Файл: Колпашников А.И. Гидропрессование металлов.pdf

шиє преимущества в смысле переналадки оборудования. Так, из одного контейнера при постоянном диаметре очка матрицы можно деформировать металл с различными степенями деформации, изменяя диаметр заготовки. Кроме того, прессуя ступенчатую заготовку, можно полу­ чить изделие с различными степенями деформации по длине.

4.При обычном прессовании профилей сложного по­ перечного сечения используют, как правило, цилиндри­ ческие заготовки. При гидропрессоваиин можно приме­ нять фасонную заготовку.

5.При гидростатическом выдавливании не нужно нагревать заготовки выше температуры рекристаллиза­ ции. Это создает благоприятные условия для получения вхолодную полуфабрикатов из вакуумплавленых и хими­ чески активных металлов.

6.Гидропрессование можно вести без прессостатка, что сокращает отходы материала и резко повышает про­ изводительность процесса.

7.Метод гидростатического прессования позволяет расширить круг деформируемых материалов (прямое следствие первой группы преимуществ). Например, при­ меняя гидростатическое выдавливание с противодавле­ нием, можно обрабатывать хрупкие металлы, которые невозможно деформировать другими методами. В этой связи перед металловедами открываются большие воз­ можности по созданию новых материалов и сплавов с

повышенными спецсвойствами, которые ранее не могли бы найти применение из-за низкой технологичности.

8. Процесс гидропрессования может быть легко меха­ низирован и автоматизирован благодаря отсутствию ряда технологических операций, свойственных обычному процессу прессования (удаление из контейнера прессостатка и матрицы, освобождение матрицы от прессостат­ ка и прессизделия, установка матрицы в контейнер). Значительному повышению производительности способ­ ствует создание многоконтейнерных установок с после­ довательным выполнением операций. При гидропрессо­ вании плунжер и заготовка могут быть размещены в раз­ ных контейнерах с взаимно перпендикулярными осями, что облегчает эксплуатацию установки и ее переналадку.

9. При обычном прессовании металлов, особенно труднодеформируемых, стойкость прессового инструмен-

та чрезвычайно низка, в результате резко снижается производительность процесса и повышается себестои­ мость изделий. При гидропрессовании благодаря жид­ костным условиям трения стойкость прессового инстру­ мента значительно выше.

10. Гидропрессованием можно осуществлять процесс деформации с нагревом металла заготовки, причем по сравнению с обычным прессованием можно значительно снизить тепловое воздействие на инструмент, например за счет локализованного нагрева металла заготовки с помощью индуктора, помещенного в контейнер1 .

11.Отсутствие необходимости в нагреве заготовок до высокой температуры сокращает расходы по технологии

иуменьшает число требуемого оборудования.

12.При обычном прессовании некоторых трудиодеформируемых металлов (например, сплавов титана, ту­ гоплавких металлов и др.) важным условием является обеспечение безокислнтельного нагрева металла заготов­ ки. При гидропрессовашш температура металла может быть резко снижена и необходимость в безокислитель­ ном нагреве отпадает.

13.Гидропрессование открывает широкие возможно­ сти для получения высококачественных изделий из но­ вых материалов: многослойных композиционных мате­ риалов, материалов, армированных высокопрочными волокнами, порошковых и гранулированных материа­ лов.

14.При гидропрессовании облегчается получение из­ делий типа сверл благодаря возможности свободного вращения заготовки в контейнере.

Улучшение свойств прессизделий

1.Методом гидропрессования можно получать изде­ лия точного и сложного профиля с хорошей чистотой по­ верхности. Этому способствуют малый износ инструмен­ та, отсутствие налипания металла заготовки на инстру­ мент благодаря устойчивой смазочной пленке, уменьшение радиальной деформации вследствие наруж­ ного жидкостного подпора.

2.Благодаря тому, что на большей части очага де­ формации существует жидкостное трение, создаются

1Патент (англ.), кл, ВЗР, № 974959, 1964.

благоприятные для пластической деформации условий и МОЛІ но обеспечить наибольшую равномерность распре­ деления деформаций по длине и сечению изделия.

3.Гидропрессоваиие способствует формированию мелкозернистой плотной равномерной структуры. Вслед­ ствие высокой равномерности деформации исключаются огрубления структуры в изделиях, полученных горячим гидропрессованием.

4.Изделия, полученные методом гидропрессования, отличаются повышенными прочностными и пластически­ ми свойствами, причем характерна высокая равномер­ ность свойств в продольном и поперечном направлениях.

