Тема : Структура и свойства пресс-изделий.

При разработке техпресса прессования. Задача технолога состоит в том, чтобы получить не только заданную форму и размеры,но и требуемую структуру и механические свойства пресс-изделий.

Структура пресс-изделий характеризуется величиной зерен, их формой и степенью неоднородности. Неоднородность- это различие зерен по величине в поперечных и продольных сечениях. Желательно иметь мелкозернистую структуру по всему объему пресс-изделия. Величина зерен зависит от условий прессования. С увеличением степени деформации зерно уменьшается в размере. С увеличением температуры зерно, наоборот, возрастает. Повышение температуры значительно сильнее влияет на рост зерна, чем понижение степени деформации. Так как при прессовании температурное поле слитка неравномерно, а деформации по объему слитка неодинаковы, то и структура пресс-изделий неоднородна.

В соответствии с деформированным состоянием величина зерен уменьшается от центральных слоев пресс-изделия к периферийным и от переднего его конца к заднему.

Разновидностью неоднородности структуры является крупно-кристаллический ободок. Основная причина образования чрезвычайно больше местные деформации поверхностных слоев пресс-изделия. чае всего во время нагрева перед закачкой в или под действием повшения температуры при прессование и последующем медленном охлаждении в этих слоях происходит интенсивная собирательная рекристаллизация. (рис.)

Толщина ободка б увеличивается от переднего конца к хвостовой части пресс-изделия. Так как прочность и установочные характеристики ободка понижены, то его иногда стачивают. У пресс-изделий на поверхности поперечного излома иногда наблюдается получившее название шиферной.

Основные причины шиферной структуры: газовая пористость в слитке, шлаковые и неметаллические включения, их попадание между слоями металла прессования профилей из многофазных сплавов при температуре фазовых превращений, когда деформации происходят по объему новых фаз и образуется строчечная структура. Шиферная структура в пресс-изделиях нежелательна, так как уменьшаются механические свойства в поперечном направлении.

Механические свойства пресс-изделий.

При неравномерности структуры пресс-изделий механические свойства их также неравномерны. Характеристики прочности металла пределы прочности и текучески Gв, Gт повышаются от центра изделия к его периферии и от переднего конца к зажнему. Характеристики пластичности относит. удл., сужения и вязкость б, Ψ, ак, наоборот, уменьшаются от центра пресс-изделия к периферии и от переднего конца к заднему. Механические свойства в поперечном направлении ниже, чем в продольном, такая неравномерность механических свойств является существенным недостатком процесса прессования. Неравномерность свойств по сечению может быть значительно снижена применением высоких сстепеной деформации более 92%.

Пресс- эффект заключается в том, что в продольном направлении пресс-изделий обладает повышенной прочностью по сравнению с прочностью и пластичностью изделий, полученных другими способами ОМД при одинаковых условиях термической обработки (закалка+ старение). Этот эффект свойственно только пресс-изделиям из алюминевых сплавов Д₁,Д₁₆,В₉₅,Ав,АК₆.

Основная причина повышения прочности заключается в том, что температура рекристаллизации упрочняемых алюминевых сплавов, подвергнутых прессованию, больше температуры нагрева под закалку. В этом случае пресс-изделия после окончательной термообработки имеют некристаллизованную структуру, что и обуславливает его повышенную прочность. Возникновение пресс- эффекта способствует наличие в сплавах марганца, циркония, хрома.

Тема: Многониточное прессование.

Прессование профилей с одинаковыми поперечными сечениями.

Многониточное прессование ведется через многониточные матрицы с числом каналов 2-20.

Особенности в отличие от прессования в одноканальную матрицу при тех же заготовках и скоростях истечения:

1. ↓ средней длины пресс-изделия;

2. ↓ длительности процесса;

3. ↓ полного давления прессования из-за уменьшения вытяжки;

4. ↓ теплового эффекта из-за снижения вытяжки;

5. ↗контактной поверхности в каналах матрицы.

Прессобразованость применения снижается если:

1. ↗ увеличение числа нитей сопровождается ростом производительности;

2. Номинальное давление пресса многократно превышает необходимое для прессование одной нитки;

3. Необходимо получение профилей с очень малой площадью поперечного сечения.

Также применяется при прессовании несимметричных профилей с целью ↓ неравномерности деформации.

С точки зрения течения металла, основной особенностью здесь является неравномерность скоростей истечения каждой нити.

Влияние расположение каналов матрицы на длину нити.

Необходимо стремиться выравниванию скоростей истечения.

Скорости истечения будут одинаковы, если центры каналов будут расположены по одной окружности с центром на оси заготовки.

Если каналы расположены на () концентрических кольцах, окружностях, то центр каждого кольца должен находиться в центре тяжести разновеликой ячейки сетки, нанесенной на торцевую поверхность матрицы. Ячейки должны быть расположены симметрично относительно оси. Расчет пороизводится в следующем порядке исходя из допустимой длины пресс-изделия, диаметра заготовки, силовых условий и прочности матрицы, выбирают общее количество каналов «Иoб»; число концентрических поясов «И₁», на которых они расположены и число каналов в каждом поясе И₁,И₂…. И₁₁.

Иоб= И₁+И₂+…+И₁₁.

