/
Author: Грабарник Л.М. Нагайцев A.A.
Tags: цветные металлы в целом технология обработки без снятия стружки в целом: процессы, инструмент, оборудование и приспособления металлургия цветные металлы металлообработка прессование
ISBN: 5-229-00503-3
Year: 1991
Text
Л.М.Грабарник
А. А . Нагайцев
ПРЕССОВАНИЕ
ЦВЕТНЫХ
МЕТАЛЛОВ
И СПЛАВОВ
Л.М.Грабарник
А. А. Нагайцев
ПРЕССОВАНИЕ
ЦВЕТНЫХ
МЕТАЛЛОВ
И СПЛАВОВ
"Допущено Государственным комитетом СССР
по народному образованию в качестве учебника
для профессионально-технических училищ"
Издание 2-е,
дополненное и переработанное
&
МОСКВА "МЕТАЛЛУРГИЯ" 1991
РеЦензент: А.м. Яблоков
УДК 669.2:621.777
Прессование цветных металлов и сплавов. Грабарник Л.М., Нагай-
це в А.А. Учебник для ПТУ. 2-е изд., перераб и доп. - Mj Металлургия, 1991.342 с.
Во втором издании (первое - в 1983 г.) дана краткая характеристика основных
процессов обработки металлов. Рассмотрены вопросы подготовки слитков к
прессованию, требования к качеству слитков. Описаны конструкции прессов и
технологические режимы прессования сплавов на основе меди, алюминия, никеля и
титана. Освещены вопросы управления прессами, передовые приемы работы, а
также охраны труда при работе на прессах и вспомогательном оборудовании.
Значительное внимание уделено рациональной технологии прессования изделий из
цветных металлов, видам и причинам дефектов на пресс-изделиях и способам их
устранения. Рассмотрены методы повышения качества прессованных труб,
основные направления совершенствования прессования.
Учебник для учащихся ПТУ. Может быть использован при профессиональном
обучении рабочих на производстве. Ил. 141. Табл. 36. Библиогр. список: ’б назв.
26070400000-047
040(01)—91
43-90
ISBN 5-229-00503-3
© Грабарник Л.М., Нагайцев А.А./
издательство "Металлургия", 1991
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................................................... 7
Глава I. Процессы обработки металлов.................................. 8
1. Механическая обработка металлов................................. 8
1.1. Методы механической обработки металлов..................... 8
1.2. Шероховатость и точность. Система допусков и посадок..... 14
2. Краткая характеристика основных процессов обработки металлов
давлением........................................................ 21
2.1. Ковка..................................................... 21
2.2. Штамповка................................................. 22
2.3. Прокатка.................................................. 24
2.4. Волочение................................................. 27
2.5. Прессование............................................... 28
3. Теоретические основы обработки металлов давлением.............. 28
3.1. Понятие о деформации. Упругая и пластическая деформации.. 28
3.2. Напряжения и деформации................................... 31
3.3. Природа пластической деформации........................... 34
3.4. Напряженное и деформированное состояния тел............... 37
3.5. Пластичность.............................................. 44
3.6. Внешнее трение............................................ 47
3.7. Показатели пластической деформации........................ 50
4. Контрольные вопросы............................................ 53
Глава IL Прессование металлов........................................ 54
1. Способы прессования............................................ 54
1.1. Прессование с прямым и с обратным истечением металла..... 56
1.2. Прессование с боковым истечением.......................... 57
1.3. Прессование с совмещенным истечением...................... 58
1.4. Прессование со "свободным” контейнером.................... 59
1.5. Гидростатическое прессование.............................. 60
2. Прессуемые сплавы и сортамент пресс-изделий.................... 61
3. Основные положения теории прессования.......................... 63
3.1. Основные операции процесса прессования...................
3.2. Течение металла при прессовании........................... 65
3.3. Усилия, действующие на иглу при прошивке и прессовании... 71
3.4. Усилие прессования........................................ 75
3.5. Тепловой баланс при горячем прессовании металлов.......... 81
4. Скоростная характеристика прессов.............................. 85
5. Контрольные вопросы............................................ 87
Глава IIL Устройство и правила эксплуатации подготовительного оборудова-
ния прессовых цехов............................................. 88
1. Подготовка слитков к прессованию............................... 88
2. Нагрев слитков перед прессованием.............................. 96
2.1. Газовые методические печи................................. 97
2.2. Электрические печи сопротивления с принудительной воздушной
циркуляцией................................................... 100
2.3. Индукционные нагревательные печи......................... 103
3. Правила безопасного устройства и обслуживания нагревательных печей 108
4. Контрольные вопросы........................................... 109
3
Глава IV. Устройство и технические характеристики гидравлических прессов 110
1. Назначение и принцип действия типового гидравлического пресса. 110
2. Классификация прессов........................................ 113
3. Конструкция и принцип работы вертикальных прессов............ 115
3.1. Пресс без прошивной системы.............................. 116
3.2. Пресс с независимой прошивной системой................... 120
4. Горизонтальные прессы........................................ 124
4.1. Типы и технические характеристики горизонтальных прессов 124
4.2. Конструкции горизонтальных гидравлических трубопрофильных
прессов....................................................... 139
4.3. Конструкция горизонтального прутково-профильного пресса.... 146
5. Контрольные вопросы.......................................... 150
Глава V. Конструкции основных узлов и механизмов гидравлических
прессов............................................................. 150
1. Назначение и устройство основных узлов пресса................. 150
2. Инструментальная наладка гидравлических прессов.............. 162
3. Вспомогательные механизмы прессов............................ 164
4. Механизмы приема и транспортировки отпрессованных изделий...... 172
5. Настройка пресса............................................. 176
6. Контрольные вопросы'......................................... 179
Глава VI. Привод, управление и правила эксплуатации гидравлических
прессов.................................................... 179
1. Типы приводов гидравлических прессов............................ 179
2. Насосно-аккумуляторный привод................................ 181
3. Насосный привод.............................................. 189
4. Правила обслуживания насосных и насосно-аккумуляторных станций . 191
5. Управление гидравлическим прессом с насосно-аккумуляторным
приводом......................................................... 193
5.1. Система наполнения пресса................................ 193
5.2. Система управления прессом............................... 195
5.3. Устройство и принцип действия клапана наполнения главного плун-
жера ......................................................... 200
5.4. Регулирование скорости прессования....................... 201
5.5. Системы дистанционного и автоматического управления прессом. 204
6. Система управления прессом с насосным приводом................ 206
7. Правила эксплуатации гидравлических прессов................... 208
7.1. Подготовка пресса к работе. Правила пуска и остановки оборудо-
вания ........................................................ 208
7.2. Правила ведения технологического процесса................ 210
7.3. Правила обслуживания и техники безопасности при работе на гид-
равлических прессах........................................... 212
8. Контрольные вопросы........................................... 214
Глава VII. Технология горячего прессования труб, прутков и профилей. 215
1. Основные технологические схемы производства................. 215
2. Определение размера слитка или заготовки. Отходы при прессовании.. 216
3. Температура нагрева слитков при прессовании................. 222
4. Температурно-скоростной режим прессования................... 226
4
5. Технология прессования сплавов на основе меди................ 228
5.1. Силовые и температурно-скоростные параметры прессования труб
и прутков из меди, латуней, бронз............................ 228
5.2. Безокислительное прессование бухтовой трубной заготовки из ме-
ди и латуней................................................. 230
5.3. Прессование малопластичных материалов................... 233
5.4. Прессование медноникелевых сплавов...................... 235
5.5. Прессование со смазкой контейнера........................ 236
5.6. Прессование профилей из медных сплавов.................. 238
6. Технология прессования алюминия и его сплавов................ 244
6.1. Прессование прутков, труб и профилей постоянного поперечного
сечения...................................................... 244
6.2. Прессование труб периодически изменяющегося сечения...... 256
6.3. Прессование сплошных профилей периодически изменяющегося
сечения...................................................... 260
6.4. Прессование панелей...................................... 262
6.5. Смазки, применяемые при прессовании алюминиевых сплавов.... 264
7. Прессование титановых сплавов.............................. 265
8. Прессование никеля и никелевых сплавов....................... 266
9. Причины возникновения и методы уменьшения разностенности
прессованных труб................................................ 267
9.1. Механизм образования разностенности труб при прессовании. 268
9.2. Пути уменьшения разностенности прессованных труб......... 270
9.3. Влияние диаметра слитка на разностенность труб........... 270
9.4. Эффективность применения полых слитков................... 272
10. Виды дефектов пресс-изделий, причины образования и способы устране-
ния ............................................................. 274
11. Контрольные вопросы......................................... 281
Глава VIII. Инструмент гидравлических прессов....................... 282
1. Классификация и условия работы прессового инструмента........ 282
2. Конструкции прессового инструмента........................... 283
2.1. Контейнер................................................ 283
2.2. Матрицедержатель......................................... 285
2.3. Пресс-штемпель........................................... 287
2.4. Пресс-шайба.............................................. 288
2.5. Игла и иглодержатель..................................... 290
2.6. Матрица.................................................. 293
3. Материалы прессового инструмента............................. 295
4. Стойкость и характер износа инструмента...................... 300
5. Подготовка инструмента к работе.............................. 305
6. Контрольные вопросы.......................................... 306
Глава IX. Устройство и правила эксплуатации отделочного оборудования
прессовых цехов................................................ 306
1. Правка труб, прутков, профилей и панелей..................... 306
1.1. Правильные прессы........................................ 307
1.2. Роликовые правильные машины.............................. 308
1.3. Правильные машины с гиперболоидными валками............. 309
1.4. Правильно-растяжные машины.............................. 3’11
2. Термообработка прессованных полуфабрикатов................... 316
2.1. Отжиг................................................... 316
5
2.2. Закалка и старение....................................... 317
3. Травление.................................................... 321
4. Резка пресс-изделий........................................... 323
& Контрольные вопросы............................................ 325
Главах. Контрольно-измерительная аппаратура пресса.................. 325
1. Приборы для измерения температуры............................. 325
2. Приборы для измерения давления................................ 331
3. Устройство для контроля положения главного плунжера и плунжера
прошивки. Приборы для измерения скорости прессования............. 332
4. Контрольные вопросы........................................... 333
Глава XI. Основные понятия о стандартах на продукцию. Контроль качества
пресс-изделий..................................................... 334
1. Государственные стандарты и технические условия............... 334
2. Контроль качества прессованной продукции...................... 335
3. Контрольные вопросы........................................... 339
Рекомендуемый библиографический список.............................. 340
ПРЕДИСЛОВИЕ
Металлургическая промышленность - одна из основных от-
раслей народного хозяйства, определяющая уровень развития
страны и являющаяся базой для других отраслей промышлен-
ности.
Обработка металлов заключается в придании металлу за-
данных формы и размеров, а также определенных механичес-
ких и физических свойств. Основными видами обработки яв-
ляются литье, обработка давлением и обработка резанием.
Литьем получают готовые крупногабаритные детали раз-
личной конфигурации, а также специальными методами литья—
мелкие детали сложной формы. Кроме того, большое количес-
тво заготовок отливают для последующей обработки давлени-
ем и механической обработки, так как литые детали по мех-
свойствам, качеству поверхности и точности размеров за-
метно уступают деталям, полученным другими видами метал-
лообработки. В настоящее время получают литые заготовки в
виде слитков, листов, прутков, труб и проволоки.
Обработка давлением - это завершающий этап в производ-
стве изделий (полуфабрикатов) из металлов и сплавов. Ею
получают изделия самой разнообразной формы. К основным
способам обработки металлов давлением относятся ковка,
штамповка, прокатка, прессование и волочение.
Механическая обработка (обработка резанием) применяет-
ся в основном в качестве отделочной операции, а также для
получения деталей сложной формы с жесткими требованиями к
размерам и качеству поверхности. В настоящее время для
производства изделий известно немало видов механообработ-
ки: токарная, фрезерование, строжка, сверловка и др.
Современные заводы по обработке цветных металлов осна-
щаются новым высокопроизводительным оборудованием. Для
работы на таких заводах требуется высокая профессиональ-
ная подготовка рабочих основных профессий. Например, ра-
бочие прессовых цехов должны знать свойства металлов и
сплавов, основы теории обработки давлением, технологию
прессования, контрольно-измерительной аппаратуры, а также
правила эксплуатации, обслуживания оборудования и контро-
ля качества изделий. Рассмотрению указанных вопросов и
посвящено настоящее учебное пособие.
7
Г л а в a 1. ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
1. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Устойчивую и ритмичную работу прессовых цехов обеспе-
чивают вспомогательные службы завода: инструментальная,
ремонтно-механическая, энергетическая, водо- и газоснаб-
жения и т.п. Большой объем работ в инструментальных и ре-
монтно-механических цехах выполняется на металлорежущих
станках. От качества выполняемых ими работ зависит надеж-
ность работы оборудования, стойкость инструмента и, в ко-
нечном счете, производительность прессов. Знание основ
процесса резания, видов обработки резанием и типов метал-
лорежущих станков, а также допускаемых пределов колебаний
размеров сопрягаемых деталей необходимы рабочим прессовой
бригады при контроле технологического инструмента, теку-
щих и капитальных ремонтах оборудования.
