| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
29. Пресування і волочіння металів
§ 11. Сутність процесу пресування
Пресування довгих виробів складного профілю здійснюється на потужних гідравлічних пресах. Нагріте злиток 3 (рис. IV.16, а) циліндричної форми поміщається в порожнину товстостінного сталевого циліндра 4, званого контейнером преса; з іншого боку контейнера закріплюється матриця 2 з жаротривкої сталі (ЗХВ8 або 5ХВС), що має отвір, відповідний за формою перерізу пресованого виробу.
Тиск на метал передається пуансоном б (шплинтоном), на кінці якого укріплена змінна прессшайба, щільно входить у порожнину контейнера. Пуансон жорстко з'єднаний з головним поршнем (плунжером) гідравлічного циліндра преса, в який надходить вода під тиском 150 - 200 ат (14,7 - 19,6 МПа). Діаметр головного плунжера преса досягає 2000 мм і більш, тому питомий тиск прессшайбы, має порівняно невеликий діаметр (60 - 500 мм), на метал дуже велика і досягає 10000 кГ/см2 (981 МПа).Прессшайба, повільно пересуваючись вздовж контейнера, видавлює металевий пруток 1 через отвір матриці. В кінці операції В контейнері залишається невелика частина злитка, звана прессостатком, що містить зазвичай недоброякісний метал. Зворотний хід пуансона з прессшайбой здійснюється двома поворотними циліндрами, розташованими симетрично по боках головного циліндра.
Відмінною особливістю пресування є наявність різко вираженою схеми всебічного нерівномірного стиснення металу (під дією прессшайбы і за рахунок протитиску стінок контейнера), що значно підвищує його пластичність. Тому пресуванням обробляються і малопластичні метали і сплави, обробка яких тиском іншими способами приводить до шлюбу (в результаті утворення тріщин).
Вихідним матеріалом для пресування служать злитки з кольорових металів: міді, алюмінію та їх сплавів (бронзи, латуні), нікелевих і магнієвих сплавів, а також зливки зі сталі. Діаметр злитків з кольорових сплавів становить 50 - 800 мм при довжині 120 - 1800 мм.
Пресуванням отримують складні профілі різного перетину довжиною до 25 - 35 м (рис. IV.17, а) і прутки діаметром 5 - 200 мм, труби гладкі і ребристі діаметром до 400 мм і вище при товщині стінок 1,5 - 8 мм Прутки невеликого діаметру, отримують пресуванням через кілька отворів в одній матриці.
Принцип пресування використовується і при гарячої штампування в закритих штампах виробів з легованої сталі: клапанів автотракторних двигунів, турбінних лопаток та ін, а також при холодної штампування видавлюванням порожнистих тонкостінних виробів із товстолистової заготовки.
Механічні властивості виробів залежать від ступеня обтиснення вихідного литого металу. Чим вона більше, тим дрібніше буде кристалічна структура готового продукту і тим вище виходять його механічні властивості.
При пресуванні розрізняють дві швидкості, що характеризують процес: швидкість пресування υn, з якою рухається прессшайба в контейнері, і швидкість витікання υu, що представляє собою швидкість витікання металу через очко матриці. Ці швидкості зв'язані співвідношенням: υu = λυn, де λ - коефіцієнт витяжки, рівний відношенню площ поперечних перерізів порожнини контейнера і отворів матриці. При пресуванні λ = 8 ÷ 50. При дуже великих швидкостях витікання в прутки утворюються тріщини, «йоржі» та інші дефекти.Швидкість витікання для дуралюмина дорівнює 3 - 6 см/сек, магнієвих сплавів 4 - 50 см/сек, алюмінію 10 - 250 см/с, міді і її сплавів 10 - 500 см/сек.
§ 12. Технологія пресування
Розрізняють два основних методи пресування: прямої (див. рис. IV.16, а) і зворотний (рис. IV.16, б).
Прямий метод пресування описано у § 11 і застосовується для прутків, складних профілів і труб. Пресування за методом зворотногозастосовується головним чином для одержання прутків. У цьому випадку шплинтон робиться порожнистим, і на його кінці зміцнюється матриця. Під час руху шплинтона зліва направо матриця, грає одночасно і роль прессшайбы, тисне на торцеву частина злитка, при цьому метал змушений витікати в зворотному напрямку, так як порожнину контейнера з протилежного кінця закрита масивної наполегливою шайбою.Якщо при прямому пресуванні вся маса злитка переміщається в контейнері в напрямку течії металу, то при зворотному пресуванні злиток нерухомий відносно стінок контейнера, внаслідок чого значно зменшується дія сил тертя при пресуванні.В результаті зусилля пресування зворотним методом знижується на 25 - 30%.
До переваг зворотного методу відноситься також і зниження втрат металу в прессостаток, який з 15 - 18% від ваги злитка при прямому пресуванні знижується до 5 - 6%. Однак конструкція преса для зворотного пресування складніше, і тому він рідше застосовується на практиці, ніж прямий.
