Прессование

§ 1. Сущность метода

Сущность способа прессования заключается в выдавливании металла, заключенного в замкнутую полость, через отверстие меньшего сечения исходного металла.

Прессование чаще всего применяют для обработки цветных металлов и сплавов и реже для обработки сталей.

Прессованием можно получать различные профили: прутки 5―300 мм; трубы с внутренним 18―350 мм с толщиной стенок 1,25―50 мм и др.

Исходным материалом для прессования являются круглые слитки 120―160 мм и длиной 200―1000 мм и заготовки.

Прессованные изделия из цветных металлов (меди и ее сплавов, цинковых, титановых), а также из сталей и сплавов в основном являются заготовками для получения изделий волочением, прокаткой и др. Прессованные профили из алюминия, магния и их сплавов являются готовыми изделиями.

§ 2. Методы прессования

Различают 2 основных метода прессования: прямой и обратный.

При прямом методе прессования течение металла совпадает с направлением движения пуансона; при обратном методе металл течет навстречу направлению движения пуансона.

Рис.

При прямом методе прессования нагретую заготовку 1 помещают в контейнер 2 пресса. Контейнер имеет набор втулок с различным внутренним диаметром, что позволяет прессовать на одной и той же установке слитки различного диаметра. С одной стороны контейнера посредством матрицедержателя 3 закреплена матрица 4. С другой стороны контейнера установлен пуансон 5 с прессшайбой 6 на конце, которая входит во втулку контейнера. При работе пресса пуансон получает необходимое давление Р и передает его через прессшайбу на заготовку, заставляя металл пластически деформироваться при прохождении через выходное отверстие матрицы. К концу прессования в контейнере остается часть металла, называемая пресс-остатком слитка. Отходы металла составляют 18―20% от массы слитка.

При обратном методе прессования во втулку контейнера 2 входит полый пуансон 5 с матрицей 4 на его конце. Выходное отверстие в матрицедержателе 3 закрыто заглушкой 6. При движении пуансона матрица давит на слиток 1, в результате чего металл вытекает через отверстие матрицы в направлении, обратном перемещению пуансона.

Рис.

При прессовании обратным методом по сравнению с прямым отходы металла меньше (5―6% массы слитка), а усилие прессования меньше на 25―30%.

Прямой и обратный методы прессования осуществляются на одном и том же прессе. Имеются специальные прессы обратного прессования, у которых на неподвижный пуансон надвигается контейнер со слитком, но они имеют очень ограниченное применение из-за сложности конструкции.

§ 3. Прессование труб

При прессовании труб нагретая сплошная заготовка 1, помещается во втулку контейнера 2, сначала несколько обжимается, а затем пронизывается стальной иглой 8. Иглу укрепляют на конце пуансона или в проходящем через полый пуансон иглодержателе. При прошивке заготовки передний конец иглы выходит на некоторое расстояние из отверстия матрицы 4. Вследствие этого между стенками отверстия матрицы и наружной поверхностью стальной иглы образуется кольцевой зазор. При движении пуансона 5 вместе с прессшайбой 6 в направлении матрицы металл выдавливается через кольцевой зазор и принимает форму трубы 7. Наружный диаметр трубы равен диаметру отверстия матрицы, а внутренний – диаметру стальной иглы.

Рис.

Трубы прессуют также из полых заготовок. В этом случае игла проходит через заготовку и занимает рабочее положение в матрице, после чего начинается процесс прессования.

§ 4. Прессовый инструмент и оборудование для

прессования

Основными инструментами являются матрица, прессшайба, матрицедержатель, пуансон, контейнер со втулкой, а также игла и иглодержатель при прессовании труб.

К инструменту предъявляются большие требования по стойкости и относительной неизменяемости размеров и профиля в условиях высоких температур (от 800―900º до 1000―1250º) и больших нагрузок. Изготавливают инструмент из легированных сталей и сплавов 38ХМЮА; 5ХНМ; 4ХВ2С и др.

Процесс прессования осуществляется при температурах горячей обработки давлением на прессах.

По типу производства прессы разделяют на гидравлические и механические, а по методу работы – на прессы прямого и обратного прессования. В промышленности получили наибольшее распространение гидравлические прессы с горизонтальным или вертикальным расположением контейнера.

Горизонтальные гидравлические прессы прямого прессования по назначению делятся на прутковые и трубные. Их прессовая установка состоит из собственно пресса, распределителя воды к рабочим частям пресса, насосной станции, аккумулятора воды высокого давления, аккумулятора воды низкого давления. Усилие прессов достигает 1500 т.

Особое внимание при прессовании уделяют нагреву металла и очистке его от окалины, т. к. заготовки с окалиной резко снижают стойкость матриц.

§ 5. Технологический процесс прессования

Процесс прессования металла состоит из следующих стадий:

1. подготовка слитка к прессованию (удаление наружных дефектов, резка на мерные длины);

2. нагрев слитка до заданной температуры и подача его к контейнеру;

3. собственно прессование;

4. отделка изделия (охлаждение, ломка заднего конца для полного удаления пресс-остатка, резка на мерные длины, правка, удаление дефектов).

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 усилия прессования.

Температура прессования связана со скоростью прессования, т. е. скоростью движения пуансона в период рабочего хода (деформации). При высоких скоростях прессования температура металла заметно повышается. Это может привести к перегреву металла и получения изделия с трещинами и надрывами. Поэтому чем выше температура нагрева металла, тем меньше скорость прессования и наоборот.

К достоинствам метода прессования относятся:

1. более высокая точность изготовления профилей, чем при прокатке;

2. возможность исключения малопроизводительных отделочных

операций;

3. высокая производительность;

4. возможность получения сложных профилей.

Наряду с достоинствами у прессования имеются существенныенедостатки:

1. значительный износ инструмента;

2. большой отход металла, особенно при прессовании труб большого диаметра.