1.1. Методы механической обработки
Обработка металлов резанием - это процесс удаления ре-
жущим инструментом с поверхностей заготовки слоя металла
в виде стружки для получения необходимой формы, точности
размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей
детали. Чтобы с заготовки срезать слой металла, необходи-
мо режущему инструменту и заготовке сообщить относитель-
ные движения. Инструмент и заготовку устанавливают и зак-
репляют в рабочих органах станков, обеспечивающих эти от-
носительные движения: в шпинделе, на столе, в револьвер-
ной головке и т.д.
На рис. 1 представлена классификация методов обработки
резанием. Эти виды отличаются друг от друга характером
взаимного движения заготовки и инструмента, режущим инст-
рументом, точностью размеров изделия и качеством обрабо-
танной поверхности. Каждый вид обработки резанием осущес-
твляется на станках определенной группы. Существуют клас-
сификации металлорежущих станков по отдельным признакам и
по их комплексу.
Классификацией по точности установлено пять классов
8
Обтачивание
Рис. 1. Условная классификация методов обработки резанием
станков: Н - нормальной, П — повышенной, В - высокой, А -
особо высокой точности и С - особоточные станки.
Классификация по комплексу признаков наиболее полно
отражена в общегосударственной единой десятичной системе
условных обозначений станков. Все металлорежущие станки
9
разбиты, как уже отмечалось выше, на десять групп: 0 -
резервная группа; 1 - токарные станки; 2 - сверлильные и
расточные; 3 — шлифовальные и доводочные; 4 — комбиниро-
ванные; 5 - зубо- и резьбообрабатывающие; 6 - фрезерные;
7 - строгальные, долбежные и протяжные; 8 - разрезные; 9
- разные. Каждая группа станков разбита на десять типов,
а каждый тип - на десять типоразмеров. В группу объедине-
ны станки по общности технологического метода обработки
или по близости назначения (например, сверлильные и рас-
точные). Типы станков характеризуют такие признаки, как
назначение, степень универсальности, число главных рабо-
чих органов, конструктивные особенности. Внутри типа
станки различают по техническим характеристикам.
В соответствии с этой классификацией каждому станку
присваивают определенный шифр. Первая цифра шифра обозна-
чает группу станка, вторая - тип, третья (иногда третья и
четвертая) - условный размер станка. Буква на втором или
третьем месте позволяет различать стенки одного типораз-
мера, но с разными техническими характеристиками. Буква в
конце шифра указывает на модификацию станков одной базо-
вой модели. Например, шифром 2Н135 обозначен вертикально-
сверлильный станок (группа 2, тип 1), модернизированный
(Н), с наибольшим условным диаметром сверления 35 мм.
Станки токарной группы предназначены для обработки по-
верхностей заготовок, имеющих форму тел вращения. Техно-
логический процесс характеризуется вращательным движением
заготовки и поступательным движением инструмента-резца.
Резец движется либо параллельно оси вращения заготовки
(продольная подача), либо перпендикулярно к оси вращения
заготовки (поперечная подача), а иногда - под углом к оси
(наклонная подача). Под точением обычно понимают обработ-
ку наружных поверхностей заготовки. Разновидностями точе-
ния являются: растачивание - обработка внутренних поверх-
ностей; подрезание - обработка плоских (торцовых) поверх-
ностей; резка - разделение заготовки на части или отрезка
готовой детали от ее заготовки. На токарных станках вы-
полняют черновую, получистовую и чистовую обработку по-
верхностей заготовок.
Токарно-карусельные станки предназначены для обработки
крупных тяжелых заготовок с отношением высоты к диаметру
10
0,3-0,7. Особенностью станков является наличие круглого
горизонтального стола-карусели с вертикальной осью враще-
ния. Эти станки широко применяют в машиностроении.
Многорезцовые токарные полуавтоматы предназначены для
обработки наружных поверхностей заготовок типа ступенча-
тых валов, блоков зубчатых колес, шпинделей т.п. На мно-
горезцовом полуавтомате одновременно обрабатывается не-
сколько поверхностей заготовки.
На одношпиндельных токарно-револьверных автоматах об-
рабатывают заготовки небольших размеров (диаметром 8-31
мм), но сложных форм. Автоматы обрабатывают одновременно
несколько поверхностей заготовки, совершая смену операций
по замкнутому технологическому циклу. Станки применяют
для изготовления больших партий деталей. Многошпиндельные
автоматы параллельной обработки заготовок также применяют
в массовом производстве. На автоматах этого типа одновре-
менно обрабатывается столько заготовок, сколько шпинделей
имеет автомат. В каждой из позиций заготовки находятся на
разных стадиях обработки.
Сверлильные станки относятся к станкам сверлильной и
расточной группы. Под сверлением понимают метод формооб-
разования внутренних цилиндрических поверхностей в сплош-
ном материале заготовки с помощью сверл. На сверлильных
станках также обрабатывают различными инструментами
(сверлами, резцами, развертками) имеющиеся в заготовках
отверстия для получения заданной формы этих отверстий,
увеличения их размера, повышения точности и уменьшения
шероховатости поверхности. Для сверлильных станков харак-
терно вращательное главное движение и поступательное дви-
жение подачи. Как правило, оба движения осуществляет инс-
трумент. Сверлильные станки подразделяются на вертикаль-
но-сверлильные и радиально-сверлильные. Вертикально-свер-
лильные станки эксплуатируются нескольких типоразмеров:
от небольших настольно-сверлильных, позволяющих сверлить
отверстия до 12 мм, до крупных (отверстия диаметром до
100 мм). На сверлильных станках обрабатывают сравнительно
малогабаритные заготовки. Широкая универсальность и воз-
можность автоматизации цикла обработки способствует их
применению во всех отраслях промышленности.
Радиально-сверлильные станки предназначены для обра-
11
ботки отверстий в крупногабаритных заготовках. На этих
станках можно сверлить отверстия диаметром до 100 мм.
Это - универсальные станки, их применяют в индивидуальном
и мелкосерийном производствах. На горизонтально-сверлиль-
ных станках получают глубокие отверстия специальными
сверлами. К этой же группе относятся расточные .станки,
осуществляющие операцию растачивания. Растачивание - это
метод обработки отверстий расточными резцами. На расточ-
ных станках обрабатывают отверстия главным образом в кор-
пусных деталях. Расточные станки изготовляют трех типов:
координатно-расточные, горизонтально-расточные и алмазно-
расточные. Координатно-расточные станки предназначены для
обработки отверстий с высокой точностью формы, размера и
взаимного расположения. Станки снабжены специальными уст-
ройствами, которые позволяют с микрометровой точностью
осуществлять координатные перемещения заготовок, укреп-
ленных на столе, относительно инструмента.
Горизонтально-расточные станки предназначены для обра-
ботки отверстий резцами, ось вращения которых распола-
гается горизонтально. Точная установка режущего инстру-
мента относительно обрабатываемого отверстия осуществ-
ляется перемещением как заготовки, так и самого инстру-
мента. Оба типа станков применяют в индивидуальном и мел-
косерийном производстве.
На алмазно-расточных станках обрабатывают с высокой
точностью цилиндрические отверстия в корпусных заготовках
небольших габаритных размеров. Цикл обработки автоматизи-
рован. Станки применяют в крупносерийном и массовом про-
изводстве.
Фрезерование осуществляют на станках фрезерной группы.
Фрезерование - это высокопроизводительный метод обработки
поверхности заготовки многолезвийным режущим инструментом
- фрезами. Для фрезерования характерно непрерывное враща-
тельное движение инструмента и поступательное движение
подачи заготовки (в некоторых случаях заготовка совершает
круговое или винтовое движение). Такие типы фрезерных
станков, как горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезер-
ные и консольные отличаются расположением оси вращения
фрезы. Многие части станков одного типоразмера унифициро-
ваны, например столы, салазки, консоли, коробки скоростей
и др. Станки этих типов относятся к числу универсальных и'
применяются для выполнения широкого круга фрезерных работ
над заготовками небольших габаритных размеров и массы в
индивидуальном и мелкосерийном производствах. Продольно-
фрезерные станки предназначены для обработки крупных кор-
пусных деталей в серийном производстве.
В массовом производстве для высокопроизводительного
непрерывного фрезерования заготовок небольших размеров
применяют карусельно-фрезерные станки. Более крупные за-
готовки обрабатывают на барабанно-фрезерных станках. Ко-
пировально-фрезерные станки предназначены для получения
деталей со сложными фасонными поверхностями в индиви-
дуальном и мелкосерийном производствах (например, штам-
пов, пресс-форм).
Протягивание - высокопроизводительный метод обработки
наружных и внутренних поверхностей деталей многолезвийны-
ми инструментами (протяжками). Этот вид обработки выпол-
няют на протяжных станках, для которых характерно только
поступательное движение инструмента либо заготовки. Не-
прерывность врезания лезвий инструмента в новые слои ма-
териала обеспечивается конструкцией протяжки. Основной
характеристикой протяжного станка является номинальное
усилие, которое для станков различных типоразмеров соста-
вляет от 98 до 980 кН. Различают горизонтально- и верти-
кально-протяжные станки. Горизонтально-протяжные станки
общего назначения применяют для обработки внутренних ци-
линдрических и фасонных поверхностей, шлицевых и шпоноч-
ных пазов, винтовых канавок, внутренних зубьев и т.п. Они
отличаются простотой управления и обслуживания и быстро
переналаживаются. Реже применяют горизонтально-протяжные
станки для наружного протягивания. Вертикально-протяжные
станки общего назначения занимают меньшую площадь и легче
автоматизируются, чем горизонтально-протяжные, но имеют
большую высоту, что затрудняет их обслуживание. Выпуска-
ются вертикально-протяжные станки для внутреннего и на-
ружного протягивания.
Чистовую и отделочную обработку заготовок из самых
разнообразных материалов можно производить с высокой точ-
ностью на шлифовальных станках. Для заготовок из закален-
ных сталей шлифование является одним из наиболее распро-
12
13
страненных методов обработки. Шлифованием называют про-
цесс обработки резанием с помощью шлифовальных кругов.
Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удер-
живаются связующим материалом. При вращении круга в зоне
его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал, а
часть зерен ориентирована так, что резать не может, но
производит работу трения по поверхности резания, сглажи-
вая ее. Поэтому обработанная поверхность имеет малую ше-
роховатость.
Наибольшее распространение получили круглошлифоваль-
ные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные, бесцентро-
шлифовальные, заточные, а также специализированные
станки. Круглошлифовальные станки можно подразделить на
простые, универсальные и врезные: универсальные имеют по-
воротные переднюю и шлифовальную бабки; на простых - ба-
бки неповоротные; у врезных — отсутствует продольная по-
дача стола, а процесс шлифования ведется по всей длине
заготовки широким абразивным кругом с поперечной подачей.
Шлифование плоских поверхностей на плоскошлифовальном
станке с прямоугольным столом производится цилиндрической
поверхностью круга. Внутришлифовальные станки применяют
для обработки отверстий в заготовках, прошедших, как пра-
вило, термическую обработку. Шлифовать можно сквозные,
глухие, конические и фасонные отверстия. На бесцентрошли-
фовальных станках заготовка обрабатывается незакрепленной
двумя кругами - шлифующим и ведущим. Такой процесс значи-
тельно проще и легче поддается механизации, так как на
заготовке не требуется выполнять центровочные отверстия.
Заточные станки служат для обработки различных режущих
инструментов (резцов, фрез, сверл и т.п.).
1.2. Шероховатость и точность. Система допусков и посадок
Одним из показателей качества обработанной поверхности
является шероховатость. Шероховатость поверхности - это
совокупность неровностей, образующих рельеф поверхности и
рассматриваемых в пределах определенного ее участка. Ше-
роховатость характеризует среднее арифметическое отклоне-
ние высоты неровностей от среднего значения (Я^), высоту
неровностей и другие параметры.
Шероховатость поверхностей условно можно подразделить
на четыре группы. К первой группе относят грубые поверх-
ности, полученные при обдирочном (черновом) точении,
строгании, фрезеровании, сверлении. Ко второй группе от-
носят поверхности, полученные в результате получистовой
обработки разными технологическими методами. Третью груп-
пу образуют поверхности, обработанные абразивными инстру-
ментами, а также полученные отделочными методами (тонкое
точение, развертывание, протягивание), электрофизическими
методами и методами пйастического деформирования. К чет-
вертой группе относятся поверхности, тонко обработанные
притиркой, хонингованием, суперфинишированием, алмазными
выглаживанием и другими технологическими методами обрабо-
тки. Чем выше требования, предъявляемые к точности и ка-
честву поверхностей, тем длительнее процесс обработки за-
готовки и сложнее технологический процесс изготовления
детали.