Определяют () каждой ячейки «Fλ» по формуле

Fλ = π Д²/И₁₁

Определяют суммарные площади поясов от первого до () (m-1)

Fп₁=ИјFλ

Fп₁,₂=(И₁+И₂)Fλ

Fп₁,₂,₃=(И₁+И₂+И₃)Fλ

Fп₁,₂,₃(m-1)=(И₁+И₂+И₃+…Иm-1)Fλ

По этим площадям определяют диаметры окружностей, отделяющих один пояс от другого

Д

Д₂ =

Дm-1 =

На торцевую поверхность матрицы наносят окружности соответственно диаметром Д₁,Д₂…Дm-1, затем между ними проводят средние окружности – центры каналов и, равномерно расположенные радиусы, соответствующие поясу с максимальным числом каналов т.е. наружному. Пересечение этих радиусов со средними окружностями покажет центры каналов.

Дано: матрица ф400мм, 22 канала диаметром 12 мм каждый.

1. Выбираем количество каналов, 22 канала выбирается исходя из λ и остаточной длины концентрических поясов- «4».

2. Выбирает количество каналов в каждом поясе 12, 6, 3,1 каналов

12+6+3+1=22

3. Определяет площадь одной ячейки

Fλ = = 5709мм²

4. Определяется суммарные площади поясов:

F п₁= Fλ=5709 мм²

F п₁,₂=(1+3)* 5709=22836 мм²

F п₁,₂,₃=(1+3+6)* 5709= 57090 мм²

5. Рассчитывает диаметр колец:

Д₁ =

Д₂ =

Д₃ =

Д₄ = 400 мм

Тема: Прессование профилей постоянного поперечного сечения.

Общая особенность прессования некруглых сплошных профилей из круглых заготовок – возникновение дополнительных деформаций и напряжений. => искривление пресс-изделия.

Причины:

1. Нарушение теометрического подобия начального и конечного поперечных сечений.

2. ↗ неравномерности температур и сопротивления деформации.

За исключением круглого, у всех профилей траектории элементарных частиц неодинаковы, что свидетельствует о неравномерности деформации.

Для ↓ возникающих дополнительных напряжений и деформации необходимо максимально возможное уменьшение осевой осимметрии деформации и неравномерности скоростей истечения прессценого металла. Первое достигается приближением формы поперечного сечения заготовкик поперечному сечению профиля (прямоугольный профиль- прямоугольная заготовка с овализацией краевых участков). Для выполнения второго условия необходимо чтобы равновеликие по своему поперечному сечению участки профиля равными объемами прессуемой заготовки. Для такого выравнивания необходимо осуществления рада мероприятий:

1. Рационально расположить канал на матрице;

2. Применить изменение эффективной длины калибрующего пояска;

3. Применять углы торможения на отдельных участках;

4. Создание небольшого отклонения торцовой поверхности, перпендикулярной оси заготовки.

1. При одноканальной матрице совмещение центра тяжести поперечного сечения профиля с осью заготовки целесообразно при осевой симметрии профиля. При ее отсутствия центр тяжести профиля приходиться смазать относительно оси заготовки так, чтобы участки прессуемого с меньшим удельным периметром (т.е. периметром, приходится на единицу поперечного сечения этого же участка)располагались против уменьшенных питающих объектов.

При неправильном расположении центр тяжести совмещение с осью

заготовки. При этом в правой части, имеющей больший удельный

периметр гидростатическое давление сопротивления будет повышено

в сравнение с левой, => метана из правой половины потечет, в левую,

объем истечения через которую и скорость увеличивается.Произойдет

коробление профиля. при смещении канала в лево сплошной контур уменьшается объем заготовки, расположенный против левой части профиля, что уменьшает питающий объем левой части к выравниванию скоростей истечения и ↓ коротания профиля.

2. Для изучения контактной поверхности () пояска с целью ↗ торможения, увеличивают его длину.

Расчет длины пояска производят следующим образом. Вначале, в зоне с наибольшим удельным периметром задаются минимально-возможной длиной пояска. Например для прессования АL профилей Lk min= 2 мм. Далее эффективные длины поясков на отдельных участках профиля должны быть обратно пропорциональным удельным периметрам этих участков т.е.

,

Lm,ln – эффективные длины на участках силы;

Пn,Пm – периметры участков m и n;

Fm,Fn – поперечные сечения участков m и n;

Пуm, Пуn – удельные периметры участков m и n.

Это соотношение дает возможность разделив профиль на участки, рассчитав длины на всех прочих участках

Если в «1» =2мм, то в «2»

В «3»

Максимальная длина калибрующего участка n – 8-10мм. Если lk 10мм то следует применять торможение за счет «углов торможения».

3.При прессовании профилей с большой разнотолщинностью отдельных участков, углы торможения иногда доводят до 6 .

4. выравнивание скоростей истечения может помочь в некоторых случаях создание небольшого отклонения торцевой поверхности матрицы от плоскости. H оси заготовки. Это отклонение вызывает дополнительные силы, «dx» направляющие прессуемый металл в зону увеличенного сопротивления металла.

Иногда при прессовании профилей крупных сечений используют «холостые» клапаны.

Тема: Технологии прессования меди и медных сплавов.

Процесс прессования медных сплавов и меди стал применяться раньше чем он был применен на других металлах. Раньше считалось, что обрабатывать медь прессованием нерационально из-за ее повышенной окисляемости при нагреве. Из меди прессуют трубы прутки профиля. Марки меди М0,М1,М2,М3,М4. Часто медные прессизделия служат заготовками для дальнейшего производства. Прессованием получают трубы диаметром от φ20x15 до φ560х15 прутки диаметром от 14 до 170 мм.

