Конструкторско-технологических свойств материала детали

Цель этого раздела – показать пригодность заданного материала для холодной штамповки либо найти ему замену или предложить рекомендации по специальной обработке.

Наиболее распространенными материалами, применяемыми в холодноштамповочном производстве, являются прокат металлов: стали, меди и ее сплавов, алюминия и алюминиевых сплавов, никеля и его сплавов, цинка и др., а также неметаллические материалы. Материал детали должен удовлетворять не только ее назначению и условиям работы, но и технологическим требованиям, вытекающим из характера производимых при изготовлении деформаций.

Вследствие этого материал должен обладать определенными физическими, химическими и механическими свойствами, удовлетворяющими техническим условиям по толщине и качеству поверхности.

Пригодность металла для штамповки характеризуется прежде всего его механическими характеристиками:

а) прочностными – пределом текучести σ_Т и пределом прочности σ_В;

б) пластическими – относительным удлинением δ и относительным сужением ψ;

в) сопротивлением срезу σ_СР;

г) твердостью.

С увеличением относительного удлинения δ штампуемость металла улучшается, а с увеличением твердости – ухудшается. На штампуемость влияет и отношение предела текучести σ_Т к пределу прочности σ_В. Чем оно меньше, тем лучше штампуемость (для вытяжки σ_Т / σ_В ≤ 0,5). Сопротивление среза σ_СР связано с пределом прочности σ_Т соотношением σ_СР ≈ 0,8 σ_Т и определяет усилия, требуемые для реализации штамповочных операций: чем оно больше, тем более мощным должен быть пресс, более прочными детали штампа и т.д.

Металлы, склонные к старению, плохо противостоят напряжениям, возникающим при формообразующих деформациях. С другой стороны, старение, как и наклеп, приводит к повышению твердости и прочности, потере пластичности и ударной вязкости. Последствия явлений старения и механического упрочнения можно устранить за счет предварительного или промежуточных отжигов заготовок.

При оценке штампуемости, кроме механических свойств, следует также принимать во внимание химический состав и микроструктуру материала [2,3,4]. Повышенное содержание примесей, газов, а также легирующих элементов и добавок изменяет структуру металла и его механические характеристики.

Неметаллические материалы отличаются от металлов своей структурой, физическими и механическими свойствами; большинство из них имеют аморфную или ярко выраженную слоистую или волокнистую структуру. В то же время они обладают значительно меньшими, чем у металлов плотностью, твердостью и относительно низкими механическими показателями [2,5].

Таким образом:

- физико-механические свойства материала должны соответствовать процессу и характеру деформаций;

- формоизменение заготовки, как правило, сопровождается значительным повышением механических характеристик материала, что позволяет использовать в качестве исходного менее прочный, но более пластичный материал.