Одной из важнейших характеристик изготовленных деталей
является их точность^ Под точностью обработки понимают
точность выполнения размеров, формы и взаиморасположения
поверхностей. Точность выполнения размеров определяется
отклонением фактических размеров обработанной поверхности
детали от ее конструктивны^ размеров, указываемых в рабо-
чем чертеже в соответствии с допустимыми отклонениями на
размеры обрабатываемых поверхностей. Строгое регламенти-
рование допускаемых отклонений необходимо в связи с тем,
что, как правило, обработанная деТаль работает не сама по
себе, а в совокупности с другими. При сборке различных
узлов из отдельных деталей они должны сопрягаться своими
поверхностями. Две детали, элементы которых входят один в
другой, образуют соединение. Такие детали называются соп-
рягаемыми, а поверхности сопрягаемых элементов - сопря-
гаемыми поверхностями. От степени разброса размеров соп-
рягаемых поверхностей зависит возможность как вообще сбо-
рки, так и получения требуемого характера соединения.
Соединения подразделяются по геометрической форме соп-
рягаемых поверхностей. Наиболее распространены гладкие
соединения: цилиндрические, конусные, плоские. В соедине-
нии элементов двух деталей один из них является внутрен-
ним, охватывающим (например, отверстие в детали), другой
15
14
- наружным, охватываемым (поверхность вала). Разность
между размерами отверстия и вала до сборки оцрделяет ха-
рактер соединения деталей или посадку, т.е. большую или
меньшую свободу относительного перемещения деталей или
степень сопротивления их взаимному смещению. Разность
размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше
размера вала, называется зазором. Зазор характеризует
большую или меньшую свободу относительного перемещения
деталей соединения. Разность размеров вала и отверстия до
сборки, если размер вала больше размера отверстия, назы-
вается натягом. Натяг характеризует степень сопротивления
взаимному смещению деталей в соединении.
Невозможно изготовить деталь с идеально точными разме-
рами, так как при выполнении размера вносится масса пог-
решностей, определяемых конструкцией и жесткостью станка,
инструментом, колебаниями температуры, точностью измере-
ний и др., которые невозможно точно учесть. Поэтому при
изготовлении детали стремятся выполнить размер в пределах
заданных допустимых значений. Действительным размером на-
зывается размер, установленный измерением детали. Два
предельно допускаемых размера, между которыми должен на-
ходиться действительный размер годной детали, называются
предельными размерами. Деталь считается годной и в том
случае, если действительный размер равен предельному.
Больший из двух предельных размеров называется наибольшим
предельным размером, меньший - наименьшим предельным раз-
мером.
Разность между наибольшими и наименьшим предельными
размерами называется допуском размера. Допуск является
мерой точности размера: чем меньше допуск, тем выше точ-
ность детали, тем меньше допускаемое отклонение от дейст-
вительных размеров деталей и, следовательно, меньше зазо-
ры и точнее натяги в соединении. Иногда предельные разме-
ры детали трактуют как проходной и непроходной пределы. В
этом случае смысл их отличается от смысла наибольшего и
наименьшего предельных размеров. Так, например, наимень-
ший предельный размер для вала будет проходным, а для от-
верстия - непроходным.
Размер, который служит началом отсчета отклонений и
относительно которого определяются предельные размеры,
16
называется номинальным. Номинальный размер указывают в
чертежах деталей и выбирают не произвольно, а путем рас-
чета (на прочность, жесткость и т.п.), исходя из функцио-
нального назначения детали и других конструктивных сооб-
ражений. Отклонением размера называется алгебраическая
разность между размером (действительным, предельным и
т.д.) и соответствующим номинальным размером. Таким обра-
зом, можно рассматривать такие понятия, как действитель-
ное отклонение (разность между действительным и номиналь-
ным размерами), предельные верхнее и нижнее отклонения
(разность между наибольшим или наименьшим предельными
размерами и номинальным размером). Интервал значений, ог-
раниченный верхним и нижним отклонениями, в пределах ко-
торого допускаются действительные отклонения размера де-
тали, называется полем допуска. Поле допуска - понятие
более широкое, чем допуск. Поле допуска характеризуется
своей величиной (допуском) и расположением относительно
номинального размера. При одном и том же допуске могут
быть разные по расположению поля допусков. Так, например,
необходимо изготовить круглый стержень диаметром 40 мм.
Чертежом заданы: наибольший предельный размер 40,2 мм,
наименьший - 39,9 мм. Измерение изготовленной детали по-
казало, что ее действительный размер составляет 40,13 мм,
т.е. деталь годная. Таким образом, верхнее отклонение ра-
вно 40,2 - 40,0 = 0,2 мм, нижнее 39,9 - 40,0 = - 0,1 мм;
+0,2
следовательно, поле допуска лежит в пределах мм, а
допуск составляет + 0,2 - (-0,1) = 0,3 мм. Действительное
отклонение составляет 40,13 - 40,0 = 0,13 мм.
Вследствие изменения размеров деталей при изготовлении
величины зазоров и натягов при сборке также будут изменя-
ться. Действительным зазором и действительным натягом на-
зываются соответственно зазор и натяг, определяемые раз-
ностью между действительными размерами отверстия и вала.
В соединениях, где необходим зазор, величина действитель-
ного зазора должна находиться между двумя предельными
значениями, называемыми наименьшим и наибольшим зазорами,
определяемые служебным назначением соединения. Соответс-
венно в соединениях, где необходим натяг, величина дейст-
вительного натяга должна находиться между двумя предель-
17
ними значениями, называемыми наименьшим и наибольшим на-
тягами.
Чтобы изготовленные детали не требовалось дополнитель-
но подгонять при сборке, необходимо назначать посадку в
виде определенного сочетания полей допусков отверстия и
вала. При назначении посадок номинальные размеры для от-
верстия и вала, составляющих соединения, являются общими
(одинаковыми) и называются номинальным размером соедине-
ния. Предельные зазоры и натяги в посадке в этом случае
могут быть рассчитаны как по разности предельных размеров
отверстия и вала, так и по разности их предельных откло-
нений.
В зависимости от взаимного расположения полей допусков
отверстия и вала различают посадки трех типов: с зазором,
с натягом, переходные. При посадке с зазором обеспечива-
ется зазор в соединении. В такой посадке поле допуска от-
верстия должно находиться вне поля допуска вала (напри-
+0,015
мер, поле допуска отверстия мм, поле допуска вала
+ 0,0 \ ГТ К '
мм). При этом при любом сочетании действительных
размером будет обеспечено наличие зазора, минимальное
значение которого называют "гарантированным зазором". К
посадкам с зазором относятся и так называемые скользящие
посадки, т.е. когда нижняя граница поля допуска отверстия
совпадает с верхней границей поля допуска вала, т.е. га-
рантированный зазор равен нулю.
При посадке с натягом обеспечивается натяг в соедине-
нии. В такой посадке предельные размеры отверстия меньше
предельных размеров вала. При переходной посадке возможнр
получение как зазора, так и натяга. В такой посадке поля
допусков отверстия и вала полностью или частично перекры-
вают друг друга. Для всех видов посадок допуск посадки
равен сумме допусков отверстия и вала, составляющих сое-
динение.
Для удобства назначения предельных размеров сопрягае-
мых деталей при конструировании разработаны и используют-
ся системы допусков и посадок (СДП), в которых все пре-
дельные отклонения стандартизированы.
Существует много систем допусков и посадок, но все они-
имеют ряд общих принципов и понятий. Обычно весь диапазон
1Р
номинальных размеров, охватываемых системой, разбивают на
интервалы номинальных размеров. Для каждого интервала ус-
танавливают постоянное значение допуска, называемое до-
пуском системы или стандартным допуском. Градация допус-
ков в системе для каждого диапазона номинальных размеров
устанавливается в виде набора степеней или классов точ-
ности. Под степенью точности (классом точности) понимает-
ся совокупность допусков, соответствующих одному уровню
точности для всех номинальных размеров. Степени точности
обычно обозначают числами - порядковыми, номерами.
Для получения посадки системой устанавливаются наборы
полей допусков отверстий и валов, различающихся величиной
(допуском) и расположением относительно номинального раз-
мера (нулевой линии). Одно из двух предельных отклонений
(верхнее или нижнее), используемое для определения распо-
ложения поля допуска относительно нулевой линии, назы-
вается основным отклонением. Как правило, основным яв-
ляется ближайшее к нулевой линии предельное отклонение.
Расположение поля допуска (основное отклонение) обычно
обозначают буквами.
Посадки устанавливают сочетанием полей допусков от-
верстия и вала. Наиболее рациональным является такой спо-
соб образования посадок, когда одна деталь (отверстие или
вал) в различных посадках имеет постоянное расположение
поля допуска, а требуемый характер посадки обеспечивается
подбором расположения поля допуска другой детали соедине-
ния (вала или отверстия). Деталь, имеющая в посадках
постоянное поле допуска, является как бы основанием сис-
темы посадки и носит название "основное отверстие" или
"основной вал" (основная деталь). Обычно у основной дета-
ли одно из отклонений равно нулю. По виду основной детали
различают посадки в системе отверстия и в системе вала.
В настоящее время в СССР принята единая для стран -
членов СЭВ система допусков и посадок для гладких деталей
и соединений (сокращенно ЕСДП СЭВ), включающая ряд стан-
дартов СЭВ (СТ СЭВ): СТ СЭВ 145-75, СТ СЭВ 144-75, СТ СЭВ
177-75 и СТ СЭВ 302-76. ЕСДП СЭВ разработана на основе
международной системы ИСО. В соответствии с ЕСДП весь
диапазон номинальных размеров (до 10 000 мм) разбит на
отдельные интервалы - основные и промежуточные. Интервалы
19
выбраны так, что в определенном диапазоне отношение верх-
ней границы интервала к нижней остается примерно постоян-
ным. Дополнительными интервалами дробятся большие интер-
валы на более мелкие (например, основной интервал от 50
до 80 мм разбивается на два дополнительных интервала 50 -
65 и 65 - 80 мм).
Классы (степени) точности в ЕСДП СЭВ названы квалите-
тами. Всего в ЕСДП предусмотрено 19 квалитетов, обозна-
чаемых порядковым номером, возрастающим с увеличением до-
пуска: 01; 0; 1; 2; ... 17. При данном квалитете и интер-
вале номинальных размеров значение допуска постоянно для
размеров любых элементов (валов, отверстий, уступов и
др.) и в любых полях допусков. Другая особенность допус-
ков по ЕСДП СЭВ состоит в их равномерной градации; начи-
ная с 5-го квалитета, допуски при переходе к следующему,
более грубому квалитету увеличивается на 60 % . Через
каждые пять квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз.
Характеристикой расположения поля допусков в ЕСДП СЭВ
являются знак и числовое значение основного отклонения -
того из двух предельных отклонений размера, которое нахо-
дится ближе к нулевой линии (верхнее для отрицательных
полей, нижнее — для положительных). Основные отклонения
валов и отверстий приняты одинаковыми и стандартизованы
независимо от допуска (квалитета). Однако в некоторых
случаях основные отклонения в разных квалитетах отличают-
ся. Каждое расположение основного отклонения обозначается
латинской буквой - строчной (малой) для валов и прописной
(большой) для отверстий. Буквенные обозначения (а, Ь, с,
... А, В, С, ...) приняты в алфавитном порядке, начиная
от отклонений, позволяющих получать наибольшие зазоры в
соединениях (т.е. положительных для отверстий А и отри-
цательных для валов а). Буквой h обозначается верхнее
отклонение вала, равное нулю (основной вал), буквой Н -
нижнее отклонение отверстия, равное нулю (основное отвер-
стие).
После допусков в ЕСДП СЭВ образуется сочетанием основ-
ного отклонения (характеристика расположения) и квалитета
(характеристика допуска). Соответственно условное обозна-
чение поля допуска состоит из буквы основного отклонения
20
и числа - номера квалитета (например, поля допусков валов
Л6, Л0, 57; отверстий - Я6, £>10, 57).
Посадка в ЕСДП СЭВ образуется сочетанием поля допуска
отверстия и поля допуска вала. Условное обозначение по-
садки дается в виде дроби, в числителе которой стоит поле
допуска отверстия, а в знаменателе — вала (например, /78 /
/7; F8 / Л7). Принципиально возможные любые сочетания до-
пусков в посадке, однако рекомендуется отдавать предпоч-
тение посадкам в системе отверстия (например, Н7 / g6,
I рб, НИ / ЛИ) или в системе вала (G7 / Л6, Е8 / Л8
и т.д.).
