Файл: Колпашников А.И. Гидропрессование металлов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 147

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

t

именно выстрела. Характер протекания процесса гид­ ростатического прессования сплавов АМгб и Д і б оди­ наковый, однако начальный скачок давления при прес­

совании

сплава Ді б больше,

следовательно,

и большее

количество

избыточной энергии

накапливает

жидкость,

и при относительно

большем

количестве

ее по сравне­

нию

с объемом заготовки

может происходить явление

мгновенного выдавливания

заготовки.

 

 

 

При

истечении металла

рывками

па

поверхности

прутка

образуются

пережимы.

Иногда происходит от­

рыв

прутка

от заготовки

под

действием

сил инерции.

Это

является недостатком

процесса

гидростатического

прессования. Подобный характер истечения можно объяснить тем, что смазочная пленка недостаточно про­ чна. Нарушение ее приводит к временному возрастанию сопротивления истечению металла, процесс истечения прекращается и возобновляется лишь при возрастании

давления до определенной величины.

 

Результаты

эксперимента хорошо согласуются с вы­

водами предыдущего

параграфа. Из формулы (67) сле­

дует, что с увеличением предела

текучести

деформиру­

емого металла требуется большая скорость

перемеще­

ния заготовки

для

создания

стабильной

жидкостной

пленки в контактной зоне

очага деформации.

В нашем эксперименте

скорость перемещения заго­

товки для всех металлов была одинаковой и составляла

v3 = v„ —

=

2,7

^

ь.им'сек.

 

 

 

Для

установления

жидкостного

режима

трения при

выдавливании

заготовок сплавов Д і б и АМц на основа­

нии формулы

(67) требуются

скорости

при а = 10 град

hi — Ъякм,

"По = 3,3-104 г/(см-сек),

(О"Т )АМЦ

—7-108дин/

/слг2 т )діб = 3 1 • 108

дин/см2:

 

 

 

 

\'°-Л їм,, =

 

 

: =

0,6

см-сек;

 

\ з/АМц

.

3 . 3 i 3 . 1 0 4

 

 

 

 

, *

=

5 - 1 0 - 4 - З Ы 0 8 - 0 , 1 7 6

0 о

 

 

 

(-о )„,.

 

 

= 2,8 см

сек,

 

\ 3 -'Д'6

 

з - з , 3 - ю 1

 

 

 

 

т. е. скоростные возможности установки обеспечивали жидкостные условия трения при выдавливании низко­ прочных металлов типа АМц, поэтому процесс проходил


равномерно при постоянном давлении. При выдавлива­ нии высокопрочных металлов типа Д і б скорость заго­ товки была почти в пять раз ниже требуемой для обес­ печения надежной смазочной пленки в процессе истече­ ния, что и привело к выдавливанию металла рывками.

Начальная сила, которая «страгивает» металл с мес­ та, значительно превышает силу, необходимую для ис­ течения металла при установившемся процессе. Избы­ точная сила Р „ з б вызывает ускоренное движение метал­ ла. Однако функция РУзб =f(t) —убывающая, так как давление жидкости за счет ее расширения быстро сни­ жается. Объем выдавленного металла при этом тем больше, чем больше отношение объема жидкости к объ­ ему металла заготовки и чем больший скачок давления жидкости наблюдался в начальный момент истечения металла, т. е. чем большее количество избыточной энер­ гии аккумулируется в жидкости .

 

Определить объем выдавленного металла можно ис­

ходя

из

формулы

для

определения

коэффииента

сжи­

маемости

жидкости:

 

 

 

 

 

 

 

 

В =

- ^ S - .

 

 

 

 

 

 

 

(78)

ло

Увеличение объема

жидкости на

величину

AQM

мог­

произойти только

в

результате

выдавливания такого

же

объема металла

 

заготовки AQ3, т. е. можно

записать

 

д<г, = р<гждр.

 

 

 

 

 

 

 

(79)

 

Скорость истечения металла при описываемом харак­

тере

истечения можно

определить,

исходя из того

фак­

та,

что

в некоторых

экспериментах

при

выдавливании

заготовок

сплава Д і б

происходил

отрыв

отпрессованно­

го прутка в месте выхода его из

калибрующего пояска.

Очевидно,

что при

этом напряжения, возникшие в метал­

ле прутка

под действием сил инерции, превысили предел

прочности металла

заготовки:

 

 

 

 

 

 

Г

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(80)

 

г

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Инерционные силы определяем по формуле

 

 

At = mnpfnp,

 

 

 

 

 

 

 

(81)

где /пр -ускорение, с которым движется

пруток.