Вследствие высокой теплопроводности приводящей к незначительному температурному перепаду, характер течения меди отличается большой размерностью. Медь различных марок катодное и раскисленная фосфором (остаточное содержание от 4 до 15 %) текут при прессовании по разному. Так медь высокой электропроводности бескислородная вакуумная медь по характера течения может быть отнесена по 2-му далее 3-му типу. Медь раскисленная фосфором имеет капиллярный характер течения. Пленка окислов у фосфорной меди обладает смазывающим действие. С повышением температуры пластичность меди увеличивается. Понижение пластичности может наступить в результате раскристаллизации появления зоны хрупкости около 500 градусов С.

С другой стороны с повышением температуры нагрева резко увеличивается окисляемость. Если окисляемость при 500 ⁰С принять за единицу то температуре 700-750⁰С окисляемость составит 4-6 единиц, а при температуре 850-950⁰С – 12-16 единиц. Поэтому нужно стремиться прессовать при возможно малых температурах. Здесь ограничение - усиление пресса.

Если при температуре 950 ⁰С количество труб с пузырями - 100%, то при 850⁰С таких труб было 60%, а при 775⁰С – 15%.

Хорошие пластические свойства позволяют прессовать медь с большими вытяжками и большими V ист.

Латунь

Большинство сплавов прессуют на заготовки для труб, прутков, проволоки и профилей. Марки – Л96, Л90, Л85, Л80, Л62, ХС-59-1 и т.д.

Из диаграммы состояния системы Cu-Zn следует, что латуни обладают разной структурой α,α+β и β, что и обуславливает разные их свойства при прессовании.

Прессование латуни

Большинство сплавов прессуют на заготовки для труб, прутков, некруглых профилей. Чем больше в сплаве цинка, тем больше неравномерность истечения этого сплава.

Температурный интервал прессования: латунь (α+β) – 650-800⁰С; латунь α – 700-825⁰С. Изменение твердости в зависимости от t˚ α-20% Zn, (α+β)-42% Zn,ρ-48% Zn.

α- латуни прессуются при низких скоростях истечения V ист=10 50 см/сек (α+β) – латуни –при высоких скоростях: V ист 600 см/сек.

Давление истечения достигает max при 12% Zn.

Прессование бронз.

Бронзы прессуют на прутки; проволоку; изготавливают втулки и др. дет., работающие на трение, т.к. бронза не очень пластична, то понижение V ист дает возможность вести прессование с лучшими результатами.

t˚-ый интервал прессования:

- бериллиевые бронзы – 700 780 ⁰С

- хролистые бронзы - 850 950 ⁰С.

Прессование сталей.

Различие теплопроводности разных марак латуни определяет разный характер течения

	Л96	Л90	Л80	Л68	Л62	Л59
теплопроводимость
Кал/см сек

Так сплав Л96, обладает почти такой же теплопроводностью какой и медь, и течет также как и медь. С ↗ содержится Zn и с ↓ теплопроводности неравномерность течения пусть возрастает.

Область Т ˚ прессования α – латуни лежит в пределах 700 – 825 ⁰С, α+β 500-800 ⁰С.

Скорости истечения α – латуни 10-50 см/с α+β до 600 см/с.

Бронзы.

Класс бронз очень великий:

Алюминиевые (БрА5, Бр А * 9-4, Бр АЖН 10-4-4)

Оловянные (Броф 6,5- 915 и др.)

Кремниевые (Бр.КМУ 3-1)

Бериллиевые (Бр,Б,Г)

При прессование алюминиевых бронз возникают высокие напряжения трения. Это ↗ неравномерность течения образования прессутяжины ð алюминиевые бронзы прессутяг с рубашкой, оставляя большие прессостатки.

Бронзы других составов меньше привариваются к инструменту и будучи сравнительно теплопроводными деформируются с меньшей неравномерностью. В целом из-за низкой пластичности бронз прессования идут с низким V ист, что дает хорошие результаты.

Технология прессования никеля и его сплавов.

Чистый никель прессованию почти не подвергают. Зато большое применение получили сплавы на никелевой основе технологический процесс прессования никеля специфичен из-за:

1. Высокого сопротивления деформации;

2. Большого упрочнения при обработке даже с высокими температурами нагрева;

3. Руно выраженной базовой неоднородности.

Горячие прессование никелиевых сплавов было освоено лишь после применения стекло смазок прессового инструмента. Для нанесения смазки на стенки контейнера нагретый слиток или заготовку перед подачек в контейнер покатывают по столику, на котором размещен слой порошка стеклосмазки. Для нанесения смазки на матрицу между матрицей и слитком помещают специально сделанную прокладку- стеклошайбу. Прокладка расплавляется от тепла нагретого слитка и становится эффективной смазкой матрицы. Температурный интервал прессования от 900 до 1170 ⁰С. Сокрость истечения до 35 см/с.

Технология прессования титана и его сплавов.

Титан и его сплавы обладают рядом особенностей, которые затрудняют их прессования. В чистом виде титан применяется мало из-за невысокой прочности. Наиболее широкое применение получили сплавы с различными добавками упрочнителей. Титан существует в двух полиморфных модификациях α до 882 ⁰С Г.П.У решетка, β свыше 882 ⁰С решетка.

Наиболее важные свойства титановых сплавов, которые определяют температурный интервал прессования – окисляемость и рост зерна при α→β переходе.

Для: ВТЛ 750- 800 ⁰С, ВТЗ-1 и ВТЧ- 800-900⁰С, ВТБ 850-950 ⁰С. При отсутствия пресса с высоким удельным давлением Т˚ нагрева можно ↗ до 1000-1050⁰С. Скорость истечения высокая. Прессования титана требует специальный условий. Получают трубы, прутки, профили и минимальной толщиной стенки 5 мм. Прессуют со смазкой контейнера и матрицы. Коэффициент вытяжки λ = 20-100.

