Металлы для прессования. Продукция прессования.
Технологический процесс прессования.
1.Различают два основных метода прессования металла – прямой и обратный.
При прямом методе прессования (рис. 31, а)нагретую заготовку 3 помещают в контейнер 4 пресса. Контейнер имеет набор втулок 5 с различным внутренним диаметром, что позволяет прессовать на одной и той же установке слитки различного диаметра. С одной стороны контейнера посредством матрицедержателя 2 закреплена матрица 1. С другой стороны контейнера установлен пуансон (шплинтон) 6 с прессшайбой 7 на конце, которая входит во втулку контейнера. При работе пресса пуансон получает необходимое давление Р от плунжера и передает его через прессшайбу на заготовку, заставляя металл пластически деформироваться при прохождении через выходное отверстие матрицы. К концу процесса прессования в контейнере остается часть металла, называемая пресс – остатком слитка. Отходы металла составляют 18…20% массы слитка.
При обратном методе прессования металла (рис. 31, б) во втулку 4 контейнера 3 входит полый пуансон 5 с матрицей 6 на его конце; выходное отверстие в матрицедержателе 1 закрыто заглушкой 7. При движении пуансона матрица давит на слиток 2, в результате чего металл вытекает через отверстие матрицы в направлении, обратном перемещению пуансона.
При прессовании обратным методом по сравнению с прямым отходы металла меньше (5…6% массы слитка) и усилие прессования меньше на 25…30%.
Обратный и прямой методы прессования осуществляются на одном и том же прессе. Имеются специальные прессы обратного прессования, у которых на неподвижный пуансон надвигается контейнер со слитком, получающие
движение от главного плунжера. Рис. 31
Прессы обратного прессования имеют ограниченное применение вследствие сложности конструкции; в настоящее время их не строят.
При прессовании труб (рис. 31, в)нагретая сплошная заготовка 3,помещенная во втулку 5 контейнера 4,сначала несколько обжимается, а затем прошивается стальной иглой 7. Иглу укрепляют на конце пуансона или в проходящем через полый пуансон иглодержателе (как показано на рис. 31, в).При прошивке заготовки передний конец иглы выходит на некоторое расстояние из отверстия матрицы 1. Вследствие этого между стенками отверстия матрицы и наружной поверхностью стальной иглы образуется кольцевой зазор. При движении пуансона 6 вместе с прессшайбой 8 в направлении матрицы металл выдавливается через кольцевой зазор и принимает форму трубы 9. Наружный диаметр трубы равен диаметру отверстия матрицы, а внутренний – диаметру стальной иглы.
Трубы прессуют также из полых заготовок. В этом случае игла проходит через заготовку и занимает рабочее положение в матрице, после чего начинается процесс прессования.
Различают прессование без «рубашки» (рассмотренное выше), при котором прессшайба плотно входит во втулку контейнера, и прессование с «рубашкой», при котором диаметр прессшайбы на 2…3 ммменьше диаметра втулки контейнера. В последнем случае прессшайба врезается в слиток и выдавливает внутренние слои слитка, а наружные остаются в контейнере в виде полого цилиндра-рубашки; при этом качество изделий повышается. После рабочего цикла прессования рубашку удаляют из контейнера пуансоном с контрольной прессшайбой. Трубы прессуют без рубашки.
2.Процесс прессования металла состоит из следующих стадий: 1) подготовки слитка к прессованию (удаление наружных дефектов, разрезка на мерные длины и т. д.), 2) нагрева слитка до заданной температуры и подачи к контейнеру, 3) собственно прессования, 4) отделки изделия (охлаждение, ломка заднего конца для полного удаления пресс утяжины, резка на мерные длины, правка, удаление дефектов).
При прессовании выход годного металла обычно составляет 70…80%. В последние годы в связи с применением для контроля качества изделий ультразвуковых дефектоскопов выход годного металла несколько увеличился.
С целью уменьшения трения металла о стенки контейнера и достижения более равномерного истечения металла из матрицы применяют смазку – смесь машинного масла с графитом, жидкое стекло и др.
Температуру прессования выбирают, исходя из свойств обрабатываемого материала и ее влияния на качество получаемых изделий, стойкость прессового инструмента и усилие прессования. Температура прессования связана со скоростью прессования, т. е. скоростью движения пуансона в период рабочего хода (деформации металла). При высоких скоростях прессования температура металла заметно повышается. Это может привести к перегреву металла и получению изделия с трещинами и надрывами. На практике обычно придерживаются следующего правила: чем выше температура нагрева металла, тем меньше скорость прессования, и наоборот.
Скорость, с которой металл выходит из очка матрицы, называют скоростью истечения. Скорость истечения υисравна скорости прессования υnp,умноженной на вытяжку μ, т.е. υис = μυnp. Эта зависимость указывает на прямую связь скоростных условий процесса прессования со степенью деформации. Выбор скорости истечения зависит от пластичности металла или сплава. Так, алюминий, углеродистая и легированная сталь, медь, латуни Л62, Л96 и ЛС59–1, никелевые сплавы, титан и его сплавы при прессовании прутков и труб небольших размеров с вытяжками (μ > 30 допускают скорость истечения 100…500 см/сек, в то время как бронзы, алюминиевые сплавы (Д1, Д16 и т. д.) и большинство магниевых сплавов имеют скорость истечения 5…10 см/сек (в ряде случаев ее можно увеличить до 20…25 см/сек.)Превышение указанных скоростей приводят к образованию поперечных трещин и разрывов. Следовательно, при выборе параметров процесса прессования установление рациональной скорости истечения металла имеет большое значение для получения качественных изделий и обеспечения высокой производительности пресса.
3. Прессование чаще всего применяют для обработки цветных металлов и сплавов и реже для обработки сталей.
Исходным материалом для прессования являются круглые слитки диаметром 120…680 мм и длиной 200…1000 мм и заготовки.
Прессованием можно получать различные профили (рис. 135): прутки диаметром 5…300 мм, трубы с внутренним диаметром 18…350 мм и толщиной стенки 1,25…50 мм и др.
Прессованные изделия из цветных металлов и сплавов(меди и ее сплавов, цинковых, титановых и др.), а также из сталей и сплавов в основном являются заготовками Рис. 32
для получения изделий волочением, холодной прокаткой и другими способами обработки. Прессованные профили из алюминия, магния и их сплавов, как правило, являются готовыми изделиями.