Числовые значения предельных отклонений, интервалов
номинальных размеров, допусков по разным квалитетам, а
также рекомендуемые комбинации полей допусков для различ-
ных типов соединений приводятся в указанных выше стандар-
тах и справочной литературе.
2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ
ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
2.1. Ковка
Ковка - наиболее древний и наиболее распространенный
процесс обработки металлов давлением. Медь и ее сплавы
начали ковать более шести тысячелетий назад. Процесс ков-
ки в том или ином виде применяется практически на всех
металлургических и машиностроительных заводах. Свободная
ковка заключается в осаживании металла по высоте между
бойками. Основными операциями такой ковки являются осадка
и вытяжка. При осадке вся заготовка нагружается одновре-
менно, высота заготовки уменьшается, а поперечное сечение
увеличивается. При вытяжке заготовка деформируется на от-
дельных участках при ее перемещении между бойками с уве-
личением длины и уменьшением сечения. Схема процесса сво-
бодной ковки приведена на рис. 2. При деформировании меж-
ду бойками металл заготовки течет свободно в направле-
ниях, не ограниченных рабочими плоскостями инструмента.
Ковку металла осуществляют, как правило, в горячем
состоянии на молотах (при небольшой массе поковок) и на
гидравлических ковочных прессах (крупные поковки).
21
Рис. 2. Схема процесса сво-
бодной ковки:
а вытяжка; б - осадка; 1,
2 - верхний и нижний бойки;
3 - заготовка
Кованые заготовки имеют более высокие механические
свойства, чем литье, и предназначаются для изготовления
деталей ответственного назначения.
2.2. Штамповка
Объемная штамповка. В XIX столетии появилась разно-
видность свободной ковки - объемная горячая штамповка
(рис. 3). При объемной штамповке металл заготовки запол-
няет полости штампа, приобретая необходимые форму и раз-
меры. Избыток металла выдавливается в облой. Применяют
как горячую, так и холодную объемную штамповку. Однако
горячая объемная штамповка имеет большее распространение,
так как она, требует менее мощных машин и позволяет осу-
ществлять большие деформации.
По сравнению с ковкой штамповка обеспечивает получение
деталей более сложной формы, с более точными размерами и
лучшим качеством поверхности. Этот способ широко приме-
Ряс. 3. Схема горячей объемной штамповки с образованием облоя (а) и без
образования облоя (б~):
1 - верхняя половина штампа; 2 - деталь; 3 - облой; 4 - нижняя половина
штампа
22
няется для изготовления поковок различной формы массой от
0,5 до 350 кг, а на специализированном оборудовании - и
до 1 т.
Наряду со штамповкой с образованием облоя (штамповка в
открытых штампах) применяют также безоблойную штамповку
(штамповка в закрытых штампах). В последнем случае масса
заготовки должна точно соответствовать массе детали.
Объемную штамповку осуществляют на молотах, прессах, го-
ризонтально-ковочных машинах и т.д.
Листовая штамповка. По мере развития техники стали ши-
роко применять листовую штамповку, заключающуюся в полу-
чении изделий из листового материала путем придания ему
определенной формы без существенного изменения толщины.
Листовая штамповка может быть горячей и холодной.
Основными операциями листовой штамповки, схемы которых
23
приведены на рис. 4, являются вырубка (а), гибка (6), вы-
тяжка (в), отбортовка (г), формовка (д) и обжим (е). Ос-
новным оборудованием для штамповки служат прессы с меха-
ническим приводом; при штамповке крупногабаритных деталей
применяют гидравлические прессы.
Благодаря высокому качеству поверхности и точности
размеров изделий листовая штамповка является прогрессив-
ным методом металлообработки. Она широко применяется во
всех отраслях машиностроения и приборостроения.
2.3. Прокатка
Прокатка - один из наиболее распространенных видов об-
работки металлов давлением. Процесс прокатки состоит в
изменении формы и размеров заготовки при прохождении ме-
талла в зазор между вращающимися валками. Основными вида-
ми прокатки являются продольная, поперечная и поперечно-
винтовая (рис. 5). При продольной прокатке металл обжи-
мается между валками, вращающимися в разные стороны. При
этом валки захватывают и втягивают заготовку в зазор меж-
ду ними. Продольной прокаткой производится 90 % всего
проката. Имеются следующие разновидности этого вида обра-
ботки: плоская, сортовая и периодическая прокатка. При
плоской (листовой) прокатке обжатие заготовки осуществля-
ется в гладких валках (рис. 5, а) с уменьшением ее высоты
и увеличением длины и ширины. Таким образом получают
толстые (горячей прокаткой) и тонкие (холодной прокаткой)
листы.
При сортовой прокатке в валках нарезают калибры, в ко-
торых осуществляется обжатие заготовки по высоте и ширине
с увеличением ее длины (рис. 5, б). Сортовой прокаткой
получают фасонные изделия (уголки, швеллеры, тавры,
шестигранники и др.).
Основными заготовительными станами являются слябинг
при листовой прокатке и блюминг - при сортовой. На этих
мощных агрегатах обрабатывают слитки массой до 100 т.
Стан холодной прокатки труб - двухвалковый, с периоди-
ческим режимом работы. Рабочей клети этого стана сообща-
ется возвратно-поступательное движение при помощи криво-
шипно-шатунного механизма. Процесс прокатки трубы, схема
Рис. 5. Схемы прокатки:
1 - валок; 2 - заготовка; 3 - калибр; 4 - оправка: 5 - стержень; 6 - труба;
7 - рабочий конус
которого показана на рис. 5, в, осуществляется на непод-
вижной конической оправке 4, соединенной со стержнем 5, и
калибрами 3 с ручьем переменного сечения, закрепленными в
вырезах валков. Исходный размер ручья соответствует на-
25
24
ружному диаметру заготовки 2, конечный размер - наружному
диаметру готовой трубы 6.
В исходном положении рабочей клети (I - I, рис. 5, в)
трубная заготовка при помощи механизма подачи и поворота
перемещается в направлении прокатки на определенное рас-
стояние, называемое подачей. При движении рабочей клети
вперед происходит уменьшение диаметра и толщины стенки
поданного участка заготовки в кольцевой, постепенно
уменьшающейся щели, образуемой ручьем калибров и оправ-
кой. В крайнем переднем положении рабочей клети (П-П
рис. 5, в) происходит поворот прокатываемой заготовки
вместе с оправкой на 60 - 90 . При обратном движении ра-
бочей клети прокатанному участку трубы калибрами придает-
ся правильная форма окружности заданного размера и обка-
тывается на оправке коническая часть заготовки переменно-
го сечения, называемая рабочим конусом 7. Далее операции
повторяются. Заготовкой для прокатки служит толстостенная
прессованная труба.
При поперечной прокатке (рис. 5, г) валки вращаются в
одном направлении. Заготовка, получая вращательное движе-
ние, обжимается и деформируется валками. Поперечной про-
каткой получают шестерни и различные детали с переменным
по длине поперечным сечением.
Поперечно-винтовая (косовалковая) прокатка (рис. 5, д)
применяется в основном для производства трубной заготов-
ки. При косовалковой прокатке оси валков расположены под
некоторым углом друг к другу и к оси заготовки, заготовка
при прокатке вращается и перемещается в осевом направле-
нии.
В качестве заготовки при производстве гильз используе-
тся литая, прессованная или катаная заготовка. В процессе
вращательно-поступательного движения сердцевина заготовки
разрыхляется, что облегчает ее прошивку оправкой, закреп-
ленной на стержне. Для косовалковой прокатки применяют
двух- и трехвалковые станы. Косовалковую прокатку приме-
няют также для изготовления шаров, втулок и др. В этом
случае валки имеют нарезанные калибры.
Процесс прокатки является более производительным по
сравнению с ковкой. Изделия, получаемые прокаткой, отли-
чаются высокой точностью размеров и довольно хорошим ка-
чеством поверхности.
26
2.4. Волочение
Волочение наряду с ковкой является одним из наиболее
древних процессов обработки металлов давлением. Сущность
волочения заключается в протягивании заготовки чер з
фильеру (волоку) с целью уменьшения ее сечения и увели1 -
ния длины. Волочению подвергают прутки, проволоку, труб >1
и профили, полученные прессованием или прокаткой. Схемы
процесса волочения приведены на рис. 6.
Волочение труб осуществляют без Оправки (рис. 6, б),
на короткой закрепленной “оправке (рис. 6, в), на длинной
подвижной оправке (рис. 6, г) и на плавающей оправке
(рис. 6, д). На длинной подвижной оправке (стержне) про-
тягивают обычно трубы с малым диаметром отверстия, на
плавающей оправке — трубы большой длины.
Волочением обеспечивается большая точность размеров и
лучшее качество поверхности при производстве труб, прут-
ков и профилей, чем прокаткой и прессованием. Поэтому во-
лочение является, как правило, заключительным звеном в
технологической схеме обработки металлов давлением.
27
2.5. Прессование
При производстве труб, прутков и профилей из цветных
металлов и сплавов прессование является основной загото-
вительной операцией. Прессование — это процесс выдавлива-
ния из замкнутой полости через отверстие в матрице метал-
ла с приданием ему требуемой формы. При прессовании воз-
можна деформация металла с наибольшими обжатиями по срав-
нению со всеми другими видами обработки давлением и изго-
товление изделий самой различной конфигурации. Прессова-
нием можно получить изделия из материалов, не поддающихся
прокатке и волочению, благодаря тому, что заготовка при
прессовании подвергается всестороннему сжатию.
Время переналадки инструмента при прессовании короче,
чем при прокатке, что особенно важно при производстве по-
луфабрикатов из цветных металлов, характеризующемся широ-
ким разнообразием размеров изделий и сравнительна неболь-
шими объемами продукции одного размера.
Достоинства процесса прессования определили его широ-
кое распространение при производстве труб, прутков и про-
филей из легких и тяжелых цветных металлов и сплавов. Де-
тально процесс прессования рассматривается ниже.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ
МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
3.1. Понятие о деформации. Упругая и пластическая
деформация
В течение всего периода использования металлов челове-
ком практически основным для него являлось такое их свой-
ство, как способность деформироваться, т.е. изменять свою
первоначальную форму под действием внешних воздействий.
Изменение первоначальной формы тела может быть достигнуто
весьма разнообразными путями: расплавлением заготовки и
отливкой в изделия различной формы; отделением и удале-
нием определенной части объема исходной заготовки с по-
мощью различного рода режущего инструмента (обточка,
сверление, вырубка и т.д.); изменением первоначальной
формы под действием прилагаемых внешних сил, передаваемых
28
через деформирующий инструмент необходимой формы (ковка,
гибка, штамповка, выдавление, прокатка, волочение и
т.д.). В рамках настоящей главы рассматривается только
последний путь деформирования.
В механике деформированного тела рассматривается дей-
ствие на тело только уравновешенных внешних сил. Если
внешние силы не уравновешены, то под действием неуравно-
вешенной их части будет наблюдаться ускоренное перемеще-
ние тела без его деформации. Основой деформационной тео-
рии является представление о том, любое тело под дейст-
вием систе'мы находящихся в равновесии внешних сил дефор-
мируется. Если к телу приложить внешние силы, то в ре-
зультате деформации внутри или на поверхности тела най-
дется хотя бы одна пара точек, первоначальное расстояние
между которыми изменится под действием приложенных сил.
Величина и характер деформации тела целиком зависят от
величины и характера приложенных внешних сил.
Различают упругую и пластическую деформацию. Если тело
после удаления приложенных сил полностью восстанавливает
свои первоначальные форму и размеры, то такая деформация
называется упругой или обратимой. Если же после удаления
приложенных сил тело не восстанавливает первоначальные
форму и размеры, остается деформированным, то деформация
называется пластической или остаточной. В процессе упру-
гой деформации тело накапливает потенциальную энергию.
При разгрузке (удалении сил) эта потенциальная энергия
высвобождается, и часть ее расходуется на восстановление
первоначальной формы и размеров, а часть может совершать
внешнюю работу. Примером может служить использование в
различных областях техники потенциальной энергии сжатых
пружин.
Получение различных изделий обработкой давлением осно-
вано на пластической деформации исходной заготовки, в ре-
зультате которой изменяются форма и размеры, а также мо-
гут изменяться механические и физико-химические свойства
исходного материала.
В механике различают внешние силы, приложенные к по-
верхности деформируемого тела (их иногда называют кон-
тактными, так как они возникают в месте контакта поверх-
29
ности тела с деформирующим инструментом), и внутренние,
объемные, действующие по всему объему (массе) тела.
