Например, болт по ГОСТ 7796—70 исполнения 2, имеющий диаметр резьбы 1Й мм с шагом 1,25мм и поле допусков 6 g, при длине 60 мм и классе прочности 5.8 (записывается без точки) с цинковым покрытием (вид покрытия 01) толщиной, 9 мкм обозначается: болт 2М 12Х1,25—6 ХбО.58,019 ГОСТ 7796—70.
ГОСТ 1759—70 рекомендует технологию изготовления болтов в зависимости от их класса прочности.
В производственных условиях болты изготавливаются холодной или горячей штамповкой и точением без термической обработки или с термической обработкой после получения крепежных изделий одним из перечисленных выше способов.
Болты, изготовляемые холодной штамповкой без термической обработки, имеют пониженные пластические свойства вследствие наклепа, полученного при холодной деформации. Величина предела текучести материала болтов при этом приближается к величине временного сопротивления и составляет в большинстве случаев 0,8— 0,9 Gs. Поэтому указанным методом можно изготовлять только болты классов прочности 4.8, 5.8, 6.9 и в ряде случаев 8.8.
В ряде случаев эти же болты могут быть изготовлены и холодной штамповкой, но с обязательным отжигом исходного металла.
Высокопрочные болты из среднеуглеродистых и легированных сталей (классы прочности 8.8, 10.9 и 12.9, 14.9) изготовляются с закалкой и отпуском.
ИСХОДНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ БОЛТОВ
ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ МЕТАЛЛА
Стабильность технологического процесса штамповки и качество штампуемых болтов во многом определяются качеством исходного металла. Холодная штамповка предъявляет специфические требования к исходному металлу. Материал, применяемый для холодной штамповки, должен обладать высокой пластичностью, иметь равномерные механические свойства и химический состав и не иметь поверхностных и внутренних дефектов.
Деформируемость металла в холодном состоянии, т. е. его способность претерпевать пластическое формоизменение без разрушения, зависит от многих факторов: качества поверхности заготовки; химического состава; структуры; механических свойств и технологических параметров процесса штамповки.
Дефекты поверхности металла заготовки являются одной из основных причин возникновения надрывов и трещин при холодной штамповке. Они могут образовываться на разных стадиях переработки металла, начиная от разливки стали и кончая калибровкой перед высадкой.
Дефектами разливки являются газовые пузыри, расположенные внутри или на поверхности металла, неметаллические включения, пористость и др. Газовые пузыри возникают обычно в кипящей стали, в спокойной образуется неравномерно расположенная пористость. При прокатке дефекты слитков способствуют образованию на поверхности проката трещин, закатов, глубоких рисок, волосовин, которые необходимо удалять перед процессом холодной деформации.
Исследование влияния глубины и конфигурации поверхностных дефектов на деформируемость углеродистой стали проводят путем осадки образцов с искусственно нанесенной трещиной различной глубины, различным углом и радиусом при вершине. Установлено, что дефекты (волосовины, риски, плены и др.) глубиной 0,05 мм и более при высадке с большими степенями деформации раскрываются, образуя трещины.
Для снижения брака при холодном прессовании необходимо удалять дефекты с поверхности обрабатываемого металла. Поэтому поверхность слитков перед прокаткой необходимо зачищать. На металлургических заводах зачистку проводят механическим или огневым способом.
При нагреве слитков перед прокаткой необходимо добиваться наименьшего обезуглероживания. На обезуглероженной поверхности вследствие ее пониженной твердости при прокатке образуются более глубокие риски и царапины.
Количество дефектов, образующихся при прокатке, зависит также от степени износа валков. По мере износа на поверхности ручьев прокатных валков появляются надрывы металла, выступы, углубления и т. д. Эти неровности отпечатываются на горячем металле и закатываются на последующих переходах, что приводит к нарушению сплошности металла.
Поверхностные дефекты могут образоваться при калибровке металла перед штамповкой. К таким дефектам относятся риски и царапины, имеющие иногда большую протяженность по длине. Устранению этих дефектов способствуют: качественное травление (при неудовлетворительном травлении на металле остаются частицы окалины, способствующие образованию рисок и царапин на волочильном инструменте и металле);
применение волок с правильной геометрией рабочего канала; применение качественной смазки при калибровке.
Пластичность стали, во многом определяется ее химическим составом. Так, увеличение содержания углерода в стали снижает ее пластичность и деформируемость, приводит к увеличению прочностных характеристик. Стали с содержанием углерода ^0,25i% необходимо отжигать для увеличения пластичности. Практически стали с содержанием углерода C 0,5% можно штамповать только после предварительного подогрева.
