ХОЛОДНОКАТАНАЯ ЛЕНТА, ВЫПОЛНЕННАЯ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ТЕРМИЧЕСКИ ОБРАБОТАННОЙ СТАЛИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Полезная модель относится к области производства электрооборудования транспортных средств из холоднокатаной ленты и может быть использована в автотракторной промышленности.
Известны детали электрооборудования транспортных средств, изготовленные холодной штамповкой из тонколистового холоднокатаного термически обработанного проката из малоуглеродистой стали, которые изготавливают по конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке. (ГОСТ Р 52230-2004 Национальный стандарт Российской Федерации. Электрооборудование автотракторное. Общие технические условия). Конструкторская документация не является общедоступным источником информации, который можно принять в качестве ближайшего аналога.
Детали изготавливают из тонколистовой холоднокатаной ленты холодной штамповкой. Лента выполнена из стали 08кп.Сталь содержит, мас.%:
углерод не более 0,10
марганец 0,20-0,40
кремний не более 0,03
сера не более 0,030
фосфор не более - 0,025
железо и неизбежные примеси - остальное.
в
4
0,2
Механические свойства холоднокатаной термически обработанной ленты из стали 08кп: временное сопротивление σ=310-440 Н/мм2, относительное удлинение δ не менее 17-20% (при толщине ленты 0,5-2,90 мм), предел текучести σ=180-200 Н/мм2.;.
0,2
в
Недостатком известной ленты из стали 08кп является нестабильность структуры (величина зерна феррита 6-9 баллов) и механических свойств, что приводит к нестабильной технологической пластичности, которая характеризуется отношением предела текучести к временному сопротивлению разрыву. В известной стали отношение σ/σ колеблется в пределах 0,40-0,58, что приводит к нестабильности размеров деталей и качества поверхности, снижении стойкости дорогостоящего формообразующего инструмента и производительности технологического оборудования.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение качества деталей электрооборудования транспортных средств, увеличение стойкости дорогостоящего формообразующего инструмента и увеличение производительности технологического оборудования с обеспечением технического результата - повышение качества деталей электрооборудования транспортных средств за счет получения однородной структуры, стабильных механических и магнитных свойств и технологической пластичности заявляемой холоднокатаной ленты.
0,2
в
Указанный технический результат достигается тем, что холоднокатаная лента выполненная из низкоуглеродистой термически обработанной стали, предназначенная для изготовления деталей электрооборудования транспортных средств путем холодной штамповки, согласно полезной модели, выполнена из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: углерод - 0,02- 0,04, марганец - 0,21-0,27, кремний - 0,01-0,02, сера - 0,010-0,017, фосфор - 0,012-0,014, алюминий - 0,027-0,045, железо и неизбежные примеси - остальное, подвергнута рекристаллизационному отжигу в защитной атмосфере, и имеет микроструктуру, состоящую из пластинчатого перлита и мелкозернистого феррита с баллом действительного зерна 7-8 балла, при этом отношение предела текучести к пределу прочности σ/σ ленты составляет не менее 0,60.
Лента может быть предназначена для изготовления статора генераторов переменного тока, в виде поликлиновых шкивов генераторов, в виде рефлекторов фар светотехнических приборов транспортных средств, в виде опоры вала стартера с редуктором, в виде опоры якоря стартера, в виде крышки стартера, в виде корпуса стартера, в виде ярма реле стартера, в виде фланца реле стартера.
0,2
в,
Сущность полезной модели заключается в регламентировании структуры, и ограничении пределов величины отношения σ/σ, в оптимизации химического состава стали, из которой выполнена лента, что обеспечивает повышение качества и максимальную надежность деталей, изготовленных методом холодной штамповки.
0,2
в
Экспериментальным путем установлено, что повышение качества и максимальная надежность ленты достигается при однородной и стабильной структуре, состоящей из пластинчатого перлита и феррита с величиной зерна 7-8 балла и выполнении соотношения предела текучести к пределу прочностисто σ/σ не менее 0,60. Указанное структурное состояние может быть получено термической обработкой по различным режимам, в частности, путем рекристаллизационного отжига в защитной атмосфере или в вакууме.
Содержание углерода в стали менее 0,02 мас.% и марганца менее 0,21 мас.% ведут к снижению прочности, а выше 0,04 мас.% и выше 0,27 мас.% соответственно к снижению пластичности холоднокатаной ленты.
Содержание алюминия менее 0,027 мас.% ведет к неполному связыванию неметаллических включений при кристаллизации, а выше 0,045 мас.% - к возможности образования строчечных неметаллических включений, что ведет к снижению пластичности, а также к повышению себестоимости производства предлагаемой стали.
Примеры реализации полезной модели.
2
2
Холоднокатаную ленту толщиной от 0,7 до 3,0 мм, выполненную из стали заявленного состава, подвергли рекристаллизационному отжигу в защитной атмосфере (95% N+5% Н). В результате получена однородная структура, состоящая из пластинчатого перлита и феррита с величиной зерна 7-8 балла.
в
0,2
5
0,2
в
2
2
Механические свойства: σ=310-330 Н/мм, σ=185-215 Н/мм, δ=35,5-41%. HRB=46-52, а технологическая пластичность составила σ/σ=0,60-0,65. Из полученной холоднокатаной ленты были изготовлены следующие детали электрооборудования.
