2.2.2. Методы прессования.

Методы прессования, отличаются типом технологического процесса:

непрерывное; вакуумное; гидростатическое; холодно- скоростное; без прессостатка; прутка с рубашкой; изотермическое; в воду или в инертной атмосфере; отдельных изделий.

Непрерывное прессование применяют обычно для изготовления изделий из алюми­ния или алюминиевых сплавов. Этот метод заключается в том, что прессостаток от прессования предыдущей заготовки или слитка не отделяют, а используют для дальнейшего прессования.

Прессо­вание ведут с жестко закрепленной прессшайбой. После прессова­ния одной заготовки прессостаток, остается в контейнере и туда подают новый слиток. При прессовании нового слитка из алюми­ния или его сплавов прессостаток сваривается со следующим слитком, так что нельзя найти места сварки.

Этот метод приме­няется при прессовании профилей трамвайных дуг токопри­емника, а также полос, шин из алюминия и дает заметное по­вышение выхода годного. В некоторых случаях этот метод при­меняют для производства длинных труб из алюминия длиной более полукилометра.

Вакуумное прессование применяют, чтобы избежать окисления металла в контейнере в процессе прессования или не сваривания при непрерывном прессовании.

Контейнер несколько удлиняют, как показано на рис. 18, и к нему делают специальный ввод, соединенный с вакуумным насосом для откачки воздуха.

Рис. 18. Схема сборки инструмента для вакуумного прессования

Прессование ведут с жестко закрепленной прессшайбой. Первый слиток прессуют так, что в контейнере остается прессостаток с длиной около 300 мм. Пуансон отводят обратно и задают новый слиток. За слитком задают алюминиевую шайбу, которая далее запрессовывается в фаску контейнера, но при этом отверстие не запрессовывается. Таким образом, обеспечивается герметичность втулки с обеих сторон и включается вакуумный насос.

Гидростатическое выдавливание заключается в выдавливания металлов под воздействием жидко­сти, находящейся под очень высоким давлением, достигающим 30 000 кГ/см² и более, и подающейся на металл непосредственно в контейнер.

Преимущества этого способа заключаются в том, что усилие выдавливания резко уменьшается; металл, находящийся под всесторонним гидростатическим давлением, легче деформируется, причем усилие сокращается в 2 - 3 раза. Умень­шению усилия способствует значительное понижение сопротивле­ния, трению о стенки контейнера, так как в очаге деформации создается жидкостное трение, благоприятно сказывающееся на характер течения и обеспечивающее наиболее выгодные условия для пластической деформации. Этим способом выдавливают металл при значительно меньшем уси­лии пресса, чем в обычном способе. Применяется при прессования трудно деформируемых металлов и сплавов и мягких металлов (меди, алюминия) и их сплавов.

Холодно - скоростное прессование ведут при скорости прессования в несколько раз превышающей скорость прессования, применяемую на обычных прессах.

При этом процессе используется тепло деформации с помощью которого разогревается металл и уменьшается сопротивление деформации. Способ дает возможность получать изделия высокой точ­ности, не требующие дальнейшей механической обработки. Иногда процесс ведется при подогреве, но нагрев в этом случае невысокий - ниже температуры рекристаллизации.

Этим способом обрабатывают алюминиевые, циркониевые, титановые и другие сплавы, деформация которых прессованием в горячем состоянии и сильно затруднена образованием окислов.

Прессование без прессостатка. При прессовании образуется некоторое количество не использованного металла в виде прессостатка и прессутяжек. Так, в производстве прутков из бериллия между прессшайбой и слитком закладывают промежуточную прокладку из графита; прессование ведут до конца слитка, а графитовая прокладка остает­ся в виде прессостатка.

Прессование без прессостатка также применяют при непрерывном прессовании алюминиевых изделий и других сплавов.

Прессование прутков с рубашкой характеризуется тем, что диаметр прессшайбы много меньше диаметра контейнера. При этом про­цессе металл срезается прессшайбой и рубашка в форме тонкостен­ного цилиндра остается в контейнере. Все поверхностные дефекты, которые образуются в заготовке или слитке в результате отливки или нагрева перед прессованием, остаются в рубашке и вместе с прессостатком идут в отход, не попадая в изделие. Рубашка долж­на полностью удаляться из контейнера после каждого прессования; в противном случае оставшиеся части рубашки будут запрессовываться в следующее изделие. Рубашка обычно удаляется с прессостатком, а ее остатки - продвижением, контрольной прессшайбы.

