* ** *** UMOCNIENIE MOSIĄDZÓW W PROCESIE KSZTAŁTOWANIA. - Filia P. Ł. w Bielsku-B. dr inż. mgr inż. prof. dr hab. inż. - Filia P. Ł. w Bielsku-B.

Transkrypt

1 Solidification of Metais and Alloys, No.31, 1997 Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 31, 1997 PAN- Oddział Katowice; PL ISSN STEFAN GADZIŃSKI*, TOMASZ CIUĆKA**, MAKSYMILIAN DUDYK*, JACEK PEZDA**, PRZEMYSłAW WASILEWSKI*** UMOCNIENIE MOSIĄDZÓW W PROCESIE KSZTAŁTOWANIA WYTŁOCZEK W pracy przedstawiono wyniki badań mikrotwardości i struktury mosiądzów M70 i M75 po ich umocnieniu w kolejnych operacjach procesu kształtowania wytłoczek. Na podstawie przeprowadzonych badań dobrano optymalny materiał do tłoczenia tulejek z gwintem E27. l. WPROWADZENIE, CEL l ZAKRES BAIJAŃ Spośród szeregu zjawisk występujących podczas procesu kształtowania wytłoczek, najbardziej istotne dla technologa i użytkownika są te, które wpływają w sposób znaczący na naprężenia niezbędne do kształtowania, strukturę materiału, właściwości mechaniczne, stan warstwy wierzchniej itp. Zjawisko umocnienia tłumaczy się wzrostem poziomu naprężeń koniecznych do wywołania ruchu dyslokacji. Umacnianie materiału trwa tak długo, jak długo wzrasta gęstość dyslokacji. Nie może ona jednak zwiększać się w sposób nieograniczony. Z chwilą osiągnięcia pewnej gęstości dyslokacji może wystąpić naruszenie spójności materiału. W procesach obróbki plastycznej na zimno wykorzystuje się zakres odkształceń nie przekraczających odkształcenia pękania. Znajomość przebiegu umocnienia materiału jest niezbędna przy opracowywaniu procesów technologicznych, gdyż umożliwia obliczenie wartości sił i pracy odkształcenia plastycznego występujących w poszczególnych operacjach kształtowania wyrobów. Odkształcenie mosiądzu w procesach obróbki plastycznej na zimno powoduje także wzrost innych właściwości, np. twardości czy wytrzymałości na rozciąganie, oraz spadek np. wydłużenia równomiernego. Celem badań było określenie zmian mikrotwardości i struktury mosiądzów M70 i M75 w procesie kształtowania tulejek z gwintem Edisona E27. Przeprowadzone badania są częścią szerszych badań dotyczących procesu kształtowania cienkościennych wytłoczek cylindrycznych. * ** *** dr inż. mgr inż. - Filia P. Ł. w Bielsku-B. - Filia P. Ł. w Bielsku-B. prof. dr hab. inż. - Filia P. Ł. w Bielsku-B.