5.В процессах холодного и теплого гидропрессова­ ния сохраняется химическая чистота материала, т.е. от­ сутствуют загрязнения типа окалины, насыщения газами

ипр.

Кнедостаткам процесса гидропрессования по срав­

нению с обычным прессованием относятся следующие:

1.Сжимаемость жидкости. Она создает запас боль­ шого количества энергии, вследствие чего образец вы­ талкивается с колоссальной скоростью. Для предотвра­ щения смятия изделия необходимы специальные тор­ моза.

2.Сжимаемость жидкости может привести к скачко­ образной подаче выдавливаемого продукта. Подобное движение прессизделия вызывает нежелательные коле­ бания давления, что приводит к повреждению заготовки

ик ухудшению поверхности изделия (stick-sleep-эффект).

3.Гидростатический метод прессования требует больших затрат на подготовку заготовки к прессованию (изготовление конуса, чистовая токарная обработка за­ готовки) .

4.Большой расход смазочных жидкостей. Во избе­ жание этого необходимо создавать специальные систе­ мы для улавливания и повторного использования жид­ кости.

5.При обычном прессовании боковое радиальное давление металла заготовки на стенки контейнера со­ ставляет 50—75% от торцового давления на прессшайбе. При гидростатическом выдавливании давление жид­ кости во всех направлениях одинаково, поэтому контей­ неры необходимо усиливать, создавая предварительно напряженные многослойные конструкции.

1. УСТАНОВКИ С ВЫНЕСЕННЫМ ИСТОЧНИКОМ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Для создания давления в контейнере может быть применена система, состоящая из газового аккумулято­ ра, гидрокомпрессора и рессивера. Жидкостно-газовый аккумулятор подает рабочую жидкость в гидрокомпрес­ сор под давлением 100 аі. В работах Л. В. Верещагина [68] развита теория гидравлических компрессоров вы­ сокого давления. Под его руководством были созданы компрессоры на предельное давление 10 000 ат с произ­ водительностью 3,8 л/ч, 12000 ат— 12 л/ч, 5000 ат— 120 л/ч, 2000 ат — 2 т/ч. Из гидрокомпрессора жидкость поступает в рессивер — сосуд высокого давления. Рессивер служит для накопления в большом объеме (по сравнению с объемом контейнера) жидкости высокого давления. Максимальные давления жидкости, которые были созданы в установках такого типа, 12000 ат.

В ИФМ АН СССР подобная установка была модер­ низирована за счет изменения конструкции уплотнения высокого давления [9] . Такое усовершенствование поз­ волило не только повысить надежность в работе, по и поднять давление на линии нагнетания выше 12000 кГ/см2.

Разрез рабочей головки компрессора показан на рис. 14. Давление создается плунжером 5, который при­ водится в движение через редуктор и кривошипношатуиный механизм от электродвигателя и совершает возврат­

с рессивером. Через вентиль 4 осуществляют заполнение всей системы и сброс давления. Принцип работы ком­ прессора в целом описан в работах [70, 76, 77]. При пе­ ремещении плунжера жидкость небольшими порциями нагнетается в рессивер. Обратный поток жидкости удер­ живается клапаном 2.

Относительно низкие предельные давления жидкости в сочетании с малым объемом камеры (максимальный диаметр до 20 мм, максимальная длина до 200 мм) опре­ делили применение компрессорных установок в основ­ ном для испытания материалов в условиях всесторонне­ го сжатия и получения опытных прессовок изделий из цветных металлов и сплавов.

Установка отличается очень низкой производитель­ ностью, не надежна в эксплуатации. Слабый узел ее —

обратный клапан, который чаще других деталей выходит из строя.

Опыт прессования на компрессорных установках по­ казывает невозможность их применения для получения

промышленных изделий. Однако в связи с появлением компрессоров типа созданных Институтом физики высо­ ких давлений АН СССР, надежно обеспечивающих со­ здание давлений до 16000 ат при производительности 25 л/ч [66], указанный способ гпдропрессования в от­ дельных случаях может оказаться весьма эффективным, особенно для получения небольшого количества деталей из заготовок с поперечным сечением большого размера.

тического выдавливания контейнер и мультипликатор вначале с помощью насоса 2 заполняются рабочей жид­ костью. Затем насос 2 с помощью вентиля отключается от линии высокого давления, а включением одного или обоих насосов 4 совершается рабочий ход мультиплика­ тора 3, в результате чего материал выдавливается из контейнера. Давление в системе контролируют по мано­ метрам 5.