СТАЛИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
При выборе листового материала, и в частности, тонколистовой стали для холодной штамповки различных машиностроительных деталей необходимо иметь в виду следующие основные факторы:
- является ли деталь наружной (лицевой), определяющей внешний вид и дизайн изделия или она является скрытой и выполняет чисто технические функции;
- какая степень деформации в формообразующих операциях применяется при её холодной штамповке;
- каково состояние поставки с точки зрения термической обработки листа поставщиком;
- какие требования предъявляются в отношении химического состава, макро- и микроструктуры при поставке штампуемого металла;
- каков уровень механических и технологических свойств и величина показателей анизотропии данного материала?
Материал для листовой штамповки должен удовлетворять не только назначению и условиям работы штампованной детали, но и технологическим требованиям, вытекающим из характера производимой деформации. Следует учесть, что на технологию холодной штамповки оказывает влияние качество поверхности листа, допуски его по толщине, направление проката листа, его раскрой, конструктивная форма штампов, точность их установки, число переходов при штамповке, межоперационная термообработка, скорость деформирования, применяемый смазочный материал, вид производства (массовый, серийный, мелкосерийный и единичный). При выборе материала необходимо учитывать последующую обработку и отделку (травление, полирование, нанесение антикоррозионных покрытий), а также пригодность для механических соединений (клёпка, сварка и др. виды соединений).
Таблица 1. Назначение и общая характеристика деталей и узлов, изготовляемых в холодноштамповочном производстве
Марка стали/Назначение
Ст1,Ст2
Для деталей неответственного назначения, высокой вязкости и низкой твёрдости, малонагруженных элементов сварных конструкций, изделия типа кожухов, обшивок.
СтЗ,Ст4
Несущ ие элементы сварных и несварных конструкций, фасонные гнутые профили, ёмкости, не подвергающиеся воздействию коррозии, детали типа обечаек, кожухов, обшивок, изделия бытового назначения.
05кп, 08кп,08, 08пс,08Ю,08Фкп,10кп,10,10пс
Без термической обработки - шайбы, плоские детали в операциях вырубки-пробивки. Гнутые детали, панели капота и багажника, корпуса фильтров, крышки различной формы, двери, детали кабин, кузова, кожухи, детали бытовой техники с разной степенью вытяжки. После цементации или цианирования - коромысла, ушки, втулки тонкостенные и др.детали, от которых требуется высокая твёрдость поверхности и допускается невысокая прочность сердцевины при её повышенной вязкости.
15кп,15пс,15,20кп,18кп,20,20сп,25,30,35,40
Без термической обработки и после нормализации - диски колёс автотранспорта, различные тонкостенные втулки (стаканы), патрубки, бамперы, детали плоских рычагов, различные кронштейны, гнутые детали, корпуса аппаратов котлотурбостроения и химического машиностроения, малонагруженные звёздочки, регулировочные прокладки, косынки, сварные подмоторные рамы. После цементации или цианирования - детали, от которых требуется высокая твёрдость поверхности и допускается умеренная прочность и достаточная пластичность сердцевины.
08ГСЮТ, 08СЮФ,10ЮА
Являются более прочными и заменяют сталь типа 08, 08кп, 08Ю , что позволяет снижать массу автотранспортного средства. Толщина деталей из стали 08ГСЮ Т(Ф) на 10-15% меньше, чем из стали 08кп. Для многих деталей, в том числе для дисковых колёс (10Ю А); обода колеса, лонжеронов рамы, различных кузовных деталей. Поставляется в листах толщ иной 0,7-2,5 мм.
18ЮТ
Для штампосварных и несварных металлоконструкций, замкнутых сварных профилей и труб с малым радиусом гибки. Применяется в автостроении, сельхозмашиностроении, в том числе для лонжеронов. Обладает повышенным сопротивлением усталости. Поставляется в листах толщиной 2,5-8,0 мм.
Штампуемые стали (общие данные)
Для холодной штамповки востребованы низкоуглеродистые стали, содержание C (углерода) в которых не превышает 0,2%, марганца – 0,4%, количество азота, кислорода и водорода минимально. Наиболее популярная марка – 08 кп/сп/пс. Также применяются «черные» углеродистые стали – 05 кп, 10, 15, 20, Ст 1, Ст 3.
Для изготовления высокопрочных изделий применяют низколегированные стали – 03ХГЮ, 06ХГСЮ, 12ХМ, 06Г2СЮ. В качестве легирующих элементов они содержат марганец, кремний, хром, небольшие добавки алюминия и вольфрама.
Нержавеющие стали по процентному соотношению хрома и никеля делят на следующие группы:
Хром – 16-18%, никель – 6-8%. Эти стали применяют при производстве высоконагруженных изделий. Для изготовления штампованной продукции не рекомендуются.
Хром – 17-20%, никель – 8-11%. Материалы средней пластичности, могут использоваться для неглубокой вытяжки.
Хром – 17-18%, никель – 10-12%. Для этой стали характерна высокая пластичность, поэтому она может применяться для глубокой вытяжки.
При добавлении титана и ниобия снижается пластичность, для компенсации этого явления повышают содержание никеля.
Согласно п. 3.1 ГОСТ 9045-93 стальной прокат подразделяют:
- по видам продукции: листы, рулоны;
- по нормируемым характеристикам на категории: 1, 2, 3, 4, 5;
- по качеству отделки поверхности на группы: особо высокой отделки - I*,
высокой отделки - II, повышенной отделки - III (IIIа, IIIб);
- по способности к вытяжке (прокат толщиной до 2 мм): весьма особо сложной - ВОСВ*, ВОСВ-Т**, особо сложной - ОСВ, сложной - СВ, весьма глубокой - ВГ.