2 42 S. Gadziński, T. Ciućka, M. Dudyk, J. Pezda, P. Wasilewski 2. SPOSÓB PROWADZENIA BADAŃ l WYNIKI BADAŃ Badania przeprowadzono na wytłoczkach wykonanych z taśmy mosiężnej M70 W2-44 i M75 W22-44 wg PN-80/H o grubości 0,35 i 0,40 mm i szerokości 65 mm. Są to taśmy w stanie rekrystalizowanym do wymaganej wielkości ziarna w zakresie 0,02-;-0,44 mm (W22-44), zwykłej jakości powierzchni. Skład chemiczny mosiądzów zgodnie z PN-92/H Próbki wytłoczek oraz miejsca pomiarów przedstawia rys. l, gdzie: l - próbka po wytłoczeniu, 2 - próbka po przetłoczeniu pierwszym, 3 - próbka po przetłoczeniu drugim, 4 - próbka po walcowaniu gwintu E27. f g b! h l l l :f "! l 2 b c d e a 3 g h f 4 l ON l Rys. l. Próbki wytłoczek oraz miejsca pomiarów Fig. l. The sampies of drawpieces and the measurement places Badania mikrotwardości przeprowadzono na mikroskopie EPITHYP-2 prod. byłej NRD, wyposażonym w urządzenie do badania mikrotwardości. Zgłady wykonano dla dwóch grubości materiałów próbek, tj. 0,35 mm 0,40 mm. Wyniki pomiarów mikrotwardości przedstawiono na wykresach (rys. 2). Badania metalograficzne przeprowadzono na próbkach przygotowanych identycznie jak dla badań mikrotwardości. Obserwację struktur w miejscach zaznaczonych na rys. l przeprowadzono na mikroskopie optycznym EPITHYP-2. Zdjęcia struktury próbek wykonano aparatem fotograficznym Praktica, sprzężonym z mikroskopem, przy powiększeniu 500x. Dla mosiądzu M70 o grubości 0,35 mm, fotografie struktur próbek l (po wytłoczeniu) i 2 (po przetłoczeniu pierwszym) przedstawia rys. 3. Fotografie próbek 3 (po przetłoczeniu drugim) i 4 (po walcowaniu gwintu) przedstawia rys. 4. Odpowiednio dla grubości taśmy 0,40 mm fotografie struktur próbek l i 2 przedstawia rys. S, a próbek 3 i 4 przedstawia rys. 6. Dla mosiądzu M75 o grubości taśmy 0,35 mm fotografie struktur próbek l i 2 przedstawia rys. 7, a próbek 3 i 4 przedstawia rys. 8.

3 Umocnienie mosiądzów w procesie kształtowania '«.y/loczek 43 Odpowiednio dla grubości taśmy 0,40 mm fotografie struktur próbek l i 2 przedstawia rys. 9, a próbek 3 i 4 przedstawia rys. 10. HV 0.1 W:llc. gwinb.l Ml0/0.35 Ml0/0.40 Ml5/0.35 MIS/0.40 R::dzaj i gn:tx;ić nosią:izu Rys. 2. Wyniki pomiarów mikrotwardości Fig. 2. The results of microhardness messurement 3. OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAŃ Na podstawie przeprowadzonych badań mikrotwardości stwierdzono, że najmniejsze umocnienie ma mosiądz M75, zwłaszcza o grubości 0,40 mm. Z wykresu wyników badań mikrotwardości wynika, że dla każdego z badanych materiałów o grubości 0,35 mm nash(puje wi((ksze umocnienie po poszczególnych operacjach kształtowania wytłoczek. Dla grubości 0,40 mm nie nast((puje wyraźny wzrost twardości po walcowaniu. Zawiera sit( ona na poziomie twardości po przetłoczeniu drugim wytłoczki. Wymienione uwagi potwierdzają obserwacje zdjęć struktur mosiądzów M70 i M75. Najwi~tksze odkształcenia ziarn wyst~tpują dla grubości 0,35 mm ( poślizgi, bardzo wydłużon e ziarna w próbkach 3 i 4). Umocnienie materiału nie jest jednakowe na długości ścianki wytłoczki. Najmniejsze umocnienie wyst((puje na denku, później rośnie na tworzącej wraz ze wzrostem punktu pomiaru od denka. Świadczą o tym deformacje w postaci wydłuże nia ziarn, poślizgów, wyst((powanie jamek dyslo-

4 44 S. Gadziński, T. Ciućka, M. Dudyk, J. Pezda, P. Wasilewski a) t) b) g) e) j) Rys. 3. Struktura mosiądzu M70 o grub. 0,35 mm, po wytłoczeniu (a+e) i po przetł. I (f+j). Struktura niezdeformowanego mosiądzu na fot. a, b, f, g, h. Deformacje w postaci wydłużenia ziarn i poślizgów na fot. c, d, e, i, j. Na fot. a. g, h widoczne bliźniaki. Fig. 3. Structure o f the M70 brass with thickness o f 0,35 mm, after the drawing (a + e) and after the first redrawing (f+j). The undeformed brass structure on the phot. a, b, f, g, h. Deformations in the shape of grains elongation and in the shape of slips on the phot. c, d, e, i, j. The visible twins on the phot. a, g, h.

