прессование


Необходимость в производстве труб для транспортировки жидкостей появилась в середине 18 в. В 1779 г. Англичанином Д. Брамахом был предложен способ получения свинцовых труб методом выдавливания при помощи устройства, напоминающего ручной насос.
Первый гидравлический пресс вертикального исполнения был сконструирован англичанином Т.Баром в 1820 г. Аналогом конструкции современного пресса был горизонтальный прутково-профильный пресс для получения прутков из медных сплавов, созданный А. Диком в 1894 г. в Германии.
В России промышленное холодное прессование свинцовых прутков было освоено в конце 19 в. В первые годы советской власти технология прессования применялась в основном двумя заводами: «Красный выборжец» (г.Ленинград) и Первый государственный завод по обработке цветных металлов (г. Кольчугина).
В начале и середине ХХ в. технология прессования заняла одно из ведущих мест в металлообработке. В связи с развитием энергетики и электротехнической промышленности, бурным ростом авиа- и судостроения появилось большое количество разновидностей процесса прессования, резко возросло количество прессуемых сплавов.К 50-60-м годам ХХ века в мире была создана мощная промышленность по прессовому производству стальных труб и профилей различного технологического назначения. В нашей стране были созданы высокопроизводительные прессы со скоростями передвижения пресс-штемпеля до 500 мм./с. Усилиями до 31,5 МН.
Необходимость расширения номенклатуры прессуемых изделий в конце ХХ в. привела к появлению ряда разновидностей процесса прессования и росту количества различных конструкций прессового инструмента.
В последние годы в промышленности идет работа по повышению качества прессовой продукции и снижению энергетических затрат на её производство. В связи с этим большое развитие получили способ обратного прессования и комбинированные методы обработки металлов.
Прессование – это процесс выдавливания заготовки из замкнутого объёма через канал (отверстие) матрицы.
Схема процесса прессования представлена на рисунке 1.1. Перед прессованием литую или предварительно деформированную заготовку 3, помещают в полость приёмника пресса (контейнера) 1. С одной стороны эта полость перекрывается матрицей 4 с каналом, форма которого соответствует сечению выдавливаемого пресс-изделия 5. С другой стороны на заготовку при помощи пресс-штемпеля 2, передаётся давление пресса.
Типовую технологическую схему процесса прессования можно разделить на следующие этапы:
1) подготовка заготовок к прессованию;
2) подготовка инструмента;
3) прессование;
4) обработка отпрессованных полуфабрикатов;
5) подготовка прессовой установки к следующему циклу прессования.
Прессованию подвергают алюминий, медь и их сплавы, а также цинк, олово, свинец и др. Для прессования стальных профилей исходным металлом служат специально подготовленные заготовки. Процесс прессования осуществляется при температурах горячей обработки. Прессование осуществляется почти исключительно на гидравлических, горизонтальных прессах. Усилие применяемых для прессования прессов достигает 15 000 Т.
Подготовка заготовок может включать в себя следующие операции: резка на мерные длины в зависимости от длины контейнера; механическая обработка поверхности; нагрев заготовок перед прессованием.
Прессовым инструментом называют детали, которые непосредственно контактируют с обрабатываемой заготовкой и воспринимающие усилия пресса в процессе всех стадий прессования.
В большинстве случаев, инструмент перед прессованием нагревают.
Матрица – основная часть прессового инструмента. Матрица служит для формирования контура пресс-изделия и определяет точность его геометрических размеров и качество пресс-изделий. Матрица устанавливается в передней части втулки контейнера и замыкает ее полость с заготовкой.
При прессовании профилей наибольшее распространение получили плоские матрицы из-за обеспечения высокого качества поверхности, так как при их использовании образуется большая по высоте зона затрудненной деформации, особенно при прямом прессовании (а). При прессовании со смазкой наиболее часто применяют конические (б). Выделяют также плоско-конические матрицы (в). В основном их применяют при прессовании труднодеформируемых алюминиевых сплавов. Радиальные матрицы (г) применяются чаще всего при гидроэкструзии. При прессовании полых пресс-изделий широкое распространение получили комбинированные (язычковые матрицы) (е).
