«Технология процессов прессования и волочения»

1. Введение в технологию прессования.

Прессование металлов   способ обработки давлением, заключающийся в выдавливании (экструдировании) металла из замкнутой полости (контейнера) через отверстие матрицы, форма и размеры которого определяют сечение прессуемого профиля.

При прессовании металлов создаётся высокое гидростатическое давление, вследствие чего значительно повышается пластичность металла. Прессованием можно обрабатывать многие хрупкие материалы, неподдающиеся обработке другими способами (прокаткой, ковкой, волочением).

Этот процесс является типовым для многих отраслей промышленности. Например, его используют при формовании химических волокон, стержней и труб из высокомолекулярных соединений, жгутов из резины, стержней из графита, панелей из строительных паст.

Название происходит от английского слова extrusion – выдавливание, формование.

Процесс прессования наиболее широко распространен при обработке металлов и сплавов. Прессованием изготавливают длинномерные полуфабрикаты самого различного поперечного сечения (прутки, трубы и профили) из алюминиевых, магниевых, медных, титановых сплавов, сталей, жаропрочных и других металлов и сплавов.

По упрощенной схеме процессы прессования металлов подразделяются на два основных метода – прямой и обращенной или обратный.

Различают следующие виды прессования металлов (рис.1):

с прямым истечением металла (направление движения металла совпадает с направлением движения пресс-шайбы — схемы а и б) и

с обратным (металл течёт навстречу движению матрицы, которая выполняет также функции пресс-шайбы, — схемы в и г).

Рис. 1. Схемы прессования профиля сплошного сечения

а - с прямым истечением металла; б - трубы с прямым истечением металла;

в - профиля сплошного сечения с обратным истечением металла; г - трубы с обратным истечением; д - трубы или полого профиля из заготовки сплошного сечения (прессование со сваркой); 1 - заготовка; 2 - пресс-штемпель; 3 - пресс-шайба; 4 - контейнер; 5 - матрица; 6 - матрицедержатель; 7 - пресс-изделие; 8 - игла; 9 - иглодержатель; 10 - пробка.

         При прессовании металла (заготовка -1) с прямым истечением профиля сплошного сечения (схема а) пресс-штемпель (2) через пресс-шайбу передаёт давление на заготовку (1), находящуюся в контейнере (4). При этом металл заготовки выдавливается в отверстие матрицы (5), закрепленной в матрицедержателе (6), и образует профиль – пресс – изделие (7).

Скорость истечения профиля во столько раз превышает скорость движения пресс - штемпеля (скорость прессования), во сколько раз площадь сечения полости контейнера больше площади отверстия в матрице.

При прессовании трубы с прямым истечением (схема б) металл заготовки (1) выдавливается в кольцевой зазор между матрицей (5) и иглой (8), образуя трубу (7) заданной конфигурации. В этом случае заготовка (1) перемещается не только относительно контейнера (4) , но и относительно иглы (8).

         При прессовании металла с обратным истечением (схема в) силовое воздействие на заготовку (1) осуществляется через контейнер (4), получающий движение в направлении, указанном стрелкой, через укороченный пресс-штемпель - пробку (10), запирающую контейнер (5). С другой стороны контейнер запирается удлинённым матрицедержателем (6), в котором закреплена матрица (5). При перемещении контейнера (4) вместе с ним перемещается заготовка (1), и металл выдавливается в канал матрицы, образуя профиль (7).

         При прессовании металла с прямым истечением (схемы а, б) вследствие трения металла о поверхность контейнера периферийные слои заготовки испытывают значительно более высокие сдвиговые деформации, чем центральные слои. Неравномерность деформации приводит к различию структуры и свойств по сечению изделия; особенно заметно это при прессовании прутков большого диаметра.

При прессовании металла с обратным истечением (схемы в, г) трение металла о поверхность контейнера отсутствует, вследствие чего неравномерность структуры и свойств по сечению изделия значительно меньше. Кроме того, при обратном истечении значительно меньше усилия, требуемые для прессования металла, благодаря чему возможно снижение температуры нагрева заготовок и повышение скорости процесса.

         Для получения труб и полых профилей из алюминиевых и магниевых, а в некоторых случаях медных и титановых сплавов используется также прессование металла со сваркой (схема д). Заготовка (1) под давлением, передаваемым пресс-штемпелем 2), рассекается гребнем матрицы (5) в зависимости от его конструкции на два или несколько потоков металла. Эти потоки затем под действием высокого давления свариваются, охватывая сплошной массой иглу матрицы, выполненную за одно целое с гребнем. Окончательно труба формируется в кольцевом зазоре между матрицей и иглой.