Стойкость инструмента—важнейший фактор, влияющий на стабильность технологического процесса, производительность автомата, а также на качество высаживаемых болтов. Количественно стойкость инструмента характеризуется количеством изготовленных заготовок или изделий за время его эксплуатации до полного износа.
От материала, применяемого для изготовления инструмента, его твердости, прочности и качества обработки в значительной степени зависит стойкость инструмента. Применение вставок из твердого сплава взамен стальных позволяет повысить стойкость высадочного инструмента в 20—60 раз. Средняя стойкость болтовых высадочных матриц с вставками из твердого сплава достигает несколько сот тысяч штук; стойкость отрезных ножей и отрезных втулок доходит до 4 и более миллионов резов.
На стойкость инструмента оказывают влияние точность изготовления и настройки отрезного инструмента, от которых зависит качество отрезки заготовок. Косой срез, вмятины и заусенцы на отрезанной заготовке способствуют преждевременному выходу из строя матриц и пуансонов.
Существенное влияние на стойкость оказывают степень деформации, число и последовательность технологических операций; указанные характеристики определяются формой и размерами болтов и принятым технологическим процессом изготовления.
Долговечность отрезного инструмента (ножей, матриц) из твердого сплава определяется в основном усталостной прочностью; инструмент выходит из строя вследствие образования усталостных трещин без изменений размеров вблизи рабочих поверхностей или при незначительном их изменении. При отрезке заготовок на холодновысадочных автоматах допустимым числом резов до перешлифовки твердосплавного инструмента считается 200—500 тыс. резов (в зависимости от материала и диаметра разрезаемой заготовки).
Высадочные стальные матрицы выходят из строя в основном вследствие изменения их размеров сверх допустимых, т. е. по .износу и редко из-за поломок. Высадочные твердосплавные матрицы выходят из строя как вследствие износа и изменения размеров по диаметру, так и из-за выкрашивания твердого сплава, особенно в канале вставки вблизи рабочего торца. При этом матрицы, армированные твердым сплавом ВК15, ВК20 и предназначенные для штамповки болтов из заготовки диаметром до 12 мм, выходят из строя в основном по износу; матрицы, армированные твердым сплавом ВК20, ВК25 и предназначенные для штамповки болтов из заготовки диаметром до 14—16 мм, выходят из строя в основном из-за выкрашивания твердого сплава и появления усталостных трещин; матрицы, армированные твердым сплавом ВК20К и предназначенные для штамповки болтов из исходной заготовки диаметром более 10 мм, выходят из строя главным образом вследствие износа.
Для редуцирующей матрицы 1максимальный износ наблюдается на редуцирующем пояске в зонах, граничащих с цилиндрическими каналами, и вблизи торца матрицы.
Линейный износ канала твердосплавного высадочного инструмента очень незначителен и после выполнения 500—800 тыс. ударов составляет до 0,04—0,06 мм.
Выше уже отмечалось отрицательное влияние на стойкость инструмента некачественной отрезки заготовки. Колебание ее длины и диаметра также отрицательно сказывается на стойкости. Завышение диаметра заготовки приводит к снятию смазки с поверхностного слоя, увеличению сил трения и усилий в процессе штамповки, затрудняется заталкивание заготовки в канал матрицы. Занижение диаметра заготовки вызывает увеличение степени деформации при высадке, ухудшение качества отрезки, что приводит к снижению стойкости пуансонов и матриц. При недостаточной длине заготовки возможно соударение пуансона и матрицы, что может привести к их поломке; завышенная длина может привести к появлению заусенца между торцами матрицы и пуансона, вызывающего значительное увеличение удельных нагрузок на инструмент.
Состояние поверхности заготовки существенно влияет на стабильность процесса штамповки и удельные усилия на инструмент (см. главу II, п. 3). Отсутствие подсмазочного покрытия, поверхностные дефекты на исходной заготовке вызывают налипание металла на инструмент, появление задиров, что приводит к быстрому выходу инструмента из строя.
С повышением прочности и твердости штампуемого материала возрастают нагрузки на инструмент и снижается его стойкость.
Повышение содержания в металле вредных примесей, снижающих его пластические свойства, также оказывает отрицательное воздействие на стойкость инструмента.