На рис. 7 показано растяжение цилиндрического образца
на разрывной машине. Внешняя растягивающая сила Р пере-
дается образцу захватами машины. Эта сила вызывает появ-
ление внутренних объемных сил в любой точке сечения об-
разца. Под действием силы Р образец растянется, удлинит-
ся. При увеличении силы Р увеличивается и растяжение об-
разца. Если сила Р сравнительно невелика, то при ее уда-
лении образец укоротится и вернется к первоначальным раз-
мерам. Если сила Р велика, то при ее снятии образец лишь
слегка укоротится, но к первоначальному размеру не вер-
нется. Это значит, произошла пластическая деформация -
необратимое удлинение. Дальнейшее увеличение силы Р вызы-
вает возрастание удлинения вплоть до разрыва образца.
Наиболее наглядно этот процесс нагружения и деформиро-
вания может быть представлен на индикаторной диаграмме
(рис. 8). Все испытательные разрывные машины оснащены
специальными приспособлениями (индикаторами) для записи
индикаторных диаграмм в процессе растяжения образца. На
зо
Рже. 7. Схема растяжения образца
на разрывной машине
Рже. 8. Индикаторные диаграммы ра-
стяжения образцов:
а - с ярко выраженной площадкой
текучести; б - без площадки теку-
чести
zJZ -ход поддужного захдата
(удлинение]
индикаторной диаграмме по оси абсцисс откладывается вели-
чина перемещения подвижного захвата относительно непод-
вижного, характеризующая деформацию удлинения образца, а
по оси ординат - величина силы Р , растягивающей образец.
При возрастании растягивающей силы от нуля до точки 1 ин-
дикаторная диаграмма выглядит в виде прямой линии (учас-
ток О — 1). Если на этом участке снять нагрузку, то
стрелка самописца возвратится в точку О. При этом сколько
бы раз ни осуществлялся процесс "нагрузка - разгрузка”,
стрелка самописца будет перемещаться всегда по одной ли-
нии, что свидетельствует о полном возврате образца к пер-
воначальным форме и размерам. Это - участок упругих дефо-
рмаций.
При возрастании силы Р до величины, определяемой точ-
кой 7, характер деформации изменится: может оказаться,
что при почти неизменной силе Р^ происходит удлинение об-
разца, т.е. участок 1 — 2 является почти горизонтальным и
называется площадкой текучести. Если здесь произвести
разгрузку, то образец не вернется к первоначальной длине.
Это — уже участок пластической деформации. Постепенно с
ростом длины образца сила Р вновь начинает возрастать
(участок 2 - 4), что связано с увеличением прочностных
характеристик материала с ростом деформации (наклепом).
При разгрузке образца на этом участке (как и на любом
другом) линия разгрузки пойдет параллельно участку 0-1
и придет в точку 2, характеризующую величину остаточной
(пластической) деформации. По этой же линии начнется и
новое нагружение образца. При определенной величине удли-
нения диаграмма достигает максимума в точке 4, а затем
начинает снижаться вплоть до разрыва в точке 5.
Весьма обширна группа металлов, у которых индикаторные
диаграммы растяжения не имеют площадки текучести (рис. 8,
кривая б).
3.2. Напряжения и деформации
Индикаторная диаграмма является первичным документом
при исследовании свойств различных материалов. Однако ее
вид зависит как от свойств материала, так и от конкретных
размеров испытуемого образца. Для того чтобы исключить
31
влияние конфигурации образца, диаграммы обрабатывают, ис-
пользуя понятия относительной деформации и напряжений.
Напряжение - это одна из основных величин силового воз-
действия на деформируемое тело, характеризующая интенсив-
ность нагружения - силу, действующую на единицу площади.
Процессы деформации и разрушения тел определяются прежде
всего величиной и характером напряжений.
При обработке давлением внешние силы действуют на по-
верхность контакта тела с инструментом. Поверхностные си-
лы вызывают появление внутренних, уравновешивающих сил.
Интенсивность внутренних сил называют напряжением. Чис-
ленно напряжение равно силе, действующей на единицу пло-
щади сечения тела. Под напряжением можно понимать и ин-
тенсивность внешних сил, но чаще для внешних сил поль-
зуются термином "удельная сила".
При растяжении цилиндрического образца растягивающие
напряжения рассчитываются путем деления силы Р на площадь
поперечного сечения образца F :
’'/"о-
где 0 - растягивающее напряжение; Р — сила растяжения;
F^= п Dq / 4 - площадь поперечного сечения образца.
Относительная деформация удлинения рассчитывается сле-
дующим образом. Если первоначальная длина образца была
Lq, а под действием силы стала L, то образец удлинился на
величину Л L =• L - L^. Это - абсолютное удлинение, зафик-
сированное на индикаторной диаграмме. Отношение абсолют-
ного удлинения к первоначальной длине образца называется
относительным удлинением £, рассчитанным по формуле £ =
= Л L / L .
о
Относительная деформация выражается безразмерной ве-
личиной или в процентах. Например, если образец длиной
200 мм растянут до величины 206 мм, то относительное уд-
линение будет
£ = (206 -200) / 200 = 0,03, или 3%.
В соответствии с этими формулами и производится обра-
ботка индикаторных диаграмм, их пересчет и построение
аналогичных диаграмм растяжения и координатах "относи-
32
тельная деформация — напряжение". По этим кривым можно
получить основные механические характеристики для данного
материала. Точка в конце прямолинейного участка кривой
напряжений соответствует пределу упругости 0? для данного
материала, т.е. если напряжения в материале не превышают
0 , то тело деформируется упруго и при снятии напряжений
е
возвращается к первоначальным размерам. Точка в начале
площадки текучести соответствует пределу текучести 0^,
при этом в объеме тела интенсивно развиваются пластичес-
кие необратимые деформации. Точка на максимуме кривой
называется временным сопротивлением разрыву 0 и является
в
одной из основных характеристик материала, используемых в
различных технологических расчетах.
Предел текучести хорошо заметен на диаграммах зависи-
мости напряжения от деформации металлов с высокими плас-
тическими свойствами и слабо - на диаграммах для мало-
пластичных металлов. Поэтому в последнем случае часто оп-
ределяют условный предел текучести tf02— значение, при
котором остаточное относительное удлинение достигло опре-
деленной величины (обычно принимают 0 = 0,2%).
Описанные кривые характеризуют условные напряжения,
возникающие при деформации. В процессе растяжения образца
наряду с удлинением происходит уменьшение площади попе-
речного сечения, уменьшение его диаметра, т.е. для опре-
деления истинных напряжений в образце следует силу растя-
жения делить не на первоначальную площадь сечения F , а
на истинное сечение образца в данный момент. Таким обра-
зом, истинные напряжения в образце при растяжении всегда
будут больше условных.
Максимум на диаграмме условных напряжений, соответст-
вующий 6 вовсе не свидетельствует о снижении прочностных
свойств материала при дальнейшем увеличении деформации.
Его появление объясняется тем, что в начальной стадии
растяжения до момента достижения значения поперечное
сечение образца уменьшается равномерно по всей длине об-
разца, а в какой-то момент происходит местное, локальное
сужение сечения на участке ограниченной длины, что вызы-
.33
Рже. 9. Изменение условных (а) и
истинных (&) напряжений в зависи-
мости от величины деформации
вает быстрое возрастание напряжений в этом месте и даль-
нейшее растяжение суженного участка. Такой процесс назы-
вается образованием "шейки". Образование "шейки" приводит
к быстрому разрушению, разрыву образца.
Если растягивающую силу разделить на площадь попереч-
ного сечения шейки в данный момент, то на кривой истинных
напряжений падения напряжений после значения не будет
(рис. 9, кривая б).
3.3. Природа пластической деформации
Все металлы и сплавы в твердом состоянии имеют крис-
талллическое строение, а характер их деформации зависит
от типа кристаллической структуры и наличия тех или иных
несовершенств в этой структуре. Правильное расположение
атомов в кристаллическом теле создает ту или иную геомет-
рическую фигуру. Сочетание атомов в большем или меньшем
объеме кристаллического тела характеризует пространствен-
ную решетку, которая образуется многократным повторением
наименьшей фигуры, называемой элементарной ячейкой. В
кристалле можно выделить ряд плоскостей, проходящих через
узлы (атомы) кристаллической решетки. Эти плоскости полу-
чили название кристаллографических. По некоторым из этих
мысленно выделенных плоскостей происходит смещение эле-
ментов ячейки друг относительно друга, вследствие чего
такие плоскости получили название плоскостей скольжения.
Кристаллическое строение предполагает различие физико-
34
механических свойств, измеренных в разных направлениях по
отношению к кристаллографическим плоскостям, т.е. наличие
так называемой анизотропии свойств в кристаллах, связан-
ной с ориентировкой плоскостей скольжения. Олнако в
реальных условиях металлы не обладают анизотропностью.
Это объясняется тем, что металлы и сплавы являются поли-
кристаллическими телами.
Поликристаллическое твердое тело состоит из множества
беспорядочно ориентированных кристаллов, или зерен. Зерна
ограничиваются либо внешней поверхностью самого тела, ли-
бо поверхностями других зерен. Благодаря огромному коли-
честву зерен и их хаотической ориентации свойства поли-
кристаллического тела во всех направлениях усредняются, и
тело приобретает свойства изотропности. Для деформируемых
металлов наиболее характерны следующие виды кристалличес-
ких решеток: объемно-центрированная кубическая, гране-
центрированная кубическая, плотноупакованная гексагональ-
ная (рис. 10).
Так как деформация поликристаллического твердого тела
складывается из деформаций отдельных кристаллитов, то це-
лесообразно рассмотреть поведение кристаллитов при внеш-
нем нагружении. Приложением внешних сил в кристалле можно
вызвать как упругую, так и пластическую деформации. Опы-
тами установлено, что деформация в кристалле может идти
двумя путями: скольжением одной части кристалла относи-
тельно другой по плоскостям скольжения без нарушения
взаимной ориентации слоев кристалла (трансляционное
Рис. 10. Типы кристаллических решеток:
а - объемно-цеитрированная кубическая; б - гранецентрированная кубическая;
в - плотноупакованная гексагональная
35
скольжение) и двойникованием - поворотом одних частей
кристалла относительно других. У металлических кристаллов
чаше всего идет деформация скольжения и редко - двойнико-
ванием.
При трансляционном скольжении одни слои атомов крис-
талла перемешаются относительно других на величину, крат-
ную целому числу межатомных расстояний (рис. 11, а). В
промежутках между плоскостями скольжения пластическая де-
формация не происходит. Скольжение не охватывает сразу
весь объем кристалла, а сосредоточивается в полосах
(плоскостях) скольжения, располагающихся на небольших
расстояниях друг от друга. При пересечении полос скольже-
ния с поверхностью деформированного кристалла образуются
характерные линии, называемые линиями Чернова - Людерса.
При двойниковании происходит поворот одной части крис-
талла в положение, зеркально симметричное другой его час-
ти (рис. 11, б). Двойникование возникает чаще при пласти-
ческой деформации монокристаллов с объемно-центрированной
и гексагональной решеткой, причем с увеличением скорости
деформации и понижением температуры деформация двойнико-
ванием становится преобладающей. При статическом нагруже-
нии двойникование наблюдается редко. Двойникование может
идти параллельно с процессом трансляционного скольжения;
тогда образование двойников повышает сопротивление метал-
ла пластической деформации, затрудняя протекание скольже-
ния. Двойникование может протекать не только под дейст-
вием внешних нагрузок, но и в результате отжига пласти-
чески деформированных тел. Такой процесс, например, ха-
Рис. 11. Механизм пласти-
ческой деформации:
а - трансляционное скольже-
,ние; о - двойникование
рактерен для меди и латуней, т.е. для металлов с гране-
центрированной кубической решеткой. Двойникованием можно
достичь только незначительных степеней деформации.
Если рассматривать пластическую деформацию скольжением
как одновременный сдвиг одной части кристалла относитель-
но другой, то, как показывают расчеты, необходимо созда-
вать напряжения, во много раз большие, чем это достигает-
ся в реальных условиях пластической деформации. Это
объясняется тем, что в реальных монокристаллах и зернах
имеются местные нарушения правильности кристаллического
строения, состоящие в том, что в отдельных узлах решетки
атомы отсутствуют или же в некоторых участках решетки
имеются лишние атомы. Эти несовершенства решетки получили
название дислокаций.
Наличие дислокаций приводит к тому, что у недеформиро-
ванного металла в отдельных участках кристаллической ре-
шетки атомы смешены из положений устойчивого равновесия.
При наличии таких смещений для перемещения отдельных
групп атомов требуются меньшие сдвигающие напряжения, чем
при отсутствии смешений. Скольжение начинается в точке
дефекта в кристалле распространяется при значительно
меньшем (в десятки раз) напряжении сдвига, чем при одно-
временном скольжении какого-либо целого блока атомов. Это
- процесс распространения, перемещения дефекта в форме
дислокаций; он требует таких же напряжений, которые на-
блюдаются в реальных случаях. В какой-то мере механизм
пластической деформации перемещением дислокаций можно
сравнить с передвижением земляного червя, перемещающего
свое тело вперед не сразу, а отдельными участками.
