Методологічні вказівки до вивчення теоретичної частини
Спочатку слід вивчити теорію. При вивченні теоретичного матеріалу звернути увагу на принципи класифікації основних промислових матеріалів, на маркіровку вуглецевих і легованих сталей, чавунів, мідних, алюмінієвих, магнієвих і титанових сплавів.
Контрольні запитання
За якими ознаками класифікуються сталі ?
Як маркуються вуглецеві конструкційні сталі звичайної якості і якісні ?
Навести приклад вуглецевих інструментальних сталей і як вони легуються ?
Як маркуються леговані сталі ?
Як маркуються бронзи ?
Як маркуються латуні ?
Які існують алюмінієві сплави і як вони маркуються ?
Як маркуються алюмінієві сплави ?
Що таке дюралюміній ?
Що таке силумін ?
Як маркуються магнієві сплави ?
Як маркуються титан і його сплави ?
Лабораторна робота № 8 Пресування металів
8.1. Мета і завдання роботи
Познайомитися із суттю процесу пресування, інструментом і обладнан- ням, який застосовується при пресуванні.
Вивчення величин, які характеризують деформацію і характер деформації при пресуванні.
8.2. Основні теоретичні положення
Пресування являється одним із способів обробки металів тиском і заклю- чається у витискуванні металу, поміщеного в замкнуту порожнину – контейнер, через отвір матриці, що відповідає перерізу витискуючого профілю.
В промисловості застосовують головним чином два методи пресування – прямий і обернений.
Прямий метод (рис. 2.1.) полягає в тому, що течія металу через отвір ма- триці і рух діючого на заготовку зусилля P відбувається в одному напрямку.
Обернений метод (рис. 2.2) характеризується тим, що течія металу і рух штемпеля з матрицею відбувається в обернених напрямках, тобто назустріч один одному.
Заготовка 4 поміщена в контейнер 3, витискується штемпелем 1 через отвір матриці 2, утворюючи виріб 5.
Зовнішня конфігурація виробу визначається конфігурацією зовнішнього отвору матриці. В кінці пресування в контейнері залишається невелика частина металу, який називається прес-залишком, яка не використовується для одержання виробу.
При прямому методі пресування прес-залишок складає 18-20 % від маси заготовки, а при оберненому – 5-6 %. Враховуючи відходи металу при відділені заготовки від одержаного виробу, а також пресзалишка вихід річної продукції при пресуванні складає 75-80 %.
Так як при прямому методі пресування заготовка переміщається в сере- дині контейнера і дотикається до стінок прес-втулки, а при оберненому – залишається нерухомою, то в другому випадку внаслідок зменшення тертя зусилля пресування менше приблизно на 25-30 %.
1 – штемпель (шплінтон); 2 – прес-втулка; 3 – контейнер; 4 – прес-шайба;
5 – заготовка (метал, який випресовується); 6 – матриця; 7 – матриця-тримач;
8
– прес-виріб.
Рисунок 8.1 - Схема методу прямого пресування
1 – пустотілий шлінтон; 2 – прес-виріб; 3 – прес-матриця; 4 – заготовка;
5 – контейнер; 6 – днище із вставкою (пробкою).
Рисунок 8.2 - Схема методу зворотнього пресування
Обернений метод пресування одержав в промисловості обмежене засто- сування із-за складності конструкції штемпеля і преса в зв’язку з необхідністю пропускати через них одержаний нагрітий виріб.
Вихідною заготовкою при пресуванні являється зливок або прокат. Стан поверхні заготовок виявляє значний вплив на якість поверхні і точність пресо- ваних профілів. В зв’язку з цим, в багатьох випадках заготовку попередньо обточують на верстаті. Особливу увагу приділяють нагріваню заготовки і очис- тки її від окалини, так як окалина різко понижує стійкість матриць. Процес пресування характеризується такими особливостями:
8.2.1 Пресуванням можуть виготовлятися різні профілі як простої, так і склад- ної форми, яка не може бути одержана другим способом обробки мета- лів тиском (прокаткою і ін.).
8.2.2 Процес пресування може здійснюватись як в холодному так і в нагрітому стані металу. При пресуванні метал піддається всесторонньому нерівномірному стискуванню і при цьому набирає високу пластичність. Ці обставини дають можливість успішно обробляти пресуванням багато інших труднодеформуючих спеціальних сталей, титанові сплави і інші малопластичні метали і сплави. Пресування відрізняється великою гнучкістю процесу при одержані різних профілів, ніж інші способи обробки металів тиском.
8.2.3. Заміна деталей робочого інструменту (матриці при пресуванні прутків або матриці і виправки при пресуванні труб) дозволяє легко і скоро перейти від виготовлення одного профілю виробу до іншого. При цьому зміна інструменту при пресуванні значно простіша зміни валків при прокатці. Завдяки цьому дрібні серії профілів більш економічно виготов- ляти пресуванням, ніж прокаткою.
До основних інструментів при пресуванні відносяться : матриця, прес-шайба, матрицетримач, штемпель, контейнер з трубкою, а також голка і гол- котримач, які застосовуються при пресуванні труб.
В якості обладнання для пресування в промисловості одержали найбіль- ше поширення гідравлічні преси прямого пресування з горизонтальним і верти- кальним розміщенням плунжера і контейнера. Зусилля сучасних гідравлічних пресів досягає 750 MH (75000 т с).
8
.2.4.
Основними величинами, які характеризують
деформацію при пресуванні є коефіцієнт
витягування і степінь деформації
(степінь обтисненя).
1 – прес-шайба; 2 – матриця; 3 – прес-втулка; 4 – голка (дорн); 5 – прес-виріб (труба).
Рисунок 8.3 -Схема виробництва труб методом прямого пресування
Коефіцієнт витягування являє собою відношення площі перерізу контей- нера F0 до площі перерізу отвору матриці (або всіх отворів ∑Fi ) і виражається формулою:
Звичайно він коливається в межах 8 – 80. Для міді, алюмінію і ряду сплавів кольорових металів коефіцієнт витягування досягає 500 – 700.
Ступінь деформації – це відношення різниці між площею контейнера F0 і площею перерізу отвору F1 матриці (або всіх отворів ∑Fi ) до площі перерізу контейнера і виражається формулою:
В випадку пресування труб приймається відповідне відношення кільцевих площ. Ступінь деформації значно впливає на характер стікання металу, на зусилля пресування, а також на величину і рівномірність механічних властивостей пресованих виробів. При пресуванні ступінь деформації складає 80 – 98 %.