ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 162
Скачиваний: 0
известен дефект структуры прессизделий — крупнокри сталлический ободок, возникающий после рекристалли зации (рис. 4).
Картина усугубляется при горячем прессовании не равномерностью теплового поля по сечению заготовки вследствие захолаживания периферийных слоев при кон
такте их с более холод |
|
|
|
|
|
|
|
||||
ным |
инструментом |
и из- |
|
|
|
|
|
|
|
||
за неравномерности |
теп |
|
|
|
|
|
|
|
|||
ловыделения |
при дефор |
|
|
|
|
|
|
|
|||
мационном |
разогреве |
Рис. 4. |
Схема |
расположения |
крупно |
||||||
(рис. 3). |
|
|
|||||||||
|
|
кристаллического |
ободка |
в |
|
прутке |
|||||
На |
рис. 3 пунктирной |
алюминиевого |
сплава, |
прессованного |
|||||||
прямым |
методом |
без |
смазки |
[111 |
|||||||
линией |
показано |
рас |
(стрелка показывает направление исте |
||||||||
пределение |
дополнитель |
|
чения |
металла) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ных |
и |
рабочих напряже |
|
|
|
|
|
|
|
||
ний |
в очаге деформации |
при периферийно-поточном |
ме |
||||||||
тоде прессования. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Неравномерность деформации при прессовании |
может |
усугубляться значительным различием формы поперечно го сечения заготовки и готового изделия. Прессование металлов ведут, как правило, из круглого контейнера, ис пользуя круглый слиток, полученный методом полуне прерывного литья. Поэтому при прессовании профилей сложного поперечного сечения распределение деформа ций по длине и сечению изделий исключительно неравно мерно в силу асимметрии деформации.
Неравномерность деформации и напряжений приво дит к неравномерности скоростей истечения металла. Последнее обстоятельство часто служит причиной неис правимого брака — коробления прессизделий и даже нарушения их сплошности. Эффективное средство борь бы с указанным недостатком — максимально возможное приближение формы заготовки к форме прессизделия. Технология полунепрерывного литья позволяет получать слитки сложного поперечного сечения [15]. Однако прес сование подобного слитка значительно усложнит и удо.- рожит технологию изготовления контейнера, прессшайбы и прессштемпеля, имеющих сложное поперечное сечение. Кроме того, переход с круглого слитка на фигурный вы зовет увеличение усилия прессования в связи с увеличе нием трения пропорционально увеличению периметра по перечного сечения равновеликого слитка, поэтому
где |
Т' |
и П'—соответственно |
сила трения и периметр |
|||
|
Т" |
круглого слитка; |
|
|
|
|
|
и /7"—соответственно сила трения и периметр |
|||||
|
|
профилированного слитка. |
|
|
||
Например, при переходе на квадратное сечение |
П'/П"= |
|||||
= |
1,13, при переходе на прямоугольное сечение при соот |
|||||
ношении |
сторон а = 2в отношение |
П'/П"—1,2, |
при |
пере |
||
ходе на сечение в форме креста |
|
П'/П"=\,Ь2. |
|
|
||
|
В связи с указанным выше на практике применяют |
|||||
прессование из квадратного или |
|
прямоугольного |
кон |
тейнера с овализацией краевых участков. При прессова нии более сложных профилей частичное выравнивание деформаций достигают смещением центра тяжести про филя, многониточным прессованием с «паразитным» от верстием. Последний способ связан с увеличением отхо дов металла и снижением производительности процесса.
Недостаток процесса прессования — неизбежность распрессовки слитка в начальной стадии процесса, что приводит к нерациональному расходу ресурса пластич ности и упрочнению материала заготовки.
При прессовании малопластичных труднодеформируемых сплавов степени деформации (до 10%), которые воспринимает металл на стадии распрессовки, могут ис черпать его ресурс пластичности. При выходе из отвер стия в матрице металл начнет растрескиваться, и все ме роприятия, направленные на улучшение процесса тече ния металла, будут неэффективны.