На поверхности прессизделий из титановых сплавов образуются окислы титана, обладающие высокой твердостью и резко влияющие на стойкость инструмента. Кроме того под пленкой окислов, меняется так называется альфированный слой, также отличающийся повышенной твердостью.

Традиционные стали 3* 268 φ и P18 стоят несколько прессовок. Здесь применяют жаропрочные сплавы типа ЖС6К.

В качестве смазки применяют смеси рассплавленных солей Ba Cl ₂ и NaCl в отношении 85:15,а также стеклосмазки.

Технология прессования стали.

Способ известен давно. Широкое применение получен после второй мировой войны. Процесс прессования в производстве стальных труб считается рентабельным если:

1. Необходимо выпускать большой сортимент по размерам и маркам стали;

2. В случае производства труб из труднодеформируемых и хрупких сортов стали;

3. При производстве профилей сложных сечений, сплошных и полых, а также длинных труб с тонкими стенками.

Для прессования труб из легированных и углеродистых сталей применяют метанную заготовку, для труб из высоко легированных сталей и сплавов-кованную. Иногда литую (требуются большие усилия деформирования). Трубы прессуют диаметром от 70 до 510 мм, минимальная площадь поперечного сечения 3 см².

Температурный интервал горячего прессования находятся в пределах 900-1300⁰С. Характер истечения стали и железоуглеродистых сплавов можно отнести к 1 типу(ламинарному).

В качестве смазки используют стекло.(аналогия с прессованием никеля). Иногда, заготовку завертывают в стеклоткань.

Тема: Холодное прессование.

В связи с тем, что холодное прессование требует для своего осуществления применения весьма высоких давлений, которые не всегда можно достичь, иногда применяют так называемое «теплое» прессование с относительно небольшого относительно горячего процесса предварительным подогревом заготовки. Теплое- промежуточное между холодным и горячим прессованием.

Холодное прессование.

Это прессование при дорекристаллизованной температуре Тпр 0,2,- 0,25 Тпл. Применяется в основном для изготовления профилей и труб ограниченной длины из AL, Cu,Mg, Zn и их сплавов. Этот процесс осуществляют на прессовых установках с применением высоких энергий(энергия взрыва, высокоскоростного удара, импульсного магнитного поля). Холодное прессование повышает мех. свойства профилей. Так Gв, Gт, твердость увеличиваются в 2-3 раза, что позволяет применять для деталей машины менее дорогие материалы. Метод обеспечивает высокое качество поверхности (шероховатость 0,32-2,5 мкм) и точность (9-11 квалитет). Н-ки: для реализации метода требуется весьма высокое давление, низкая стойкость матриц.

Горячее и теплое прессование.

Реализуется при температурах Тпр 0;0,5-0,6 Тпл – горячее.

0,2-0,25 Тпл. Тпр 0,5-0,6 Тпл.- теплое.

Нагрев слитка позволяет увеличить пластичность металла и уменьшить сопративление деформированию.

Тема: Вакуумное прессование.

Применяют для обработки тугоплавких мкталлов (плобия, вольфрама, молибдена). При нагреве на воздухе эти сплавы окисляются и насыщаются газами, что приводит к охрупчиванию поверхностного слоя. Например, плобий начинает окисляться при 250 ⁰С, молибден при 400 ⁰С. Прессования приводят с вакуумированием контейнера через полость в пресс-штемпле или в контейнере.

Выбор метода прессования зависит от вида прессуемого профиля. Например профиль может быть изготовлен: горячим прессованием со сваркой через языковые матрицы или горячим прессование с иглой через обычные матрицы. При прессовании с иглой нужны полные слитки. Из-за ассиметрии профиля иглу может увести. При прессовании со сваркой нужны сплошные слитки. Так как игла короткая, но ее не уводит, но на профиле имеют место сварные швы. Сопоставляя преимущества и недостатки каждого из способов можно выбрать оптимальный.

Прессование с деформирующей прокладкой

При прессовании дорогостоящих металлов отходы в прессостаток можно резко уменьшить, применяя деформирующуюся прокладку из недорогого металлического или иного материала между заготовкой и пресс шайбой.

Прокладка контактирует с заготовкой пред началом процесса по криволинейной поверхности, определяют кривой ДСЕ. Эту кривую линию выбирают из такого расчета, этого после прессования криволинейна поверхность превратилась в близкую к плоскости. Это обеспечивает отделение прессостатка от металла без его больших потерь.

Задача определения конфигурации линии ДСЕ до прессования сводится к следующему: зная вытяжку «М» проводят эксперимент прессуя изделия с координатной сеткой. По деформированной сетке определяют конфигурацию А' С' В', бывшую до деформации АВС.

Даже строят линию ДСЕ, после деформации которая преобразуется в Д'С'Е'.

В основной стадии процесса течения, каждый отрезок кольцевого слоя, параллельно оси прессоснования, удлиняется примерно в «М» раз. () чтобы точка Л₃, переместилась в точку Л ₄, необходимо и достаточно перемещения точки Л ₁ в точку Л ₂ на отрезок равный Л₁Л₂=1/м Л₃Л₄, аналогично и по другим точкам 2₁2₂= 1/М 2₃2₄; 3₁3₂= 1/М 3₃3₄; 4₁4₂=1/М 4₃4₄

Таким образом определив из анализа применений координатной сетки, величины отрезков А'Д',1₃1₄,2₃2₄,3₃3₄,4₃4₄ можно построить исходную кривую ДСЕ.

