СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ТИПА СТЕРЖНЯ С ГОЛОВКОЙ Российский патент 2009 года по МПК B21K1/46 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления изделий типа стержня с головкой, таких как заготовок болтов, шурупов, винтов, а также заклепок, осей и т.д., в том числе и со ступенчатым стержнем.

Известен способ изготовления изделий типа стержня с головкой, а именно заготовок болтов, заключающийся в волочении или калибровке заготовки под высадку из горячекатаного металла и последующем формировании из нее штамповкой с осадки стержня заготовок болтов /В.И.Мокринский. "Производство болтов методом холодной штамповки". М.: Металлургия, 1973, с.15-21, 28-34/.

Однако известный способ предполагает использование заготовки под штамповку диаметром равным или больше диаметра стержня изделия, а следовательно, с учетом допускаемых способом общих обжатий при волочении или калибровке 12-38% и более, размер используемого горячекатаного металла должен существенно превышать размер диаметра стержня изделия. Таким образом, известный способ не предполагает использование горячекатаного металла размером менее диаметра стержня изделия и близким к нему. Кроме того, способ, предусматривая волочение горячекатаного металла с общей степенью обжатия 12-38%, требует существенных усилий при волочении или калибровке металла, что приводит к использованию мощного волочильного оборудования, а также ведет к существенным энергозатратам при волочении или калибровке и низкой стойкости обрабатывающего инструмента /волок, калибрующих роликов/ ввиду больших нагрузок на него. Незначительные степени осадки стержня при штамповке изделий и высокие деформации металла при волочении или калибровке вызывают ввиду проявления эффекта Баушингера снижение прочностных свойств изделий.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей процесса, снижение усилий при волочении или калибровке металла и повышение прочностных свойств изделий.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе изготовления изделий типа стержня с головкой, включающем волочение или калибровку заготовки из горячекатаного металла и последующее формообразование из нее изделия, заготовку для формоизменения получают из горячекатаного металла, имеющего наибольший поперечный размер (0,90-1,02) от наибольшего поперечного размера стержня изделия, при этом общую степень деформации при волочении или калибровке принимают величиной до 20%, а отношение общей степени осадки стержня в поперечном направлении при формообразовании изделия к общей степени деформации при волочении или калибровке принимают величиной не менее 0,5.

Наибольший поперечный размер горячекатаного металла определяется в плоскости, перпендикулярной продольной оси металла на участке замера. Наибольший поперечный размер стержня изделия определяется на стержне (вне участка радиусного или другого перехода от стержня к головке) в плоскости, перпендикулярной продольной оси стержня.

Существенные признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, обеспечивают:

- расширение технологических возможностей процесса путем использования горячекатаного металла уменьшенного размера;

- снижение усилия при волочении или калибровке металла ввиду как уменьшения размера исходного горячекатаного металла, так и уменьшения деформации при его обработке;

- повышение прочностных свойства изделий ввиду использования оптимальной для повышения прочностных свойств, схемы деформации исходного металла и стержня изделия, а также предложенного отношения общей степени осадки стержня при формообразовании изделия к общей степени деформации при волочении или калибровке, исключающего влияние эффекта Баушингера вызывающего разупрочнение металла, возникающее в случае его осадки с малой степенью в сравнении со степенью обжатия при волочении или калибровке.

Способ изготовления изделий типа стержня с головкой осуществляется следующим образом. Из горячекатаного металла, имеющего наибольший поперечный размер (0,90-1,02) от наибольшего поперечного размера стержня изделия, производят волочение или калибровку заготовки для дальнейшего формообразования изделия. Диапазон размеров выбран исходя из условий осуществления способа и возможности получения качественного изделия при реализации предложенного способа. Волочение или калибровку производят с общей степенью деформации до 20%. Степень деформации выбирают исходя из возможностей оборудования по волочению или калибровке, требуемых механических свойств изделий, их качества и т.д., а также соблюдения отношения общей степени осадки стержня при формообразовании изделия к общей степени обжатия при волочении или калибровке величиной не менее 0,5. Затем производят формообразование изделия с осадкой стержня соблюдая вышеизложенное условие по общей степени деформации стержня и степени деформации при волочении или калибровке. Формообразование головки и стержня может осуществляться за одну или несколько операций. Для изготовления изделий могут применяться различные марки сталей от низкоуглеродистых до легированных.

