книги из ГПНТБ / Колпашников А.И. Гидропрессование металлов

Для горячего гидропрессования профилей использу­ ют матрицы из стали ЗХ2В8, термообработанные на твердость #.RC=48-=-52, или из сплава ЖС6.

Следует отметить, что при гидропрессовании матри­ ца и контейнер защищены от воздействия горячего металла, поэтому условия работы инструмента резко улучшаются. К состоянию поверхности матрицы не предъявляются жесткие требования, как при обычном прессовании.

Для гидравлических прессов рекомендуется исполь­ зовать радиальные матрицы или матрицы с двойным конусом. Матрицы обоих типов выполняют разъемными из двух-четырех частей (в зависимости от конфигура­ ции профиля) для облегчения их изготовления и ремон­ та. Канал в матрице располагают таким образом, чтобы центр окружности, описанный вокруг профиля, на­ ходился на оси прессования. Такое расположение обеспе­ чивает равнопрочность частей разъемной матрицы, а также позволяет унифицировать другие инструменты (мундштуки, подкладные диски и направляющие).

На механических прессах целесообразно применять разъемные матрицы, изготовляемые как одно целое с внутренней втулкой контейнера, что способствует по­ вышению отвода тепла и значительно облегчает изго­ товление и эксплуатацию инструмента.

Чтобы обеспечить условия для наиболее равномер­ ного истечения металла через канал матрицы и умень­ шения истирания рабочего пояска, входные части на матрицах выполняют с радиусным переходом от торца матрицы к рабочему пояску или с входным конусом от диаметра контейнера к периметру канала матрицы.

Наиболее благоприятные результаты получаются при использовании матриц, рабочая поверхность кото­ рых образована двумя конусами: с большим углом при вершине на входе в очаг деформации и с малым на вы­ ходе из него. Поэтому рекомендуется применять косинусоидальные разъемные матрицы, изготовленные заод­ но целое с контейнером. Использование косинусоидальной матрицы позволяет существенно уменьшить работу сдвига на выходном участке очага деформации, а на опасном участке перехода от большего конуса к мало­ му в сочетании с увеличенным калибрующим пояском (20—25 мм) ввести противодавление.

Изношенные матрицы ремонтируют либо частичной наплавкой дефектных мест, либо сплошной наплавкой рабочего пояска (электродами из сплава ЖС6) с после­ дующей обработкой канала матрицы в соответствии с размерами по чертежу.

Стойкость матриц при горячем гидропрессовании профилей жаропрочных сплавов на никелевой основе составляет 300—600 прессовок. Для изготовления прессштемпелей можно использовать стали 5XITB или ЗХ2В8, а также новые инструментальные стали.

Рис. 34. Схема горячего гидропрессоваиия полых изделии:

а — нагретая заготовка, помещенная в контейнер; б — начало гидропрессо­ ваиия; в — конец гидропрессоваиия; / —- заготовка; 2 — стеклоткань; 3 — графит

Перед прессованием основной инструмент подогре­ вают до 200—250° С. Для предотвращения чрезмерного нагрева матриц после нескольких прессовок необходи­ мо охлаждать инструмент струей сжатого воздуха или мелко распыленной водно-воздушной смесью.

Перед прессованием полость контейнера и матрицу смазывают графитомасляной смазкой [графитовый по­ рошок марки КК (ГОСТ 4401—58)+масло машинное (ГОСТ 1707—51) в пропорции 2 : 1 ] .

Нагретую в оболочке из стеклоткани и графита за­ готовку загружают в контейнер, затем ведут прессова­ ние.

В процессе прессования графит обеспечивает схему гидростатического выдавливания, ведя себя при высо­ ком давлении и температуре подобно вязкой жидкости.

Отсутствие контакта нагретого металла с инструментом в сочетании со стеклосмазкой и высокой скоростью вы­ давливания обеспечивает условия, близкие к изотерми­ ческим, что является решающим условием получения качественных прессизделий. При этом между матрицей и прессуемым металлом формируется устойчивая сма­

статок отсутствует.

В зависимости от требований к точности размеров де­ талей можно применять способ калибровки «на провал»

иправку по длине за счет усилия выдавливания (рис. 95).

Вэтом случае создается противодавление, величина ко­ торого зависит от площади контакта заготовки со втулкой.