Тема: Прессование панелей.

Задача- создания высокопрочных конструкций минимального веса => ребристые панели, представляющие собой сочетании е обшивки с элементами жесткости. в сравнение со сборными клепаными и сварными монолитные обладают преимуществами: значительной в весе, более высокая прочность и надежность, меньшая трудоемкость изготовления узлов, повышенная герметичность конструкции.

Методы производства панелей.

А) механическая обработка.

Основной способ – фрезерование. Преимущества – возможность получения панелей практически любой конфигурации. Недостатки – перерезание волокон и производительность.

Б) химическое фрезерование.

Перед травлением на поверхность заготовки наносят защитное лакокрасочное покрытие, ограничивающее контур подлежащей травлению. Травление ведут в 12-17% растворе едкого натра при температуре 50-90 ˚С. Преимущества - ↗ производительность, возможность производства изделий такой формы. Недостатки – безвозвратные потери металла, неравномерность вытравливания.

В) контурная прокатка.

Производятся панели с односторонним оребрением. Сущность метода – заполнение металлом гравюр штампа под действием давления давления простатки. Преимущества- высокая производительность, ↓ отходов металла. Недостатки: размеры панели ограничены размерами () изготовления которого тем сложнее, чем больше площадь гравюры, трудность при получении высокого оребрения.

Г) штамповка.

Можно получить сложную как одностороннюю, так двустороннюю гравюру достаточной сложной геометрии.

Недостатки - ограниченная площадь штампованной панели () пресса, так и упругими деформациями пресс- инструмент.

Д) прессование.

Именно большинства недостатков присущим другим методам. При прессовании длина панелей лимитируется только данной заготовки. Высота стринтеров не ограничена возможность получения утолщения на краях. стоимость инструмента и затраты на амортизацию оборудования при прессовой штамповке. Отходы металла больше, а производительность ниже, чем при прессовой штамповке и контурной прокатке, но выше чем при фрезеровании и травлении. Возможно получение новых панелей. Другими способами это невозможно. Недостатки – ограничение ширины и невозможность получения поперечных ребер.

Способы прессования панелей.

Способ наиболее прост. Основной недостаток- ограниченная ширина прессуемой панели 320-460 мм. Правда, ширина панели может быть значительно ↗ за счет придания ее более сложной формы.

Коэфф. Матрицы – 1; 1,6; 2; 2,2; 2,35.

Прессование из круглого полого слитка.

Прессование панелей в виде ребристой трубы с последующей ее разверткой в плоскость получает все большее распространение. Прессование ребристых труб из полого слитка возможно получать достаточно тонкостенные трубы которые следует разрезать вдоль по образующей и развернуть в плоскость, получив монолитную панель. Развертывание трубы, ее правка весьма сложные и трудоемкие операции. Также менее этим способ получают ребристые панели наибольшей ширины.

На прессах усилием 200 мм можно получать панели шириной до 2,5 м. недостатками прессования панелей таким способом следует получать ↓ кажется неоребренной поверхности из-за смазки иглы, а так же разностепенность прессованных труб => ().

Прессование из плоского контейнера.

Является одним из прогрессивных способов получения панелей.

Максимально допустимая ширина панели имитируется не усилием пресса, а конструкцией пресса. Имеется возможность прессовать панели ассиметричной сечения. Кроме этого из-за отсутствия смазки качество поверхности лучше чем при прессовании ребристых труб; сравнительно проста обработка панелей после прессования, форма прессизделия.

Недостатки: ограниченная ширина панелей не более 30-40 % наружного диаметра контейнера, низкая стойкость контейнеров.

Тема: Особенности прессования жаростойких и специальных сплавов.

Это М0,W, V, Zr, Be, etc.

Особенность данных материалов- высокая стоимость, большая чувствительность к окислению, некоторые из материалов прессуются из порошков и прессование ведется в защитных оболочках.

1- Матрица с удлиненным рабочим пояском;

2- Графитовая вставка в углу матрицы;

3- Защитная оболочка;

4- Обрабатываемый металл

5- Пресс-шайба из графита

В качестве защитных оболочек еще латунь, медь, технически чистое железо, жидкое стекло графит. Оболочка после прессования удаляется механическим путем или травлением.

Особенности прессования Be и его сплавов.

Заготовки сплошные или полые п/ф, получаемые из порошка. Прессование ведется в 2-х интервалах:

1. Теплое прессование- 450 , смазка-графит;

2. Горячее прессование – 900-1000 , смазка – жидкое стекло.

V ист. = 0,6 1,5 м/мин.

Особенности прессования композиционных материалов.

Листовые КМ получаются:

1. Прокатка ведется по двум схемам:

А) прокатка вдоль направления арм-ия;

Б) прокатка поперек направления арм-ия;

2. Прессование:

А) диффузионное спекание под байками пресса.

Б) выдавливание матричного материала и арматуры. (экструзия)

3. получние армированных профилей.

4. газостатическое прессование.

Прессование с лакирующим слоем.

Тема: Силовой режим прессования.

Усилие Р, приложение к пресс-шайбе, необходимо для выдавливания Ме через отверстие в матрице, называют усилием прессования. Знание величины усилия необходимо для выбора типа гидропресса, расчета интсрумента на прочность и установления энергозатрат: работы и мощности. Работа при прессовании

А=

Где Lp –длина распрессованного слитка, Н- высота прессостатка, z – пресс-ш

Графически эта работа определяется на индикаторной диограмме: усилие-ход пресс-шайбы, площадью, заключенной между кривой Р и осью абцисс на основной стадии процесса.

