CC BY
13
варительная и окончательная высадка головки на стержневом крепежном изделии, однократное и двойное редуцирование).
2. Технология холодной штамповки является мало-или безотходным процессом, что дает большую экономию металла в условиях современного машиностроительного и метизного производства. Коэффициент использования металла (КИМ) составляете среднем от0,95 и выше.
3. Значительно улучшаются и повышаются механические свойства деформированного и упрочненного и эксплуатационные характеристики изготавливаемых изделий. Например, повышается чистота обработки металла на поверхностях контакта с деформирующим инструментом, увеличивается твердость и показатели прочности изделий, улучшается структурное состояние обработанного металла, изменяются в сторону повышения практически все остальные характеристики стали - удельное электрическое сопротивление, плотность, электропроводность и др.
4. Практически отсутствует выброс газов в атмосферу и нет загрязнения окружающей среды тепловыми потоками.
Однако необходимо отметить наличие ударного и вибрационного воздействия на организм человека при работе высокоскоростного штамповочного оборудования. Все попытки уменьшить или исключить отрицательное воздействие удара, вибраций и шума (например, при работе гвоздильных автоматов) не дают 100%-го положительного результата.
На этом основании предлагается уменьшение вибрационного воздействия за счет регулирования амплитуды колебаний и устранения резонансного режима работы штамповочного оборудования.
Для сравнения можно привести сравнительную характеристику для четырехпозиционных холодновысад очных автоматов при объемной штамповке стержневых деталей [4]. Например, при ходе ползуна в кривошипно-шатунном механизме 120 мм производительность или число ходов (ударов) в минуту составляет 70-И 30 при диаметре заготовки 6 мм. При штамповке стержневых деталей диаметром 24 мм (увеличение в 4 раза) ход ползуна составляет 260 мм, а производительность уменьшается до 30 50 деталей в минуту. Это соответствует ее снижению в 2,5 раза.
Этот пример показывает один из путей уменьшения ударных воздействий на рабочего.
Особенно необходимо отметить интенсивность работы гвоздильного оборудования. Так, при изготовлении гвоздей с диаметром стержня 0,7 -И ,2 мм производительность составляет 1000 шт./мин. При диаметре стержня гвоздей 3-^6 мм число ударов уменьшается до 320, однако при этом резко возрастает усилие и мощность деформации. Динамический коэффициент изменяется в среднем от 1,1 до 1, 46, а при жестком ударе от 1,1 до 1,77.
Выполненное экологическое сравнение технологий горячей и холодной штамповки позволяет рекомендовать широкую замену горячего пластического деформирования заготовок и деталей холодной объемной штамповкой при условии хорошей предварительной термической обработки металла (например, отжигом). Только в этом случае можно повысить культуру труда и его безопасность при существенном снижении (или полном устранении) вредных факторов экологического характера [5].
Список литературы
1.Маликов А.Н. Справочник для работников кузнечно-прессовых цехов. -
М. : Московский рабочий, 1976.
2. Ковка и объемная штамповка стали: Справочник/Под ред.
М.В. Сторожева: В 2 т. - Том 1. - М.: Машиностроение, 1967. 3 .Прогрессивные технологические процессы холодной штамповки /Ф.В. Гречников, A.M. Дмитриев, В.Д. Кухарь и др. / Под ред. А.Г. Овчинникова. - М. : Машиностроение, 1985.
4. Холодная объемная штамповка : Справочник / Под ред. Г. А. Навроцко-
го. - М.: Машиностроение, 1973.
5,Герасимов В.Я., Кузьмин А.П., Герасимова О.В. Холодная деформационная обработка металлов: Экологические и технологические преимущества //Экология и промышленность России. - 2003. -Август.
В.Я. Гэрасимов, Н.В. Парышев
Курганский государственный университет,
ЗАО «Курганстальмост»
ВЛИЯНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ПОВЕРХНОСТНОМ КОНТАКТНОМ СЛОЕ ПРИ ОСАДКЕ СТАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА
В работах [1-3] установлено влияние пластической деформации на изменение физических и механических свойств металла. Среди них можно выделить пределы текучести и прочности <т т и <т в, твердость (НВ или Н\/ -по Бринеллю или Виккерсу), ударную вязкость ан, плотность с1, удельное электрическое сопротивление р , магнитные свойства, электропроводность ^ и др.