Таким образом, теория дислокаций объясняет различие
между теоретической и реальной прочностью поликристалли-
ческих тел.
3.4. Напряженное и деформированное состояния тел
Растяжение образца на разрывной машине является част-
ным случаем более общего объемного напряженного состоя-
ния. При растяжении внешние силы приложены вдоль одной
линии - оси образца. В большинстве процессов пластической
обработки металлов внешние силы могут быть спроектированы
37
36
на три взаимно перпендикулярные оси, т.е. реализуется
объемное напряженное состояние.
Рассмотрим сплошное однородное и изотропное тело
произвольной формы, нагруженное уравновешенными внешними
силами ? (рис. 12). Рассечем тело произволь-
ной плоскостью. Отбросим одну часть тела, а ее действие
на оставшуюся часть заменим одной равнодействующей силой
Р. При этом оставшаяся часть тела снова будет в равнове-
сии, а сила Р в общем случае будет действовать под неко-
торым углом а к нормали п. Силу Р можно разложить по пра-
вилу разложения векторов на две составляющие: силу Р = Р
cos а, действующую по направлению нормали и называемую
нормальной составляющей, и силу Р^ = Р sin а, действующую
в плоскости сечения и называемую касательной составляю-
щей.
Если в сечении тело имеет площадь F, то можно рассмат-
ривать соответствующие средние напряжения - нормальное и
касательное, которые могут быть рассчитаны по формулам
G = Р /F; т = Р IF.
пп т
При изменении положения секущей плоскости или, что то
же самое, в направлении нормали будут изменяться направ-
ление и величина равнодействующей силы Р и соответственно
величины нормальной и касательной ее составляющих. Будут
изменяться также величины нормального и касательного на-
пряжений.
Рассмотрим простейший случай растяжения образца (рис.
38
13) площадью поперечного сечения F , силой Р$ Тогда рас-
тягивающее напряжение будет равно <ro « Pq/Fq-
Рассечем тело плоскостью F, нормаль которой наклонена
под углом а к оси образца. Площадь полученного сечения
будет при этом равна F = F^/cos а. Тогда равнодействующее
напряжение в этом сечении может быть подсчитано из выра-
жения
с = Р IF = с cos а .
О о
Нормальное и касательное напряжения в указанном сече-
= G cos2 & ,
0 .1
о cosa sina = / с sin2a.
нии будут:
с = GZOSO.
т = crsina =
Из последних формул следует, что
значения и т зависят от угла а,
т.е. от угла, под которым расположе-
на рассматриваемая плоскость сече-
ния. Максимальное значение tf будет
Л
соответствовать a = 0 , т.е. плос-
кости, перпендикулярной, к оси образ-
Рас. 13. К расчету напряжения при растяжении
Рас. 14. Напряженное состояние в выделенном параллелепипеде вокруг рас-
сматриваемой точки
39
ца, а максимальное значение т будет при 2 а = 90° , т.е.
в плоскости, расположенной под углом 45° к оси образца.
Эти соображения хорошо подтверждаются в реальных экспери-
ментах. При растяжении полированных образцов на их повер-
хности можно наблюдать линии скольжения, расположенные
под углом 45 к оси и соответствующие плоскости действия
максимальных касательных напряжений.
В более сложных случаях пространственного нагружения
напряжения в различных точках тела распределяются нерав-
номерно. Поэтому употребляются понятия напряженного сос-
тояния в точке тела. Для этого выбирается какая-либо сис-
тема координат х, у, z. Вокруг рассматриваемой точки вы-
деляется небольшой объем материала в форме параллелепипе-
да с гранями, перпендикулярными к осям координат и разме-
рами Дх, Ду и Az (рис. 14). Чем меньше размеры Дх, Ду и
Az рассматриваемого объема, тем точнее может быть охарак-
теризовано напряженное состояние в рассматриваемой точке.
На всех гранях параллелепипеда действуют напряжения Р ,
Р , Р?, которые могут быть разложены на составляющие в
направлении осей координат. При этом на каждой грани бу-
дет действовать одно нормальное и два взаимно перпендику-
лярных касательных напряжения. Так как размеры параллеле-
пипеда выбираются как можно меньшими, и соответствующие
напряжения на противоположных гранях равны, то рассматри-
вают обычно только одну из двух противоположных граней.
Величины напряжений различны в разных системах коорди-
нат. Можно выбрать такое направление осей координат, при
котором касательные напряжения, действующие на гранях па-
раллелепипеда, станут равными нулю, и останутся только
нормальные напряжения <г , которые в этом случае
называют главными, нормальными напряжениями, а направле-
ния осей координат - главными направлениями. Принято, что
Растягивающие напряжения - положительные, сжи-
мающие - отрицательные.
К аналогичным рассуждениям прибегают и в случае оценки
деформированного состояния тела или отдельных его точек.
Здесь употребляют понятия нормальных деформаций удлинения
или сжатия с и деформаций сдвига у. Нормальыне деформации
40
характеризуют изменение длины ребер (а, б, рис. 15) па-
раллелепипеда в результате деформации, а сдвиговые - из-
менение углов (рис. 15) -между гранями параллелепипеда.
На рис. 15 показано, как может изменяться соотношение
между нормальными и сдвиговыми деформациями в зависимости
от направления осей при растяжении пластины. Можно найти
такое направление осей, при котором сдвиговые деформации
будут отсутствовать. Эти направления называются главными
и совпадают с главными направлениями напряжений. Нормаль-
ные остаточные деформации, в том числе и главные, подчи-
няются условию несжимаемости, т.е. алгебраическая (с уче-
том знака) сумма нормальных деформаций равна нулю:
е + е + е = е + е + е =0.
X у Z 1 2 3
Это условие отражает, что объем тела до деформации ра-
вен объему после деформации, каких-либо пустот или мест-
ных уплотнений в процессе деформации сплошного материала
не образуется.
Большое значение для анализа напряженного состояния
имеют схемы главных напряжений и деформаций, предложенные
С.И.Губкиным. Всего можно составить девять схем напряжен-
ного состояния: две линейных - одноосное сжатие и растя-
жение (рис. 16, а, б\, три плоских - двустороннее сжатие,
двустороннее растяжение, одноосное сжатие и одноосное
растяжение (рис. 16, в, г, д), четыре объемных схемы -
трехосное сжатие и трехосное растяжение (рис. 16, е, ж),
двустороннее сжатие и одноосное растяжение (рис. 16, з),
двустороннее растяжение и одноосное сжатие (рис. 16, и).
Рас. 15. Деформация исходного параллелограмма в зависимости от направлений
координатных осей
41
Каждый процесс деформирования может быть охарактеризо-
ван какой-либо одной или несколькими (для разных участков
деформируемого тела) схемами главных напряжений. Напри-
мер, схемы а и б реализуются при простом растяжении и
сжатии образцов; схемы г, д - при нагружении пластинок и
тонких листов; схема е — при прессовании, прокатке, ков-
ке; схема з — при волочении и т.д. Различных схем дефор-
мированного состояния, в отличие от напряженного можно
составить только три. Дело в том, что деформации подчи-
няются условию несжимаемости. Вследствие этого не может
быть схем одноосного растяжения или сжатия, так как тело
не может удлиняться или укорачиваться в одном направле-
ние. 17. Схемы главных
деформаций
42
Рже. 18. Схемы главных напряжений и деформаций некоторых процессов
обработки металлов давлением:
а - осадка без контактного трения; б - осадка с контактным трением; в -
прессование (выдавливание); г - волочение; д - продольная прокатка
нии, не изменяя своих размеров в каком-либо другом нап-
равлении; не может быть схем всестороннего сжатия или
растяжения, так как при этом изменялся бы его объем. Воз-
можные схемы главных деформаций приведены на рис. 17.
Схема а: удлинение в одном направлении, укорочение - в
двух; схема б -удлинение в двух направлениях, укорочение-
в одном. Эти две схемы - объемные; схемы в - плоская: в
одном из направлений деформации отсутствуют, в двух дру-
гих они равны, но имеют противоположные знаки (удлинение-
укорочение).
Почти любой схеме главных напряжений может соответст-
вовать любая схема деформаций в зависимости от соотноше-
43
ния величин главных напряжений. Совокупность схем напря-
жений и деформаций для какого-либо процесса образует ме-
ханическую схему деформации. На рис. 18 приведены такие
схемы для некоторых процессов обработки металлов давле-
нием.,
3.5. Пластичность
Пластичность характеризует способность металлов и
сплавов деформироваться без разрушения. Чем большую де-
формацию способен выдержать металл без разрушения, тем
выше его пластичность. Пластичность материала нельзя от-
носить к его свойствам, так как на нее влияет много фак-
торов; один и тот же материал в различных условиях дефор-
мации может обладать различной пластичностью. Таким обра-
зом, пластичность, скорее, характеризует условия деформи-
рования и, следовательно, определяется напряженным сос-
тоянием материала.
К основным факторам, влияющим на пластичность металла
в условиях обработки давлением, можно отнести следующие:
состав и структуру деформируемого металла; характер нап-
ряженного состояния; неравномерность деформирования; ско-
рость деформации; температуру деформации; степень предва-
рительной деформации.
Влияние химического состава и структуры металла. Хими-
ческий состав металла - один из важнейших факторов,
влияющих на пластические свойства. Как правило, чем чище
металл, тем выше его пластичность. При регулировании хи-
мического состава в процессе обработки металлов давлением
следует принимать такое процентное содержание каждого
компонента и каждой примеси, которое обеспечивает наи-
большую пластичность. С целью повышения пластичности час-
то полезно избавляться от примесей в металлах и сплавах.
Например, повышенное содержание кислорода в меди ведет к
образованию оксида меди (1) Си2© в виде включений, кото-
рые, играя роль своеобразных дефектов, снижают пластич-
ность меди. Вследствие этого при волочении меди с повы-
шенным содержанием кислорода применяют меньшие деформа-
ции.
Известно, что температурный интервал горячей деформа-
ции латуни, содержащей рафинированный цинк и цинк с при-
44
месью свинца, различен. Этот интервал значительно уже для
латуни, содержащей цинк с примесью свинца, чем рафиниро-
ванный цинк, и тем уже, чем больше содержание свинца.
Пластичность зависит также от структурного состояния
металла. Так, при неоднородной микроструктуре пластич-
ность ниже, чем при однородной. Сильное влияние на плас-
тичность оказывает наличие избыточной фазы в однородном
твердом растворе в виде интерметаллических соединений;
однофазный сплав при прочих равных условиях всегда более
пластичен, чем двухфазный, так как различные фазы имеют
неодинаковые механические свойства, и сплав деформируется
неравномерно. Мелкозернистый металл обычно более пласти-
чен, чем крупнозернистый; металл слитка менее пластичен,
чем прокатанная, кованая или прессованная заготовка, так
как литая структура имеет резкую неоднородность зерен,
включения и другие дефекты.
Характер напряженного состояния во многом определяет
пластичность одного и того же металла. Схема всесторон-
него сжатия наиболее благоприятна для проявления пласти-
ческих свойств, так как при этом затрудняются появление и
развитие микротрещин, а также межзеренная деформация, и
вся деформация протекает как внутризеренная. Появление в
схеме растягивающих напряжений снижает пластичность. Хо-
рошей иллюстрацией влияния схемы напряжений на пластич-
ность являются результаты опытов по осадке мрамора и пес-
чаника под высоким гидростатическим давлением, проведен-
ных немецким исследователем Карманом и ставших классиче-
скими. Ему удалось получить на этих хрупких материалах
остаточные деформации до 78% при осадке образцов, помеще-
нных в толстостенный цилиндр, в который нагнетался глице-
рин под давлением 170 МПа.
Пластичность металла тем ниже, чем больше неравномер-
ность деформирования. Неравномерность деформации вызывает
появление дополнительных растягивающих напряжений в мате-
ри ле. Растягивающие напряжения всегда понижают пластич-
ность и способствуют хрупкому разрушению. Кроме того, из-
за суммирования внешней нагрузки с внутренними напряже-
ниями разрушение может наступить при более низком значе-
нии внешней нагрузки, чем при отсутствии внутренних
напряжений.
45
С повышением скорости деформирования в условиях горя-
чей деформации пластичность снижается. Это можно объяс-
нить тем, что в реальных процессах обработки давлением
неизбежна неравномерность деформации и связанное с ней
появление дополнительных напряжений. Если скорость разу-
прочняющих процессов выше скорости деформации, то за вре-
мя процесса деформации эти напряжения успевают сняться.
Если же скорость деформации настолько велика, что процес-
сы разупрочнения не успевают завершиться, то это приводит
к накоплению дополнительных напряжений и уменьшению плас-
тичности. Однако в отдельных случаях тепло, выделяющееся
в металле за счет пластической деформации, может нарушить
эту закономерность, повысив температуру металла и ускорив
процессы разупрочнения. Таким образом, влияние скорости
деформирования состоит в конечном счете в том, что зат-
рудняются или ускоряются процессы разупрочнения.