* По требованию потребителя.
** По требованию потребителя с повышенными технологическими свойствами.
3.2 В части сортамента прокат должен соответствовать требованиям ГОСТ 19904-90 «Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент».
3.3 Схема условных обозначений проката приведена в приложении 1 (ГОСТ 9045-93).
Согласно п. 4.2.1 прокат с регламентированным химическим составом изготовляют из низкоуглеродистых качественных сталей марок:
- 08Ю - способность к вытяжке ВОСВ, ВОСВ-Т, ОСВ, СВ;
- 08кп, 08пс - способность к вытяжке ВГ.
Допускается изготовление проката способности к вытяжке ВГ из стали марки 08Ю.
Марки стали согласно п. 4 ГОСТ 10702-2016:
Согласно п. 4.1 ГОСТ 10702-2016 прокат изготовляют из стали:
- нелегированной марок: 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 15кп, 15пс, 15, 15Г, 20кп, 20пс, 20, 20Г, 20Г2, 25, 30, 35, 35Г2, 40, 40Г, 40Г2, 45, 45Г, 50;
- легированной марок: 12ХН, 12ХН3А, 15Х, 15ХМ, 15ХФ, 15ХГНМ, 16ХСН, 18Х2Н4МА, 19ХГН, 20Х, 20ХГСА, 20ХГНМ, 25Х2Н4МА (25Х2Н4ВА), 30Х, 30ХМА, 30ХГСА, 30ХН2МФА, 35Х, 35ХГСА, 38ХА, 38ХС, 38ХГНМ, 40Х, 40ХН, 40ХН2МА, 45Х, 50ХН;
- легированной борсодержащей марок: 12Г1РА (12Г1Р), 20Г1Р, 20Г1РА (20Г2Р), 30Г1РА (30Г1Р).
4.2 Химический состав стали должен соответствовать:
- марок 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 15кп, 15пс, 15, 15Г, 20кп, 20пс, 20, 20Г, 25, 30, 35, 35Г2, 40, 40Г, 40Г2, 45, 45Г, 50 — требованиям ГОСТ 1050-2013 «Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия (с Поправкой)» со следующими изменениями.
Массовая доля кремния (Si) должна быть, %, не более:
0,03 - для стали марки 10кп;
0,20 - для стали марок 25, 30, 35, 40 и 45;
0,10 - для стали марок 08пс, 10пс, 15пс и 20пс.
Массовая доля марганца (Mn) в стали марок 25, 30, 35, 40 и 45 должна быть не более 0,60%.
В стали марок 10, 15, 20 допускается снижение нижнего предела массовой доли марганца (Mn) до 0,20%;
Для марок 12ХН3А, 15Х, 15ХМ, 15ХФ, 18Х2Н4МА, 20Х, 20ХГСА, 20ХГНМ, 25Х2Н4МА (25Х2Н4ВА), 30Х, 30ХМА, 30ХГСА, 30ХН2МФА, 35Х, 35ХГСА, 38ХА, 38ХС, 40Х, 40ХН, 40ХН2МА, 45Х, 50ХН — требованиям ГОСТ 4543-2016 «Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия» со следующими изменениями.
Массовая доля кремния (Si) в стали марок 15Х, 15ХФ, 20Х, 30Х, 30ХМА, 35Х, 40Х, 40ХН, 45Х должна быть не более 0,20%.
Массовая доля марганца (Mn) в стали марок 15Х, 20Х и 30Х должна быть не более 0,60%;
- марок 12ХН, 15ХГНМ, 16ХСН, 19ХГН, 20Г2, 38ХГНМ - таблице 1 ГОСТ 10702-2016 ;
- борсодержащей марок 12Г1РА (12Г1Р), 20Г1Р, 20Г1РА (20Г2Р), 30Г1РА (30Г1Р) - таблице 2 ГОСТ 10702-2016 .
Таблица 4 (ГОСТ 10702-20160) - Твердость проката, поставляемого без термической обработки или в нагартованном состоянии
Таблица 6 (ГОСТ 10702-2016) - Механические свойства калиброванного и калиброванного со специальной отделкой поверхности проката, поставляемого в термически обработанном состоянии
Таблица 7 (ГОСТ 10702-2016) - Механические свойства калиброванного и калиброванного со специальной отделкой поверхности проката, поставляемого в нагартованном состоянии
|
Примечание: - Знак "+" означает, что механические свойства определяют для накопления статистических данных и фактические результаты контроля указывают в документе о качестве. |
|||
6.7 Механические свойства проката из борсодержащих марок стали в состоянии поставки должны соответствовать нормам, указанным в таблице 8.
Таблица 8 (ГОСТ 10702-2016) - Механические свойства проката из борсодержащих марок стали в состоянии поставки
Список использованных источников:
1. Уваров В.В., Носова Е.А. Структура и свойства листовых сталей для холодной штамповки. Учебное пособие. — Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 2003. — 74 с.
2. ГОСТ 9045-93. Прокат тонколистовой холоднокатаный из низкоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки. Технические условия (с Изменением N 1).
3. ГОСТ 10702-2016. Прокат сортовой из конструкционной нелегированной и легированной стали для холодной объемной штамповки. Общие технические условия (с Поправкой).
5. https://www.navigator-beton.ru/