книги из ГПНТБ / Колпашников А.И. Гидропрессование металлов

ляется при прессовании труднодеформируемых жаро­ прочных сплавов на никелевой основе.

Нагревательное устройство (см. рис. 79) представля­ ет собой барабан с шестнадцатью независимыми нагре­ вательными камерами 2, работающими по принципу

«Г? і

Рис. 79. Схема установки для гндропрессования квазижндкнми средами и автоматизированным циклом прессования

электронагрева С. Е. Кузнецова. На передний конец заготовки 11 надевают графитовую заглушку, с по­ мощью которой фиксируется положение заготовки в ка­ мере. Затем вокруг заготовки насыпают токопроводящий порошок. Состав порошка: 80% коллоидального графита, 10% талька, 5% шамота, 5% стеклопорошка.

Порошок насыпают доверху так, что он окружает со всех сторон заготовку ровным слоем, толщину которого определяют из соотношения

Нагревательная камера, подготовленная таким обра­ зом, автоматически подается в периодически освобожда­ ющиеся ячейки (после каждого цикла прессования), футерованные огнеупором 6 нагревательного устройства. После прессования камера автоматически извлекается из гнезда и поступает на участок загрузки и подготовки.

товой заглушкой наезжает на медную кольцевую клем­ му, а верхний металлический кожух приходит в сопри­ косновение со вторым электродом в момент установки. Электроток подводится от скользящих электроконтак­ тов 3 и протекает от металлического кожуха через поро­ шок на основе графита, заготовку и нижнюю графито­ вую заглушку 10 к нижней медной клемме. Напряжение на клеммах 15—20 в. Мощность, развиваемая каждым нагревателем, при массе заготовки сплава ЖС6-КХІ до 1 кг составляет 5—6 кет. Такая мощность позволяет на­ гревать заготовку до 1100° С за 2,5—3 мин. Барабан за­ креплен на оси, вокруг которой он может свободно вра­ щаться. Ось 4 закреплена в подшипниках таким обра­ зом, что при повороте барабана на угол 360 град/16 ось нагревательных камер последовательно и точно совме­ щается с осью прессования. Барабан закреплен в рабо­ чем положении с помощью фиксатора 13, который пру­ жинами постоянно прижимается к гнезду 14, располо­ женному на корпусе 5 барабана. Привод барабана осуществляется с помощью электродвигателя 15 и муф­ ты сцепления 16.

В момент включения муфты сцепления 16 замыкает­ ся цепь электромагнита фиксатора 13, который втягива­ ет сердечник, связанный с фиксатором, при этом само­ блокируется кнопка включения муфты и электромагни­ та. После поворота барабана на угол 360 град/16 упор нажимает на концевой выключатель и размыкает бло­ кирующую цепь, одновременно обесточивается муфта и электромагнит.

Под действием пружин фиксатор входит в гнездо 14 и закрепляет барабан. В этот момент подается команда на перемещение прессштемпеля 7, который, совершив рабочий ход, вытесняет из нагревательной камеры в ра­ бочий контейнер 8 заготовку 11 вместе с квазижидкой оболочкой 12 и производит процесс гидродинамического выдавливания прессизделия 9.

Установка может работать в автоматическом режи­ ме, при этом команда к тому или иному исполнительно­ му органу поступает от концевых выключателей, которые в определенной последовательности вводятся в действие

в зависимости от положения прессштемпеля 7 и бараба­ на 1. Установка может быть переведена и на ручное уп­ равление.

Применение способа гидродинамического прессова­ ния квазижидкими средами по описанной технологии позволило получить высококачественные прутки ряда труднодеформируемых сплавов (см. рис. 77). Внедрение этой технологии в промышленное производство обеспе­ чивает исключительно высокий технико-экономический эффект.

