Основные разновидности дефектов при штамповке
Рассмотрим основные разновидности дефектов.
Заусенцы могут появиться практически на всех операциях штамповки. Наличие заусенцев приводит к пробоям и утечкам меди, железа малоуглеродистых сталей); спиртобензиновые смеси, в которые добавляют минеральное масло (при штамповке никеля, алюминированных металлов, железоникелевых сплавов); минеральные масла с наполнителем из порошкообразного графита (аквадаг), мела или талька (для штамповки твердых металлов).
Оптимальная величина зазора обычно находится в пределах 5—12 % от толщины металла в зависимости от свойств штампуемого материала, формы и твердости применяемого инструмента. Практически чем больше допуск на толщину металла, чем больше отклонение по профилю материала от номинальной толщины, тем труднее обеспечить требуемую величину зазора и соответственно больше вероятность появления заусенцев.
Дефекты — разностенность и утонение стенок приводят к изменению электрического сопротивления и нарушению теплового режима работы приборов, поэтому они наиболее опасны для токопроводящих и теплопроводящих деталей.
Дефекты вида трещины, разрывы, вмятины, расслоение металла приводят к нарушению вакуумной плотности, повышенному газовыделению, натеканию атмосферных газов в приборы, а также к снижению механической прочности деталей, особенно при ударных и вибрационных нагрузках. Например, разрыв плакирующего слоя при штамповке алюминированного железа приводит к обнажению основного металла — железа, склонного к сильному и непрерывному газовыделению в вакууме.
Общими причинами возникновения вышеуказанных дефектов могут являться как неоптимальные режимы предварительного отжига материалов и заготовок, неоптимальные режимы штамповки (усилия сжатия, температурного режима), так и дефекты самого штампуемого металла и плохая наладка оборудования (например, несогласованность расположения матрицы и пуансона, изношенность и плохое охлаждение инструмента, приводящие к изменению его геометрии, и др.).
Например, разрывы при штамповке ковара объясняются наличием крупнозернистой структуры, Появляющейся в случае его нагрева при отжиге до температуры, превышающей 970°С.
Расслоение молибдена объясняется наличием в нем повышенных напряжений — это имеет место при низкой температуре (менее 400°С) и малой продолжительности предварительного отжига молибдена, а также применением материала большой толщины (более 0,3 мм).
При механической обработке вольфрама необходимо нагревать его до температуры порядка 400°С — это предотвращает его расслоение и повышает сопротивление растягивающим усилиям.
Появление намагниченности у металлов в процессе их механической обработки связано с изменением структуры и переходом металла или сплава из одного фазового состояния в другое. Например, в некоторых сортах нержавеющей стали (в частности, Х18Н9) вместо немагнитной структуры аустенита образуется магнитная структура мартенсита, при этом немагнитная нержавеющая сталь приобретает магнитные свойства. Следует учитывать, что чем меньше в нержавеющей стали содержится никеля и углерода, тем более высокие магнитные свойства она приобретает при механической обработке (например, при прочих равных условиях вероятность намагничивания стали, содержащей 18% Сг и 8% Ni, значительно больше, чем стали, содержащей 18% Сг и 12% Ni). На степень магнитного насыщения нержавеющих сталей сильно влияет содержание примесей (даже если колебания их процентного содержания находятся в пределах ГОСТа). Поэтому для изготовления деталей ЭВП целесообразно применять вакуумно-плавленую нержавеющую сталь с относительно большим содержанием никеля, например 00Х18Н18-ВИ.
Намагничивание стальных деталей внутренней арматуры может привести к искажению электрических полей в приборе и ухудшению его параметров.
Устранить намагниченность стальных деталей можно путем их отжига в вакууме при температуре 1050— 1100°С, тогда мартенситная структура, образовавшаяся при механической обработке детали давлением, снова переходит в аустенитную. После отжига необходимо проводить контроль деталей на остаточную намагниченность, например с помощью феррозондового полюсоиска-теля ФП-IV. Следует учитывать, что мартенсит, образующийся при деформации, почти не различим под микроскопом, однако его присутствие легко обнаружить с помощью рентгенографических и магнитных методов исследования.