3. Прессование

При прессовании металл, заключенный в приемнике-контей­нере, выдавливается через отверстие в матрице и получает фор­му поперечного сечения, соответствующего форме отверстия матрицы.

Прессование иногда называют выдавливанием, экструдиро-ванием. Прессование применяют для производства сплошных и полых профилей, в частности труб постоянного и переменного по длине сечения. Прессованные полуфабрикаты близки к профи­лям, получаемым прокаткой.

Прессование применяют также для изготовления поковок, имеющих форму стержня постоянного или переменного сечения

с утолщением на конце (например, клапан двигателя внутренне­го сгорания). Прессованием получают стержневые элементы та­ких поковок.

Различают два основных вида прессования: с прямым исте­чением и с обратным.

При прессовании с прямым истечением (рис. 143) металл 1 выдавливается из контейнера 2 так, что пресс-шайба 3 пуансо­ном 4 перемещается относительно стенок контейнера при отсут­ствии перемещения матрицы относительно стенок. При этом пе­ремещаться в пространстве может как контейнер, так и матрица. При прессовании с прямым истечением заготовка перемещается относительно стенок контейнера и на контактной поверхности по­являются силы трения, затрудняющие ее перемещение.

Прессованием с прямым истечением изготовляют сплошные (рис. 143, а) и полые профили (рис. 143, б). В последнем случае отверстие для истечения образуется стенками матрицы и иглой 5. Игла прошивает в заготовке отверстие в процессе прессования или вводится в отверстие заготовки, подготовленное сверлением или прошивкой на прессе.

полых профилей иногда применяют матри­цу с вмонтированной на ней иглой («язычковая» матрица, рис. 144). В матрицедержателе / вмонтирована матрица 2, имею­щая рассекатель 3, заканчивающийся иглой-язычком, входящим в отверстие матрицы и образующим кольцевой зазор. Прессуе­мый металл разделяется рассекателем на два потока, движу­щиеся по каналам 4 (показано стрелками 5). В обжимающей зо­не происходит сварка разделен­ных частей полого профиля.

Разновидностью прессования с прямым истечением является прессование с боковым истече­нием (рис. 145).

В настоящее время разраба­тывается процесс гидропрессования являющийся также разновидностью прессования с прямым истечением. Процесс гидропрессования заключается в том, что металл из контейнера выдавливается через отверстие матрицы не действием пуансона, как в обычном процессе, а дей­ствием жидкости, подаваемой в контейнер под высоким давле­нием (рис. 146). Металл в этом процессе изолируется от инстру­мента жидкостью, движущейся в направлении истечения с боль­шей скоростью, чем металл. Вследствие этого трение металла об инструмент заменяется трением о жидкость. При этом силы трения направлены в сторону истечения и тем самым снижают потребное усилие. При большой вязкости жидкости до­полнительные напряжения растяжения, вызываемые силами трения, могут превысить основные сжимающие напряжения, что приводит к разрушению прутка. Область применения гидропрес­сования ограничивается температурными условиями.

При прессовании с обратным истечением (рис. 147) матри­ца / пуансоном 2 перемещается относительно стенок контейне­ра 3. При прессовании сплошных профилей (рис. 147, а) заго­товка 4 выдавливается через отверстие в матрице, а при прессо­вании полых профилей и труб — через замкнутый канал,

образованный пресс-шайбой 5 и стенками контейнера 3 (рис. 147, б) или матрицей 1 и иглой 6 (рис. 147, в). При этом перемещаться в пространстве может как контейнер, так и пу­ансон.

При прессовании с обратным истечением заготовка относи­тельно стенок контейнера не перемещается, за исключением не­большого объема вблизи матрицы. Поэтому влияние трения на усилие прессования и течение металла в этом процессе значи­тельно меньшее, чем при прессовании с прямым истечением.

Иногда применяют совмещенное прессование, при котором прямое и обратное истечение металла происходят одновременно или последовательно. На рис. 148 представлена схема процесса прессования сплошного профиля с одновременным истечением направо (прямое истечение) и налево (обратное истечение).