Этап прессования состоит из таких операций как: передача нагретой заготовки в рабочее пространство пресса; установка заготовки на подающем устройстве; загрузка заготовки в контейнер; установка пресс-шайбы; прессование; остановка процесса; отвод пресс-штемпеля и контейнера от матрицы; отделение прессостатка от матрицы.
Классификация процесса прессования
По условиям контактного взаимодействия процесс прессования можно разделить на следующие виды:
1) Прямое прессование. Контейнер неподвижен, а слиток под действием пресс-штемпеля перемещается навстречу матрице;
2) Обратное прессование с неподвижным контейнером. Контейнер неподвижен и слиток неподвижен. Матрица, установленная на полый пресс-штемпель, перемещается;
3) Обратное прессование с неподвижным пресс-штемпелем. Контейнер и слиток движутся с одинаковой скоростью на матрицу, установленную на неподвижном пресс-штемпеле;
4) Прессование с активным действием сил трения.
Прямое прессование
С точки зрения конструкции инструмента, прямое прессование является одним из самых простых способов получения пресс-изделий с различной формой поперечного сечения. Схема данного процесса представлена на рисунке. При прямом прессовании движение пуансона пресса и истечение металла через отверстие матрицы происходят в одном направлении.
На первой стадии прессования, когда пресс-штемпель находится в крайнем заднем положении, заготовка и пресс-шайба подаются на ось пресса (в зазор между пресс-штемпелем и торцом контейнера) при помощи специального устройства. (а).
Далее, при холостом ходе пресс-штемпеля вперед, заготовка и прессшайба задаются в контейнер. (б).При последующем движении пресс-штемпеля, после прижатия контейнера к матрице, закрепленной на передней поперечине, происходит процесс прессования заготовки через матрицу. В результате чего образуется пресс-изделие (в).
Процесс прессования идет до тех пор, пока величина пресс-остатка не достигнет заданной величины. После этого контейнер отодвигается назад, освобождая пространство между матрицей и контейнером для подвода пресс-ножниц и приемника пресс-остатка. (г).
Движением ножа пресс-ножниц пресс-остаток вместе с пресс-шайбой отделяется от изделия и удаляется. Одновременно с этим пресс-штемпель отодвигается в исходное положение. (д).
Обратное прессование
Применение способа обратного прессования, позволяет существенно снизить неравномерность течения металла за счёт того, что слиток в процессе обратного прессования не передвигается относительно контейнера. Более того, при обратном прессовании достигается снижение усилия до 40% по сравнению с прямым прессованием. Схема процесса обратного прессования представлена на рисунке 1.7.
КонформСпособ Конформ, схема которого приведена на рисунке 1.5, основан на применении подвижного вращающегося инструмента в виде колеса с врезанной канавкой и примыкающего к нему неподвижного инструмента, называемого башмаком, причем в торце башмака установлена матрица, которая перекрывает канавку колеса. В качестве заготовки используется пруток 7, который задается в ручей 2, выполненный на рабочем колесе 1 в виде кольцевой канавки и с внешней стороны закрытый прижимным башмаком 3, на внутренней поверхности которого выполнен выступ 4, охватывающий заготовку 7.   В башмаке 3 закреплен блок инструмента с прессовой матрицей 5.
При задаче прутковой заготовки в зазор между башмаком и колесом, она продвигается в камеру прессования, образуемую поверхностями башмака и канавки, под действием сил трения по поверхности контакта с вращающимся колесом и достигает матрицы. В зоне, непосредственно перед матрицей заготовка подвергается интенсивному пластическому деформированию («раздавливанию») за счет которого разогревается до высоких температур и заполняет все сечение канавки (зона захвата при выдавливании); это способствует увеличению сил трения между поверхностью канавки и заготовкой. При вращении колеса силы трения от стенок канавки создают в заготовке продольные силы, необходимые для выдавливания материала заготовки через отверстие в матрице. Зона неполного контакта заготовки с поверхностью канавки (зона первичного захвата) служит для развития давления, необходимого для пластического деформирования материала и заполнения объема в зоне перед матрицей.
