3.12. Прессование

Прессование — процесс придания деформируемому металлу заданной формы путём его выдавливания из замкнутого объёма через отверстие, контейнера, сечение которого меньше площади поперечного сечения исходной заготовки. Прессованием получают изделия с разнообразными формами поперечного сечения.

Для получения прутковых изделий (рис. 3.51, а) исходную заготовку 3 укладывают в полость контейнера 4. Давление пресса передается на заготовку пуансоном 5 через пресс-шайбу 6. При этом металл заготовки выдавливается в отверстие матрицы 1, укрепленной в матрице-держателе 2. При прессовании трубы (рис. 3.51, б) пуансон 5 с пресс-шайбой 6 выдавливает металл заготовки 3 из контейнера 4 в зазор, образованный матри­цей 1, укрепленной в матрицедержателе 2, и иглой 7, т. е. толщина стенки трубы соответствует величине зазора.

Существенной особенностью прессования является то, что деформируемый прессованием металл оказывается в условиях всестороннего сжатия. Такое напряжённое состояние прессуемого металла обеспечивает более благоприятные условия прессования, чем при других видах обработки. Поэтому подвергнуть прессованию можно и низко­ пластичные металлы и сплавы, которые практически не обрабатываются при других видах обработки давлением. Процесс прессования чаще всего осуществляют при высоких или повышенных температурах. Однако при использовании высокопрочных инструментальных сталей и специального оборудования прессование можно осуществлять и без нагрева заготовок. В соответствии с видом взаимного перемещения прессуемой заготовки и контейнера различают прессование с прямым, боковым, обратным или совмещённым истечением.

Рис. 3. 51 Схемы прессования (Зорчев): 1 – матрица; 2 – матрицедер-жатель; 3 – деформируемый металл; 4 – контейнер; 5 – пуансон; 6 – пресс-шайба; 7 - игла

Холодное прессование (выдавливание). В настоящее время холодное прессование все шире внедряется в производство мелких и средних деталей, которые до недавнего времени изготавливали только обработкой резанием. Форма деталей, получаемых холодным выдавливанием, весьма разнообразна (рис. 3.52). Детали, изготовленные этим методом, имеют точные размеры, чистую поверхность, не требуют обработки резанием и только в некоторых случаях проходят чистовую обработку. Кроме того, в процессе холодного выдавливания детали упрочняются. Это дает возможность заменить более дорогие сплавы на более дешевые, которые за счет упрочнения получают повышенные механические свойства. Одним из недостатков процесса является потребность в приложении больших удельных давлений до 25 МПа, что отрицательно влияет на стойкость инструмента и ограничивает область применения холодного выдавливания сравнительно небольшими по массе и габаритам изделиями.

Рис. 3.52 Примеры деталей, полученных холодным выдавливанием

Наиболее распространено прессование с прямым истечением, которое применяется для получения как сплошных, так и полых профилей.

Деформирование при прессовании идет в закрытом штампе (контейнере) и осуществляется по нескольким схемам (рис. 3.53). При прямом прессовании (рис. 3.513, а) металл течет через отверстие в матрице 2 в направлении движения пуансона 1. Отросток детали получает форму поперечного сечения отверстия, а оставшийся в матрице объем металла оформляется пуансоном и формой дна матрицы. Если на торце пуансона имеется стержень, входящий в отверстие матрицы, то деталь будет иметь сквозное отверстие (рис. 3.53, б). Обратное прессование также применяется для получения сплошных и полых тел. Процесс когда металл течет в направлении, обратном движению пуансона, называется обратным выдавливанием (рис. 3.53, в и г). При боковом выдавливании (рис. 3.53, д) металл вытекает в отверстие, расположенное в боковой поверхности разъемной матрицы. Если металл течет одновременно и вверх и вниз, то такое выдавливание называется комбинированным (рис. 3.53, е).

Поскольку пластическая деформация при выдавливании идет в условиях всестороннего сжатия, то возможно ведение процесса с очень большими степенями деформации ε (в %), которые характеризуются отношением разности площади поперечного сечения исходной заготовки Fо и площади поперечного сечения выдавленной части детали к площади F поперечного сечения выдавленной части детали:

Рис. 3.53 Схемы процессов холодного выдавливания

Так, при прямом выдавливании стали ε = 60…95 %,а при обратном ε — 40 …75 % (верхние пределы относятся к малоуглеродистым сталям, а нижние—к средне- и высокоуглеродистым). При выдавливании алюминиевых сплавов е приближается к 100 %.

Исходным материалом для холодного выдавливания служат прутки круглого сечения, проволока в бунтах, полосы и лента в рулонах. Прутки и проволоку режут на заготовки чаще всего в специальных штампах на кривошипных прессах общего назначения.

Штампы для холодного выдавливания изготавливаются универ­сальными, предназначенными для штамповки группы однотипных деталей, с быстрой заменой рабочих элементов. В штампах должно быть обеспечено хорошее направление рабочих частей. Наиболее распространены штампы с направляющими колонками и втулками.

Стенки матриц при выдавливании сталей испытывают высокие удельные давления до 100 МПа. Для повышения прочности и надежности матрицы делаются многослойными, состоящими из нескольких цилиндров (2, 3, 4), причем каждый больший цилиндр одет на меньший с натягом.

Зазоры между пуансонами и матрицами при прямом выдавливании делают по возможности минимальными во избежание образования торцового заусенца.

К оборудованию, применяемому для холодного выдавливания, предъявляются высокие требования. Механические прессы должны иметь высокую точность направления ползуна и жесткость всей конструкции, что обусловлено повышенными требованиями к точности выдавливаемых заготовок. Прессы должны иметь выталкиватель с усилием в 10—15 % от усилия пресса и с большим ходом.

Для холодного выдавливания используют чеканочные кривошипно -коленные прессы Барнаульского завода и кривошипные прессы общего назначения с усилиями 16 и 25 МН (1600…2500 тс). Основным оборудованием для прессования являются гидравлические прессы.