Вопросы для самоконтроля

1. Какие виды пресс-матриц применяют при прессовании?

2. Какие факторы учитывают при проектировании пресс-матриц?

3. На какие виды по степени симметрии делят все пресс-изделия?

4. Какие способы выравнивания скорости истечения элементов профиля прессуемого металла вам известны?

5. Как располагают каналы пресс-изделий на зеркале пресс-матрицы при многоканальном прессовании?

6. Какие технологические ограничения необходимо учитывать при конструировании пресс-матриц?

7. На каком принципе построена методика расчета калибрующих поясков В.П. Алешина?

8. Что представляет собой форкамерная матрица, и когда она применяется?

9. Какие факторы необходимо учитывать при расчете исполнительного размера рабочего канала пресс-матрицы?

10. Перечислите основные технологические операции при изготовлении пресс-матриц, и из каких материалов они изготавливаются?

Варианты заданий к разделу 5

Расположите рабочий канал на зеркале матрицы, определите высоту рабочих поясков и исполнительных размеров элементов пресс-изделия для ранее полученных вариантов.

6. Определение размеров заготовки для прессования

Размеры заготовки для прессования определяются, исходя из мощности пресса, размеров пресс-изделий, условий достижения максимальной производительности и наибольшего выхода годного.

При прессовании отходы делят на оборотные (возвратные) и безвозвратные. К безвозвратным отходам относят потери металла, связанные с окислением в нагревательных печах перед прессованием. Данные потери зависят от типа печи, вида топлива, времени и температуры нагрева. В методических печах, обогреваемых газом, угар достигает 0,2 % от массы слитка, а в индукционных печах он составляет 0,1 %.

Основной объем отходов на прессовом переделе составляют возвратные или, так называемые, геометрические отходы: пресс-остаток, пробка при прессовании труб, обрезь переднего и заднего концов пресс-изделий, образцы для механических и других видов испытаний, пресс-рубашка.

В начальный момент прессования передний конец пресс-изделия отличается по свойствам, а также имеет повышенную разностенность в случае прессования труб. Поэтому эта часть пресс-изделия отрезается. Длина обрези переднего конца в зависимости от размеров изделий составляет примерно пять диаметров описанной окружности профиля и изменяется в пределах от 50 до 200 мм.

В силу особенностей отделения пресс-изделия от пресс-остатка на прессах его геометрия заднего конца бывает нарушена. Кроме того, на заднем конце пресс-изделия может быть обнаружена пресс-утяжина. Поэтому производят обрезку заднего конца пресс-изделия длиной от 50 до 1000 мм в зависимости от величины пресс-остатка.

При прессовании труб с прошивкой неизбежно образование и отделение пробки, диаметр которой равен диаметру матрицы, а ее первоначальная длина может быть заданной 2/3 длины слитка.

Величина пресс-остатка при прессовании жестко регламентируется для устранения попадания центральной и боковой утяжин в пресс-изделие. В настоящее время отсутствуют какие-либо четкие рекомендации по величине пресс-остатка. Размеры его устанавливают опытным путем, по эмпирическим зависимостям:

- при прямом процессе прессования

(85)

- при обратном процессе

(86)

где D_К – диаметр контейнера.

Для определения размеров пресс-остатка можно воспользоваться ниже приведенными табл. 15 и 16 при прессовании из разных контейнеров.

Таблица 15

Зависимость высоты пресс-остатка h_ПО от диаметра контейнера D_К и длины заготовки L_З при прессовании изделий из алюминиевых сплавов

DК, мм	Вытяжка, 	Высота пресс-остатка hПО, мм, при длине заготовки LЗ, мм
		200	250	300	350	400	500	600	700	800	900	1000
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
122 130	10-29	30	40	45	50	60	75	–	–	–	–	–
	30-59	25	30	35	40	45	55	–	–	–	–	–
150	10-29	35	45	50	55	60	75	–	–	–	–	–
	30-59	30	35	40	45	50	60	–	–	–	–	–
170	10-29	40	45	50	55	60	75	–	–	–	–	–
	30-59	35	40	45	50	55	60	–	–	–	–	–
200	10-29	–	–	–	55	60	75	90	100	–	–	–
	30-59	–	–	–	50	55	65	65	75	–	–	–
225 250	10-29	–	–	–	–	60	75	90	105	120	–	–
	30-49	–	–	–	–	55	65	70	80	90	–	–
270	10-29	–	–	–	–	70	75	90	105	120	–	–
	30-49	–	–	–	–	60	65	70	80	90	–	–
Продолжение таблиц 15
310	10-29	–	–	–	–	75	80	95	110	125	140	–
	30-49	–	–	–	–	60	65	70	80	90	100	–
360	5-19	–	–	–	–	–	80	100	115	130	145	–
	20-39	–	–	–	–	–	70	80	90	105	120	–
420	3-9	–	–	–	–	–	–	110	120	135	150	165
	10-29	–	–	–	–	–	–	90	105	120	140	150
500	3-9	–	–	–	–	–	–	120	125	135	150	170
	10-29	–	–	–	–	–	–	100	105	120	140	150