Изотермическое прессование проводят, как правило, для хрупких сплавов, в частности на алюминиевой основе, так как при обычном прессовании незначительное повышение температуры сплава или скорости истечения приводит к образованию поверхностных тре­щин на прессованных изделиях. Температура сплава в процессе истечения может также возрастать от притока тепла, выделяющегося в результате работы деформации при высокой скорости истече­ния.

Поэтому для создания условий прессования при постоянном, температурно-скоростном режиме процесс ведут так, чтобы по­вышение температуры, от тепла деформации компенсировалось соответствующим снижением скорости истечения.

Температурно-скоростиой режим, например, регулируется применением индуктора высокой частоты, устанавливаемого вокруг матрицы и применяют для производства тонких металлических нитей диаметром менее 0,25 мм из труднодеформируемых сплавов. В этом случае за выходом из матрицы устанавливают приспособление, подающее инертный газ (аргон), поступающий непосредственно на выходящую проволоку. Такое прессование осуществляется также с намоткой прессованной проволоки на катушку.

Прессование в воду или инертный газ, рис. 19, применяют, например, при производстве медных труб, при этом изделие по выходе из матрицы поступает в камеру, расположенную над выходным желобом и заполненную инертным газом или в бак с водой. В результате медные трубы получаются без окислов и не требуют травления. Таким способом прессуют трубы диаметром 50 мм и длиной 70 м с толщиной стенки 2,5 мм. Трубы сразу же поступают на волочение с самоустанавливающейся оправкой на барабане, минуя волочение на цепных станах. Выходной стол пресса со­стоит из системы лотков, заполненных водой или масляно-водной эмульсией, общей емкостью 13,5 м ³ . На рис. 20 показана схема устройства открытия водяного клапана в баке для прессования в воду. Охлаждающая вода подается из бака насосом в лоток за прессом, откуда через заслонку - кран у матрицы возвращается в бак; по пути вода охлаждается, проходя через теплообменник. Заслонка - клапан у матрицы предохраняет контейнер от попада­ния в него жидкости.

Прессование медных труб в воду при ведении процесса с неотделенной после прошивки пробкой дает возможность получать трубы с идеально чистой внутренней поверхностью, свободной от окислов, не требую­щей травления перед дальнейшим волочением; улучшаются механические свойства сплава; технологический процесс значительно короче; снижается стоимость их обработки.

Рис. 19. Схема устройства для прессования в воду.

Методы прессования отдельных изделий включает в себя приемы прессования сортового проката незна­чительной ограниченной длины и отдельных индивидуальных деталей.

Особенность разновидностей процессов этой группы — более низкая производительность по - сравнению с методами прессования, описанными выше - для сортового проката.

Однако высокую производительность процесса можно получить при автоматизации производства.

Обратное прессование труб на пуансон применяют при производстве труб большого диаметра, как правило, 300 - 400 мм, в отдельных случаях до 2000 мм.

В этом методе матрицей слу­жит контейнер; металл течет в направлении, обратном движению пуансона (рис. 20).

Рис. 20. Обратное прессование труб на пуансон; а — перед прессованием; б — труба на пуансоне; 6 —вырезка донца трубы; г — продвигание трубы вперед; д — выталкивание трубы

Основное преимущество метода встречного прессования труб - образование полости изделия без потери металла на пробку, что на трубах больших диаметров дает зна­чительную экономию и повышает выход годного. Однако при этом методе прессования длина труб ограничена длиной пуансона, что обусловливает низкую производительность пресса и делает воз­можным применение этого способа только для получения труб диаметром более 300 мм. Прессованием с обратным истечением из конического контейнера удается получить трубу с коническим наружным диаметром, причем диаметр уменьшается от передней части трубы к задней.

Аналогично этому методу прессования на пуансон получил очень широкое применение способ ударного прессования. Этот способ применяют в производстве трубчатых стаканов с тонкой стенкой из пластичных металлов - свинца, алюминия и др.

Прессование с противодавление применяют для изготовления изделий из высоколегированных жаропрочных сплавов, а также сплавов из тугоплавких металлов, отличающиеся в большинстве случаев малопластичностью и хрупкостью.

На рис. 21 показаны прессованные заготовки из высоколегированного сплава, прессованные без противодавления (а) и с противодавлением (б). При этом необходимо отметить, что чем ниже пластичность, тем выше должно быть приложенное противодавле­ние.

Рис. 21. Внешний вид прессованных прутков из непластичного сплава полученных без противодавления (а) и с противодавлением (б)