Для низкоуглеродистых и легированных марок сталей наилучший результат по снижению усилия и повышению прочностных свойств достигается в случае использования общей степени обжатия при волочении или калибровке до 12% и отношения общей степени осадки стержня к общей степени обжатия при волочении или калибровке, не менее 1,0.

Рекомендуемое временное сопротивление разрыву металла заготовки перед формообразованием изделия методом холодной штамповки 30-70 кгс/мм².

Пример 1. Производится изготовление болтов M16×60 по ГОСТ 7805-70 из стали марки 10 кп по ГОСТ 10702-78. Штамповку ведут из заготовки диаметром 14,3 мм, протянутой на волочильном стане АЗТМ 1/750 из горячекатаного металла диаметром 15,0 мм с общей степенью деформации 9,1%. Болты изготавливаются на четырехпозиционном холодноштамповочном автомате-комбайне А 104. На I переходе производят предварительную высадку головки и осадку стержня до диаметра 14,9 мм. На II переходе осуществляют окончательную высадку головки и осадку стержня до диаметра 15,9 мм. Общая степень осадки стержня составляет 19,1%. Отношение общей степени осадки стержня к общей степени деформации при волочении или калибровке равно 2:1. На III переходе производят редуцирование стержня на размер под накатку резьбы. На IV переходе производят обрезку головки на шестигранник с размером "под ключ" - 24 мм. На V переходе осуществляют накатку резьбы M16. Механические свойства изготовленных болтов соответствуют требованиям ГОСТ 1759.4-87. Класс прочности болтов - 4.8.

Пример 2. Производится изготовление изделия в виде ступенчатого стержня с полукруглой головкой. Диаметр головки 26 мм. Большая ступень стержня изделия, примыкающая к головке, выполняется в сечении, перпендикулярном оси изделия, в форме шестигранника с наибольшим поперечным размером 16,5 мм. Меньшая ступень стержня изделия выполняется в сечении, перпендикулярном оси изделия, в форме круга диаметром 14 мм. Допуски на размеры изделий по ГОСТ 1759.1-82. Изделия изготавливают из стали марки 10 кп по ГОСТ 10702-78. Штамповку ведут из заготовки шестигранного сечения с наибольшим поперечным размером 15,5 мм, протянутой на волочильном стане из горячекатаного металла шестигранного сечения с наибольшим поперечным размером 16 мм с общей степенью деформации 6,15%. Изделия изготавливают на кривошипных прессах за 4 перехода. На I переходе производят предварительную высадку головки и осадку стержня до наибольшего поперечного размера 16 мм. На II переходе осуществляют окончательную высадку головки и осадку стержня до диаметра 16,5 мм. Общая степень осадки стержня составляет 11,75%. Отношение общей степени осадки стержня к общей степени деформации при волочении или калибровке равно 1,91. На III переходе производят выдавливание меньшей ступени стержня в форме круга диаметром 14 мм. На IV переходе производят обрезку головки диаметром 26 мм.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении изделий типа стержня с головкой, например заготовок болтов, шурупов, винтов, заклепок. Получают заготовку путем волочения или калибровки горячекатаного металла. Наибольший поперечный размер горячекатаного металла составляет 0,90-1,02 от наибольшего поперечного размера стержня изделия. Величину общей степени деформации при волочении или калибровке принимают до 20%. Затем осуществляют формообразование из заготовки изделия с использованием осадки. При этом отношение общей степени осадки стержня в поперечном направлении к общей степени деформации при волочении или калибровке принимают величиной не менее 0,5. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей, снижение усилий при волочении или калибровке и повышение прочностных свойств полученных изделий.

Способ изготовления изделий типа стержня с головкой, включающий волочение или калибровку заготовки из горячекатаного металла и последующее формообразование из нее изделия, отличающийся тем, что заготовку получают из горячекатаного металла, наибольший поперечный размер которого составляет 0,90-1,02 от наибольшего поперечного размера стержня изделия, при этом общую степень деформации при волочении или калибровке принимают величиной до 20%, а отношение общей степени осадки стержня в поперечном направлении при формообразовании изделия к общей степени деформации при волочении или калибровке принимают не менее 0,5.