CC BY
75
формоизменения двух- и трехслойных конструкций // Кузнечно-штамповочное производство. 2010. №10. С. 45-48.
S. S. Yakovlev, S. N. Larin, V. N. Tchudin
TECHNOLOGICAL SCHEMES OF MANUFACTURING OF TWO— AND THREE-LAYER SHEET DESIGNS
Technological schemes of manufacturing of two - and three-layer sheet designs from high-strength sheet materials are provided.
Key words: high-strength material, deformation, pnevmoformovka, welding, pressure, temperature, thickness, leaf, preparation, limiting possibilities.
Получено 07.02.12
УДК 621.73
Р.А. Тушин, асп., (4872) 35-14-82,
mpf [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ГИЛЬЗЫ
Приведен анализ механических свойств и образования дефектов в гильзе при неверно выбранных режимах термообработки латунных гильз при заданных режимах деформирования полуфабрикатов.
Ключевые слова: отжиг, деформирование, латунь, трещины, выстрел.
В настоящее время производится много различных наименований стрелковых систем: начиная от пневматического и малокалиберного оружия и заканчивая охотничьим. Разумеется, для использования, например, на соревнованиях или охоте такого оружия необходимы патроны. Производство патронов носит массовый характер, поэтому процесс их изготовления должен быть наиболее простым и наименее затратным. Одной из составных частей патрона является гильза, которая может быть стальной, латунной или биметаллической. Выбор материала гильзы и совершенствование технологии ее изготовления имеют немаловажное значение для обеспечения надежности действия оружия.
В качестве основного материала для большинства гильз используется латунь Л70 ГОСТ 15527-70 или ее импортный аналог. Латунь представляет собой медно-цинковый сплав, механические свойства которого в основном зависят от содержания цинка, что и подтверждается диаграммой
126
Шарпи, показанной на рис. 1.
"Временное сопротивление разрыву, кг/мм2 Относительное удлинение, %
Рис. 1. Диаграмма Шарпи
Из диаграммы видно, что наибольшее удлинение имеет сплав с 30 %-ным содержанием цинка, а наибольшее сопротивление разрыву — сплав с 45 %-ным содержанием цинка, хотя пластичность этого сплава в 2,5 раза ниже.
Учитывая условия работы гильзы во время выстрела и технологические требования (способность материала к вытяжке), наиболее целесообразной маркой латуни для гильз является сплав с содержанием цинка от 28 до 32 %. Данная латунь достаточно пластична, чтобы выдержать большие операционные формоизменения, и вместе с тем хорошо упрочняется. Помимо этого, она обладает нормальной вязкостью и не адгезирует с инструментом в процессе пластической деформации.
Достижение механических свойств гильзы, т.е. требуемой схемы распределения прочности, в процессе ее изготовления обеспечивается сочетанием применяемых режимов термической и холодной обработки давлением.
Термическая обработка в процессе изготовления гильз заключается в общем нагреве и используется:
1) для сушки изделия после промывки в воде, растворе, растворе лака и т.д., эта операция условно отнесена к термообработке;
2) для устранения остаточных напряжений в латунных гильзах, способных привести к саморастрескиванию их при хранении;
3) для восстановления пластических свойств металла, потерянных при холодной обработке давлением;
4) для приобретения материалом необходимых по техническим условиям механических свойств (схемы распределения прочности) в донной части и по корпусу гильзы в зависимости от обработки давлением.
Кроме этого, применяется еще и локальный нагрев для подготовки дульца гильзы к обжиму и получения в нем необходимых механических
свойств соответствующих эксплуатационных характеристик.
Режим тепловой обработки, т.е. сушки после промывки и лакирования гильз или нагрева гильз для устранения остаточных вредных напряжений, должен удовлетворять следующим условиям:
нагрев не должен вызывать изменения механических свойств изделия;
продолжительность выдержки изделий при выбранной температуре будет зависеть от характера производимой операции и типа оборудования.
На основании опытных данных установлено, что температура для сушки полуфабриката после промывки или лакирования или снятия напряжений для выбранной латуни должна быть в диапазоне 200...225 °С.
Превышение указанных температур, особенно для готовых гильз, вследствие падения твердости и повышения вязкости (рис. 2) приводит к появлению ряда нежелательных явлений после выстрела — прорыву газов по окружности капсюльного гнезда, а иногда и выпадению капсюлей.
Рис. 2. Изменение твердости предела текучести латуни Л68 в зависимости от температуры при выдержке в течение 30 мин
Продолжительность пребывания изделия при заданной температуре зависит от характера используемого оборудования и способа нагрева.
Выбор режимов отжига для восстановления пластических свойств и придания необходимых механических свойств по корпусу и в донной части будущей гильзы в тех случаях, когда необходимая схема прочности получается в результате совместной механической и термической обработки, представляет одну из наиболее сложных технологических задач. Неправильно выбранный режим отжига приводит к повышенному расходу инструмента, росту брака в процессе изготовления, а иногда и к совершенной непригодности патронов к стрельбе.
