Ов, О0,2 5 ¥

МПа %

0 9,65 1 815 695 13 57 23

0 9,65 2 950 830 13 54 29

0 10,7 1 805 690 14 56 23

0 10,7 2 940 825 12,5 55 29

0 9,65; ГОСТ 10702-78 Не Не регла- Не Не менее Факультативная

менее менти- менее 5 40

0 10,7 690 руется

Таблица 2

Результаты испытаний болтов из стали 40Х на разрыв

Вид болта Кол-во Ов, ¥, 5, НВ Вид излома

болтов, шт. МПа % %

М10х95мм 15 1050 44,5 10,7 286 Волокнистый

М12х110мм 15 1020 45,3 11,3 285 Волокнистый

По действующей технологии (вариант 1) из проката изготавливается крепеж методом ХОШ с последующей его закалкой и отпуском. При этом в результате закалки в длинномерных изделиях могут возникать деформации, трещины и обезуглероживание поверхности, что снижает качество болтов и повышает их отбраковку. По предложенной технологии (вариант 2) из проката методом ХОШ изготовлены упрочненные длинномерные болты М12х110 и М10х95 с низкой обрезной головой и проведено их статическое испытание. Испытания болтов М12х110 мм и М10х95 мм проводились в соответствии ГОСТ 1759.4-87.

Упрочненные длинномерные болты М12х110 мм и М10х95 мм с короткой обрезной головой, изготовленные из проката с микроструктурой «сорбита патентирования» и упрочненные пластической деформацией в процессе редуцирования и накатки резьбы обладают комплексом прочностных и пластических характеристик, соответствующих классу прочности 9.8 крепежа согласно ГОСТ Р 52643-2006.

Таким образом, предлагаемая технологическая схема подготовки является ресурсосберегающей, так как исключаются операции закалки и отпуска изделий. Затраты по закалке и отпуску готовых метизов составляют более 9,5% себестоимости, т.е. это позволяет снизить трудо- и энергозатраты. Отсутствие закалки и отпуска длинномерных изделий позволяет избежать обезуглероживания поверхности, коробления и трещин и, как следствие, повышает качество длинномерных болтов, исключает операцию отбраковки и рихтовки. Предлагаемая технологическая схема термомеханической подготовки проката является также экологичной, так как отсутствие закалки и отпуска позволяет исключить из производственного процесса газовые (электрические) проходные печи или селитровые ванны. Это обеспечит снижение выбросов отработанных газов в атмосферу и снизит использование солей в производстве.

Выводы

Установлено, что оптимальное сочетание механических характеристик после патен-тирования стали 40Х (высокая прочность и незначительное сопротивление пластической деформации) достигается при степенях обжатия 5-10%. Последующее увеличение степени их обжатия до 60% приводит к непрерывному росту предела прочности и предела текучести и снижению показателей относительного сужения и относительного удлинения.

Микроструктура после патентирования проката при температуре 500°С представляет собой «сорбит с участками мартенсита». Патентирование при температуре 500°С и волочение проката со степенями обжатия 30, 40 и 60 %, приводит к потери пластичности и разрушению образца при волочении вследствие образования внутренних трещин. Поэтому данная микроструктура не рекомендуется для изготовления метизов методом пластического деформирования. Патентирование при температурах 400 и 425°С проката стали 40Х, подвергнутого деформации волочением со степенями обжатия 5 и 10% повышает прочностные и пластические характеристики, поэтому он может быть рекомендован для подготовки проката под ХОШ упрочненных длинномерных болтов без закалки и отпуска.

Выявлено, что определяющим фактором повышения прочности готового крепежа является использование проката повышенной прочности, механические характеристики которого сформированы на этапах технологического передела из г/к проката. Патентирование г/к проката стали 40Х при температурах 400 и 425°С приводит к повышению предела прочности на 190-230 МПа, при небольшом снижении (1-4%) характеристик 5 и у. Подобная термическая операция с г/к прокатом при температуре 500°C привела к еще большему повышению предела прочности на 370 МПа и снижению пластичности.

Разработана и предложена рациональная технологическая схема подготовки проката стали 40Х диаметром 9,65 и 11,7 мм для получения упрочненных длинномерных болтов с низкой обрезной головкой, соответствующих классу прочности 9.8, исключающая операции закалки и отпуска изделий. Она заменяет сфероидизирующий отжиг на изотермическую операцию - патентирование, что позволяет снизить трудо- и энергозатраты, повысить экологич-ность производства и эксплуатационную надежность болтовых изделий без опасности возникновения дефектов резьбы и необходимости их рихтовки. Это дает возможность сократить технологическую цепочку и снизить себестоимость изготовления болтов. На разработанную технологию подготовки проката стали 40Х для изготовления упрочненных длинномерных болтов получен патент на изобретение №2380432.