На рис. 22 приведена схема высокомеханизирован­ ного горизонтального пресса гидростатического прессо­ вания. Размещение жидкости в резервуаре, сообщаю­ щемся с рабочим контейнером, обеспечивает автомати­ ческую подачу жидкости в контейнер перед каждым циклом прессования. Операции подачи заготовки в кон­ тейнер, герметизации ее в матрице и последующего вы­ давливания осуществляет рабочий плунжер, оснащен­ ный пружинным механизмом. Важное преимущество установки — простота и надежность работы всех узлов.

При работе на вертикальном прессе рабочую жид­ кость удобно размещать в сосуде, сообщающемся с ра­ бочим контейнером. Герметизацию отверстия в матрице можно осуществлять с помощью заглушки, поджимае­ мой пружиной с наружной стороны матрицы. В момент выдавливания вытекающее прессизделие отодвигает за­ глушку, по окончании процесса заглушка снова пере­ крывает отверстие в матрице.

Механизации процесса заливки жидкости в верти­ кально расположенный контейнер способствует приме­ нение автоматически действующих дозирующих уст­ ройств (см. рис. 67). Автоматизации процесса гидроста­ тического прессования способствует использование схемы с независимыми камерами сжатия и рабочего контейнера. Упрощается загрузка заготовки в рабочий контейнер, установка и смена матрицы, создание проти­ водавления и пр.

На рис. 23 приведена схема установки с взаимно перпендикулярным расположением осей камеры сжатия и рабочего контейнера. Для полной механизации всех операций и возможности автоматизации предусмотрены механизмы загрузки, запирания контейнера, выдачи за­ готовки, создания регулируемого противодавления. Это

имеет существенное значение в промышленных услови­ ях как для повышения производительности, так и для гарантированного выполнения правил техники безопас­ ности.

Наиболее производительным процессом гидропрес­ сования при полной автоматизации производственного цикла является полунепрерывное и непрерывное прессо­ вание по схемам, приведенным на рис. 11 и 12.

7. ГИДРОПРЕССОВАНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ И МЕДНЫХ СПЛАВОВ

Медные и алюминиевые сплавы стали подвергать прессованию раньше, чем другие металлы. Первый пресс Дика был сконструирован и применен более 75 лет тому назад для прессования медного сплава. Прессова­ ние алюминиевых сплавов начинается с момента их про­ мышленного применения. Поэтому в процессе производ­ ства прессизделий из указанных сплавов накоплен значительный опыт, освоено производство большого сортамента прутков, труб, профилей и различных изде­ лий:

1)пруткн диаметром от 6 до 280 мм;

2)трубы наружным диаметром от 25 до 280 мм и толщиной стенки от 2 мм и выше;

3)уголковые профили по ГОСТ 8110—56 с высотой

числе и бурильные трубы.

Таким образом, можно сделать вывод, что метод гидростатического прессования, безусловно, не сможет вытеснить высокоэкономичные и эффективные способы обычного прессования изделий из алюминиевых и мед­ ных сплавов, а явится лишь дополнением, расширяю­ щим возможности процесса.

При переходе на технологию гидропрессоваиия не­ обходимо провести глубокий сравнительный техникоэкономический анализ с традиционными методами прес­ сования. На основе накопленного опыта по гидропрес­ сованию указанной группы сплавов можно назватьсле­ дующие перспективные направления внедрения новой технологии.

1. Получение за один цикл проволоки непосредствен­ но из слитка с вытяжками более 1000 из низкопрочных

ивысокопластичных сплавов.

2.Прессование прутковых полуфабрикатов различно­ го поперечного сечения, используемых в качестве заго­ товки для последующей штамповки, с целью получения изделий лучшего качества при высокой равномерности распределения механических свойств.

3.Прессование особо тонкостенных труб и полых про­ филей из относительно тонкостенной заготовки.

Перечисленные в ГОСТ 4784—65 алюминиевые спла­ вы, а также не вошедшие в ГОСТ сплавы в процессе об­ работки горячим прессованием ведут себя каждый по-разному. Для удобства рассмотрения технологическо­ го процесса прессования можно разбить их на следую­ щие группы.