Исходя из заданной схемы прочности готовой гильзы и особенностей пооперационной обработки давлением, необходимую в процессе ее изготовления термообработку проводят по двум способам: окончательный отпуск с полным нагревом заготовки для сохранения полученной прочности и межоперационные отжиги для восстановления пластических свойств полуфабрикатов. В первом случае частично восстанавливаются пластические свойства, а во втором металл подготовляется для получения необходимой схемы прочности готовой гильзы. Из сказанного следует, что режимы последнего отжига на вытяжных операциях следует назначить, исходя из схемы прочности готового изделия, учитывая механические свойства заготовки, поступающей на отжиг, и изменения этих свойств в процессе последующего упрочнения после отжига. Таким образом, причину появления тугой экстракции, трещин, продутий и других дефектов в первую очередь следует искать в нарушении механических свойств полуфабрикатов, а, следовательно, в неправильно выбранном режиме термообработки. Низкие температуры отжига при всех прочих равных условиях приводят к повышенной жесткости гильзы, а, следовательно, к трещинам и отрывам при выстреле, а высокие температуры — к тугой экстракции (рис.3).
Рис. 3. Фотографии образцов
Отжиг латуни позволяет существенно повысить ее пластичность. После отжига латунь становится мягкой, легко гнется и хорошо вытягивается. Для отжига ее нагревают до 450.500 °С с выдержкой 40.60 мин и дают остыть на воздухе при комнатной температуре.
Характер трещин, появляющихся в результате неверно назначенного отжига, после отстрела гильз можно разделить на два вида: поперечные и продольные по корпусу.
Поперечная трещина образуется на расстоянии ~12 мм от дна гильзы, 2/3 по окружности корпуса (рис. 3), а продольная трещина ~6 мм от дна
гильзы и на протяжении ~35 мм (рис. 4).
При визуальном осмотре стрелянных гильз отмечено, что поперечные трещины зарождаются в зоне перехода дна в стенку гильзы (в зоне, наиболее подверженной осевым деформациям) или становятся продольными при наличии концентраторов - продольных царапин по корпусу гильзы (рис. 4).
Ц а.ралины
Рис. 4. Продольные царапины по корпусу гильзы
Приведенные на фотографии царапины образуются в результате налипания металла на матрицу.
Для анализа трещин была измерена твердость по всей длине стенки гильзы. На рис. 5 приведены графики распределения твердости по длине гильзы.
10?? 20?-? 25?? 35?? 55?? 65??
200 150 100 50
а
10?? 20 ?? 25?? 35 ?? 55 ?? 65 ? ?
А Б
ММД кю 202 252 352 552 652 мм£ 102 202 252 352 552 65
Н\т2 210= 2102 2102 1682 1682 1532 1752 1722 1722 1722 1452 78
Рис. 5. Графики распределения твердости по длине гильзы: а - гильза, треснувшая после отстрела (повышенная твердость); б - гильза, выдержавшая испытания (нормальная твердость)
Таким образом, при выборе режимов деформирования полуфабрикатов и параметров отжига необходимо учитывать схему распределения
прочности в готовой гильзе, а обеспечить лучшее качество поверхности при вытяжке можно, используя твердосплавный инструмент.
Проведенные исследования позволили установить оптимальные режимы термомеханической обработки, выявить требуемые механические свойства металла и исключить образование трещин на гильзе после выстрела.
R.A Touchin.
EFFECT OF HEAT TREATMENT OF MATERIAL ON THE PERFORMANCE OF THE SLEEVES
The analysis of mechanical properties and defect formation in the pocket when incorrectly selected heat-treatment conditions brass shell casings at the given conditions of deformation semis is presented.
Key words: annealing, deformation, brass, crack shot
Получено 07.02.12
УДК 621.777.21
Ву Хай Ха, асп., 963-695-73-26, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
Н.Д. Тутышкин, д-р техн. наук, проф., 960-613-94-15, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПО СХЕМЕ ПОДВИЖНОГО КОНТЕЙНЕРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ DEFORM-3D
Рассматривается сила процесса обратного выдавливания деталей по схеме подвижного контейнера и сравнение его с результатом использования программы DEFORM-3D.
Ключевые слова: напряжение, степень деформации, сила деформации, материал, заготовка.
Возникновение активных сил трения позволяет получать более качественные изделия путём выдавливания. Материал заготовки, выдавливаемый из-под торца пуансона, течет в зазор между пуансоном и контейнером. Если относительная скорость контейнера возрастает, то силы трения, приложенные к заготовке, также возрастают. Обратное выдавливание с активными силами трения при различных скоростях контейнера позволяет снизить силы деформирования до 30 %. Если же контейнер не закреплен и под действием сил трения, вызванных течением металла деформируемой
131