Повышенное содержание кремния в стали резко снижает ее пластичность; при деформировании в холодном состоянии вызывает значительный разогрев заготовки, снижает стойкость инструмента, повышает усилия штамповки и приводит к образованию трещин.10702—63. «Сталь для холодной высадки», ГОСТ 1050—74. «Сталь углеродистая качественная конструкционная», ГОСТ 360—71. «Сталь углеродистая обыкновенного качества», ГОСТ 4543—71 «Сталь легированная конструкционная». Сортамент калиброванного металла регламентируют ГОСТ 10702—63, ГОСТ 7417—75. Преимущественное применение для 'штамповки имеет сталь по ГОСТ 10702—63.
Калиброванная сталь для штамповки болтов поставляется в натартованном (наклепанном) состоянии. Наклеп возникает, за счет обжатия при волочении горячекатаной стали. Твердость нагартованной стали, величины временного сопротивления и относительного сужения не должны превышать норм, установленных соответствующими стандартами.
Поверхность калиброванной стали должна быть чистой, гладкой, светлой или матовой без трещин, волосовин, закатов, плен, окалины. Допускаются отдельные мелкие риски механического происхождения в пределах '/4 'предельных отклонений на диаметр, а также отдельные вмятины и рябизна в пределах полусуммы допусков.
Макроструктура не должна иметь усадочной раковины и рыхлости, трещин, пузырей, расслоений, неметаллических включений и флокенов, видимых без применения увеличительных приборов при проверке на изломах или протравленных образцах.
Необходимо отметить, что показатели, нормируемые стандартами, и, в частности, ГОСТ 10702—63, не полностью удовлетворяют требованиям к металлу, предназначенному для холодной высадки. Так, величина относительного сужения для ряда сталей нормируется меньшей 50%, испытание на осадку предусмотрено только до Va первоначальной высоты, нет требования обязательной зачистки поверхности и др.
ПОДГОТОВКА МЕТАЛЛА К ШТАМПОВКЕ
Металл, предназначенный для штамповки, должен иметь чистую и блестящую поверхность, свободную от окалины, жировых и других загрязнений, я содержать прочно удерживаемую на поверхности технологическую смазку.
Подготовка поверхности заготовки включает операции: очистку поверхности от окалины, жировых и других загрязнений; нанесение подсмазочного слоя (носителя смазки); нанесение технологической смазки.
Прокат или термически обработанный металл имеет на поверхности окисную пленку — окалину, которая должна быть удалена для предупреждения преждевременного износа технологического инструмента и получения чистой и точной заготовки. Основным способом удаления окалины с заготовок, предназначенных для холодной штамповки болтов, является травление.
Травление углеродистых сталей производят главным образом в растворе, содержащем 8—20% серной кислоты, при температуре 50—80°С в течение 10—120 мин, или в концентрированной соляной кислоте при 20— 30° С в течение 5—30 мин. Продолжительность травления зависит от марки стали, диаметра и состояния поставки (прутки, бунты) металла и концентрации раствора.
Травление меди, латуни Л63, Л62 производят в растворе, содержащем 3—10% H2S04 при температуре 20—40° С.
Травление алюминиевых сплавов проводят в растворе с 5—10% едкого натра и c последующим погружением в раствор с 10—15% азотной кислоты (пассивированием).
После травления для удаления травильного шлама и кислоты металл промывают в горячей и холодной воде. Промывка стальных заготовок в горячей воде производится при температуре 50—70° С в течение 1—2 мин, холодная промывка осуществляется водой под давлением 5—7 атм. в течение 1—2 мин.
Для нейтрализации остатков серной кислоты и уменьшения коэффициента трения при калибровке и холодной штамповке металл подвергается известкованию в растворе, содержащем 3—5% извести (СаО), при температуре 100° С (2—3 погружения). Допускается выработка раствора до концентрации СаО 0,5— 1%. На поверхности металла должна быть сплошная пленка извести. Нейтрализацию кислоты можно производить в водном растворе мыла с концентрацией 0,5—0,8 г/л при температуре раствора 70—80° С в течение 2—3 мин. После нейтрализации с целью предупреждения коррозии металл подвергается сушке при температуре 100—120° С в течение 15—20 мин.
Для повышения надежности сцепления смазки с деформируемым металлом заготовку целесообразно покрывать подсмазочным слоем. Подсмазочное покрытие способствует снижению трения при штамповке и повышает стойкость штампового инструмента. Особенно эффективно, применение подсмазочного слоя при штамповке болтов с редуцированием стержня.
Нанесение подсмазочного слоя производится перед волочением или после волочения (перед штамповкой).
Наибольшее распространение получило нанесение подсмазочного слоя перед волочением, так как при этом слой носителя смазки получается более равномерным по толщине и надежно сцепленным с основным металлом.