Таблица 16

Высота пресс-остатков h_ПО при прессовании изделий из цветных металлов на горизонтальных прессах

Прессуемый металл	Пресс-изделие	hПО, мм при DК, мм
		155	180	205	255	306	408
Медь	Трубы Прутки Профили	15-80 25-30	20-25 30-35	20-35 30-40	20-45 30-40	20-45 30-40	30-45 35-40
Л63	Трубы Прутки Профили	30-35 -	25-40 25-45	30-40 40-45	35-40 40-45	35-50 40-45	30-60 35-40
БрАЖ, БрАЖМу	Трубы	35-40	40-45	40-45	40-45	40-45	40-45

Необходимо отметить, что при выборе размера заготовки для прессования следует учитывать следующие дополнительные ограничения:

1. длина заготовки не должна превышать хода пресс-штемпеля или длины контейнера. При прямом горячем прессовании без смазочных материалов отношение длины заготовки к ее диаметру связано с энергозатратами и должно быть меньше Lз/Dз  34. При обратном прессовании это соотношение регламентируется только длиной втулки контейнера и прочностью полого пресс-штемпеля – Lз/Dз  7. При прессовании из медных сплавов сплошных пресс-изделий Lз/Dз = 23,5, а труб – 12. Это уменьшение длины заготовки связано с интенсивным охлаждением заготовок во время прессования, а при прессовании труб с увеличением длины заготовки увеличивается их разностенность;

2. диаметр заготовок должен соответствовать одному из размеров нормального ряда втулок контейнера для рассматриваемого пресса (табл. 17):

3. диаметр заготовки выбирают с учетом свободной подачи нагретой заготовки в контейнер: D_З = (0,9650,975)D_К (табл. 17);

4. при выборе диаметра контейнера учитывают, чтобы при размещении контура рабочего канала матрицы оставались требуемые зазоры между крайними точками контура и поверхностью контейнера (табл. 9);

Таблица 17

Элементы наладок гидравлических прессов

Элементы наладок	Сила пресса, МН
	8,0			12,5			20,0
Диаметр рабочей втулки контейнера, мм	95	105	115	115	130	150	170		200
Предельное давление в контейнере, МПа	1030	860	720	1150	910	708	890		635
Диаметр заготовки, мм	92	102	112	112	127	146	162		192
Элементы наладок	Сила пресса, МН
	25,0			35,0			50,0
Диаметр рабочей втулки контейнера, мм	200	225	250	250	280	310	310	360		420
Предельное давление в контейнере, МПа	795	625	510	714	570	464	663	490		360
Диаметр заготовки, мм	192	217	240	240	268	295	295	345		405

5. вытяжка при прессовании должна превышать минимально-допустимую по условиям проработки литой структуры   7, для тугоплавких металлов и сплавов   5;

6. максимум вытяжки ограничен допускаемыми технологическими напряжениями (табл. 17);

7. при определении длины заготовки учитывают схему раскроя металла, которая должна учитывать кратность пресс-изделий в одной прессовке.

В общем случае длину заготовки определяют по формуле:

(87)

где l_ПИ – длина готового пресс-изделия; l – припуск на длину; m – кратность пресс-изделий в прессовке; l_КО – длина концевой обрези и образцов на анализ механических свойств, на макро- и микроструктуру; n – число каналов в матрице; F₃ и f – площади сечения заготовки и готового пресс-изделия с учетом плюсовых допусков; h_ПО – высота пресс-остатка; _Р – коэффициент распрессовки заготовки в контейнере,

(88)

Расчет размеров заготовки для прессования проводят в следующем порядке:

1. По площади поперечного сечения пресс-изделия f и допустимой для прессуемого сплава вытяжки λ определяют площадь сечения контейнера:

(89)

2. Определяют расчетный диаметр контейнера:

. (90)

3. Выбирают ближайший стандартный диаметр контейнера D_К (табл. 12).

4. Вычисляют действительный коэффициент вытяжки

. (91)

5. Назначают диаметр заготовки с учетом указанных выше ограничений.

6. Рассчитывают длину заготовки по вышеприведенной формуле и с учетом ограничений (табл. 17).

7. Рассчитывают массу заготовки, выход годного, запуск металла:

, , (92)

,

,

где G₃, V₃, L₃, D₃, ₃ – масса, объем, длина, диаметр, плотность заготовки; G_ПИ – масса пресс-изделия от одной прессовки; L_СД – сдаточная длина пресс-изделия; G_ПОГМ – масса погонного метра пресс-изделия;  – выход годного, геометрические и невозвратные отходы, %; G_ЗАП– запуск металла на 1 т годного.