В общем виде работа при прессовании круглых профилей с прямым истечением может быть представлена в виде

А= Аε+ А тр.к+Атр.м.+ А тр.п.

Где, Аε - работа пластической деформации, А трк., А тр.м., А тр.п. равна сил трения по поверхности контейнера, матрицы и пояска матрицы ответственно (показать на рис.)

Исходя из рассмотренной структуры энергозатрат полное усилие прессования Р можно записать в виде суммы составляющих

Р = Rн. + Ткр. + Тм. + Тп.,

Где Rм – усилие, необходимое, для осуществления пластической деформации без учета сил трения.

Ткр.,Тм.,Тп. – усилия, необходимые для преодоления сил трения по поверхности контейнера матрицы, и пояска матрицы соответственно.

На основной стадии прессования составляющая Ткр. Убывает из-за уменьшения длины слитка. На заключительной стадии появляется составляющая Тм. – усилие, необходимое для преодоления сил трения по поверхности пресс-шайбы, что приводит к росту усилия Р. (см. рис 1 и 2).

Эта формула предложена Перлиным И.Л. она наиболее распространена, на производстве, так как обеспечивает достаточную точность при проведении технологических риситов.

При выводе формулы приняты следующие допущения:

1. Трения по контактным поверхностям инструмента описывают законом Зибеля

2. Принимается условие пластичности по максимальным касательным

3. Угол канал матрицы

4. В качестве верхней и нижней границе очага пластической ε приняты сферхцикла поверхности.

Вывод формулы для рисита R м.

Основан на решении приближенного дифференциального уравнения равновесия и условия пластичности.

Выделим в очаге пластической деформации элементарный объем, ограниченный двумя бесконечно близкими концентрическими сферическими поверхностями Fz +dFz.

Будем считать, что касательные напряжения на участках АА₁ и CC₁ отсутствуют. Они так же равны нулю и на оси симметрии я и незначительны на участках AB и BC, A₁B₁ и B₁C₁. Поэтому выделенные поверхности могут являться поверхности главных радиальных напряжений Gе и главных нормальных напряжений σе.

Составим уравнение равновесия выделенного элементарного объема в направлении оси прессования, приняв допущение, что напряжение σе равномерно распределены по сферическим поверхностям ABC и A₁B₁C₁.

АВС

A₁B₁C₁

Т.к. Ge равномерно распредел. по сфер. поверхности.

Принимая во внимание, что dz = т.к. z =

Gz = S д.с. + Ge получим

(Ge +dGe)(Д ) – Ge - 4 (Ge + S д.с.)Дz tgα = 0

Отбросив бесконечно – малые 2 порядка имеем

Ge + +d Ge - Ge - -2 S д.сДzdДz=0

Или dGeДz - S д.сdДz=0

Откуда, получаем дифф. уравнение с разделяющими переменными

dGe= 2S д.с

Граничные условия при Дz= Дпр. Ge=0

При Дz= Дк Ge=Gln нормальное G на входе в ОПД

Sд.с ln Дz Sд.с ln = Sд.с

- интегральный показательный деформации = ln λ

Окончательно Gln= Sд.с

Напряжения Gln в разных (·) сферической поверхности AnBnCn имеют разные направления по соответствующим радиусам к центру О.

Для определения силы Rn, действующие в направлении от прессования, необходимо найти в V (·) поверхности AnBnCnOz, которые бы создавали в V из этих (·) напряжение Gеn, направление к центру О.

Для этого берем на сферической поверхности AnBnCn произвольную точку.

В окрестности этой (·) на площадке dF, действует элементарная сила dRln, направленная по радиусу и равная

dRln=Gln * dF

Определим связь между dRln и dRzn. Для этого разделим угол ﻻ, заключенный dRln и dRzn, на n равных час n/ ﻻ

Ид. рис. следует, что

dR₁n=

аналогично

dRzn= =

dRzn= =

При n→∞Cosⁿ →1 т.е

Тогда dRzn=dRen

Поэтому dRzn=Gen·dА

Rm= =Gen = Gen

Окончательно Rn= FкSд.с.i

Fк- площадь контейнера

I = lnλ

Тема: Изотермическое прессование.

Это прессование при одинаковые температуре слитка

Изотермическим прессованием принято называть две разновидности, при которых выдерживается какое-либо из следующих условий:

А) температура пресс-изделия по всей его длине постоянна;

Б) температура заготовки и окружающего его инструмента одинаковы.

1.Изотермическое прессование при постоянной температуре пресс-изделия можно реализовать, применяя:

1.1. регулирование скорости прессования;

1.2. градиентный нагрев слитков;

1.3. охлаждение инструмента или комбинируя.

Условия для создания изотермического прессования подбираются экспериментально или определяются аналитически.

Особенно эффективным изот. пр-е оказывается когда Т пресс-изделия остается постоянной и равной температуре закалки данного сплава. Появляется возможность закалки.

2. Изот. пр-е при Т заг.= Т осуществлялось на сплавах с невысокой Т нагрева AL, лед. С применением жаропрочных сплавов Т листр ä до 800

Отсутствие температурного перепада между заготовкой и инструментом, существенно улучшает деформационные условия, ↓ давление прессования, ä качества пресс-изделия.

Пример:

Известно, что Т слитка в процессе прессования изменяется.

Если приток тепла в пластической зоне превышает его расход, температура прессуемого металла - Al.