Пресування труб проводиться зазвичай прямим методом, хоча можливо пресування коротких труб великого діаметру (300 - 400 мм) методом зустрічної течії металу.
При пресуванні труб прямим методом (рис. IV.17,6) нагріте злиток надсилається в порожнину контейнера 3 прессшайбой 2 шплинтона 1, злегка обжимається в ній, а потім прошивається наскрізь сталевою голкою 4. Голка пов'язана штоком 8 з плунжера гідравлічного прошивного циліндра, розташованого по осі преса позаду головного циліндра, керуючого робочим ходом прессшайбы. Передній кінець голки проходить крізь злиток, висувається на деяку відстань з отвору матриці 5 і зупиняється.Потім включається головний циліндр преса, починає свій рух прессшайба з шплинтоном, і відбувається видавлювання металу 7 через кільцевий зазор, утворений стінками отвору матриці і зовнішньою поверхнею голки (рис. IV.17, в). Зовнішній діаметр одержуваної труби 6 відповідає, таким чином, діаметру отвору матриці, а внутрішній - діаметру голки. Величина відходу металу (видри) при прошивці є значною і сягає при такому способі пресування труб 20 - 40% від маси зливка.
Преси, використовувані для виготовлення прутків, профілів і труб по конструкції поділяються на вертикальні зусиллям 300 і 600 т (2,94 і 5,88 МН) і горизонтальні зусиллям від 600 до 14 000 т (5,88 до 137,3 МН). На вертикальних пресах отримують прутки та тонкостінні труби діаметром до 40 мм і довжиною до 3 м; готовий виріб при пресуванні на таких пресах виходить вниз, в підвальне приміщення. На горизонтальних пресах отримують труби та прутки великих розмірів.
На пресі 14 000 т (137,3 МН) крім профілів з постійним перетином по довжині виготовляють деталі ступінчастої форми, а також ребристі панелі для літаків. Останні видавлюються спочатку у вигляді профілю U-образної або кільцевої форми, розгорнутих потім в плоску панель на спеціальній машині. На зазначеному пресі виготовляються також труби діаметром 500 мм, довжиною 15 м при товщині стінки до 6 мм
Пресуванням отримують і сталеві профілі з допуском ±0,4 мм; для отримання ще більшої точності розмірів перерізу вони піддаються калібрування волочінням.
По продуктивності процес пресування стали успішно конкурує з прокаткою, так як місячний випуск на пресі 3000 т (29,4 МН) досягає 8000 т, при цьому точність одержуваних пресуванням виробів вище, ніж при прокатці. Головною ж перевагою процесу пресування є можливість отримання досить складних профілів, виготовлення яких прокаткою взагалі нездійсненно.
§ 13. Сутність процесу волочіння і область його застосування
При волочінні, що представляє собою процес протягування заготовки через отвір в матриці (рис. IV.18), має місце схема об'ємно-напруженого стану з одним головним розтягуючим напруженням σ₁ вашим зусиллям волочильного стана, і двома іншими, рівними за величиною головним стискають напруг σ₂ і σ₃, створюваним протитиском стінок матриці.
Наявність значного за величиною головного розтягуючого напруження σ₁ знижує пластичність металу, обмежену до того ж умовами холодної обробки. Тому при волочінні недопустимі великі ступеня деформації, і за одну протяжку зменшення площі перерізу заготовки не перевищує 25 - 35%.Оскільки основною метою волочіння є отримання тонкого дроту з катанки діаметром 5 - 6 мм, то внаслідок обмеженості величини обтиснення за одну протяжку доводиться протягувати заготівлю послідовно через ряд поступово звужуються отворів матриць або волок, щоб отримати необхідний остаточний діаметр дроту.
Зміцнення (наклеп) металу в процесі волочіння викликає наростаючу втрату пластичності металу, що може привести до обриву дроту.Щоб уникнути обриву дроту напруга натягу в кінці її, вытягиваемом з матриці, не повинно перевищувати межі текучості металу. Крім того, для попередження обривів внаслідок наклепу при багаторазовому волочінні доводиться вдаватися до відпалу напівфабрикату.Сумарні обтиснення заготовки між отжигами складають в середньому 75 - 85%.
Волочінням обробляють сталі різних марок, а також кольорові метали та їх сплави.
Волочіння застосовується для отримання тонкого дроту діаметром 0,02 - 1 мм і більше; тонкостінних труб, виготовлених попередньо прокаткою або пресуванням; при калібруванні сортового гарячекатаного прокату діаметром до 100 мм; для виготовлення фасонних профілів, з яких шляхом розрізання потім отримують готові деталі - призматичні і сегментні шпонки, призматичні напрямні для приладів, опорні призми, шліцеві вали, зубчасті храпові колеса для годинникового виробництва і т. п.
Останній вид волочіння різко скорочує витрату металу і трудомісткість виготовлення вказаних деталей у порівнянні з обробкою їх на металорізальних верстатах із сортового прокату.
|
| Категорія: Технологія металів | Додав: 25.09.2016
|
| Переглядів: 3534
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