5 Umocnienie mosiądzów w procesie kształtowania wytłoczek 45 a) t) b) g) c) j) Rys. 4. Struktura mosiądzu M70 o gru bości 0,35 mm, po przetłoczeniu II (a +e) i po walcowa niu gwintu (f+j). Struktura mosiądzu z deformacją w postaci wydłużonych ziarn na fot. c, g, h, i, j. Widoczne poś lizgi spowodowane dużym zgniotem. Fig. 4. Structure of the M70 brass with thickness of 0,35 mm, after the second redrawing (a +e) and after the roll-threading (f+j). The brass structure with deformation in the shape of elongated grains on the phot. c, g, h, i, j. The visible twins owing to the high cold work.

6 46 S. Gad:::illski, T. Ciu ć ka, M Dudyk. J. Pe:::da, P. Wasilewski a) t) h.) g) c) j) Rys. 5. Struktura mosiądzu M70 o grubości 0,40 mm. po wytłoczeniu (a+e) i po przetłoczeniu I (f +j). Struktura niezdeformowanego mosiądzu na fot. a, b. Deformacje w postaci wydłużenia ziarn i poślizgów na fot. c, d, e+j. Na fot. f widoczne bli7.niaki. Fig. 5. Structure of the M70 brass with thickness of 0,40 mm, after the drawing (a+e) and after the first redrawing (f+j). The undeformed brass structure on the phot. a, b. Deformations in the shape of grains elongation and in the shape of slips on the phot. c, d. e+j. The visible twins on the phot. f.

7 Umocnienie mosiądzów w procesie kształtowania wytłoczek 47 a) t) b) g) e) j) Rys. 6. Struktura mosiądzu M70 o grubości 0,40 mm, po przetłoczeniu II (a+e) i po walcowaniu gwintu (f+j). Bliźniaki w ziarnach na fot. a, c, f, g. Silne deformacje w postaci wydłużonych ziarn oraz poślizgów na fot. h, i, j. Fig. 6. Structure of the M70 brass with thickness of 0,40 mm, after the second redrawing (a+e) and after the roll-threading (f+j). The twins in grains on the phot. a, c, f, g. The high deformations in the shape of elongated grains and in the shape of slips on the phot. h, i, j.

8 48 S. Gad::iliski. T. Ciućka. M. Dudyk J. Pe::da, P. Wasilewski a) t) h) g) e ) j) Rys. 7. Struktura mosiądzu M75 o grubości 0,35 mm, po wytłoczeniu (a+e) i po przetłoczeniu I (f+j). Bliźniaki widoczne na fot. a+c, f+h. Na fot. b widoczne pęknięcie ziarna. Na następnych zdjęciach widoczne deformacje w postaci wydłużonych ziarn. Fig. 7. Structure of the M75 brass with thickness of 0,35 mm, after the drawing (a+e) and aftcr the tirst redrawing (f+j). The visible twins on the p hot. a +c, f+h. 1l1e visible crack of grain on the phot. b. The visible deformations in the shape of elongated grains on thc ncxt photographies.

9 Umocnienie mosiqd:ów w procesie ks:raltowania ~<.y/loczek 49 a) t) b) g) c) j) Rys. 8. Struktura mosiądzu M75 o grubości 0,35 mm, po przetłoczeniu II (a+e) i po walcowaniu gwintu (f+j). Bliźniaki widoczne na fot. a, b. Silne deformacje wywołane zgniotem (wydłużone ziarna, poślizgi) na fot. f-:-j. Na fot. d widoczne jamki dyslokacyjne. Fig. 8. Structure of the M75 brass with thickness of 0.35 mm, after the redrawing II (a+e) and after the roll-threading (f +j). The visible twins on the phot. a, b. The high defomations owing to the cold work (elongated grains. slips) on the phot. f+j. The visible dislocation cavities on the phot. d.

