Портал оборудования УСПО.Ру

Новые статьи

12.09.2017
Гранулированное удобрение от БиоИнвеста – дополнительный доход


02.12.2019
Оборудование для магазинов: весы

21.09.2019
Криогенный бластинг. Очистка сухим льдом

26.04.2017
Морские контейнеры

17.12.2016
Аэропорты и транспортные центры: каким должен быть лифт

01.11.2016
Неразрущающий контроль железобетонных конструкций

09.09.2016
Каким должен быть лифт в отелях и гостиницах?

10.08.2016
Как подобрать оборудование для детского парка

01.07.2016
Производство очистных сооружений

31.05.2016
Светодиодная продукция: преимущества

04.04.2016
Производство пеллет из лигнина – перспективное направление в биоэнергетике России


Последние вакансии

Офис менеджер - Менеджер
Технический специалист (лесопиление)
МЕНЕДЖЕР ПО ЗАКУПКАМ
МЕНЕДЖЕР ПО ПРОДАЖАМ
ТЕХНИЧЕСКИЙ СПЕЦИАЛИСТ
КЛАДОВЩИК
Верстальщик
Зам.начальника производства (изделия из пластмасс)
Печатник
Наладчик мебельного/ деревообрабатывающего оборудования


Статьи

Природа трещин чеканочного инструмента (штемпелей)


Природа трещин чеканочного инструмента (штемпелей )

Чеканка. Реплика трещины штемпеля
Чеканка(4) представляет операцию, при которой происходит образование выпукло-вогнутого рельефа на поверхности заготовок за счет местного изменения толщины материала и заполнения им рельефной полости чеканочного инструмента .
Чеканка, в настоящее время, осуществляется на холодноштамповочных кривошипно-коленных быстроходных прессах-автоматах, требующих высоких удельных давлений при небольших рабочих ходах ползуна .
Чеканка производится в закрытых штампах без вытеснения металла из рабочей полости штампа .
В процессе работы пресса энергия удара преобразуется в пластическую деформацию заготовки, в упругую деформацию штемпелей, а часть энергии - в тепловую , что приводит к нагреванию штемпелей .Упругая деформация штемпелей генерирует сжимающие и растягивающие напряжения, а материал заготовки, из-за свойств текучести, не только заполняет форму рельефа, но и перемещается в радиальном направлении от центра заготовки , что ведет к возникновению сил трения между поверхностями чеканочного инструмента и материалом заготовки .
Марки металлов из которых изготавливается рабочий чеканочный инструмент, в дальнейшем по тексту – штемпеля отличаются от марок металлов заготовок твердостью и пределом текучести .
Заготовки монет изготавливаются из латуни, бронзы, медно-никелевого сплава , а также стали и меди с нанесенными плакированными слоями мельхиора или латуни .
Среднее удельное давление прессования составляет 2000 МПа , соответственно рабочие штемпеля изготавливаются из инструментальных легированных сталей обладающих высокой износостойкостью типа Х12Ф1 . Твердость штемпелей после термообработки 59-61 HRC .
Высокое удельное давление прессования сопоставимо с пределом текучести для материала штемпелей . Снижение предела текучести материалов штемпелей , даже на небольшую величину, ведет к пластическим деформациям поверхности самих штемпелей при отсутствии заготовки .
Установленный ресурс штемпелей зависит от толщины и марки штампуемого материала, марки материала штемпелей, используемого оборудования и может составлять до 600 тыс.циклов .
На основании многолетних статистических данных причин отказа штемпелей (4)– выработка установленного ресурса по количеству ударов составляет 38% , а появление трещин на штемпеле составляет 10% .
При чеканке материал заготовки заполняет полость трещины штемпеля и на монете остается выпуклый оттиск трещины - реплика .
Реплику трещины на монете будем использовать для классификации трещин штемпелей.
Скорость чеканки зависит от марки используемого оборудования и составляет от 3 монет в секунду, что позволяет с помощью реплик отследить историю развития трещин.
В дальнейшем, ниже по тексту, реплика трещины на монете – трещина штемпеля .

Причины зарождения трещин в штемпелях: остаточные напряжения, конструктивные и приобретенные концентраторы напряжений
Остаточные напряжения возникают при усилиях растяжения и сжатия и сохраняются внутри изделия. после прекращения усилий .
Классификация уравновешивающихся остаточных напряжений впервые была приведена академиком Н.Н.Давиденковым (5). Рассмотрим классификацию в следующей формулировке :
- остаточные напряжения 1-ого рода (макроскопические), имеют ориентацию, связанную с формой изделия .
- остаточные напряжения 2-ого рода (микронапряжения, кристаллитные), распространяются на отдельные зерна металла или группу зерен
- остаточные напряжения 3-его рода (субмикроскопические), относятся к искажениям атомной решетки кристалла .
Остаточные напряжения всех видов существуют совместно друг с другом, суммируются , достигая на некоторых участках критической величины , что может привести к зарождению микротрещин .
Существуют две физические причины возникновения микротрещин сходные с явлениями фазовых превращений : вакансионное зарождение и образование микротрещин
вследствие слияния дислокаций .
Внутренние напряжения в изделиях возникают на этапах термообработки, механообработки, шлифовки (где присутствуют процессы нагревания и охлаждения), а также в процессе чеканки - за счет упругой деформации генерирующей сжимающие и растягивающие напряжения .
При нарушениях технологических режимов изготовления (термообработки, шлифовки) внутренние напряжения возникают неконтролируемо и достаточно большой величины , что может привести к возникновению микротрещин или даже к разрушению заготовок
Местные изменения сплошности или однородности (концентраторы напряжений) приводящие к местному(локальному) повышению напряжений , также могут привести к зарождению микротрещин .
Понятие “концентрация напряжений” ввел профессор Инглис : концентрация напряжений – число, показывающее, во сколько раз локальное напряжение превышает среднее значение напряжений.
Инглис обратил внимание, что сквозной эллиптический вырез в пластине создает локальные напряжения на границе выреза во много раз превышающие средние напряжения на удалении от выреза :
σгр. = σср. (1+2(a/b)) , где a,b – большая и малая полуоси эллипса (1)
Причем локальные напряжения не связаны с размерами выреза, а зависят только от формы выреза .
К конструктивным граничным концентраторам напряжений отнесем кромки штемпеля .
К конструктивным поверхностным концентраторам напряжений отнесем : острые углы, выточки, границы полостей выпукло-вогнутого изображения .
Конструктивные поверхностные концентраторы напряжений находятся на различных высотах на выпукло-вогнутом изображении друг относительно друга и создают неоднородность .
К приобретенным концентраторам напряжений отнесем мелкие острые сколы приобретенные в результате усталости материала штемпелей .
Следовательно, причинами зарождения трещин могут быть высокие внутренние остаточные напряжения, конструктивные и приобретенные концентраторы напряжений , а также комбинации этих факторов .

