Файл: Колпашников А.И. Гидропрессование металлов.pdf

5.ТЕХНОЛОГИЯ ГИДРОПРЕССОВАНИЯ

СНАГРЕВОМ ЗАГОТОВКИ

Выше приводились технологические преимущества гидропрессования с нагревом (снижение усилий прессо­ вания, возможность прессования высокопрочных метал­ лов и сплавов с большими вытяжками, более спокойное протекание процесса). Однако очень важным является возможность получения более высоких свойств на изде­ лиях, полученных горячим гидропрессованием по срав­ нению с холоднопрессованными.

Как известно, холодная деформация значительно по­ вышает прочность при комнатной температуре, причем холодное гидропрессование позволяет получать высоко­ прочные нагартоваиные изделия при сохранении на до­ статочно высоком уровне пластических свойств.

Однако при нагреве прочность нагартованных ма­ териалов (в том числе и холодногидропрессованных) быстро падает. Поэтому при нагреве под закалку весь

упрочняемых сплавов после горячего гидропрессования и полной термической обработки значительно выше, чем термически обработанных холоднопрессованных изде­ лий. Тот же эффект наблюдается и в отношении длитель­ ной прочности холодно- и горячепрессованных жаро­ прочных и тугоплавких металлов и сплавов. Поэтому для термически упрочняемых и жаропрочных сплавов горячее гидропрессование более перспективно.

Некоторое отставание технологии горячего гидро­ прессования объясняется рядом дополнительных трудно­ стей осуществления процесса. Мы подробно рассмотрели трудности выбора жидкости и смазки для горячего гид­ ропрессоваиия. Этот вопрос и в настоящее время требует глубокого и детального изучения.

Повышенная адгезия металлов при высоких темпера­ турах часто приводит к значительному налипанию ме­ талла заготовки на инструмент и ухудшению качества поверхности изделий. При горячем прессовании повы­ шается неравномерность течения металла, которая усу­ губляется неизбежным захолаживанием металла заго­ товки. В результате повышенной неравномерности исте-

чепия увеличивается объем прессутяжины, и, когда она проникает вместе с изделием за калибрующий поясок матрицы, через нее происходит разрядка контейнера, и в матрице, как правило, остается небольшой прессостаток. Это обстоятельство затрудняет гидропрессование по схе­ ме «слиток за слитком». Повышенная неравномерность деформации может вызвать значительную анизотропию свойств в гидропрессованных изделиях.

Учитывая изложенное выше, важнейшей задачей при разработке технологии горячего гидропрессоваиия явля­ ется разработка мероприятий по сохранению темпера­ туры металла заготовки и созданию в процессе выдавли­ вания условий для максимальной равномерности распре­ деления температур по длине и сечению заготовки. При этом необходимо учитывать всевозможные потери тепла в течение технологического цикла.

Контейнер и матрицу перед горячим гидропрессова­ нием нагревают до максимально возможной температу­ ры (400—500°). Нагрев осуществляют с помощью встро­ енного индуктора промышленной частоты. Жидкость нагревают в специальных резервуарах до температуры кипения (т.е. тоже до максимально возможной).' Жид­ кость желательно выбирать с минимальной теплоемко­ стью и теплопроводностью. Существенно снизить теплопотери можно за счет общего сокращения технологиче­ ского цикла и времени контакта заготовки с более хо­ лодной средой. Последнее достигается рядом меропри­ ятий.

300° С. Температуру замеряли снаружи заготовки и внут­ ри. Как видно из рисунка, охлаждение в битуме проис­ ходит значительно быстрее, чем на воздухе, при этом скорость охлаждения периферийных слоев выше скоро­ сти охлаждения центральных.

Через 100 сек центральные слои потеряли 200, а пери­ ферийные 400°С, т.е. половину. Через 10 сек по­ тери соответственно составили 150 и 100° С. Из рас­ смотрения эксперимента ясно, как важно сократить вре­ мя контакта горячего металла с относительно холодной средой.

Уменьшить время контакта с рабочей жидкостью

процесса авторы усматривают в том, что контейнер при этом остается холодным. Однако процесс едва ли найдет широкое промышленное применение из-за низкой произ­ водительности.

При горячем гидропрессовании можно с успехом ис­ пользовать периферийно-поточный метод прессования, сущность которого состоит в перегреве периферийных слоев металла заготовки. Степень перегрева выбирают такой, чтобы к моменту прохождения металлом очага деформации температура за счет более интенсивного охлаждения периферии выравнивалась по всему сече­ нию.

Высоколегированные труднодеформируемые сплавы на основе титана, никеля и железа, как правило, имеют относительно низкий коэффициент теплопроводности, благодаря чему удается при форсированном нагреве на­ ружных слоев получить требуемый градиент температур.

Так, например, при попытке выдавить заготовки сплава ЖС6-КТ1 жидкостью, состоящей из 70% битума № 5, 20%' графита и 10% M0S2, при равномерном пред­ варительном нагреве заготовки до 1150°С металл заго­

всего технологического цикла было минимальным—45 сек Однако, как следует из кривых охлаждения .(см. рис.76), средняя температура заготовки за это время могла по­

Создание при форсированном нагреве заготовки об­ ратного градиента с перегревом периферии на 150° С поз­ волило выравнять температуру по сечению заготовки при прохождении ею очага деформации и получить высоко­ качественные прутки (рис. 77,6). Сплавы типа ЖС6-КП весьма чувствительны к неравномерности нагрева, по­ этому при прессовании периферийно-поточным методом

с применением относительно холодных жидкостей (бнтум+графнт) получить стабильные результаты трудно.

Для указанного типа сплавов была разработана тех­ нология гидропрессования квазижидкими средами, под­

Питание можно подводить непосредственно от силовой

ала (сталь, чугун и др.), засыпают хорошо прокаленный

для прессования. Оба провода присоединяют (без транс­ форматоров и реостатов) к сети в 127 в. После этого за­ готовку опускают в графитовый порошок в центре сосу­ да. Через 2—3 се/с'вокруг нагреваемого металла образу­ ется красная кайма, состоящая из частиц раскаленного графита.

При диаметре заготовки 40 мм и длине нагреваемой части 50,0 мм через 1,5—2 мин температура металла по­ вышается ,до 1000—1100° С. Установка при этом разви-