Сущность процесса горячего выдавливания

Выдавливанием называется операция объемной штамповки, при которой происходит истечение металла, заключенного в контейнер, под воздействием рабочего инструмента в отверстие матрица. Эта операция используется для изготовления деталей и поковок, заданных конфигураций и размеров не только по выдавленному профилю (как при прессовании), но и по остающейся в контейнере части, являющейся элементом поковки.

Надавливанием получают различные по форме элементы поковок: цилиндрические и конические, гладкие и ступенчатые, сплошные и полые, круглого и фасонного сечения. Выдавливанием можно изготовлять также детали с изогнутыми отростками.

В зависимости от направления течения металла могут быть следующие разновидности выдавливания:

1) прямое - направление течения выдавливаемого металла совпадают с направлением рабочего хода пуансона;

2) обратное - металл течет навстречу пуансону;

3) наклонное - металл течет в полость, ось которой наклонена к направлению перемещения пуансона под углом, отличным от 90°;

4) поперечное - металл течет под прямым углом к направлению движения инструмента;

5) смешанное или комбинированное, представляющее собой сочетание двух или более разновидностей выдавливания.

При выдавливании в металле в очаге деформации имеет место всестороннее неравномерное сжатие, обеспечивающее металлу наилучшие пластические свойства. Под воздействием сжимающих напряжений металл течет в направлении наибольшего градиента напряжений - от поверхности пуансона, где они имеют максимальную величину, к очку, где на свободной поверхности нормальные напряжения равны нулю. Однако не всегда во всем объеме действуют только сжимающие напряжения, в некоторых зонах действуют растягивающие напряжения.

Возникновение напряжений, различных по направлению и знаку, способствует то обстоятельство, что частицы металла перемещаются по траекториям разной длины с различной скоростью, меняющейся в процессе прохождения частицы через различные зоны матрицы.

В некоторых случаях напряжения растяжения достигают в отдельных участках заготовки значительной величины и являются причиной образования различных дефектов (прессутяжин, прострелов, трещин).

Если растягивающие напряжения не превышают предела прочности металла, то разрушения не происходит. В противном случае происходит разрушение с образованием дефектов типа трещин, разрывов, сколов на поверхности естественного конуса при наличии застойных зон.

Для оценки деформации используются показатели:

1. Коэффициент (степень) вытяжки , (1)

где - площадь наибольшего поперечного сечения утолщенного у элемента поковки;

- площадь наименьшего поперечного сечения задавленного элемента.

2. Коэффициент (степень) обжатия , (2)

где - наибольший диаметр утолщении поковки; - наименьший диаметр стержня поковки.

3. Относительная степень деформации

. (3)

4. Логарифмическая (истинная) степень деформации

. (4)

Рассмотренные параметры характеризуют среднюю степень деформации.

Повышение степени деформации ведет к увеличению скорости течения металла и неравномерности деформации, увеличению сопротивления и росту усилия деформирования.

При малых обжатиях очаг деформации локализуется на небольшой глубине у поверхностных слоев, оставляя внутреннюю зону недеформированной, что может отрицательно сказаться на качестве детали.

При массовом производстве поковок из конструкционных сталей максимальные значения показателей степени деформации выражаются величинами:

При горячем выдавливании имеет большое значение смазка. Из жидких смазок наиболее распространены смеси минеральных или растительных масел с чешуйчатым графитом.

Применяются водные коллоидные растворы графита, водные эмульсии масла, масло с сернистым молибденом , водный раствор поваренной соли и калиевой селитры. Жидкие смазки удовлетворяют требованиям, если выдавливание производится при невысоких удельных давлениях, так как при больших давлениях наблюдается выжимание смазки с поверхностей контакта, разрыв пленки, что ведет к налипанию металла на поверхность штампа. Консистентные смазки (петролатум, масло, вода, ввязанные загустителями – парафином, воском, мылами и др.) имеют те же недостатки, что и жидкие; кроме того, их трудно наносить на штамп.

Из плавящихся смазок наибольший интерес представляют стеклянные и соляные. Высокая вязкость при хорошей прилипаемости к инструменту позволяет производить надавливание при больших удельных давлениях и скоростях деформации. (Недостатки: загрязнение штампа и трудность удалившая отекла с поверхности штампа и поковки).

Переход от сухого трения к жидкостному может быть осуществлен не только введением искусственных смазывающих веществ, но и путем оплавления тонкого поверхностного слоя заготовки в процессе деформации. Некоторые алюминиевые сплавы хорошо прессуют без применения смазки (). Способ смазки оплавлением не получил практического применения при выдавливании стали.

Дата добавления: 2015-07-24