Рост трещин в результате ударного воздействия и ослабления поверхностного слоя
Микротрещины, зарождающиеся в изделиях, должны располагаться в соответствии с напряженным состоянием . При напряженном состоянии во всем объеме изделия следует ожидать глубоких трещин, а при двухосном напряженном состоянии в поверхностном слое .
Штемпеля с трещинами выходящими на поверхность отбраковываются на этапах пооперационного технического контроля, а штемпеля с внутренними трещинами , с остаточными внутренними напряжениями различной величины могут быть использованы в качестве чеканочного инструмента .
Микротрещины размерами от 10-9 до 10-7 м могут существовать достаточно длительное время в указанном диапазоне. Существующая в теле трещина станет распространяться, если высвобождение энергии деформации на единицу длины трещины превзойдет работу на разрыв связей .
Причинами распространения трещин являются сжимающие и растягивающие напряжения возникающие в процессе чеканки и ведущие к перераспределению внутренних напряжений штемпелей, которые могут достичь критичной величины на некоторых участках, а также обезуглероживание, со временем, поверхностного слоя штемпелей - приводит к снижению критичной величины работы на разрыв связей .Ослабление поверхностного слоя, со временем, происходит также из-за трения между поверхностями штемпелей и материалом заготовок .
Трещина после превышения размеров 10-7 м представляет собой мощный
концентратор напряжений и может уже быстро расти за счет сконцентрированных напряжений в процессе ударных воздействий при чеканке :
Чем острее кончик трещины, тем большую величину напряжения она концентрирует, а с увеличением длины(глубины) увеличивается и скорость роста трещины .
Каталог отклассифицированных трещин штемпелей в виде реплик можно получить по заявке по электронной почте указанной в http://inginer.ru/contacts.html

Используемая литература :
1. ГОСТ 22472-87 Штампы для листовой штамповки. Общие технические условия
2. ГОСТ 5950-2000 Прутки, полосы, мотки из инструментальной стали. Общие технические условия
3. ГОСТ 25.506-85 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости ( вязкости разрушения ) при статистическом нагружениии
4. Орлов С.В., Чулкин С.Г., Жуков В.А. Деградация рельефа поверхности чеканочного инструмента, Современное машиностроение. Наука и образование: Материалы Международной науч.-практ.конференции, СПб,Из-во Политех.ун-та, 2011г.
5. Давиденков Н.Н. К вопросу классификации и проявлении остаточных
напряжений, Заводская лаборатория , №3 , 1958г.

04.12.2013
ООО Восток
Россия, МОСКВА, 105064, Москва , Нижний Сусальный пер., д5/12


Комментарии к статье


Добавьте комментарий и введите Ваши данные.

Ваше имя:
Ваш Email:
Комментарий:

Популярные статьи по тематике "Прочее оборудование"

Успешное пивоварение
Пивоварение стало известно человечеству еще 5000 лет назад, а именно в Мессопотамии. С тех пор прошло не одно тысячелетие, а напиток так и не потерял свой актуальности, наоборот приобрел...
Особенности парковочных барьеров
Прохожие люди часто задаются вопросом: для чего необходимы ярко-красные, оранжевые парковочные барьеры? Ответ на интересный вопрос прост. Эти металлические конструкции являются наиболее популярным способом резервирования места для авто на стоянке.Востребованность...
Процесс переработки электроники
Куда попадают радиоэлектронные приборы и предметы, которые уже отслужили свой век? Вы когда-нибудь задумывались над этим вопросом? Мало кто знает, что оргтехника не утилизируется обычным способом. Телевизор, компьютер, и другая...
Значение кислорода в промышленности.
Ни для кого не секрет что без кислорода не может существовать ни одно живое существо на планете. Помимо этого со школьной скамьи известно, что почти половина земной коры покоиться на...
Изготовление черепицы
Темпы строительства неумолимо и постоянно растут, как и несколько тысяч лет назад люди строили, строят и будут строить. Среди многих...

Гидравлический штабелер и оборудование для него
Оборудование для магазинов: весы
Оборудование для производства липких лент
Современное оборудование - сборные конструкции
Какое банковское оборудование получило широкое распространение?

Портал оборудования УСПО.Ру ® 2006-2020
О Портале
Реклама
Контакты