В качестве заготовки можно использовать обычную проволоку, причем процесс ее деформирования - втягивание в камеру прессования по мере поворота колеса, предварительное профилирование и заполнение канавки в колесе, создание рабочего усилия и, наконец, прессование - идет непрерывно, т.е. реализуется технология непрерывного выдавливания [1]
К недостаткам способа «Конформ» можно отнести следуюшее:
- высокая энергоемкость процесса, так как затраты на преодоление сил трения по поверхностям инструментального узла требуют применения для привода электродвигателей большой мощности;
- неравномерность деформации;
- достаточно сложная конструкция прессового узла.
ЛайнексСпособ Лайнекс основан на использовании активных сил трения, возникающих между плоскими поверхностями звеньев бесконечных цепей и верхней и нижней плоскостями заготовки, имеющей прямоугольное поперечное сечение. Схема данного способа приведена на рисунке 1.9.
При этом величина давления прессования оказывается зависимой от соотношения (разности) сил трения на несмазанных и смазанных плоскостях заготовки. Этот способ применяют для производства алюминиевых шин и проволоки на заводах фирмы Venscuck (США).
Прессование при различных температурных условияхУстановлено, что температурные условия являются одним из наиболее важных факторов в процессе прессования. Они оказывают сильное влияние как на силовые условия протекания самого процесса прессования, так и на конечные результаты этого процесса.
Нагрев прессуемой заготовки способствует снижению сопротивления деформации металла и повышению пластических характеристик. С другой стороны, повышение температуры приводит к ухудшению условий работы инструмента.
Поэтому при определении температурных условий процесса одной из основных задач является достижение оптимальных соотношений между облегчением силовых условий и уменьшением отрицательного влияния на инструмент высоких температур.
По температурным условиям процессы прессования можно разделить на следующие виды.
1.  Горячее прессование
2.   Изотермическое прессование
3.  Холодное прессование.
Горячее прессование представляет собой процесс получения изделий путем спекания порошков или заготовок из них с одновременным приложением внешнего давления. Горячим прессованием получают изделия из различных металлов и сплавов: алюминиевых, титановых, медных, никелевых, а также тугоплавких металлов. Наиболее высокие температуры нагрева заготовок (до 1600—1800 °С) используют при прессовании вольфрама и молибдена.
Изотермическое прессование характеризуется тем, что температура заготовки и контейнера одинаковы, т. е. перепада температуры между ними нет. При таких условиях неравномерность деформации снижается, а это положительно сказывается на структуре пресс-изделия: она становится более равномерной и, как следствие, более равномерными по сечению пресс-изделия становятся его механические свойства. 
Холодное прессование (т. е. без нагрева) используют при обработке легкодеформируемых металлов (олова, свинца, чистого алюминия). Холодное гидростатическое прессование вследствие весьма высоких давлений и отсутствия трения заготовки о поверхность контейнера позволяет обрабатывать и более труднодеформируемые металлы и сплавы (дуралюмины, медные сплавы, стали).
Виды пресс-изделий. Прессованием можно получить трубы, прутки простых профилей, а также разнообразные профили. Сортамент прессованных профилей включает более 20 тыс. наименований. Все профили делятся на три вида: сплошного сечения постоянной длины; сплошного сечения переменной длины и полого сечения постоянной длины, которые в свою очередь делятся на общего и специального назначения.
    Профили сплошного сечения разбиты на пять групп: прямо-, косоугольные, радиусные и дуговые, бульбообразные, панели. Среди них выделяют профили: полосы, угольники, тавры,двутавры, швеллеры, зетовые и произвольной формы .
К основным преимуществам процесса относятся:
возможность обработки металлов, которые из-за низкой пластичности другими методами обработать невозможно;
возможность получения практически любого профиля поперечного сечения;
более высокую точность профилей, по сравнению с аналогичными профилями, получаемыми при прокатке
получение широкого сортамента изделий на одном и том же прессовом оборудовании с заменой только матрицы;высокая производительность, до 2…3 м/мин.
Недостатки процесса :повышенный расход металла на единицу изделия из-за потерь в виде пресс-остатка;
появление в некоторых случаях заметной неравномерности механических свойств по длине и поперечному сечению изделия;
высокая стоимость и низкая стойкость прессового инструмента;
высокая энергоемкость,
значительный износ инструмента.

Приложенные файлы

  • docx 15913164
    Размер файла: 27 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий