Файл: Колпашников А.И. Гидропрессование металлов.pdf

плотную графитную шайбу 3. Объем ее должен быть ра­ вен объему свободного пространства между контейне­ ром, заготовкой и пуансоном 1 при условии, что расстоя­ ние между пуансоном и заготовкой при выдавливании бу­ дет не менее 0,3—0,4 диаметра заготовки. Главное тре­ бование к материалу шайбы-—способность к разруше­ нию до порошкообразного состояния при удельных дав­ лениях не менее 2—3 кГ/мм2. Поскольку в начальный момент давление пуансона 1 через графитную шайбу 3 передается непосредственно на нижний торец заготов­ ки 4, то края ее торца пластически деформируются до тех пор, пока усилие деформации не превысит усилие разрушения шайбы. В результате этого создается плот­ ное соединение заготовки 4 с входным конусом матри­ цы 5, препятствующее истечению графита наружу; обра­ зовавшийся после разрушения шайбы графитный поро­ шок заполняет все свободное пространство вокруг заго­ товки и затекает в зазор между контейнером и пуансо­ ном. Для предотвращения истечения через этот зазор графита наружу на пуансоне / делают одну или две уплотнительные канавки.

В конечном итоге графитная порошкообразная среда уплотняется в такой степени, что обеспечивает равномер­ ное распределение давления пуансона по торцовой и бо­ ковой поверхностям заготовки. В результате этого соз­ дается схема гидравлического выдавливания, при кото­ рой заготовка подвергается всесторонним сжимающим напряжениям и начинает пластически деформироваться путем истечения в очко махрицы.

При гидропрессовании особо труднодеформируемых металлов, таких как жаропрочные сплавы на никелевой основе, из квазижидкой среды на основе графита с до­ бавками связующих изготовляют методом прессования и спекания стаканы с толщиной стенки 0,1—0,08 диамет­ ра контейнера [65]. Заготовку обертывают мерным ку­ ском стеклоткани таким образом, чтобы она была покры­ та со всех сторон слоем стеклосмазки 0,3—0,5 мм, и по­ мещают в стакан. Сверху стакан накрывают шайбой того же состава, что и материал стакана. Подготовленную таким образом заготовку помещают в электропечь.

Стеклоткань, во-первых, является смазкой, во-вторых, благодаря своей низкой теплопроводности [удельная теплопроводность при комнатной температуре равна

верхности заготовки от окисления и насыщения газами, а в процессе прессования — от науглероживания. В со­ четании с графитовой оболочкой, играющей также роль теплоизоляции и квазижидкой среды, слой стеклосмазки способствует равномерному распределению температуры в заготовке, так как исключаются потери тепла в по­ верхностном слое на расплавление стекла, а также на всех стадиях технологического процесса.

Объем квазижидкой среды определяют из условия полного вытеснения металла заготовки из конуса мат­ рицы:

Как уже отмечалось, подготовка заготовки для гид­ ропрессования— весьма трудоемкая операция, включа­ ющая механическую обработку переднего торца на ко­ нус с соответствующими проточками и сверлениями. На заднем торце часто изготовляют тормозящую заглушку (рис. 69). Иногда заготовку подвергают специальной до­ полнительной обработке.

Установлено [49], что для выдавливания заготовок с гладкой поверхностью требуются более высокие давле­ ния; чем для выдавливания заготовок с грубой поверх­ ностью, которая может быть получена, например, песко­ струйной обработкой. Можно предположить, что такое явление не будет наблюдаться при выдавливании обто­ ченных заготовок вследствие того, что смазка будет удерживаться в имеющихся на поверхности рисках, а в процессе выдавливания будет выжиматься из них.

При выдавливании (особенно твердых материалов) заготовку необходимо покрыть слоем густой смазки (применяя для этого жидкость с малой вязкостью). В ка­ честве покрытия используют графит, дисульфид молиб­ дена, каучук. На заготовки из бериллия наносили покры­ тие из серебра, но более эффективными оказались, поли­ тетрафторэтилен и дисульфид молибдена, Вследствие

всего комплекта инструмента: диаметров головок плун­ жера, матриц и внутренних втулок контейнеров. При гидропрессовании с нагревом размеры определяют с уче­ том термического расширения. После этого производят сортировку инструмента по внутренним втулкам кон­ тейнера таким образом, чтобы зазоры находились в до­ пустимых пределах. Для удобства работы на торце внутренней втулки контейнера и соответствующем ей комплекте инструмента ставят одинаковое клеймо.