 


Это ускорение связано простой зависимостью с уско­ рением заготовки л,:

/ п р =

Л/3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(82)

Заготовка

 

под действием избыточной силы движется

в контейнере

 

ускоренно. Скорость ее меняется от нуля

до t i j . Путь,

 

который

 

при

этом

проходит

заготовка,

ра­

вен tnp/v3.

Зная

это, можно определить среднее ускоре­

ние,

которое

действовало на

заготовку:

 

 

 

 

 

v\ Ъ

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V'

=

V

" T '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

i

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 8 3 )

Подставляя

найденное

значение

/ м р

в формулу

(81),

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

_

 

 

 

 

vl

 

 

 

 

_

р

.

 

 

р

_

FK Р»и

 

г п

П1Пр

 

^ ' пр

; Шп р г к

( п р р; г п

 

^

 

ИЛИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(84)

где тпр

—масса

отпрессованной части

прутка.

 

Следовательно,

при

гидростатическом

прессовании

сплава

Д і б

 

 

скорость

истечения

металла составляет

( о в = 4 0

кГ/мм2;

р=2,7

 

г/см3)

 

 

 

 

 

 

 

vn

=

і

/

о

2

40-9,8-Ю»

=

с

о п

 

,

сек,

 

 

 

 

1 /

 

 

1

 

 

539 м

'

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

2,7-10?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т.е. близка к скорости выстрела.

 

 

 

 

Стабилизировать

 

 

процесс

 

 

истечения

металла

при

гидростатическом прессовании можно правильным под­ бором жидкости достаточной вязкости; при этом разни' ца между начальным и установившимся давлением вы­ давливания сводится к минимуму.


Площадь индикаторной диаграммы в координатах усилие — ход плунжера' представляет собой работу, ко­ торая затрачена на деформирование металла и на сооб­ щение ему кинетической энергии, причем в кинетичес­ кую энергию переходит потенциальная энергия сжатой жидкости и упругодеформированного инструмента (см. рис. 5):

и

 

£ n = j p ( / ) d t e ^ i .

(85)

о

Считая, что в момент разрядки контейнера потенци­ альная энергия жидкости переходит в кинетическую энергию вылетающего прутка и частично расходуется на преодоление сопротивления истечению последних порций металла при выходе из конуса матрицы, можно записать:

—£— + # с . і Л = +

( 8 б )

В последней стадии прессования сила сопротивления истечению металла изменяется от {Rc.H)max До нуля. Это изменение силы происходит на пути, равном высоте мат­ рицы /„. Работу сил сопротивления истечению можно приближенно записать в виде:

Л

(^c-ii)max .

 

 

 

 

2

 

 

 

Р в ( 4 - k )

= (Яси)™*4; Л . , , =

P a { l l ~ h )

/ м .

(87)"

Следовательно, окончательно

скорость

вылетающего

прутка равна

 

 

 

ч , = V^-'^Tl')

+

< -

(88>

При выдавливании заготовки

из сплава АМц с вытяж­

кой Я = 10 давление выдавливания составило 8700 ат. Уси-

р j t D 2

лие определяем по формуле Р = - ^ - ^ - =8700 - 3,02- 0,785=

=

8700-7,07 кг. Остальные параметры были следующими:

DH

= 2 0 мм; h = 30 мм; т3 =0,00862 (кг-сек2) 1м; 13 =

=

 

100 мм; dK = 6 мм; / м = 40 мм.


Все данные подставляем в формулу (88):

 

8700-7,07-0,0122-10000

,

, Q 0027-25)= =

 

86,2

(

'

= 296

місек,

 

 

т. е. пруток вылетает со скоростью выстрела. Скорость же истечения чрезвычайно мала:

v„ = 0,0027 м/сек-25 = 0,0675 м/сек.

Работа деформации переходит в тепловую энергию, которая при гидростатическом прессовании с высокой

Л г, °с

800

 

 

 

 

 

 

1 /

 

 

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/-

 

 

200

 

 

 

 

 

 

0,5

10

1,5

2,0

 

 

 

 

 

In Л

Рис.

60. Определение теплового

эффекта при гндропрессованни:

 

/ — Д і б ;

2 — АМгб;

3 Бр.Х0,5; 4 АМц; 5 — А Д 1;

а — установка с

ка­

лориметром;

б — зависимость

теплового эффекта от

\nh

 

скоростью полностью аккумулируется в заготовке. Работа деформации на индикаторной диаграмме изображается в виде площади прямоугольника 1уАВ12 (см. рис. 5):

Рв (l2-li)F

=

 

Im3cAT;

 

(89)

Dl

L

nDl

nDl

 

 

Рв

" У

P =

 

-±1арЫТ;

 

 

D;

4

 

 

 

 

AT

 

 

1

m;

AT =

mpB,

Ipc '

Ipc