1. Чистый и низколегированный алюминий: АВ0000, АВ0О0, АД00, АДО, АД1, АД и сплавы АМц, Д12, A M r l

иАВ.

2.Сплавы системы А1—Си—Mg—Мп типа дюралю­ миний: Д1, Діб, В65, ВД17, Д18.

5.Высокопрочные сплавы системы А1—Си—Mg—Zrr В93, В94, В95, В96, ВАД23.

6.Магналий — сплавы А1 с Mg: АМг2, АМгЗ, АМг4, АМг5, АМгб.

Все остальные сплавы и полуфабрикаты из алюминия типа САП необходимо рассматривать отдельно.

Химический состав и средние механические свойства типичных сплавов приведенных выше групп указаны

втабл. 12 и 13.

Сцелью разработки оптимальной технологии прессо­ вания указанной группы сплавов исследовали зависи­ мость давления выдавливания от температуры (таб\п. 14*

состаренные

рис. 80), степени деформации и геометрии инструмента. Изучали влияние различного состава жидкостей на дав­ ление выдавливания и качество поверхности прутков (табл. 15). Определяли характер течения металла в за­ висимости от температуры и степени деформации мето-

Рис. 80. Зависимость давления выдавливания от логарифма вы­

гидростатическое прессование

дом прессования разрезных заготовок с координатной сеткой.

Результаты экспериментов, приведенные в табл. 14 и на рис. 80, показывают, что прессизделия из высоко­ пластичных термически неупрочняемых алюминиевых сплавов АД1 и АМц можно получать холодным гидропрессоваиием, причем при больших степенях деформации давление выдавливания не превышает 10 000—15 000 ат. Полученные изделия имеют отличное качество поверх­ ности и высокий комплекс механических свойств.

Давления выдавливания высокопрочных термически неупрочняемых алюминиевых сплавов типа АМгб и мед­ ных низколегированных сплавов типа Бр.Х0,5 быстро растут с увеличением степени деформации, что объясни-

ко ухудшает качество прессизделий и нередко приводит к полному их разрушению. Поэтому для получения вы­ сококачественных изделий из термически неупрочняемых алюминиевых сплавов можно рекомендовать технологию гидропрессоваиия с нагревом металла заготовки до

ное выдавливание всего объема заготовки при значитель­ ном избыточном давлении жидкости. Изделия при этом имеют плохое качество поверхности. Кроме того, холод­ ная обработка сплавов типа Д і б снижает прочностные свойства в термически обработанном состоянии.

Анализ данных, полученных при гидростатическом прессовании сплавов Д і б и АД31, а также анализ меха­ нических свойств прутков, приведенный ниже, показыва­ ет, что оптимальными параметрами гидростатического

контейнера и рабочей жидкости 200°С, остальные пара­ метры те же, что для сплава Діб .

При гидропрессовании алюминиевых и медных спла­ вов наблюдается значительный тепловой эффект. Повы­ шение температуры при гидропрессовании необходимо учитывать при подборе жидкости и смазки и при прогно­ зировании получаемых механических свойств. Например, при холодном гидропрессовании термически неупрочняе-

мых сплавов результаты нагартовки могут быть сильно снижены за счет теплового эффекта (рис. 81).

Расчет теплового эффекта можно вести по формулам: для алюминия и алюминиевых сплавов

Расчетом теплового эффекта по приведенным выше формулам можно в первом приближении определить тео­ ретически возможное максимальное повышение темпера­ туры в очаге деформации. Фактически скачок температу­ ры может быть значительно ниже, так как значение дав­ ления выдавливания, входящее в формулу, само сильно зависит от температуры в очаге деформации. Точность результатов повышается при снижении вытяжки.

Алюминиевые сплавы отличаются повышенной адге­ зией к поверхности инструмента при горячем прессова­ нии. Налипание металла на матрицу приводит к ухуд­ шению качества поверхности прессизделий, повышению неравномерности истечения и снижению стойкости инст-