Перед горячим гидропрессованием контейнер и мат­ ричный узел нагревают до 250—450° С. Как правило, нагрев ведут с помощью индуктора промышленной ча­ стоты, встроенного в контейнер. Для предотвращения схватывания уплотнительных колец со стенками контей­ нера и снижения потерь на трение боковые поверхности плунжера и матрицы смазывают графитомасляной смаз­ кой. После сборки плунжера, контейнера и матричного узла поджатием с усилием не более половины требуемо­ го для выдавливания уплотнительные узлы матрицы и плунжера приводят в рабочее состояние.

Для предварительной герметизации заготовки по ме­ сту контакта с матрицей многие исследователи рекомен­ дуют осуществлять ее запрессовку. На промышленной ус­ тановке предусмотрен механизм предварительной за­ прессовки изделия [75]; при работе на лабораторных и полупромышленных установках запрессовывали заго­ товку на вспомогательном оборудовании.

Предварительная запрессовка заготовки повышает общую трудоемкость процесса гидропрессования, приво­ дит, к росту начального давления выдавливания, для нее необходимо дополнительное прессовое оборудо­ вание. Авторами была разработана технология гидро-

тейнер полностью подготовленной установки. Под дейст­ вием собственной массы заготовка самоустанавливается в конусе матрицы. Диаметр заготовки выбирается, исхо­ дя из соотношения (107), что обеспечивает минималь­ ный зазор между заготовкой и стенками контейнера и правильную центровку заготовки. После заливки ра­ бочей жидкости осуществляют процесс гидропрессова­ ния. При проведении испытаний рассматриваемого спо­ соба ни в одном из экспериментов не была нарушена

(60—100 град.) и различных вариантах изготовления ко­ нуса заготовки (укороченный, превышающий угол мат­ рицы на 30 сек.; меньший угла матрицы на 30 сек., точно соответствующий углу матрицы; без конуса). Проведен­ ные эксперименты при разработке промышленной техно­ логии позволили отказаться от операции предваритель­ ной запрессовки заготовки.

3. СТАБИЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРОПРЕССОВАНИЯ

Достижение надежной герметизации контейнера еще не означает полного успеха протекания процесса гпдро­ прессования. Не менее важным мероприятием при раз­ работке технологии гидропрессования является стабили­ зация процесса, направленная на:

а) фиксацию заготовки в контейнере; б) борьбу со stick •— sleep-эффектом;

в) торможение изделий в конечной стадии прессова­ ния.

Многочисленные эксперименты с остановкой процес­

что заготовка совершает своеобразные колебательные движения в поперечном направлении. Наблюдались слу­ чаи, когда заготовку разворачивало в контейнере так, . что начиналось истечение в направлении, перпендику­ лярном первоначальной оси заготовки. Такое хаотиче­ ское движение заготовки нередко приводит к нарушению герметизации контейнера, ухудшению качества прессизделия, увеличению объема прессостатка.

Для фиксации заготовки в контейнере разработан ряд технологических приемов. Так, на задний торец за­ готовки надевают направляющее кольцо, наружный диа­ метр которого равен диаметру полости контейнера. Про­ стейшим способом фиксации заготовки является прессо­ вание с минимальным зазором в соответствии с соотно­ шениями (103), '(104). В тех же случаях, когда невоз­ можно выполнить указанные рекомендации, можно вос­ пользоваться устройством, описанном в работе [64] (рис. 71) .Заглушка б с помощью пружины 2 и тяги 3

постоянно прижимает заготовку к поверхности матри­ цы 5. Такое же устройство может быть использовано и при гидропрессовании на горизонтальных прессах (рис. 22).

ем, требующимся для его поддер­ жания, давление прессования быстро падает после того,

как заготовка приходит в движение, а давление рабочей жидкости в камере остается на прежнем уровне. Поэто­ му возникает резкое ускорение истечения, металл а в оч-