Большое влияние на пластические свойства оказывает
температура, при которой происходит пластическая деформа-
ция. С повышением температуры, как правило, пластические
свойства повышаются. Это широко используют в процессах
пластической обработки металлов, осуществляя предвари-
тельный подогрев заготовки. Однако влияние температуры
весьма сложно, так как при нагревании могут происходить
различные физико-химические процессы, дисперсионные выде-
ления избыточных фаз и их дальнейшая коагуляция, плавле-
ние легкоплавких составляющих, растворение структурных
составляющих, фазовые, полиморфные превращения, распад
химических соединений, окисление, поглощение газов. Это
может вызвать уменьшение пластичности либо в определенном
интервале температур, либо вообще с повышением температу-
ры. При температурах, близких к температурам плавления,
наблюдается резкое снижение пластических свойств, что яв-
ляется результатом значительного роста зерен, пережога
металла (сплавление по границам зерен).
В процессах деформирования металлов, особенно при хо-
лодной обработке (прокатке, волочении), допустимая сте-
пень деформации, которую выдержит металл без разрушения,
существенно зависит от предварительной степени деформа-
ции, которую металл получил перед данной операцией. Чем
46
больше предварительная степень деформации материала, тем
меньше его остаточная пластичность.
Существуют следующие показатели пластичности:
а) сужение площади поперечного сечения при разрыве об-
разца
f - F,) / F„ .
где F - площади сечения исходного образца и шейки
после разрыва;
б) относительное удлинение при разрыве
« 4/, - /„) / <„ .
где 1^л — длины образца исходная и после разрыва;
в) число скручиваний образца до разрушения при испыта-
ниях на скручивание цилиндрических образцов.
Испытания указанными способами могут быть проведены
при различных температурах и позволяют определять опти-
мальные температурные интервалы пластической деформации,
в которых пластичность материала максимальна. Наиболее
достоверно пластические свойства материала будут охарак-
теризованы теми показателями, которые получены в усло-
виях, близких к реальному процессу. Они позволяют судить
о степени деформации, которую данный металл может выдер-
жать без разрушения.
3.6. Внешнее трение
Все процессы обработки металлов давлением осуществ-
ляются при непосредственном контакте деформируемого ме-
талла с деформирующим инструментом. При этом в процессе
формоизменения почти всегда происходит перемещение -
скольжение части поверхности металла относительно поверх-
ности инструмента, вызывающее появление сил трения, нап-
равленных в сторону, обратную перемещению, и препятствую-
щих этому перемещению. Это трение называют внешним, или
контактным.
Внешнее трение оказывает большое влияние на процесс
пластической деформации, поэтому ни один процесс обработ-
ки давлением нельзя рассматривать без учета влияния кон-
47
тактного трения. Контактное трение, препятствующее тече-
нию (скольжению) металла по поверхности соприкосновения с
инструментом, вызывает неравномерность деформации, увели-
чение деформирующего усилия, интенсивный износ инстру-
мента, ухудшение качества поверхности получаемого изделия
и другие отрицательные явления. Вместе с тем, например, в
процессах прокатки силы трения совершенно необходимы для
осуществления захвата металла валками, поэтому в этом
процессе иногда стремятся не уменьшить, а даже увеличить
их.
Трение создает сложную объемную схему напряженного
состояния даже при осуществлении таких, казалось бы,
простых операций, как осадка. Если бы отсутствовало кон-
тактное трение, то при осадке цилиндрического образца
между плоскими бойками удельное давление на контакте в
точности равнялось пределу текучести, цилиндр равномерно
осаживался, все время оставаясь цилиндром (рис. 19, а).
По мере уменьшения высоты образца увеличивался бы его
диаметр, т.е. все точки перемещались по направлению от
центра к периферии. Совсем иная картина будет наблюдаться
при наличии трения на контакте (рис. 19, б). Трение т ,
возникающее на контакте вследствие скольжения металла от
центра, препятствует этому скольжению, тормозит его. По
мере увеличения расстояния от поверхности контакта влия-
ние трения на характер течения металла уменьшается.
Поэтому деформация становится неравномерной, цилиндр при-
обретает бочкообразную форму. Существенно изменяется и
характер удельных давлений осадки: вместо равномерного
распределения удельных давлений эпюра их становится купо-
лообразной, а максимальная величина давлений может быть
Рас. 19. Влияние трения
на пластическую деформа-
цию цилиндра при осадке:
а - без трения; б - при
наличии трения
значительно больше Усилие осадки при наличии трения
может быть в несколько раз больше, чем без трения. При
этом существенную роль начинает играть соотношение разме-
ров исходного образца.
Трение в процессах пластического деформирования во
многом отличается от трения в узлах механизмов и машин.
Трущиеся узлы механизмов и машин работают под нагрузка-
ми, вызывающими в них только упругие деформации, т.е. под
существенно меньшими нагрузками, чем при деформировании.
Высокие температуры при горячей обработке вызывают изме-
нение физико-химического состояния контактной поверхности
металла и инструмента (образование окалины, оксидов и
т.п.). Вследствие пластического течения наблюдается пос-
тоянное обновление трущейся поверхности металла. Это при-
водит к тому, что величины, характеризующие трение при
пластической деформации, непостоянны - изменяются не
только в разных точках контакта, но и в течение всего
процесса.
Зависимость трения от различных факторов при пластиче-
ской деформации изучена еще далеко не полностью, поэтому
в настоящее время нет единых методов количественного уче-
та сил трения. Если обозначить удельную силу трения т ,
то формула, выражающая зависимость т от различных пара-
метров процесса, носит название закона трения.
Для трущихся узлов механизмов и машин наибольшее рас-
пространение получил закон трения Аммонтона - Кулона:
Т = р Р,
где Т — сила трения; р - коэффициент трения; Р — сила
нормального давления, или т = per , где G — нормальное
удельное усилие.
По этому закону сила трения прямо пропорциональна нор-
мальному давлению, с которым трущиеся поверхности прижи-
маются друг к другу. Этот же закон с успехом применяется
при расчетах целого ряда процессов пластического деформи-
рования.
Однако во многих случаях расчеты по этому закону могут
привести к существенным погрешностям. Дело в том, что при
49
возрастании нормального давления растет и сила трения.
Когда ттр превысит величину предела текучести материала
на сдвиг, металл прекращает скользить по поверхности
инструмента, как бы прилипает к ней, а перемещения осуще-
ствляются за счет пластической деформации приконтактных
слоев металла- пластического сдвига. Поэтому часто при
расчетах процессов деформации пользуются законом трения в
следующем виде:
т = т ,
тр т
где т — предел текучести деформируемого материала на
сдвиг.
В соответствии с этим законом силы трения принимаются
постоянными и зависящими только от прочностной характери-
стики деформируемого металла. Однако этот закон не может
отразить влияния на трение таких факторов, как состояние
и шероховатость трущихся поверхностей, наличие смазки,
изменение условий трения при изменении температуры и др.
Поэтому наибольшее распространение получил закон
т = ат ,
тр т
где 0 « а < 1 - коэффициент, учитывающий условия трения
на контакте.
Предыдущий закон является, таким образом, частным слу-
чаем последнего, его предельным значением при а = 1.
3.7. Показатели пластической деформации
Все процессы пластической обработки металлов приводят
к необратимому изменению формы и размеров исходной заго-
товки. Чтобы охарактеризовать, насколько изменилась в
процессе обработки форма изделия, используют ряд показа-
телей. Количественно величину деформации в различных про-
цессах обработки принято характеризовать различными пока-
зателями, однако все они взаимозависимы и могут быть пе-
ресчитаны с одного на другой.
Вытяжка. Обычно этот показатель используется для ха-
рактеристики процессов, при которых значительно изменяет-
ся (удлиняется) размер заготовки в одном из направлений
50
(в длину), а в двух других направлениях размеры умень-
шаются. Наиболее полно этот показатель будет характеризо-
вать деформацию в том случае, если размеры поперечного
сечения заготовки, изделия не зависят от длины. Вытяж-
кой удобно характеризовать процессы прессования, волоче-
ния, сортовой прокатки и прокатки труб.
Численно вытяжка рассчитывается как отношение длины
деформированного изделия к длине заготовки Л = /^//^ или
Л = FjF^, гДе FFплощади поперечного сечения заго-
товки и изделия. Равнозначность этих формул прямо выте-
кает из условий неизменности объемов заготовки и изделия.
Степень деформации-, с = (^0~ Часто степень де-
формации рассчитывается в процентах. Для того чтобы найти
зависимость между степенью деформации и вытяжкой, необхо-
димо последнее выражение несколько преобразовать:
€
Fo Fi Fi i 1
---F---- = 1 - — = 1 - — «ли Л =
о-------о
Обжатие. Под обжатием понимается деформация заготовки
по высоте под действием валков или подвижного бойка прес-
са или молота, рассчитываемая по формуле
е = (Ло - лр / л0,
где Лои - соответственно
заготовки и изделия. Обжатие
лях единицы (не в процентах).
Для полной характеристики
личины обжатия бывает недостаточно, так как в этих про-
начальная и конечная высота
может быть выражено и в не-
указанных выше процессов ве-
цессах задается изменение только одного характеристичес-
кого размера изделия, а именно - изменение высоты в про-
цессе деформации. Поэтому часто вводят еше один показа-
тель - уширение, показывающее изменение первоначальной
ширины заготовки. Такой показатель позволяет более пра-
вильно выбрать калибровку ручья валков при сортовой про-
катке и холодной прокатке труб, точнее рассчитать силовую
нагрузку на валки при прокатке листов и лент, учесть фор-
му конечной продукции при осадке и ковке в фигурных бой-
ках, при плющении круглой проволоки в плоских валках.
Уширение,выраженное в процентах, рассчитывается по формуле
» = [(V ьо 1 йо]] • 100%
где bQH - ширина деформируемого тела до и после дефор-
мации.
Обычно уширение по абсолютной величине меньше обжатия.
Аналитическое определение уширения для различных процес-
сов деформации является весьма сложной задачей, однако
совершенно необходимой для правильного проектирования
технологии и формы рабочего инструмента.
Суммарная деформация. Технология изготовления какого-
либо изделия включает в себя ряд последовательных одно-
типных операций пластического деформирования. При пра-
вильном построении такой цепочки операций должна учиты-
ваться пластичность материала, т.е. суммарная степень де-
формации не должна превышать величины, при которой мате-
риал начинает разрушаться. Кроме того, во многих процес-
сах, особенно при холодном деформировании, суммарной сте-
пенью деформации определяется степень упрочнения мате-
риала (наклепа) и соответственно силовые параметры про-
цесса, учет которых необходим для правильного выбора ха-
рактеристик применяемого оборудования.
Если для характеристики степени деформации на каждой
операции использована вытяжка, то суммарная вытяжка по
всем операциям
может
Л_ = Л Л Л
Е 12 3
быть подсчитана
Fo
с помощью
выражениз
где
..., F -
п
циям.
Если
обжатие
л , Л , ...
2 3’
площади
л - 1
F
п
операциям; F ,
по
1
F
2
Л - ВЫТЯЖКИ по
п
поперечного сечения изделий
о
F
п
F , F ,
1 2
опера-
CZ= (ft0
где h и Л
о к
же используется параметр "обжатие", то
может быть рассчитано по формуле
“ МЧ = 1 “ U “ с ) d - е ) ... (1
К и 1 Z
суммарное
соответственно начальная и конечная высота
Л
п
1
52
изделия; е , е^, - обжатие на каждом проходе де-
формирования.
Для расчетов силовых параметров деформирования, а так-
же для сравнения суммарной степени деформации материала в
различных процессах пластической обработки удобно пользо-
ваться показателем логарифмической деформации. Логарифми-
ческая деформация определяется как натуральный логарифм
(логарифм с основанием е = 2,718 ...) отношения конечного
характеристического размера к начальному. Если использо-
вался параметр "вытяжка", то логарифмическая деформация
для одной операции будет = In A , а суммарная логариф-
мическая деформация по ряду операций будет алгебраической
суммой
i_ = i + i + i + ... + i .
E 1 2 з n
В случае использования параметра "обжатие" логарифми-
ческая деформация для одной операции рассчитывается по
формуле
'Г In = 1п “ еР>
а суммарная по нескольким операциям рассчитывается так
же, как и в предыдущем случае.
Следует отметить, что логарифмическая деформация учи-
тывает знак деформации (положительная - растяжение, отри-
цательная - сжатие).
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое обработка резанием?
2. Назовите основные виды процесса резания.
3. Какие существуют основные группы станков?
4. На какие группы подразделяют обработанные поверхности по шерохова-
тости?
5. Что такое "зазор" и "натяг"?
6. Что такое "допуск" и "поле допуска"?
