Штамповые стали для холодной деформации

Виды холодной деформации металлов

Существуют следующие виды холодной деформации металлов:

• холодная листовая штамповка,
• холодная прокатка лент, фольги, листов,
• волочение.

Стали для штампов холодного деформирования

Штампы для холодного деформирования эксплуатируются в условиях высоких переменных нагрузок, они выходят из строя из-за хрупкого разрушения, изменения размеров и формы, износа и малоцикловой усталости. По этой причине, стали, использующиеся для производства штампов, должны обладать следующими свойствами:

• достаточная вязкость,
• прочность,
• износостойкость,
• высокая твердость.

Во время деформирования штампы могут нагреваться до температуры 350 градусов по Цельсию, поэтому они также должны обладать теплостойкостью. Для штампов больших размеров должна быть обеспечена высокая прокаливаемость и несущественные изменения объема при закалке. Если во время термообработки искажается сложная конфигурация штампа, то осуществляется его доводка до необходимых размеров, однако, доводка не всегда осуществима.

Стали с высоким содержанием хрома, такие как X12М и X12Ф1 относятся к ледебуритному классу, в них содержится около 17 % карбидов. Они обладают достаточно высокой износостойкостью и в случае закалки в масле деформируется, для очень важно для штампов со сложной формой. Ванадий и молибден, содержащиеся в данных сталях, способствуют сохранению мелкого зерна. Они обладают высоким уровнем устойчивости переохлажденного аустенита, а следовательно, и хорошей прокаливаемостью. При охлаждении в масле сталь X12Ф1 прокаливается до 180 миллиметров, а X12М до 200. Недостаток таких сталей - трудность в обработке посредством резания в отожженном состоянии и уменьшение механических свойств при выраженной карбидной неоднородности. Меньшей карбидной неоднородностью обладает сталь марки X6ВФ, используемая в изготовлении инструментов с высокими сопротивлением по отношению к износу и механической прочностью. Прокаливаемость данной стали не превышает 80 миллиметров. Сталь марки 7XГ2ВМ сочетает в себе закаливаемость с минимальными потерями объема при закалке и высокую прокаливаемость. Твердость данной стали достигает 60 HRC.

Если необходима сталь с увеличенным сопротивлением к пластической деформации, то применяется сталь марки 6X6В3МФС. Такая сталь подвергается закалке с высокой температуры для максимально возможного растворения карбидов хрома. Сталь данной марки чувствительна по отношению к росту зерен аустенита. Ее отпуск осуществляется при температуре от 520 до 540 градусов по Цельсию. После такой обработки в ней не остается остаточного аустенита, тем самым обеспечивается высокое сопротивление пластической деформации, которая сочетается с удовлетворительной вязкостью. Сталь 6X6В3МФС не склонна к карбидной неоднородности и обладает высокой износостойкостью, особенно при работе с динамическими нагрузками. Для изготовления вытянутых штампов небольшого размера, когда диаметр пуансона не превышает 25 миллиметров, используются стали марки У10, У11, У12. Для изготовления штампов большого размера подходит сталь X, XCВГ, которые обладают лучшей прокаливаемостью.

Принципы выбора листовой стали для холодной штамповки

При выборе листового материала, в том числе тонколистовой стали для холодной штамповки разнообразных машиностроительных деталей должны учитываться следующие факторы:

1. Уровень технологических и механических свойств сырья.
2. Величина анизотропии сырья.
3. Назначение детали - является ли она лицевой, которая определяет дизайн и внешний вид изделия, или скрытой, предназначенной для выполнения только технических функций.
4. Требования, которые предъявляются по отношению к химическому составу, микроструктуре и макроструктуре.
5. Уровень деформации при формообразующих операциях во время холодной штамповки.
6. Состояние сырья с точки зрения термообработки.

Металл для холодной штамповки должен удовлетворять не только условиям эксплуатации и назначению, но и технологическим требованиям, которые формируются на основе характера производимой деформации. Надо учитывать, что на технологию холодной штамповки оказывает влияние качество поверхности листа, направление проката листа, допуски по толщине листа, раскрой листа, точность установки штампов, конструктивная форма штампа, особенности межоперационной термической обработки, смазочный материал, количество переходов при штамповке, вид производства, скорость процесса деформирования. При выборе стали учитываются последующая термическая обработка, отделка и пригодность для механических соединений.