Технология прессование

При прессовании большое значение имеет подготовка слитков, заключающаяся в их резке на части, в некоторых случаях обработке наружной поверхности и, если требуется, расточке отверстия (для прессования труб). На поверхности слитков не должно быть остатков шлака, раковин, трещин других дефектов глуби­ной больше 3 мм.

Слитки из алюминиевых и магниевых сплавов обтачивают на станках. Слитки из медных, никелевых и других сплавов прессуют без обточки, так как эффект обточки не достигает цели из-за последующего окисления при нагреве. Для нагрева слитков или заготовок, как правило, применяют мазутные печи и электро­печи сопротивления. В последнее время установлено, что произ­водительность и экономичность прессования можно повысить за счёт осуществления нагрева заготовок индукционным методом, обеспечивающим большую скорость нагрева и малый угар металла. В качестве примера технологии прессования рассмотрим прес­сование труб по прямому методу, который представлен на рис. 30.

При прессовании труб на конце пуансона укрепляется игла. В зависимости от конструк­ции пресса крепление иглы на пуансоне бывает неподвижным и подвижным. В первом случае игла перемещается одновременно с пуансоном, во втором – игла имеет самостоятельное движение (как отдельно от пуансона, так и вместе с ним).

Прессование труб на прессе с самостоятельным движением иглыпроизводится по схеме, изображенной на рис. 30. Нагретый слиток, загруженный в контейнер, сжимается пуансоном с укреплённой на его конце прессшайбой. Конец иглы частично внедряется в слиток, после чего игла, укреплённая в иглодержателе, проходя через пуансон, проши­вает слиток,

Рис. 30. Схема технологии прессования трубы прямым методом:

а– момент загрузки заготовки; б– момент начала прошивки; в – конец прошивки; г – выдавли­вание; 1 – матрицедержатель; 2 – отверстие матрицы; 3 – контейнер; 5 – пуансон; 6 – прессшайба; 7 – игла;

8 – слиток; 9 – пробка (выдра); 10 – труба

выдавливая из него через матрицу, укрепленную в матрицедержателе, часть металла заготовки в виде усечённого конуса, называемого пробкой, или выдрой. За счёт дальнейшего поступательного движения пуансона слиток в виде трубы выпрессовывают через кольцевой зазор, образованный отверстием матрицы и иглой. Наружный диаметр трубы получается равным диаметру матрицы, а вну­тренний – диаметру иглы.

При прессовании труб так же, как и при прессовании прутков, из-за неравномерности вытекания металла в конце процесса при­ходится оставлять часть металла заготовки в контейнере для того, чтобы предотвратить попадание прессутяжки в изделие. Прессостаток представляет основную часть потерь металла при прессо­вании, и в зависимости от характера течения металла высота его может колебаться в пределах 5–30 % от диаметра слитка. Чем рав­номернее течение металла при прессовании, тем меньше прессутяжка и тем меньше отход на прессостаток. После окончания прессования прессостаток подлежит отрезке от основного изделия. В последнее время при производстве труб большого диаметра получил промышленное применение метод комбинированного прес­сования, объединяющий оба вида течения металла — прямое и обратное. При этом методе прошивка производится по обратному методу, а прессование трубы — по прямому. Указанный метод по сравнению с обычным методом прессования труб позволяет сокра­тить отход металла при прошивке слитка в 30–40 раз.

После прессования изделия подвергают соответствующей термообработке, например отжигу, закалке, старению и т. д., а также правке, резке и другим операциям, обусловленным требованиями на сортамент. Инструмент для прессования работает в тяжелых условиях, так как испытывает действие больших наг­рузок и высоких температур. Поэтому он изготовляется из высоко­качественных специальных сталей. Детали инструмента, сопри­касающиеся непосредственно с нагретым металлом, обычно изго­товляют из сталей 5ХНВ, 7X3, ЗХ2В8, ЭИ617, ЭИ661 и др. Поскольку прессование ведется с весьма значительными степенями деформации, то для осуществления этого процесса машины должны развивать большие усилия. Наиболее приемлемым обору­дованием, с этой точки зрения, являются гидравлические прессы, которыев зависимости от вида продукции прессования бывают горизонтальными или вертикальными. Конструкция гидравличе­ских прессов, применяющихся при прессовании, принципиально неотличается от прессов, применяющихся для свободной ковки. Для прессования используются прессы с усилиями от 300 т(3,0 МН)до 25 000 т (250 МН)и более.

Основными факторами, создающими отличительные особенности горячего прессования стали от прессования цветных металлов и сплавов являются: более высокое сопротивление деформации сталей по сравнению с цветными металлами и сплавами, более высокая тем­пература горячей деформации сталей и большее окалинообразование (у некоторых сталей). Под влиянием этих факторов стойкость инструмента может составлять всего несколько операций. Тем не менее, установлено, что прессование прутков с небольшой серией гораздо выгоднее прокатки, особенно для профилей, которые изготовить прокаткой трудно или вовсе невозможно.

В настоящее время прессованием обрабатывают углеродистые стали марок 20, 35, 45, 50, конструкционные ЗОХГСА, 40ХН, нержавеющие стали Х18Н9Т, ЭИ69 и другие высоколегированные стали. Размеры стальных прессованных изделий ГОСТом не предусматриваются. Например, заводы производят трубы с вну­тренним диаметром от 30 до 165 ммпри толщине стенки от 2 до 10 мм, профили с толщиной полки 2–2,5 мм слинейными разме­рами поперечных сечений до 200 мм.

Для обеспечения высоких и равномерных механических свойств по сечению стального изделия степени деформации должны быть: при литой заготовке не менее 80–85 %, а при катаной не менее 60 %. Скорость истечения при прессовании стальных про­филей должна быть достаточно высокой, чтобы падение температуры заготовки было наименьшим. Поэтому прессование углеродистых и низколегированных сталей производят со скоростями 3–6 м/с, а высоколегированных 1–2 м/с.

Удельные давления при прессовании стали достигают 130–160кг/мм²(1300–1600 МН/м²).При таких давлениях инструмент для прессования, особенно матрицы, должен быть высокопрочным и износостойким при повышенной температуре. Наилучший ре­зультат достигается при изготовлении матриц из жаропрочных сплавов, например марки ЖС6. Этот сплав применяется для матриц при прессовании углеродистых, нержавеющих и даже жаропроч­ных сталей. Иногда матрицы изготовляются с наплавкой из твер­дых сплавов ВК2 или ВК3.

Важной особенностью прессования сталей является при­менение быстрого нагрева (например, электронагрева) и специаль­ной смазки инструмента. Быстрый нагрев уменьшает окалинообразование, в результате чего снижается трение и повышается стой­кость инструмента. Смазка повышает стойкость инструмента и замедляет охлаждение заготовки. Наилучшие результаты дают стеклянные смазки в виде стеклянной ваты, порошка и др.

В последние годы горячему прессованию стальных изделий при­даётся огромное значение. В целом ряде случаев применение прес­сования для получения заготовок сложной формы значительно целесообразнее метода горячей объемной штамповки. Например, преимущества прессования видны при изготовлении таких тру­доёмких деталей, как лопатки турбин. Переход с объёмной штам­повки поковки лопатки на прессование сокращает припуск на ме­ханическую обработку и, кроме того, повышает работоспособность лопаток за счёт более однородной структуры металла по сечению их рабочей части (пера).

Дата добавления: 2014-01-20