Правильная установка и систематическая регулировка инструмента положительно сказываются на стойкости инструмента. Техническое состояние автомата, величина зазоров в направляющих ползуна, салазках, в подшипниках влияют на точность размеров заготовки, а также на стабильность процесса штамповки, что в свою очередь оказывает влияние на стойкость инструмента.
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА БОЛТОВ
Производство болтов развивается в направлении улучшения прочности и пластичности материала, совершенствования антикоррозионной защиты, технологических процессов и оборудования.
Прочность болтов определяет размеры соединения и имеет тенденцию к неуклонному росту. В ближайшие годы следует ожидать постепенного вытеснения болтов с шестигранной головкой классов прочности 3.6, 4.6, 4.8, 5.8, 6.8, составляющих в специализированном производстве до 90% общего выпуска болтов, болтами классов прочности 8.8 и 10.9.
Защита болтов от коррозии необходима для продления сроков эксплуатации изделий и осуществляется применением антикоррозионных покрытий или материалов с антикоррозионными свойствами.
Следует ожидать расширения производства болтов, как с антикоррозионным покрытием, так и из антикоррозионных материалов.
Пластичность материала болтов значительно влияет на надежность и долговечность соединений. Особенно велико влияние пластических свойств при эксплуатации болтов в условиях низких температур, при которых работают свыше 30% самых различных машин.
Повышенные требования к пластичности материала болтов, предназначенных для работы в условиях низких температур, вызывают необходимость расширения выпуска болтов с гарантированной величиной ударной вязкости как при нормальной, так и при пониженной температурах.
Развитие производства болтов требует совершенствования технологических процессов изготовления, оборудования и инструмента для осуществления технологии.
Технологические процессы холодной штамповки развиваются в направлении расширения применения многопозиционных процессов, обеспечивающих получение болтов повышенной прочности без термической обработки и безоблойных процессов высадки, освоения процессов штамповки из металла, упрочненного термической обработкой.
Оборудование для холодной штамповки болтов совершенствуется в направлении повышения производительности, расширения диапазона изготовляемых размеров изделий, улучшения условий труда, механизации и автоматизации процессов.
Основные направления совершенствования оборудования для холодной штамповки болтов могут быть сведены к следующим:
1. Создание многопозиционных автоматов, позволяющих высаживать болты с диаметром резьбы до 48 мм и длиной до 300 мм.
2. Создание участков и цехов с полностью автоматическим циклом.
3. Увеличение выпуска автоматов-комбайнов.
4. Разделение прессов на коротко ходовые (длина стержня изготовляемых болтов до 5d) с резким увеличением производительности (до 350—600 шт/мин) и длинно ходовые с расширением изготовляемых длин болтов.
5. Оснащение автоматов сменными матричными блоками и освоение внестаночной настройки.
6. Оснащение автоматов устройствами для отсоса паров, шумопоглощающими, предохранительно-сигнальными устройствами и счетчиками изделий.
7. Повышение уровня унификации узлов и агрегатов прессов.
ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ БОЛТОВ
К специальным видам болтав могут быть отнесены:
а) высокопрочные; б) из нержавеющих сталей; в) самоконтрящиеся.
Основным методом получения болтав повышенной прочности является их изготовление из среднеуглеродистых и легированных сталей с доследующей термической обработкой (закалкой и отпуском) готовой продукции.
Применяемые для холодной штамповки качественные стали имеют повышенное сопротивление деформации и для облегчения процесса штамповки исходный металл необходимо подвергать промежуточному сфероидизирую-щему отжигу (см. гл. II).
Штамповку высокопрочных болтов проводят гари минимальных ходах высадочного ползуна. Наибольший диаметр стержня болта, который возможно штамповать на данном автомате, уменьшается на 1—2 (размера. Например, на автомате QPBA-161 штампуют болты из низкоуглеродистых сталей диаметрам до 24 мм, а из легированных сталей диаметром до 20 мм. При штамповке высокопрочных болтов в связи c повышенной трудностью деформирования по сравнению с изготовлением болтов из низкоуглеродистых сталей уменьшается коэффициент использования оборудования (КИО). При разработке технологического процесса холодной штамповки болтов из сталей с повышенным сопротивлением деформации нельзя совмещать на первой позиции высадку головки с редуцированием стержня в 'связи с трудностью выталкивания заготовки из матрицы.