10 50 S. Gadziński, T. Ciućka, M. Dudyk, J. Pezda, P. Wasilewski a) f) b) g) e) j) Rys. 9. Struktura mosiądzu M75 o grubości 0.40 mm, po wytłoczeniu (a+e) i po przetłoczeniu l(f+j). Struktura niezdeformowanego mosiądzu na fot. a. Małe deformacje (bliźniaki i poślizgi) na fot. b+i. Bardzo drobne ziarna na fot. j.. Fig. 9. Structure o f the M75 brass with thickness o f 0,40 mm, after the drawin g (a +e) and after the first redrawing (f+j). The undeformed brass structure on the phot. a. Slight deformations (twins and slips) on the phot. b+i. V ery tine grains on the phot. j.

11 Umocnienie mosiqd:::ów w procesie ks:::taltowania wytłoczek 51 a) f) b) g) c) j) Rys. 10. Struktura mosiądzu M75 o grubości 0,40 mm, po przetłoczeniu II (a-i-e) i po walcowaniu gwintu (f-;-j). Deformacje wywołane zgniotem (bliźniaki na fot. a -;-c, f, bardzo zgnieciona ziarna na fot. d, e, g-;-j). Fig. 10. Structurc of thc M75 brass with thickness of 0,40 mm, after the redrawing II (a-i-c) and after the roll-threading (f-;-j). Defomations owing to the cold work (twins on the phot. a-i-c, f, very squeezed grains on the phot. d, e, d-;-j).

12 52 S. Gadzi1!ski, T. Ciućka, M. Dudyk, J. Pezda, P. Wasilewski kacyjnych oraz zmniejszenie wielkości ziarn wystt(pujące na kolejnych fotografiach struktur. Umocnienie materiału rośnie również po poszczególnych operacjach kształtowania wytłoczek. Operacja walcowania gwintu powoduje również niewielki wzrost umocnienia materiału. Powyższe uwagi dotyczą wszystkich badanych materiałów. Istnieją jednak różnice mit(dzy materiałami w postaci wielkości ziarn, ich deformacji, wystt(powania pt(knittć ziarn i jamek dyslokacyjnych. Można stwierdzić, że materiały o grubości 0,40 mm mniej umacniają si<( pod wpływem operacji kształtowania i walcowania gwintu E27 od materiałów o grubości 0,35 mm. 4. WNIOSKI KOŃCOWE l. Optymalnym materiałem do tłoczenia tulejek z gwintem E27, na podstawie przeprowadzonych badań jest mosiądz M75 o grubości 0,40 mm. 2. Tłoczenie tuleje z gwintem Edisona E27 z mosiądzu M75 o grubości 0,40 mm jest możliwe bez operacji wyżarzania - rekrystalizacji. LITERATURA [1]. Erbel S., Galalowski T., Kuczyński K., Marciniak Z.: Technologia obróbki plastycznej. Cz. I. Materiały do obróbki plastycznej. Warszawa 1989 r. [2]. Romankiewicz F.: Krzepnięcie miedzi i jej stopów. Komisja Nauki o Materiałach PAN Oddział w Poznaniu, 1995 r. [3]. Polskie Normy. Stefan Gadziński Tomasz Ciućka Maksymilian Dudyk Jacek Pezda Przemysław Wasilewski The strain hardening of brasses in the forming process of drawpieces Summary The findings of microhardness as well as the structure of the M70 and M75 brasses after th eir strain hardening during the succeeding operations of the drawpieces forming process have been presented in this paper. The most favourable material for drawing of the bushes with an E27 thread has been selected on the stale of investigations.