Приток тепла меньше расхода, прессование идет с ↓ Т - Cu.

С учетом сказанного условия изотерм. прессования Cu труб φ Зв 3, слитка φ 155мм, Тзаг. – 750 , Ткр. – 550

Тема: Правка пресс-изделия.

Правке подвергают пресс-изделия для придания им необходимой продольной и поперечной геометрии, а так же для ä их механических свойств. Основные дефекты продольной геометрии после прессования и термообработки – кривизна или саблевидность и скрутка. Дефекты поперечной геометрии – искривление полой профилей, непаралельность отдельных элементов и искажение углов.

Правку продольной геометрии осуществляют на правильно- растяжных, раскруточных, а также ролико – правильных машинах.

Правильно- растяжные машины.

Изделия поставляемые в гор.пр. и отожженном состояниях, подвергают растяжению сразу после прессования, а профили, поставленные в акаленно и естественно или искусственно, состаренном состояниях – после закалки. Также подвергают изделия отличные от тех вращения-профиля и др.

Степень деформации при правке растяжением не превышает 4 %. Для правки применяют растяжные машины целиком от 30 до 6000 тс.

При растяжении профилей концы зажимаются губками.

Губками растяжных машин работают в тяжелых условиях – высокие сжимающие напряжения из-за клипового зажима, динамичность приложения осевой нагрузки особенно при обрывах, высокие скалывающие напряжения на гребнях насечки. ð губки изготавливают из стали SXHB, БХНМ.

Ролико – правильные машины.

Для тел вращения (трубы)- основная цель правка продольной кривизны и поперечной овальности. Для профилей – доводка элементов поперечной геометрии до требования стандарта.

Тела вращения обрабатываются: переменным изгибом или небольшим обжатием его диаетру. Сказать преимущества и недостатки.

Правку отдельных элементов геометрии профилей осуществляют () различной конфигурации.

Правка на вертикальных прессах.

Местные искажения продольной геометрии пресс-изделий большого поперечного сечения, продольную кривизну и саболевидность небольшие плавные перегибы, устраняются правкой на вертикальных гидравлических прессах усилием от 50 до 200 т.е.

Ручная правка.

Конечная операция всего комплекса правки. Ее осуществляют перед окончательным контролем геометрии на правильной плите. Р.П. исправляют местные дефекты продольной геометрии.

() устраняют путем прогиба отдельных участков по его длине в обратном направлении.

Для направления скрутки применяют специальный раскруточный ключ при зажиме профиля в приспособлении, либо два раскруточных ключа без зажатия профиля.

Тема: Формула для расчета Rm при прессовании профилей некруглого поперечного сечения.

Прессование профилей некруглых сечений приводит к дополнительным усилиям для осуществления их формоизменения из круглого слитка, рис.

Для определения дополнительных усилий поперечное сечение некруглого профиля разбивают на прямоугольные участки равной толщины и исходят среднюю толщину,рис.

Дополнительная деформация от формоизменения равновеликого на площади круга в заданный профиль пропорциональна.

i доп т.к. а ср.круга а ср.профиля

где а ср.круга

а ср.кр. Д равн.кр. считают, что Lпр =

равн.кр. = Lпр·

Дравн.кр. =

Дравн.кр. а ср.кр.

Так как на входе в очаг пластической деформации i доп = 0, на входе из него iдоп. = i max, то берется среднее значение i доп.

I доп = = = =

Окончательно составляющая Rm при прессовании некруглых профилей с учетом аудитивности логарифмических деформаций.

Rm = Fk S д.с. (i + i доп.)

Вывод формулы для расчета Ткр.

Усилие, необходимые для преодоление сил трения по поверхности контейнера Ткр.= F бок.пов. · 𝒯кр. = π Дк (Lр - h) Мкр. Sg кр.

Где Мкр - коэффициент трения, h – высота очага пласт. деф.,

h =

Sg кр – сопротивление деформирования поверхности слоев слитка

Sg кр = а Sg.к, а= 1 1,5 учитывает захолаживание для профилей некруглых сечений Дпр = = Д равн.пр.

Вывод формулы для расчета Тм.

Основан на равенстве мощностей активных и реактивных сил. Выделим в очаге пластической деформации элементарный объем, толщиной dz, находящийся на расстоянии z, образуемый двумя концентрическими сферическими поверхностями.

Боковая поверхность элементарного слоя d = π MmSg V пр

Используя зависимость z = ·dz = ,

Получим αNz = MmSgcV пр.

После интегрирования по всей боковой поверхности имеем

Тм = SgсMm

Окончательно

Эту формулу можно распрост. и на процесс n сложных профилей, приравнивая сечения профиля равновеликому кругу

Вывод формулы для расчета Tn

Применяя равенство активных и реактивных мощностей, получаем

Откуда

Анализ различных факторов на усилие

1. Метод прессовния

Р = Rm + Tm + Tn обр.м.

Р = Rm + Tm + Tn + Ткр. Пр.м.

2. Ставки прессования

Р = Rm + Ткр + Тм + Тn – осн. стадия

Р = Rm + Тм + Тn + Тш – заключ. стадия

3. Коэффициент вытяжки. Чем больше λ при прочих равных условиях, тем больше Р.

4. Чем больше Sg, тем больше при прочих равных условиях,Р

5. Угол канала матрицы. С увеличением угла α растут дополнительные сдвиги, а с ними и составляющая Rm.

Одновременно уменьшается поверхность боковой границы очага деформации, а с ней и составляющие Тм. Поэтому при изменении угла α, образуется зона минимальных значений Rm + Тм.