Прессованием можно получать сплошные и полые профили с плавным или ступенчатым поперечным сечением по длине. Для этого применяют сменные матрицы, разъемные матрицы с пере­мещающимися частями, конические и перемещающиеся иглы [61] Основная схема напряженного состояния при прессовании — всестороннее неравномерное сжатие

Прессование обладает следующими преимуществами по сравнению с другими процессами обработки металлов давлением — прокаткой, волочением, ковкой:

1. Механическая схема дефор­мации (всестороннее сжатие с одной деформацией растяжения), характеризующая процесс прес­сования, является схемой, обе­спечивающей наибольшую пла­стичность деформируемого металла. Поэтому прессованием мож­но деформировать малопластичные по природе металлы !и сплавы, которые другими методами деформировать невоз­можно.

2. Прессованием можно получать сплошные и полые профи-, ли очень сложной формы поперечного сечения (рис. 149) —трубы с наружными и внутренними продольными и поперечными реб-

рами, полые профили с несколькими каналами сложной формы и т. п. Размеры и форму поперечного сечения можно плавно или ступенчато изменять по длине профиля.

3. При прессовании легко осуществляется переход с одного профиля на другой простой заменой матрицы. Поэтому прессо­вание целесообразно применять при мелкосерийном производст­ве даже таких профилей, которые можно изготовлять прокаткой (например, турбинные лопатки, требующиеся разных типоразме­ров при небольших количествах).

4. При прессовании обеспечивается высокая точность разме­ров сечения по сравнению с горячей прокаткой, так как упругие деформации инструмента ничтожны.

Вместе с тем прессование имеет следующие недостатки, которые ограничивают область его применения:

1. Механическая схема деформации, обеспечивающая высо­кую пластичность, требует повышенного усилия для деформации. Это создает тяжелые условия службы инструмента — матриц и игл.

При прессовании нагретого металла усилие снижается, но ус­ловия службы инструмента ухудшаются. В связи с этим инстру­мент изготовляют из сложнолегированных сплавов, производят частую его смену.

Процесс прессования применяют при изготовлении профилей из цветных металлов и сплавов, обладающих относительно невы­соким сопротивлением деформации и температурой плавления. Прогресс в разработке жаропрочных сплавов в последнее время позволил применить прессование для обработки сталей и спла­вов на основе железа.

2. Прессованные изделия характеризуются значительной не равномерностью свойств по сечению и длине в результате неравномерности деформации (более резко выраженной, чем при прокатке-.

3. При прессовании по сравнению с прокаткой получается больший расход металла из-за необходимости осуществлять прессование не до конца, оставляя пресс-остаток.

Указанные преимущества и недостатки прессования ограни­чивают область его применения производством профилей из ма­лопластичных металлов и сплавов, профилей сложной формы, при мелкосерийном изготовлении профилей.

ВОЛОЧЕНИЕ

Волочение металлов применяют при производстве изделий малых сечений и относительно большой длины — проволоки, труб малого диаметра и с тонкой стенкой. При этом суммарная степень деформации достигает высоких значений.

Широко применяют также волочение относительно крупных сечений горячекатаных прутков с целью повышения точности размеров сечения и улучшения качества поверхности. Волочение изделий почти всегда осуществляют в холодном состоянии. При горячей прокатке трудно обеспечить высокую точность размеров сечения в основном из-за упругих деформаций клетей и их дета­лей; поверхность горячекатаных прутков покрыта окалиной, ча­стично вдавленной в поверхность прутка. При волочении после удаления окалины поверхность прутков улучшается, точность размеров повышается.

Волочение изделий с невысокими степенями деформации с целью придания изделиям повышенной точности размеров се­чения и гладкой поверхности называют калибровкой.

Исходным материалом при волочении является катанка, прутки и трубы, получаемые горячей прокаткой или прессова­нием.