Большие силы контактного трения служат причиной исключительно высокой энергоемкости процесса прессо
вания. Запишем усилие, необходимое для |
выдавливания |
||||
металла, в виде сумм составляющих [10]: |
|
|
|||
Л |
= |
Я„ + Ткр |
+ Ты + ТП + Т„р, |
|
(7) |
где |
RH |
— силы, |
возникающие от внутреннего |
трения, |
|
|
|
противодействующего осуществлению |
основ |
||
|
|
ной деформации в условиях отсутствия кон |
|||
|
|
тактного трения; |
|
|
|
|
Ткр—силы |
трения, возникающие на боковой поверх |
|||
|
|
ности |
контейнера и иглы (при |
ее наличии); |
|
|
Ты |
— силы трения на поверхности обжимающей ча |
||||||||||||
|
|
Тп |
|
сти пластической |
зоны; |
|
|
|
|||||||
|
|
— силы |
трения |
на |
поверхности |
калибрующего |
|||||||||
|
|
|
|
пояска; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Г п р |
— силы |
трения |
на |
поверхности |
прессшайбы. |
||||||||
|
Более |
60% |
усилия |
тратит |
Р |
|
|
|
|||||||
ся |
на |
преодоление сил |
трения. |
|
|
|
|||||||||
|
На рис. 5 приведены инди |
|
|
|
|
||||||||||
каторные |
диаграммы |
различ |
|
|
|
|
|||||||||
ных |
способов |
|
прессования. |
|
|
|
|
||||||||
Наклонный |
участок |
|
соответ |
|
|
|
|
||||||||
ствует |
уменьшению |
составля |
|
|
|
|
|||||||||
ющей |
Гир по |
мере |
уменьше |
Путь |
пуансона |
||||||||||
ния поверхности трения. Из- |
|||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
за |
резкого |
возрастания |
уси |
Рис. 5. Индикаторные |
диаграм |
||||||||||
лия |
приходится |
ограничивать |
мы различных |
способов |
прессо |
||||||||||
длину слитка |
|
|
|
|
|
|
|
вания: |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
/ — прямое |
прессование; |
2 — об |
|||||||
|
Силы |
|
трения |
|
вызывают |
||||||||||
|
|
|
ратное прессование; 3 — г н д р о - |
||||||||||||
снижение |
стойкости |
прессово |
|
прессование |
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
го |
инструмента. |
Так, |
напри |
|
|
|
|
мер, при прессовании титановых высокопрочных спла
вов |
матрицы приходится менять после 8—15 |
прессовок. |
Из-за появления центральных прессутяжин |
прессова |
|
ние ведут с прессостатком. |
|
|
|
2. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ |
|
|
ТЕХНОЛОГИИ ПРЕССОВАНИЯ |
|
|
В настоящее время известен ряд методов уменьше |
|
ния |
технологической неравномерности деформации. |
Часть из них уже освоена промышленностью или нахо дится в процессе освоения, другая часть — в стадии раз работки или исследования. К этим методам относятся следующие [16]:
1. Уменьшение сил контактного трения на рабочих поверхностях контейнера и матрицы.
2.Повышение общей степени деформации.
3.Расчленение очага деформации на ряд локальных
зон.
4.Изменение продольных профилей матрицы и прессшайбы.
5.Изменение направления истечения металла отно сительно направления движения прессшайбы.
