Инструмент для прессования выдавливанием

Технология прессования выдавливанием из нагретых металлических слитков заключается в том, что с помощью пуансона через матрицу прессуют профили и трубы. При этом время соприкосновения инструмента с деформируемым материалом значительно, поэтому к жаропрочности инструментов для прессования выдавливанием в зависимости от температуры прессования, составляющей ~ 200˚С для свинца и 1200˚С для стали, предъявляются высокие требования. Кроме того, необходимо учитывать, что силовая нагрузка на отдельные детали инструмента при прессовании выдавливанием очень большая.

Усилия, развиваемые в контейнерах, при данных температурах могут быть выдержаны лишь составными предварительно напряженными конструкциями, позволяющими добиться благоприятного распределения напряжений и высокого коэффициента использования материала. Для точного расчета стягивающих усилий в случае высоких температур и напряжений в контейнерах и длительном нагружении инструментов следует учитывать ползучесть инструментальных сталей. Для высоконагруженных внутренних втулок контейнеров при обработке легких сплавов преимущественно первые две марки стали, содержащие ~ 0,40 % C, 5 % Cr, 1,4 % Mo, 0,4 или 1 % V, с временным сопротивлением ~1400 МПа. При подпрессовке сплавов тяжелых металлов для изготовления внутренних втулок рекомендуется применять хорошо зарекомендовавшую себя аустенитную дисперсионно-твердеющую сталь Х6NiCrTi26.15, предел текучести которой при температурах до ~ 700°С составляет 960МПа. Промежуточные и наружные втулки слиткоприемников также изготавливают из стали Х38СrMoV5.1 или из низколегированных сталей, например 40СrNiMo7, но их прочность, составляющая соответственно ~ 1200 и ~ 1100 МПа, несколько ниже, чем прочность внутренних втулок.

Для изготовления пуансонов при низкой тепловой нагрузке можно рекомендовать сталь 56СrNiMoV7, а во всех других случаях ранее названные стали Х38СrMoV5.1 и X40CrMoV5.1. Вследствие высоких сжимающих усилий прочность пуансонов должна составлять 1600–1800 МПа.

При прессовании выдавливанием труб влияние температуры на прессовый дорн очень велико. Поэтому их изготовляют из жаропрочных сталей Х32СrMoV3.3, X45CoCrWV5.5.5 и X20CoCrWMo10.9 или из никелевых сплавов типа NiCr19CoMo. В отдельных случаях требования к прочности прессовых дорнов можно удовлетворить лишь путем применения интенсивного внутреннего охлаждения.

Матрицы при прессовании выдавливанием относятся к деталям инструментов, подверженным наиболее высоким тепловым и механическим нагрузкам. Проходя через матрицу, прессуемый материал не только нагревается сам, вследствие внутреннего трения до очень высокой температуры, но дополнительно нагревает поверхности матрицы, с которыми он соприкасается. Вследствие сильного нагрева матрицы при подпрессовке сплавов тяжелых металлов подвергается отпуску, следствием которого являются быстрый износ, а также деформация и снижение размерной стабильности матрицы. В случае сложной формы рекомендуется применять подвергнутые переплаву стали с низкой степенью ликвидации и более высокими свойствами в поперечном направлении. Для уменьшения фрикционного износа матриц, предназначенных для обработки легких металлов, их азотируют. Для подпрессовки тяжелых металлов сталь, содержащую 3 % Сr и 3 % Mo, использовать уже нельзя, а следует применять стойкие к отпуску жаропрочные стали, содержащие 4,5 или 5,5 % W и 4,5 или10 % Co. Для прессования проволоки, с успехом применяются твердые сплавы на основе кобальта, а также дисперсионно–твердеющие высокожаропрочные никелевые сплавы типа, например, NiCr19CoMo. Матрицы, изготовленные из холоднодеформированных аустенитных сталей, например, из стали Х50NiCrWV13.13, также могут выдержать высокие рабочие температуры. Накопленные в результате холодной ковки матричные диски из аустенитной стали сохраняют свою прочность, достигнутую благодаря холодной деформации, вплоть до температуры рекристаллизации, составляющей > 850°C.