Получение детали типа «Стакан» методами холодной объемной штамповки из БрБ2 по схемам с активными силами контактного трения

Н.В. Коробова

ПОЛУЧЕНИЕ ДЕТАЛИ ТИПА «СТАКАН» МЕТОДАМИ ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ИЗ БрБ2 ПО СХЕМАМ С АКТИВНЫМИ СИЛАМИ КОНТАКТНОГО ТРЕНИЯ

Изложен новый технологический процесс изготовления деталей типа «стакан» из бериллиевой бронзы марки БрБ2 методами холодной объемной штамповки по схемам с активными силами контактного трения.

Интерес машиностроительных предприятий к деталям, изготавливаемым из цветных металлов и сплавов, в последнее время возрос по ряду причин. Обладая специфичными физико-механическими свойствами, эти металлы и сплавы находят широкое применение во многих отраслях жизнедеятельности человека. Каждый в своей категории имеет свое место и предназначение. В данной статье автор предлагает технологию изготовления деталей типа «стакан» из бериллиевой бронзы марки БрБ2.

Сплав бериллиевой бронзы марки БрБ2, содержащий 2 % Ве, дисперсионно твердеющий. Растворимость бериллия в меди при комнатной температуре не превышает 0,2 %. В обычном состоянии этот материал двухфазный. Этот факт позволяет говорить о возможном варьировании свойств в зависимости от требуемого предназначения его в дальнейшем. Так, высока твердость (до 350-400 НВ) возможна в этом сплаве при проведенной закалке и дальнейшем искусственном старении при температурах 300...400 °С.

Высока прочность и упругость при одновременно высокой химической стойкости, хорошей свариваемости, обрабатываемости резанием делают бериллиевую бронзу подходящим материалом для пружин, мембран, пружинящих контактов и т.д. Кроме этого, бериллиевую бронзу применяют как безыскровой инструмент. При ударе этого материла о метал или камень не получаются искры, как у стали. Поэтому инструмент из бериллиевой бронзы может интересовать отрасли, связанные с нефтедобычей, горными разработками и т.д.

Вместе с тем, для обработки давлением этот материл весьма неоднозначен по ряд причин, первая из которых - высока стоимость самого материала, втора причина - получение поковок из данного материала -связана с технологией горячей объемной штамповки. Поэтому затраты на электроэнергию (нагрев под штамповку, термическая обработка), производство штампов, эксплуатация мощного прессового оборудования не позволяют широко использовать сплав указанной марки. Серийность производства должна позволять окупить все вложения.

Авторы предлагают свой вариант технологии изготовления деталей

типа «стакан» методами холодной объемной штамповки.

Вначале комплекс механических характеристик - высока твердость и прочность при малой пластичности - попытаемся изменить, управляя структурой сплава. Для чего переведем сплав в однофаное состояние путем проведения закалки с температуры 870 °С в вод. Нагрев образцов

цилиндрической формы рамерами H = 35,0 мм; d = 29,9 мм проводился в обычной камерной печи под слоем угля. Закалочна - среда обычна вода комнатной температуры. После чего в течение определенного времени была произведена осадка оббазцов для построения диаграммы напряжений для образцов до термической обработки и после (рис.1). На диаграмме хорошо видно изменение в значения прочности после проведенной термической обработки.

о 120 -г

Относительное удлинение, %

Рис.1. Диаграмма о = /

термической обработки

Для осуществления процесса обратного выдавливания использовали схему с применением активных сил контактного трения, котора реализовывалась на прессе ПАСТ (рис. 2, 3). На рис. 2 покаан пресс, в котором выдавливающий пуансон перемещается плунжером 1.

При выдавливании по традиционной схеме силы контактного трения на границе заготовки с матрицей препятствуют течению материаа заготовки. Однако, если матрицу, установленную в траверсе 2, с помощью гидроцилиндров 3 перемещать в направлении течения материаа со скоростью, превышающей скорость течения, силі трения на границе заготовки с матрицей будут способствовать течению и рагрузят пуансоны.

Рис. 2. Схема пресса с активными силами трения ПАСТ:

1 - рллнжер; 2 - траверса; 3 - гидроцилиндры

При выдавливании по традиционной схеме силы контактного трения на границе заготовки с матрицей препятствуют течению материала заготовки. Однако, если матрицу, установленную в траверсе 2, с помощью гидроцилиндров 3 перемещать в направлении течения материала со скоростью, превышающей скорость течения, силы трения на границе заготовки с матрицей будут способствовать течению и разгрузят пуансоны.

В прессе (рис. 3) главный гидроцилиндр 1 расположен под столом 2. Плунжер главного гидроцилиндра является ползуном пресса и штамповой питой. На нем установлен пуансон 4. Второй пуансон 6 закреплен на опоре 8, которая служит направляющей для гильзы 7 гвдроцилин-дра привода траверсы.

К гильзе 7 крепится траверса пресса 5, служащая для перемещения матрицы 3 в процессе деформирован и. Рабочие части пресса приводятся в движение от двух насосов. При подаче рабочей главного гидроцилиндра поршень подаче в штоковую полость Б - жидкости в поршневую полость А совершает рабочий ход, а при обратный ход.

Рис. 3. Пресс для выдавливания с активными силами трения:

1 - гидроцилиндр; 2 - стол; 3 - матрица; 4 - пуансон;

5 - траверса; 6 - пуансон; 7 - гильза; 8 - опора

Прямой и обратный ходы траверсы осуществляются при подаче рабочей жидкости в полости Ви Г гидроцилиндра привода траверсы пресса, служащей для перемещения матрицы. В конструкции пресса предусмотрено надежное направление гильзы 5 по опоре 8, что позволяет свести к минимуму несоосность верхнего пуансона и матрицы. Номинальное давлене рабочей жидкости 32 МПа.

Результат проведенных исследований - выдавленные детали типа «стакан» (рис. 4) с различной толщиной стенки - 5,2 мм и 2,2 мм. Более тонка стенка в представленных деталях была получена за два перехода. Сначала выдавили «стакан», после чего провели термическую обработку, снижающую упрочнение, возникшее на первом переходе. Отжиг проводили при температуре 870 °С, время нагрева составило 1 час, после чего

печь выключили, а остывание заготовки в печи проходило 24 часа. Уровень твердости, полученный после отжига, соответствовал твердости после проведения закалки, т.е. материл полностью соответствовал первоначальным условиям первого перехода штамповки.

Рис. 4. Выдавленные детали

Выводы

1. Таким образом, полученные изделия свидетельствуют о возможности использования технологий холодной объемной штамповки вместо технологий горячей объемной штамповки для изделий, получаемых выдавливанием из материала БрБ2.

2. При штамповке выдавливанием удачно сочетались процессы управления структурой и свойствами материала со схемой пластического деформирования, силы на инструмент.

Библиографический список

1. Гуляев А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1966.- 480 с.

2. Полухин П.И. Сопротивление пластической деформации мета-лов и сплавов / П.И. Полухин, Г.Я. Гун, А.М. Гаки. - М.: Металлургия, 1976.- 488 с.

Получено 24.10.08.