6. Искусственное повышение пластичности деформи
руемого металла в процессе прессования. |
|
|
|
|
|||||||||||||
7. Механическое воздействие на характер |
|
микроде |
|||||||||||||||
формаций прессуемого |
металла. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
8. Искусственное или принудительное увеличение ско |
|||||||||||||||||
рости течения металла |
из периферийной |
зоны |
|
заготовки |
|||||||||||||
в процессе прессования. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Подробный анализ всех перечисленных методов |
|||||||||||||||||
уменьшения |
неравномерности |
деформации |
мы делать не |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
будем. В настоящей |
работе изла |
|||||||||||
|
|
|
|
|
гается оценка степени эффектнв- |
||||||||||||
_ _ j |
: |
|
[___ |
^ |
мости, |
рассматриваются |
основ- |
||||||||||
/ / / |
ЗЕ>2<^5235 'У/"~ |
н |
ы е |
Д ° С Т О |
Ш 1 С Т в а |
и |
недостатки, |
||||||||||
//уЩіїТХШт/Л |
|
а |
также |
указываются |
существу |
||||||||||||
|
|
|
|
|
ющие и возможные области при |
||||||||||||
|
|
|
|
|
менения каждого |
метода. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Уменьшить |
|
внешнее |
трение |
||||||||
|
|
|
|
|
возможно |
посредством |
|
разделе |
|||||||||
|
|
|
|
|
ния |
деформируемого |
металла и |
||||||||||
|
|
|
|
|
инструмента |
слоем |
технологиче |
||||||||||
Рис. |
6. Прессование в |
пла |
ской |
смазки |
или |
мягкой метал |
|||||||||||
|
стичной |
оболочке: |
|
лической |
|
оболочкой |
|
(рис. 6). |
|||||||||
/ — пластичная |
шайба: |
|
|
||||||||||||||
Этот метод нашел широкое при |
|||||||||||||||||
2 — заготовка: |
3 — пластич |
||||||||||||||||
|
ная оболочка |
|
менение |
в |
промышленности, так |
||||||||||||
|
|
|
|
|
как |
позволяет |
снизить |
рабочие |
|||||||||
напряжения |
прессования, |
уменьшить |
неравномерность |
||||||||||||||
деформации, |
повысить |
стойкость |
инструмента. |
|
В настоящее время для холодного п горячего прессо вания подобраны смазки па основе графита, стекла, слюды, сульфидов молибдена п др., что позволяет пла стически обрабатывать большинство прессуемых метал лов и сплавов. Однако применение смазок не гаранти рует бездефектность продукции по прессутяжинам. К тому же использование пастообразных и жидких сма зок вызывает образование на прессизделиях плен, пузы рей, отслоений и пр. (при избытке смазки). Вместе с тем при недостаточном и неравномерном распределении тех нологической смазки образуются риски и борозды, за
трудняется отделение прессостатка |
от матрицы [17, 18]. |
В целом режим деформации даже |
при использовании |
высокоэффективных смазок характеризуется значитель ной неравномерностью, а применение пластических обо лочек для прессования хрупких и тугоплавких металлов
и сплавов [19, 20] препятствует обработке |
их с доста |
|||
точной степенью |
обжатия, так как основная |
доля |
об |
|
щей деформации |
будет сосредоточиваться |
в |
слое |
обо |
лочки. |
|
|
|
|
Таким образом, метод уменьшения сил контактного трения посредством смазок, как метод снижения нерав номерности деформации, хотя и получил широкое рас пространение в промышленности, по-видимому, исчер пал себя.
Повышение общей степени деформации при прессо вании приводит к увеличению гидростатического давле ния, что повышает равномерность распределения на пряжений по углу раствора матрицы и увеличивает об ласть пластических деформаций за счет зоны застоя металла [21]. Одновременно происходит возрастание дополнительных сдвигов. Это заметно усугубляет нерав номерность деформации [10, 17]. Наибольшая неодно родность механических свойств прессизделий находится в пределах 35% -^єс р -<С 92% с максимумом (по сгв) при
60% |
(е с р |
—средняя степень обжатия, |
0В —предел проч |
||
ности прессуемого |
материала) [17]. |
|
|||
Повышение |
степени |
деформации — эффективное |
|||
средство |
уменьшения неравномерности |
деформации, так |
|||
как |
оно |
автоматически |
увеличивает |
гидростатическое |
давление. Однако это имеет место лишь при очень боль
ших величинах |
деформации (ео р |
> 9 2 % ) , что |
связано со |
значительными |
энергозатратами |
и тяжелым |
режимом |
работы прессового инструмента. Положение усугубля ется, если учитывать энергосиловые и скоростные осо
бенности прессования малопластичных сплавов |
и стали. |
||
В практике |
прессования |
низкопластнчных материалов |
|
применяют |
двукратный |
и даже трехкратный |
процесс |
выдавливания с целью получения необходимой общей деформации, что нерентабельно. Поэтому повышать сте пень обжатия повсеместно нельзя даже при использо вании в будущем новых высокопрочных инструменталь ных сталей. К тому же этот метод не решает основных проблем прессования.
Расчленение очага деформации на ряд локальных зон происходит при двух процессах: прессовании через многоканальные матрицы и ротационном прессовании.
Процесс прессования через |
многоканальные |
матрицы |
предложен и внедрен в |
промышленность |
Спарксом |
2-739 |
|
|
Г О С . П У Б Л И Ч Н А Я НАУМІ І О - Т Е Х І І И Ч Е С К А Я Б И Б Л И О Т Е К А С С С Р