
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Глава 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
- •1.1. Кузнечное производство в древние и средние века
- •Глава 2. ПРОЦЕССЫ СОВРЕМЕННОГО КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
- •2.1. Область применения обработки металлов давлением
- •Глава 3. ИМПУЛЬСНЫЕ МЕТОДЫ ШТАМПОВКИ
- •3.1 Магнитно-импульсная обработка материалов
- •3.2. Магнитно-эластоимпульсная штамповка
- •3.3. Электрогидроимпульсная штамповка
- •3.4. Штамповка металлов энергией взрыва
- •Глава 4. ДЕФОРМИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ ЖИДКОСТЬЮ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
- •ГЛАВА 5. ПРЕССОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
- •Глава 6. СОВРЕМЕННОЕ КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
- •Глава 7. КУЗНЕЧНОЕ ДЕЛО В ИСКУССТВЕ
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Глава 4. ДЕФОРМИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ ЖИДКОСТЬЮ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
При |
производстве |
изделий |
из |
труднодеформируемых |
и |
малопластичных сплавов довольно широко используются процессы |
|||||
С |
|
|
(рис. 127) проталкиванию |
||
гидропрессования. При обычном прессовании |
металла препятствуют силы трения Fк, Fм, Fп, Fт. Радиальные напряжения увеличиваются от калибрующего пояска до торца пуансона. Центральные слои металл ческой заготовки ориентированы над отверстием матрицы.
Именно эт м объясняется неравномерное распределение осевых напряжений |
|
энергоёмкости |
|
с м н мумом в центре пуансона и неодинаковые свойства металла по |
|
сечен ю выдавленного изделия. |
|
Кроме того, контактное трение служит причиной исключительно |
|
высокой |
процесса. Более 60% энергии пресса затрачивается |
бА |
|
на преодолен |
л трения. |
С лы трен я можно снизить принудительной подачей смазки в матрицу |
|
контейнер ( |
. 128) или заполнением зазоров между заготовкой, |
контейнером |
матр цей газами, жидкостями или квазижидкими средами. |
На р с. 129 пр ведены схемы установок различных типов для прессования прутков и проволоки, а также для непрерывного прессования проволоки.
Рис. 127. Схема действия сил |
Д |
Рис. 128. Схема действия сил |
|
при обычном прессовании |
при выдавливании металла |
|
жидкостью высокого давления |
В установке, схема которой приведена наИрис. 129, з, для достижения непрерывности процесса используется активный характер вязкого трения жидкости. Проволочная заготовка непрерывно поступает в контейнер 2. Контейнер разбит на ряд зон, в которых создан направленный поток "проталкивающей" жидкости. Вязкость жидкости подбирают так, чтобы продольное усилие вязкого трения, возникающее при обтекании прутка, было достаточным для проталкивания заготовки в формующую зону. Для успешного протекания процесса необходимо определенное превышение давления «формующей» жидкости над осевыми напряжениями. Поэтому
113

жидкость дополнительно подают в область матричной воронки от источника 8 (вынесенного или прямого действия).
Источниками давления жидкости высокого давления в установках типа
А являются мультипликаторы (рж до 800–1500 МПа) и гидрокомпрессоры
(р до 2000–3500 МПа).
