Прессование металла.

Процесс прессования представляет собой выдавливание металла, помещенного в замкнутую полость контейнера, через отверстие матрицы. Этот способ находит широкое применение при деформировании как в горячем, так и в холодном состоянии металлов, имеющих не только высокую податливость, но и обладающих большой жесткостью.

Прессованием изготавливаются разнообразные виды изделий: цельные сечением 3¸250 мм; различные полые профили с постоянным и переменным сечением 20÷400 мм и толщиной стенки 1÷3 мм; трубы Æ 20¸400 мм при толщине стенки 1,5¸12 мм,. Некоторые виды изделий представлены на Рисунок 34. Профили, получаемые прессованием, часто оказываются более экономичными, чем изготовляемые прокаткой, а в некоторых случаях их невозможно произвести другим способом.

Рисунок 34 Виды отпрессованных изделий.

Основным преимуществом прессования металла относятся:

· возможность пластической обработки с большими вытяжками;

· обработка малопластичных металлов;

· возможность получения практически любого поперечного сечения изделия;

· универсальность оборудования для получения различных изделий;

· высокое качество поверхности, точность.

К недостаткам можно отнести:

· повышенный расход металла на единицу изделия;

· повышенный расход энергии;

· периодичность процесса;

· высокая стоимость инструмента.

Различают 2 основных способа прессования: прямой (Рисунок 35 а) и обратный (Рисунок 35 б).

При прямом методе нагретый слиток цилиндрической формы, помещенный в контейнер, подвергается неравномерному трехстороннему сжатию. Давление металлу передается пресс – штемпелем, матрица – неподвижна.

При обратном методе прессования пресс – штемпель делается полым и на его конце укрепляется матрица. При движении пресс – штемпеля справа налево, матрица, являющаяся одновременно и пресс – шайбой, давит на торцевую часть слитка, при этом металл вынужден вытекать в обратном направлении, т.к. контейнер в противоположном направлении закрыт массивной упорной шайбой. Если при прямом методе вся масса слитка перемещается внутри контейнера в направлении движения (течения) металла, то при обратном прессовании слиток неподвижен относительно стенок контейнера, вследствие чего значительно уменьшается действие сил трения при прессовании. В результате усилия прессование обратным методом снижается на 25¸30%, но конструкция пресса при этом усложняется. К преимуществам обратного метода относится также и снижение потерь металла, 15¸18% металла уходит в отходы при прямом методе, в так называемую выдру, и 5¸6% при обратном.

Рисунок 35 Схемы прессования: а – прямой метод, б – обратный метод.

Прессование труб производится обычно прямым методом, хотя возможно прессование коротких труб большого диаметра (300¸400мм.) обратным методом.

Рассмотрим прессование трубы прямым методом (Рисунок 36). Слиток помещается в контейнер, включается главный гидроцилиндр и начинается движение пресс–шайбы, при этом происходит распрессовка слитка, то есть заполнение контейнера металлом. Следующей операцией, перед прессованием, является прошивка металла в контейнере стальной иглой.

Игла связана со штоком специального прошивного цилиндра, расположенного по оси пресса среди главного гидроцилиндра. Передний конец иглы проходит через распрессованый металл, выдвигаясь на некоторое расстояние из отверстия матрицы, и останавливается. Величина отхода металла (выдры) при прошивке может достигать 20¸40% от массы слитка. Затем включается главный цилиндр пресса, начинает движение пресс–шайба и металл начинает течь через кольцевой зазор, образованный стенками отверстия матрицы и наружной поверхностью иглы.

Рисунок 36 Схема прессования полой заготовки.

Во время прессования возникает очаг деформации, который зависит от способа прессования, коэффициент трения, податливости металла. Различают три основных вида очага деформации, Рисунок 37.

Первый вид (Рисунок 37 а) характерен тем, что деформация сосредоточена вблизи матрицы.

Такой вид наблюдается при обратном прессовании, а также при прямом, если коэффициент трения низок (тщательная обработка стенок контейнера и качественная смазка). Прессование идет без «заворота» металла, механические свойства прутка по сечению и длине отличаются стабильностью.

Второй вид (Рисунок 37 б) очага деформации имеет место при средних значениях коэффициента трения и незначительных изменениях механических свойств сечения слитка в контейнере (при захоложенных периферийных слоях).

Очаг деформации распространяется на всю длину заготовки. Течение внутренних слоев происходит с некоторым опережением внешних. Появляются как бы два объема деформируемого тела: внешний и внутренний – . Однако прессование и в этом случае идет без «заворота».

Рисунок 37 Виды очага деформации.

Третий вид (Рисунок 37 в) очага деформации имеет место при высоком коэффициенте трения между стенкой контейнера и слитком, а также значительной жесткости внешних слоев заготовки по сравнению с внутренними. Очаг деформации характеризуется высокой неравномерностью течения металла и состоит из трех объемов. Объем , расположенный непосредственно перед матрицей, отличается наибольшей интенсивностью течения металла. Объем по мере развития деформации течет от периферии к оси заготовки, создает пережим в первом объеме - возникает вихревое движение металла. Объем примыкает к пресс–шайбе, он увеличивается к концу прессования. Процесс прессования прекращают до момента входа этого объема в матрицу, т.к. начнется процесс «заворота» и снижение качества изделия ввиду вовлечения в готовое изделие окалины, окисление частиц металла с поверхности слитка, другой структуры металла.

В местах перехода контейнера в матрицу появляются мертвые углы, в которых металл испытывает упругую деформацию. Наряду с отрицательной ролью мертвых зон (увеличивают пресс–остаток), они играют некоторую и положительную. В мертвых зонах скапливаются различные загрязнения металла. При определенных условиях эти примеси могут попасть в готовое изделие.