Библиогафический список

1. Филиппов, А.А. Технология подготовки калиброванного проката стали 38ХГНМ под холодную объемную штамповку / А.А. Филиппов, О.В. Власов, Г.В. Пачурин // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2010. №4. С. 40-43.

2. Филиппов, А.А. Повышение качества поверхности стального проката под калибровку перед высадкой крепежных изделий / А.А. Филиппов [и др.] // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. №3. С. 51-53.

3. Филиппов, А.А. Анализ поверхностных дефектов заготовок горячекатаного проката для холодной высадки метизов / А.А. Филиппов, Г.В. Пачурин // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. № 5. С. 35-37.

4. Филиппов, А.А. Анализ дефектности горячекатаного проката для холодной высадки метизов / А.А. Филиппов [и др.] // Фундаментальные исследования, 2006. №4. С. 38-39.

5. Филиппов, А.А. Анализ поверхностных дефектов заготовок горячекатаного проката для холодной высадки метизов / А.А. Филиппов, Г.В. Пачурин // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. № 5. С. 35-37.

6. Филиппов, А.А. Анализ контроля качества поверхности горячекатаного проката для холодной высадки метизов / А.А. Филиппов, В.Г. Пачурин, Г.В. Пачурин // Современные наукоемкие технологии, 2010. №12. С. 115-117.

7. Пачурин, Г.В. Выбор рациональных значений степени обжатия горячекатаной стали 40Х перед холодной высадкой метизов / Г.В. Пачурин, А.А. Филиппов // Известия вузов. Черная металлургия. 2008. № 7. С. 23- 25.

8. Пачурин, Г.В. Ресурсосберегающая и экологичная обработка поверхности металлопроката перед холодной высадкой / Г.В. Пачурин, А.А. Филиппов // Экология и промышленность России. 2008, август. С. 2-4.

9. Филиппов, А.А. Разработка конкурентоспособных технологий подготовки хромистых сталей под холодную высадку выскопрочных крепежных изделий / А.А. Филиппов, Г.В. Пачурин // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. № 10. С. 28-32.

10. Филиппов, А.А. К вопросу термической обработки стали 40Х при подготовке калиброванного проката под холодную высадку крепежа / А.А. Филиппов, К.Г. Пачурин, Г.В. Пачурин // Тяжелое машиностроение. 2008. №12. С. 19-21.

11. Филиппов, А.А. Выбор температуры изотермической закалки перед калибровкой проката стали 40Х / А.А. Филиппов, Г.В. Пачурин // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2007. №10. С. 33-35.

12. Филиппов, А.А. Температура изотермической закалки калиброванного проката из стали 40Х под холодную высадку / А.А. Филиппов, Г.В. Пачурин // Заготовительные производства в машиностроении, 2007. №10. С. 44-46.

13. Пачурин, Г.В. Выбор рациональных значений степени обжатия горячекатаной стали 40Х перед холодной высадкой метизов / Г.В. Пачурин, А.А. Филиппов // Известия вузов. Черная металлургия. 2008. № 7. С. 23-25.

14. Филиппов, А.А. Термическая подготовка калиброванного проката из стали 40Х к холодной высадке высокопрочных крепежных изделий / А.А. Филиппов, Г.В. Пачурин // Метизы. 2010. № 01(22). С. 56-57.

15.Пачурин Г.В., Филиппов А.А. Экономичная технология подготовки стали 40Х к холодной высадке крепежных изделий / Г.В. Пачурин, А.А. Филиппов // Вестник машиностроения. 2008. № 7. С. 53-56.

16.Филиппов А.А., Пачурин Г.В. Патент на изобретение «Способ обработки горячекатаного проката под высадку болтов», Патент RU 2380432 С1 С2Ш 8/06. 2008151317/02; Заявл. 23.12.2008; Опубл. 27.01.2010. Бюл. № 3.

Дата поступления в редакцию 05.02.2013

1 2 AA Filippov1, GV Pachurin2

RESOURCE TRAINING BLANKS FOR STEEL HARDENING 40X BOLT

Limited liability "Metmash"1, Nizhny Novgorod state technical university n.a. R.Y. Alexeev

Developed and offered a rational resource-saving technological scheme of the preparation of rolled steel 40X diameter of 9.65 and 11.7 mm for hardened bolts long, low-cut head of the class strength of 9.8, which excludes the operation of hardening and tempering products. It replaces the spheroidizing isothermal annealing operation - patenting, thereby reducing labor and energy costs, increase production and environmental reliability of bolted products without the risk of defects and the need to thread their straightening. This makes it possible to reduce the production chain and reduce the cost of manufacturing hardened bolts. In the developed technology training rolled steel 40X received a patent.

Key words: rolling, hardened bolts, strength, ductility, structure, steel, hardening, tempering, patenting, ecological, resource.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.