Готовые пресснзделия охлаждают в ящике с песком. Профили, отпрессованные способом горячего гидропрес­ сования, имеют поверхность без видимых дефектов на всей длине, не требующую дальнейшей очистки. В не­ которых случаях может быть применена пескоструйная обработка для удаления остатков стеклографитовой смазки. Резку профилей в меру производят на.аиодномеханических станках.

Все работы по изготовлению профилей из жаропроч­ ных сплавов на никелевой основе необходимо прово­ дить, соблюдая правила по технике безопасности

и промсаиитарии, разработанные для соответствующего

1)на прессе необходимо устанавливать вытяжные вентиляционные устройства, обеспечивающие не менее чем пятикратный обмен воздуха;

2)рабочее пространство пресса должно быть снаб­ жено ограждениями или перекрываться в момент хода пресса. С этой целью необходимо использовать листы железа толщиной не менее 5 мм.

Описанная технология изготовления профилей из жаропрочных сплавов наникелевой основе имеет сле­

грева металла по методу С. Е. Кузнецова было разра­ ботано оборудование для гидропрессоваиия квазижид­

Г л а в а V

КАЧЕСТВО ГИДРОПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ

1. СВОЙСТВА ГИДРОПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Метод гидростатического прессования позволяет по­ лучать изделия, имеющие очень точные размеры, отлич­ ное качество поверхности и высокий уровень механичес­ ких свойств [8] .

Качество поверхности изделий при гидростатическом прессовании зависит от' ряда факторов. Улучшению ка­ чества поверхности прессизделий способствуют следую­ щие мероприятия: механическая обработка заготовки, увеличение вытяжки, увеличение твердости поверхно­ сти матрицы и повышение вязкости смазки при прессо­

мически неупрочняемых алюминиевых сплавов достига­ ется холодной деформацией. После выдавливания жид­ костью предел прочности значительно повышается, при­

ной деформации при выдавливании жидкостью сохраня­ ется высокий уровень пластических свойств.

Так, в рассматриваемом примере при увеличении вы­ тяжки пластические характеристики алюминия остаются

При освоении прессования жидкостью высокого дав­ ления термически неупрочняемых сплавов необходимо учитывать тенденцию к динамическому возврату [145] и возможность рекристаллизации от тепла, выделяющего­ ся при холодном прессовании.

Т а б л и ц а 26 Механические свойства гидростатически прессованных прутков

Для объяснения механических свойств важно знать структуру металла, деформированного в холодном со­ стоянии. Структуру холоднокатаного алюминия изучал Свонн [145] с помощью электронного микроскопа. Гра­ ницы зерен с высокой плотностью дислокаций были об­ наружены после малых степеней холодной деформации с небольшим количеством дислокаций внутри зерен. Та­ кие стенки, возникающие во время холодной деформации металлов, состоят из сложного сплетения дислокаций. Величина зерен в алюминии, как было обнаружено Свонном, сначала резко уменьшалась с увеличением дефор­ мации; стабильный размер достигался После ~20% - ного обжатия по толщине. Предполагают, что это явле­ ние связано с динамическим возвратом.

Прочностные и пластические свойства алюминия по­ вышаются с увеличением давления выдавливания [9] . Как известно, при проведении испытаний на разрыв в ус-

прутков обычным методом, причем равномерность

.свойств по длине и поперечному сечению прутка исклю1 чителыю высокая. Важно отметить, что при таком значи­ тельном росте предела прочности удлинение также уве­ личивается по сравнению с обычно прессованными прут­ ками на 20—40%. Одновременный рост прочностных и пластических характеристик — замечательная особен­ ность процесса гидростатического прессования.

Макро- и микроструктура полностью соответствуют высоким механическим свойствам прутков. Прутки име­ ют плотную равномерную структуру без каких-либо ог­ рублений ее в поверхностных слоях.

Для получения сопоставимых результатов заготовки

ся «ерш». Гидростатически прессованный пруток имеет хорошее состояние поверхности.

На том же рисунке показана макроструктура по­ перечного сечения прутков сплава Діб, -отпрессованных обычным (в) и гидростатическим (г) методами и термообработанных. На периферии прутка, полученного обыч­ ным прессованием, после термообработки появился крупнокристаллический ободок небольшого размера, не­ смотря на применение смазки. Гидростатически прессо­ ванный пруток имеет плотную равномерную макрострук­ туру, крупнокристаллический ободок отсутствует.

Как видно из изложенного выше, гидростатическое прессование улучшает свойства термически упрочняе­ мых сплавов, причем уровень механических свойств во многом зависит от того, на каком этапе термообработки