Пример 1. Из ленты, химический состав которой, мас.%: С=0,025; Mn=0,22; Si=0,015; S=0,010; P=0,013, Al=0,030, железо и неизбежные примеси - остальное, размером 1,0×40 мм на автоматической линии были изготовлены статора свертное на ребро для перспективных генераторов 94.3701 и его модификации, взамен статоров наборным пакетом из стали 08кп-ОМ. При этом токо-скоростные характеристики генераторов со статором свертное на ребро на 2,56-10,9% (в зависимости от число оборотов) выше, чем у таких же генераторов со статором наборным пакетом а трудоемкость изготовления статора снизилась в 2,7 раза.
2
3
Магнитные свойства (магнитная индукция Вm) у генераторов со статором из заявленной стали повышается на 30%, а коэрцитивная сила (Нс) снижается на 10%. Это объясняется наличием алюминия в химическом составе заявленной стали, который соединяясь с кислородом образует микровключения AlOи располагается по границам зерен, блокирует их рост и способствует формированию однородной структуры с баллом ферритного зерна 7-8. Изолированные зерна феррита способствуют снижению потери магнитного потока и снижению коэрцитивной силы по сравнению со сталью 08кп.
Пример 2. Поликлиновые шкивы генераторов 94.3701.051,были изготовлены, методом холодной раскатки, из холоднокатаной ленты 2,8×112 мм, химический состав которой масс.%: С=0,04; Mn=0,27; Si=0,015; S=0,014; Р=0,013, Al=0,045, железо и неизбежные примеси - остальное, взамен аналогичной ленты из стали марки 08кп-М ГОСТ 503-81.
Изготовление поликлиновых шкивов перспективных генераторов, из заявленной стали - холоднокатаная лента размером 2,8×112 мм с заданными структурой и свойствами осуществлялось на вертикальном раскатном стане. При этом улучшилось качество наружной поверхности шкива и его пяти «зубьев» а также их заполнение до номинального размера. Производительность раскатного стана повысилась на 15%.
Пример 3. Изготовление рефлекторов фар ФГ-140, ФГ-206 и др. светотехнических приборов транспортных средств из холоднокатаной ленты 0,7×230 мм, с химическим составом: масс.%: C=0,02; Mn=0,21; Si=0,010; S=0,010; P=0,012, Al=0,035, железо и неизбежные примеси -остальное, с однородной структурой и величиной зерна феррита 7-8 балла, взамен аналогичной ленты из стали 08Ю с величиной зерна феррита 6-10 балла, улучшило качество поверхности рефлекторов - ликвидировало дефект - «апельсиновая корка»(возникающего при холодной штамповке ленты с неоднородной структурой), улучшило рассеивание луча в ночное время и снизило угрозу возникновения дорожно-транспортного происшествия (ДТП) на дорогах.
Пример 4. Опоры валов стартеров с редуктором 57.3708.451 были изготовлены из холоднокатаной ленты 1,2×76 мм. с химическим составом масс.%: C=0,035; Mn=0,23; Si=0,016; S=0,012; P=0,014, Al=0,035, железо и неизбежные примеси - остальное.
Пример 5. Опоры валов якоря стартера с редуктором 57.3708.051 были изготовлены из холоднокатаной ленты 2,0×90 мм, химический состав которой масс.%: 0,036; Mn=0,25; Si=0,016;S=0,013 Р=0,013, А1=0,042, железо и неизбежные примеси - остальное.
Пример 6. Крышка стартеров с редуктором 57.3708.301 была изготовлена из холоднокатаной ленты 2,0×105 мм, химический состав которой масс.%: С=0,034; Mn=0.26; Si=0,020; S=0,017; P=0,013, Al=0,040, железо и неизбежные примеси - остальное.
Пример 7. Корпус стартера с редуктором 57.3708.101 был изготовлен из холоднокатаной ленты 2,5×125 мм, химический состав которой масс.%: С=0,038; Mn=0,27; Si=0,020 S=0,015; Р=0,014, Al=0,040, железо и неизбежные примеси - остальное.
Пример 8. Ярмо стартера с редуктором 57.3708.851 было изготовлено из холоднокатаной ленты 2,8×120 мм, химический состав которой масс.%: С=0,039; Mп=0,26; Si=0,020; S=0,016; Р=0,014, Al=0,043, железо и неизбежные примеси - остальное.
Пример 9. Фланец реле стартера с редуктором 57.3708.852. был изготовлен из холоднокатаной ленты 3,0×70 мм, химический состав которой масс.%: С=0,039; Mп=0,25; Si=0,020; S=0,017; P=0,014, Al=0,045, железо и неизбежные примеси - остальное.
Изготовление шести деталей (примеры 6 - 9) перспективного стартера 57.3708 с редуктором и его модификаций, идущие на комплектацию двигателей автомобилей ВАЗ 2110 и его модификаций, взамен деталей из аналогичной ленты из стали 08кп-М, улучшило качества деталей после холодной штамповки - ликвидированы заусенцы, надрывы и трещины на переходных зонах.
0,2
в
Таким образом, регламентирование содержания углерода 0,02-0,04 мас.%, добавление алюминия Al=0,027-0,045 мас.% и длительный отжиг в защитной атмосфере обеспечивают создание холоднокатаной стали со стабильной однородной структурой, состоящей из пластинчатого перлита и феррита с баллом действительного зерна 7-8 и технологической пластичностью σ/σ =0,60-0,65. Указанные свойства стали создают благоприятные условия для процесса холодной штамповки деталей с повышением их качества и увеличения стойкости дорогостоящего формообразующего инструмента, а также производительности технологического оборудования.