Тема 2.3.2 Прессование, сущность процесса. Виды прессования

Вопросы:

1. Сущность прямого и обратного методов прессования прутков, профилей, труб. Схемы прессова­ния.

2. Технологический процесс прессования.

3. Металлы для прессования. Продукция прессования.

1. Различают два основных метода прессо­вания металла – прямой и обратный.

При прямом методе прессования (рис. 31, а) нагретую заготов­ку 3 помещают в контейнер 4 пресса. Контейнер имеет набор вту­лок 5 с различным внутренним диаметром, что позволяет прессо­вать на одной и той же установке слитки различного диаметра. С одной стороны контейнера посредством матрицедержателя 2 за­креплена матрица 1. С другой стороны контейнера установлен пуансон (шплинтон) 6 с прессшайбой 7 на конце, которая входит во втулку контейнера. При работе пресса пуансон получает необ­ходимое давление Р от плунжера и передает его через прессшайбу на заготовку, заставляя металл пластически деформироваться при прохождении через выходное отверстие матрицы. К концу процес­са прессования в контейнере остается часть металла, называемая пресс – о статком слитка. Отходы металла составляют 18…20% мас­сы слитка.

При обратном методе прессования металла (рис. 31, б) во втулку 4 контейнера 3 входит полый пуансон 5 с матрицей 6 на его конце; выходное отверстие в матрицедержателе 1 закрыто за­глушкой 7. При движении пуансона матрица давит на слиток 2, в результате чего металл вытекает через отверстие матрицы в на­правлении, обратном перемещению пуансона.

При прессовании обратным методом по сравнению с прямым отходы металла меньше (5…6% массы слитка) и усилие прессова­ния меньше на 25…30%.

Обратный и прямой методы прессования осуществляются на одном и том же прессе. Имеются специальные прессы обратного прессования, у которых на неподвижный пуансон надвигается контейнер со слитком, получающие

движение от главного плун­жера. Рис. 31

Прессы обратного прессования имеют ограниченное примене­ние вследствие сложности конструкции; в настоящее время их не строят.

При прессовании труб (рис. 31, в) нагретая сплошная заготов­ка 3, помещенная во втулку 5 контейнера 4, сначала несколько обжимается, а затем прошивается стальной иглой 7. Иглу укреп­ляют на конце пуансона или в проходящем через полый пуансон иглодержателе (как показано на рис. 31, в). При прошивке заго­товки передний конец иглы выходит на некоторое расстояние из отверстия матрицы 1. Вследствие этого между стенками отверстия матрицы и наружной поверхностью стальной иглы образуется коль­цевой зазор. При движении пуансона 6 вместе с прессшайбой 8 в направлении матрицы металл выдавливается через кольцевой зазор и принимает форму трубы 9. Наружный диаметр трубы равен диаметру отверстия матрицы, а внутренний – диаметру стальной иглы.

Трубы прессуют также из полых заготовок. В этом случае игла проходит через заготовку и занимает рабочее положение в матрице, после чего начинается процесс прессования.

Различают прессование без «рубашки» (рассмотренное выше), при котором прессшайба плотно входит во втулку контейнера, и прессование с «рубашкой», при котором диаметр прессшайбы на 2…3 мм меньше диаметра втулки контейнера. В последнем слу­чае прессшайба врезается в слиток и выдавливает внутренние слои слитка, а наружные остаются в контейнере в виде полого цилиндра-рубашки; при этом качество изделий повышается. После рабочего цикла прессования рубашку удаляют из контейнера пуан­соном с контрольной прессшайбой. Трубы прессуют без рубашки.

2. Процесс прессования металла состоит из следующих стадий: 1) подготовки слитка к прессованию (удаление наружных дефектов, разрезка на мерные длины и т. д.), 2) нагрева слитка до заданной температуры и пода­чи к контейнеру, 3) собственно прессования, 4) отделки изде­лия (охлаждение, ломка заднего конца для полного удаления пресс утяжины, резка на мерные длины, правка, удаление де­фектов).

При прессовании выход годного металла обычно составляет 70…80%. В последние годы в связи с применением для контроля качества изделий ультразвуковых дефектоскопов выход годного металла несколько увеличился.

С целью уменьшения трения металла о стенки контейнера и достижения более равномерного истечения металла из матрицы применяют смазку – смесь машинного масла с графитом, жид­кое стекло и др.

Температуру прессования выбирают, исходя из свойств обра­батываемого материала и ее влияния на качество получаемых изделий, стойкость прессового инструмента и усилие прессования. Температура прессования связана со скоростью прессования, т. е. скоростью движения пуансона в период рабочего хода (деформа­ции металла). При высоких скоростях прессования температура металла заметно повышается. Это может привести к перегреву ме­талла и получению изделия с трещинами и надрывами. На практи­ке обычно придерживаются следующего правила: чем выше темпе­ратура нагрева металла, тем меньше скорость прессования, и наоборот.

Скорость, с которой металл выходит из очка матрицы, называ­ют скоростью истечения. Скорость истечения υ_ис равна скорости прессования υ_np, умноженной на вытяжку μ, т.е. υ_ис = μυ_np. Эта зависимость указывает на прямую связь скоростных условий про­цесса прессования со степенью деформации. Выбор скорости исте­чения зависит от пластичности металла или сплава. Так, алюминий, углеродистая и легированная сталь, медь, латуни Л62, Л96 и ЛС59–1, никелевые сплавы, титан и его сплавы при прессовании прутков и труб небольших размеров с вытяжками (μ > 30 допус­кают скорость истечения 100…500 см/сек, в то время как бронзы, алюминиевые сплавы (Д1, Д16 и т. д.) и большинство магниевых сплавов имеют скорость истечения 5…10 см/сек (в ряде случаев ее можно увеличить до 20…25 см/сек.) Превышение указанных ско­ростей приводят к образованию поперечных трещин и разрывов. Следовательно, при выборе параметров процесса прессования установление рациональной скорости истечения металла имеет большое значение для получения качественных изделий и обеспе­чения высокой производительности пресса.

3. Прессование чаще всего применяют для обработки цветных ме­таллов и сплавов и реже для обработки сталей.

Исходным материалом для пре­ссования являются круглые слит­ки диаметром 120…680 мм и длиной 200…1000 мм и заготовки.

Прессованием можно получать различные профили (рис. 135): прутки диаметром 5…300 мм, тру­бы с внутренним диаметром 18…350 мм и толщиной стенки 1,25…50 мм и др.

Прессованные изделия из цвет­ных металлов и сплавов(меди и ее сплавов, цинковых, титановых и др.), а также из сталей и спла­вов в основном являются заготовками Рис. 32

для получения изделий волочением, холодной прокаткой и другими способами обработ­ки. Прессованные профили из алюминия, магния и их сплавов, как правило, являются готовыми изделиями.