Сиж бА
Рис. 129. Основные схемы гидропрессованияДсплошных металлических заготовок: а – компрессорное гидростатическое прессование; б – бескомпрессорное (прямое)
гидропрессование; в – гидромеханическое прессование; г – гидропрессование длинной заготовки; д – гидростатическое прессование с противотиводавлениемИ; е – гидропрессование проволокой заготовки с бобины; ж – гидропрессование проволоки с натяжением; з – непрерывное прессование: 1 – пруток; 2 – контейнер; 3 – возвратные каналы, 4 – «проталкивающая» жидкость; 5 – камера; 6 – установка сжатия «проталкивающей» жидкости; 7 – изделие;
8 – источник высокого давления «формующей» жидкости
Контейнер подогревают до температуры 200–400 °С с помощью встроенного индукционного нагревателя. Процесс гидростатического прессования на указанной установке осуществляют следующим образом. Собранный матричный узел 5 устанавливают в держатель матрицы. Контейнер с помощью специальных крючков поднимают вверх. Контейнер 3 сажают на матрицу и с помощью болтов крепят к станине пресса. В прессштемпель 1 вворачивают собранную пресс-шайбу 2. Заготовку 4, подогретую до требуемой температуры, подают сверху через контейнер в матрицу так, чтобы она своим конусом точно установилась в конусе
114
матрицы. В контейнер с помощью дозирующего устройства заливают требуемое количество подогретой жидкости и пускают пресс. Уплотнительные кольца обеспечивают надежную герметизацию контейнера. Повторное прессование не требует длительной подготовки. В свободный контейнер подают следующую заготовку, заливают жидкость и производят
Спрессование. Установки с расположением камеры сжатия непосредственно в рабочем контейнере (рис. 130) в ряде случаев не позволяют использовать все технологические преимущества процесса гидропрессования. До 50% объема рабочего контейнера используется в этих установках для размещения
уплотн тельных узлов плунжера и матрицы, что ограничивает размеры чистотызаготовок дл ну получаемых профилей. Неизбежный контакт металла
заготовки с внутренней поверхностью контейнера приводит к снижению
обработки резкому уменьшению стойкости уплотнительных колец
плунжера. Уплотнения изнашиваются быстрее также вследствие многократной запрессовки их в контейнер при совершении рабочего хода и
извлечен я з контейнера при о ратном ходе.
ЗначительныебАтрудности при внедрении |
технологий |
||
гидропрессования |
возникают из-за того, |
что давления |
жидкости |
составляют более |
1000 МПа. Поэтому |
уплотнения выдерживают |
Механ з ровать процесс гидропрессования довольно сложно.
Установки с незав с мой камерой сжатия и горизонтальным расположением рабочего контейнера л шены указанных недостатков. На рис. 131 приведена
конструкция такой установки, спроектированной УралНИИЧМ. На ней
можно прессовать стальные профили длиной до 2,5 м. Операции загрузки, прессования, приемки изделия и выгрузки механизированы, основные
операции могут ыть автоматизированы. Прессование можно вести как с
противодавлением, так и без него. Установка универсальна, рассчитана на промышленное массовое, серийное и единичное производство.
небольшое количество циклов: 2–3Дпри давлении 1500–2000 МПа , 10–15 при давлении 1000–1500 МПа. Поэтому их конструированию и размещению в установке уделяют особое внимание. Уплотняющие элементы могут быть
подвижными (крепятся на пуансоне) и неподвижными.
Передающие среды должны удовлетворятьИтребованиям: иметь минимальную сжимаемость, сохранять свойства при различных температурах, не взаимодействовать с материалом заготовки, иметь низкую теплопроводность и теплоёмкость, сохранять химический состав, не быть токсичной, огне и взрывоопасной, быть пластичной. Они могут быть твёрдыми (свинец и его сплавы, фторопласт, материалы на основе графита
или дисульфита молибдена), порошкообразными, жидкими.
115

С |
|
|
|
и |
|
|
|
бАРис. 131. Установка с независимой камерой |
|||
Рис. 130. Гидроэкструзионная промышленная |
сжатия [58]: 1–плунжер; 2–опора; |
||
установка прямого действия [58]: |
|
3–вертикальный контейнер; 4–затвор; |
|
1–пресс-штемпель; 2–пресс-шайба |
|
||
|
5–заготовка; 6–горизонтальный рабочий |
||
с уплотнительным узлом; 3–контейнер; |
|||
цилиндр; 7–калиброванное кольцо; |
|||
4– заготовка; 5–матричный узел |
|
||
Д8–запор матрицы; 9–подводящая магистраль |
Следует учитывать, что вязкость жидкостейИвозрастает с увеличением давления. Например при 400 МПа вязкость воды увеличивается в 1,35 раза, керосина в 50 раз, масла трансформаторного в 4500 раз, масло "замерзает" при 1000 МПа. При горячем выдавливании вязкость снижается.
При холодном гидропрессовании используют керосин, масло касторовое или веретенное (до 500 МПа), глицерин, этиленгликоль с глицерином, изопентан с бензином, бензин Б70, вода (при р = 1000 МПа); при горячем гидропрессовании - битум, битум с графитом, стекла, расплавы солей, графит.
116