Значительное влияние оказывает деформационное упрочнение или наклеп на величину скрытой или накопленной потенциальной энергии, которая появляется и задерживается в деформированном объеме вследствие возникших искажений структурного состояния металла [4].
В практических условиях возможно применение любых параметров для оценки накопления упрочняющего эффекта на локальном или интегральном уровнях. Однако в технологическом отношении необходимо выбирать и применять только успешно и легко реализуемые характеристики свойств металла и соответствующие методы контроля.
С учетом изложенного в настоящей работе показаны технологические возможности применения неразру-шающих методов контроля, которые позволяют получить достаточно полную информацию о формировании поверхностного упрочненного слоя металла в зоне контакта с деформирующим инструментом.
Для практической реализации использованы такие характеристики как твердость и электропроводность металла, определяемые на деформированной контактной поверхности. При этом определяли твердость НВ по Бринеллю, шероховатость по параметру Ра и электропроводность по величине силы тока ^ (мкА) в микроамперметре, включенном в электрическую цепь генератора высокочастотных электромагнитных колебаний [5]. Эксперименты выполнены на цилиндрических образцах из стали 40Х при их осадке между плоскими шлифованными пуансонами (рис. 1). Степень деформации сжатия е2 определяется по формуле: £ Т - Ц п(Ь0/И1), где И0 и -высота исходного и деформированного образца. При ее изменении в широком диапазоне от нуля до 0,35 получены новые данные о возникновении и накоплении упрочняющего эффекта в контактной зоне осаженных цилиндров.
Рис. 1. Зоны контроля твердости, шероховатости и электропроводности на торцах осаженных цилиндров
Зоны контроля твердости и электропроводности 1, 2 и 3 на торцах деформированных образцов соответствуют различному уровню и интенсивности деформационного воздействия на металл и по ним можно оценивать изменения в его структурном состоянии.
На первом этапе исследования определяли твердость НВ в центральной зоне 1 на продольной оси образцов в функции степени деформации е2 (рис.2) при осадке цилиндров без смазки (зависимость 1) и с применением твердой смазки (полиэтиленовые прокладки) - зависимость 2.
НВ
205
200
195
190
185
180
175
170
2 1 /
/
\ 1 /
У
V
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
О,.10
0,35 £-,
Рис. 2. Изменение твердости на контактной поверхности при осадке цилиндров из стали 40Х
Получено непрерывное увеличение твердости вследствие накопления упрочняющего эффекта, причем наибольшие значения твердости получены при применении твердой смазки. Увеличение твердости составило в среднем 8,5%. Применение смазки обеспечивает более равномерное течение металла на контактной поверхности и по высоте деформируемых цилиндров, что проявляется в повышенных значениях твердости.
Получены новые результаты по изменению шероховатости (по параметру Rа) на контактной поверхности осаженных стальных цилиндров (рис. 3).
Рис. 3. Изменение шероховатости на контактной поверхности осаженных цилиндрических образцов из стали 40Х в зонах контроля 2 (кривая 1) и 3 (кривая 2)
Деформационный процесс характеризуется непрерывным уменьшением шероховатости на торцах цилиндров на всей контактной поверхности, что свидетельствует об интенсивном выглаживании микронеровностей.
Для сравнительной оценки деформационного упрочнения металла в сферических лунках, полученных при вдавливании стального шарика при определении твердости в зоне контроля 1, и на гладкой контактной поверхности определяли электропроводность в зонах контроля 2 и 3.
Рабочий датчик выполнен индуктивным, имеет концентратор магнитного поля в виде ферритового сердечника и включен в электрическую цепь задающего генератора [5]. При установке датчика нормально к контролируемой поверхности изменяется индуктивность его катушки из-за влияния вихревых токов, что фиксируется по величине силы тока в регистрирующем приборе - микроамперметре.