Остаточные напряжения в пресс-изделиях

Прессование приводит к появлению в изделиях остаточных напряжений, которые вызывают коробление, структуру, продольную и поперечную кривизну трещины. Основная причина появления остаточных напряжений – неравномерность деформирования

В большинстве случаев при прессовании главные деформации удлинения больше в периферийных слоях, чем в центральных. После прессования знак деформации изменяется на противоположный. В периферийных слоях возникают деформации укорочения. Так как центральные слои сдерживает упругое сокращение периферийных, то периферийные слои остаются в растянутом положении. В результате в пресс- изделии в центральных слоях возникают продольные остаточные напряжения сжатия, а в периферийные – напряжения.

После прессования диаметр прутка несколько увеличиваются из-за действия остаточных радиальных напряжений. На поверхности =0. Внутренние слои металла действуют друг на друга подобно трубам, собранным с натягом.

Под действием сжим. в периферийных слоях окружные остаточные напряжения могут быть растягивающими, т.к. они подвержены действию внутреннего давления. А поскольку остаточные напряжения уравновешены внутри прутка, то внутренние слои испытывают действие сжимающих окружных напряжений.

При охлаждении картина распределения остаточных напряжений может измениться. Быстрое охлаждение периферийных слоев приводит к их укорочению и возникновению добавочных , накладывающихся на существующие. Это может привести к образованию трещин. Медленное охлаждение, наоборот, может привести к снятию .

Прессуемость металлов.

Способность Me к прессованию можно выразить обобщением показателем прессуемостью ,

П > 100 легкопр. спл (АДО)

П = 100-50 средне пресс. Сил

П< 50 - труднодеф (ВД)

Где z – коэффициент сложности поперечного сечения

П пр – периметр профиля.

Если в качестве эталона взять параметры уже освоенного профилями сплава

Прессуемость Ме качественно можно оценить путем прессовано профиля-эталона.

По заполнению ребер, склонности образ-я трещин в перемычке по мех. св-м в массивной части профиля судят о возможности прессовании.

Тема: Расчет технологических параметров процесса «Прессования».

1. Определение р-ров слитка: D слитка, L слитка

4 вых = ð max зад. Величина

2 4Д 4,5 прямой

2 4Д 6 обратный

Для повышения h необх. соот. L/Дä. Дать к наиболее рекомендуемому значению, необходимо брать контейнер меньшего диаметра, если есть выбор.

F пр: λ min <λ<λ max исходя поперечные сечения, а также рекоменд. утяжки (λ орис)ðλор>10

Произ-ся ориентировочно расчет конт-ра

После чего, следует рассчитать значения фактического коэффициента вытяжки:

Λφ= ; Fк=

- площадь поперечных сечений λ пресс-изделий

N= каналов (1)

В) Дслитка= Дк

∆3 Фзач на 0,01 Дк-ре зазор между слитком и контейнром

Дсл.= (0,965-0,975)Дк

- ключевой дол-к на зач-ку

– температурный коэффициент (чем большеφ, тем больше коэф.)

Рекомендуется р-р слитка /5 док в оборудования.

2. Длина слитка L= +Hλp

- длина пресс-изделия(задана)

- припуск на длину (100-300мм для правки)

- кроткость пресс-изделия

-длина ореза(выход и утяжка)600-900мм утяжкой концы

F сл – поперечная площадь слитка

H – это высота пресс-остатка (из табл)

Λр= длина расспрессовки (1,05 1,03)

3. Проверка условия L /Д (m ориент = Lmax / L преизд, 8/б в пределах) в кот-че ш/б дана

4. Расчет веса слитка: G сл =γсл p=

P – плотность металла

Изготовление слитка

Набор михтыðПлавкаðОтливкаðГомогенизацияð

Мех.обработкаðСлиток

Плавка после загрузки в печь роор-е, обезгаж.

Для разливки используют полученную перерыв м-д литья

Гомогенизация – это длит(10-12ч) отжиг при температуре к температуре солидуса TS(выразить хим состав в металле)

Механическая обработка на пов. схоп-ся дефекты, сплющности, пористости; поверхность слитка готовит:

1. Отточка на ток. стенках

2. Скольпирование слитка (более эф в- t)

Продавливание слитка через матрицу распространены радиально,

z более качественная поверхность).

Возможно 3 варианта баланса тепла:

1. Приход тепла больше расхода – повышается температура наблюдается при прессовании алюминиевых сплавов

2. Приход тепла меньше, чем его рас-ся (при прессовании меди и медных сплавов)

3. Приход тепла = расходу (изотермическое прессование)

Расчет температуры при прессовании (из спр-ка для конкретного сплава найти 3 диаграммы).

Диаграмма состояния, нужна чтобы получить злоч. температуры солидус (металл плавится)

Диаграмма пластичности

Т нагрева =

Тпр 0,9

-Т эффективность деформации (ф-ла) труд- 50-60-100 коэф

- транспортировки

охл 2 5

I 10 30

Расчет температурно- скоростых параметров процесса прессования.

Принципы выбора:

1. Max снизить сопртивление металла при пластической деформации чтобы иметь () отпрессовать изделие:;

2. Обеспечить ä плотность металла и V ист

3. Поддерживать температуру не выше кристаллической после которой металл окручивается;

4. Обеспечить получение пресс – изделия с требуемой структурой с min разнозернистостью

Температурное поле слитка.

90-95 % работы деформации переходит в тепло 5 % идет на преод. сил трения, при этом температура слитка может возрасти

Дата добавления: 2015-07-10