Результаты неразрушающего контроля свойств деформированного металла по методу электропроводности показаны на рис. 4 в виде графических зависимостей 1 и 2, соответствующих выделенным зонам контроля 2 и 3 на рис. 1.
мкА
66
X
—1
и
0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,3б£г
Рис. 4. Изменение электропроводности металла на торцах осаженных цилиндров из стали 40Х в зоне контроля 2 (кривая 1) и 3 (кривая 2)
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 4
51
Полученное немонотонное изменение электропроводности металла на контактной поверхности свидетельствует о сложном характере изменений структурного состояния металла при интенсификации деформационного процесса. Экстремальные значения силы тока достигаются при критической степени деформации порядка
0.1340.17. что можно объяснить интенсивным выглаживанием металла на контактной поверхности (это подтверждается резким уменьшением шероховатости на рис. 3).
Наибольшие значения электропроводности получены для центральной зоны 2 (кривая 1), в которой действует максимальное давление деформирующего инструмента (пуансона). Для периферийной зоны 3 получены меньшие значения силы тока в среднем на 15% вследствие локализации упрочняющего эффекта в центральной части на торцах цилиндрических образцов.
На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что применение различных металло-физических методов контроля свойств деформированного и упрочненного металла в процессах пластического формоизменения позволяет получить сравнительные данные об изменениях структурного состояния металла в зоне контакта с деформирующим инструментом.
Список литературы
1.Манасевич А. Д. Физические основы напряженного состояния и прочности металлов. - М.: Машгиз, 1962. - 199 с.
2.Бернштейн М. Л. Структура деформированных металлов. - М.: Металлургия, 1977. - 432 с.
3.Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов /Под ред. Б.Г. Лившица. - М.: Металлургия, 1980. - 320 с.
4.Большанина М.А., Панин В.Е. Скрытая энергия деформации // Исследования по физике твердого тела. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - С. 193-223.
5.А.с. № 1837222 СССР, МКИ 5 G 01 N 27/90 № 4816364/28. Устройство для вихретокового контроля /В.Я. Герасимов//Бюллетень изобретений. - 1993. - № 32. - С. 53.
А.В. Афонаскин
Курганский государственный университет
САМАЯ КРУПНАЯ ОПОЧНАЯ ЛИНИЯ В ЕВРОПЕ И ЭФФЕКТИВНОЕ ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО GEORG FISCHER
Литейный завод в Лейпциге входит в состав концерна +GF+ (Georg Fischer) - крупнейшего производителя отливок в Европе. Литейный цех завода Georg Fischer производит отливки для деталей турбин, автомобильной промышленности - задние мосты грузовых автомобилей для фирм MAN, Mercedes-Daimler, Volvo, Scania для машин грузоподъемностью 7,5 т; 11-32 т; отливки для машиностроения; станины машин массой от 360 до 1200 кг; отливки для тракторостроения, например, основная литая рама для трактора типа CNH; отливки для строительных машин и автобусов, например, поворотная база для автобусов длинного исполнения с поворотом внутри корпуса; поворотные шарниры для машин лесного хозяйства и т.д. (рис.1, 2) на одной опочной формовочной линии HWS-Sinto по «Сейатцу»-процессу (Seiatsu).
Годовой выпуск литья на конец 2005 г составлял около 50000 тонн (95% высокопрочный чугун), численность всех работающих 300 человек. График работы - вся неделя без выходных в три смены. Остановка на профилактику - одни сутки в декаду. Показатель эффективности №1 данного литейного производства - 163 тонны крупных отливок в год на одного сотрудника, включая весь вспомогательный персонал и вахтеров.
Лейпциг - город с традициями в области литья. Первая литейная фабрика Meier & Weichelt GieBerei в Лейпциге была основана в 1887 г. В 1946 г. фабрику национализировали, завод был расширен сталелитейным цехом и получил название GISAG. В 1991 г. чугунолитейный цех бывшей фирмы GISAG приобрела фирма Schubert & Salzer. На территории предприятия GISAG был построен
Рис.1. Крупные автоагрегатные отливки на стенде завода Georg Fischer, Лейпциг, на выставке GIFA-2003, Дюссельдорф, в специальном павильоне для поставщиков отливок