7. Что такое системы допусков и посадок?
8. Как обозначается посадка в ЕСДП СЭВ системы отверстия и системы вала?
9. Назовите основные виды обработки металлов давлением.
10. В чем заключается сущность процесса волочения?
11. Что И': ковка?
53
12. Какие основные операции осуществляются при листовой штамповке?
13. Какие изделия получают сортовой прокаткой?'
14. Каковы основные преимущества процесса прессования?
15. Что такое упругая деформация?
16. Что такое пластическая деформация?
17. Укажите характерные точки на индикаторной диаграмме растяжения.
18. Что такое напряжение?
19. Что такЪе истинные напряжения?
20. Каково кристаллическое строение реальных металлов?
21. Расскажите о нормальных и касательных напряжениях.
22. Что такое главные напряжения?
23. Каково условие постоянства объема?
24. Какие существуют основные схемы главных деформаций?
25. Какие существуют основные схемы главных напряжений?
26. Какова механическая схема деформации при прессовании?
27. Что такое пластичность материала?
28. Назовите основные факторы, определяющие пластичность.
29. Назовите основные показатели пластичности.
30. Каково значение трения в процессах обработки металлов давлением?
31. Как оценивается величина контактного трения?
32. Что такое вытяжка?
33. Какова связь между вытяжкой и степенью деформации?
34. Что такое обжатие, уширение?
35. Что такое суммарная деформация?
Г Л а в а II. ПРЕССОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ
1. СПОСОБЫ ПРЕССОВАНИЯ
Процесс прессования нашел широкое распространение при
производстве полуфабрикатов из алюминиевых и медных спла-
вов, сталей, титана, вольфрама и др. Прессованием изго-
товляют трубы, прутки и профили самой различной конфигу-
рации. Сущность процесса прессования заключается в прида-
нии металлу определенной формы путем выдавливания его в
зазор, образуемый рабочим инструментом. Принципиальная
схема процесса представлена на рис. 20. Слиток 3, нагре-
тый до температуры прессования, помещается в контейнер 4.
С выходной стороны контейнера размещается в специальном
54
Рве. 20. Схема прямого прессова-
ния прутков
матрицедержателе 6 матрица 5, которая формирует контур
изделия. Через пресс-штемпель 1 и пресс-шайбу 2 слитку
передается давление от главного цилиндра пресса. Под
действием высокого давления металл истекает в рабочий ка-
нал матрицы, образуя необходимое изделие 7.
В случае прессования полых изделий (рис. 21) слиток 1
после ввода и распрессовки в контейнере 2 прошивается иг-
лой 3, закрепленной в иглодержателе 4, и затем выдавли-
вается в зазор, образуемый иглой и матрицей.
Впервые процесс прессования для производства изделий
из медных сплавов был применен в конце прошлого столетия.
По мере расширения области применения процесса происходи-
ло совершенствование прессового оборудования и приемов
прессования. В настоящее
время в той или иной мере
используют прямое и об-
ратное прессование, прес-
сование с боковым истече-
нием, совмещенное прессо-
вание.
Рис. 21. Схема прессования труб:
а - распрессовка; б - прошивка;
е - выдавливание; 1 - слиток; 2 —
контейнер; 3 - игла; 4 - иглодер-
жатель; 5 - пресс-штемпель; 6 —
пресс-шайба; 7 - матрицедержа-
тель; 8 - матрица
55
Способы прямого и обратного прессования могут осу-
ществляться в одну или несколько ниток, а прямое прессо-
вание - также под действием жидкости высокого давления
(гидростатическое прессование).
1.1. Прессование с прямым и обратным истечением
металла
В мировой практике прямое прессование изделий нашло
наибольшее распространение. При прямом прессовании (см.
рис. 20, 21) направление выдавливания изделия совпадает с
направлением движения пресс-штемпеля.
Достоинства данного способа прессования: возможность
прессования как сплошных, так и полых изделий в широком
диапазоне размеров (максимальный размер изделия может
быть близок к размеру контейнера), возможность использо-
вания подвижных и застопоренных игл, удобство расположе-
ния независимой прошивной системы, простота механизации и
автоматизации процесса. Недостаток прямого прессования
заключается в том, что в процессе выдавливания слиток пе-
ремешается относительно контейнера. На преодоление реак-
тивных сил трения между контейнером и слитком требуются
дополнительно значительные затраты энергии.
При обратном прессовании истечение металла в матрице
Ряс. 22. Схема обратного прессования
прутков
Рис. 23. Схема обратного прессования труб:
1 - заглушка; 2 - слиток; 3 - контейнер; 4 - пресс-шайба матрица; 5 -
пресс-штемпель; 6 - игла; 7 - труба
56
Рис. 24. Схема прессования труб большого диа-
метра обратным методом:
1 - заглушка; 2 - слиток; 3 - контейнер; 4 -
пресс-штемпель с закрепленной пресс-шайбой; 5—
труба
7 2 3 4 5
происходит в направлении, противоположном движению пресс-
штемпеля. Схема обратного прессования прутков представ-
лена на рис. 22. Слиток 1 помещается в контейнер 2, у ко-
торого с одной стороны установлена заглушка 3. Матрица 4
устанавливается на торце полого пресс-штемпеля 5. Под
действием давления, передаваемого от главного цилиндра
через пресс-штемпель и матрицу, слиток выдавливается че-
рез канал матрицы в полость пресс-штемпеля. При таком
способе прессования слиток не перемещается относительно
контейнера, поэтому общее усилие прессования уменьшается,
так как отсутствуют затраты энергии на преодоление сил
трения между контейнером и прессуемым металлом.
Обратным методом можно прессовать как сплошные, так и
полые изделия. Однако при прессовании труб необходимо ис-
пользовать предварительно просверленные слитки, так как
игла в данном случае закрепляется в неподвижной заглушке,
и операция распрессовки может быть осуществлена только
после ввода иглы в полость слитка (рис. 23). Размер изде-
лий при обратном прессовании ограничен размерами полости
пресс-штемпеля.
В ряде случаев обратным методом прессуют трубы, диа-
метр которых равен диаметру контейнера. Слиток, помещен-
ный в закрытый с одной стороны контейнер, прошивается
пресс-штемпелем и истекает в зазор между контейнером и
пресс-шайбой, неподвижно закрепленной на пресс-штемпеле
(рис. 24). Длина труб ограничивается при этом длиной
пресс-штемпеля.
1.2. Прессование с боковым истечением
Схема процесса прессования с боковым истечением пред-
ставлена на рис. 25. При этом процессе матрица 1 распола-
гается непосредственно во втулке контейнера 2 под углом
57
Рже. 25. Схема прессования с боковым истечением
90 к оси пресс-штемпеля 3. Истечение ме-
талла слитка 4 происходит под прямым уг-
лом к направлению движения пресс-штемпе-
ля. Такое изменение направления выхода
пресс-изделия обеспечивает в ряде случаев
удобство его приема, а также возможность
получения максимальной длины изделия на вертикальных
прессах.
Наибольшее распространение способ прессования с боко-
вым истечением нашел при изготовлении ‘ электрокабелей, за-
ключенных в свинцовую или алюминиевую оболочку.
1.3. Прессование с совмещенным истечением
В ряде случаев применяют способ прессования сплошных
изделий с совмещенным (прямым и обратным) истечением. При
этом процессе большая часть слитка прессуется с прямым
6
р/%=\
истечением через пе-
реднюю матрицу 1
(рис. 26, а). Затем
игла 2, запиравшая
отверстие пресс-шай-
бы 3, отводится на-
зад. С этого момента
пресс-шайба стано-
вится второй матри-
цей.
Металл получает
возможность обратно,-
го истечения в по-
Рже. 26. Схема прессования с
совмещенным истечением:
а - прямое прессование; б -
прямое и обратное прессова-
ние; в - отделение изделия от
пресс-остатка
58
лость пресс-штемпеля 4 наряду с продолжающимся прямым ис-
течением (рис. 26, б).
По окончании выдавливания игла подается вперед и отде-
ляет изделие 5 от пресс-остатка 6. Такой метод прессова-
ния позволяет избежать образования пресс-утяжины при
прессовании прутков больших размеров.
1.4. Прессование со "свободным* контейнером
Традиционными методами обратного прессования преду-
сматривается работа на прессах специальной конструкции. В
последние годы был разработан способ прессования со сво-
бодным контейнером, который позволяет в одном процессе
соединить преимущества способов прямого и обратного прес-
сования.
Схема прессования со свободным контейнером представле-
на на рис. 27. В данном случае матрицедержатель I выпол-
нен удлиненным. В начале процесса контейнер 2 устанавли-
вается в свободном (незакрепленном) положении, заходя на
небольшое расстояние на матрицедержатель (рис. 27, а). В
таком положении осуществляется распрессовка слитка 3 и
прошивка его иглой 6.
В процессе выдавливания под действием сил трения кон-
тейнер перемещается вместе с прессуемым металлом 3 (рис.
Рас. 27. Схема прессования со
свободным контейнером:
а - прошивка; б - выдавлива-
ние; в - окончание процесса;
1 - матрицедержатель; 2 - кон-
тейнер; 3 - слиток; 4 — матри-
ца; 5 - пресс-штемпель; 6 -
игла; 7 - пресс-шайба
59
27, б). Таким образом, относительное перемещение металла и
контейнера при данном способе устраняется. Свободный ход
контейнера устанавливается соответственно длине прессуе-
мого слитка (без пресс-остатка). В конце процесса выдав-
ливания контейнер упирается в головку матрицедержателя
(рис. 27, в).
Помимо прессования со "свободным" контейнером, извес-
тен способ прессования с активным трением, при котором
контейнер принудительно движется в направлении прессова-
ния со скоростью, превышающей скорость движения пресс-
штемпеля. В этом случае за счет трения между контейнером
и слитком осуществляется дополнительное силовое воздей-
ствие на прессуемый металл со стороны контейнера.
1.5. Гидростатическое прессование
В последние годы интенсивно развивается гидростатиче-
ское прессование, которое осуществляется под действием
жидкости высокого давления. В этом случае прессуемый ме-
талл не имеет непосредственного контакта с рабочим инстру-
ментом (рис. 28), так как изолирован жидкостной прослой-
кой, вследствие чего существенно уменьшается усилие прес-
сования. Первоначально процесс гидростатического прес-
сования разрабатывали для труднодеформируемых и малоплас-
тичных материалов, однако в настоящее время он находит
все большее
применение для прессования меди и ее сплавов,
так как обеспечивает получение изделий
высокой точности размеров, с поверхнос-
тью хорошего качества и с равномерными
механическими свойствами.
Рис. 28. Схема гидростатического прессования:
1 - пресс-штемпель; 2 - контейнер; 3 - уплотнения;
4 - рабочая жидкость; 5 - прессуемая заготовка; 6 -
матрица; 7 - пресс-изделие
60
2. ПРЕССУЕМЫЕ СПЛАВЫ И СОРТАМЕНТ ПРЕСС-ИЗДЕЛИЙ
В настоящее время прессованием получают изделия из ме-
дных сплавов более 100 наименований: медноцинковых спла-
вов (латуней), свинцовистых латуней, оловянистых латуней,
мышьяковистых латуней, медноникелевых сплавов, бронз раз-
личного состава, сплавов меди с серебром, фосфором, кад-
мием и др. Большой ассортимент сплавов меди обусловлен
тем, что изделия из них идут на удовлетворение нужд прак-
тически всех основных отраслей промышленности (радиотех-
нической, машиностроения, авиастроения, автотракторной,
электротехнической, электронной, судостроения и др.).
Наибольшее распространение для прессования получили
медь, латуни, бронзы и медноникелевые сплавы. В настоящее
время из меди и ее сплавов прессуют сплошные и полые про-
фили, прутки и трубы. Прутки из меди прессуют диаметром
от 10 до 170 мм; трубы - наружным диаметром от 20 мм (при
толщине стенки 1,5 мм) до 560 мм (при толщине стенки 15
мм) и более. Латунные прутки и проволочную заготовку
прессуют размером от 5,8 до 16 мм, трубы - наружным диа-
метром от 30 до 200 мм при толщине стенки от 1,5 до 20
мм. Из бронз прессуют прутки диаметром от 16 до 1690 мм и
трубы диаметром от 50 до 250 мм при толщине стенки от 5,0
до 50 мм. Из медноникелевых сплавов МНЖ 5-1 и мельхиора
МНЖМц 30-1-1 прессуют трубы размером от 35x2,5 мм до
280x15 мм.
Сортамент прессованной продукции из алюминиевых спла-
вов весьма широк как по сплавам, так и по конфигурации. В
настоящее время насчитываются тысячи типоразмеров прес-
сованной продукции, используемой в народном хозяйстве.
Например, наиболее распространенные сплавы: СД0, АД1,
АМг2, АМгЗ, Д1, Д16, В95, АД31.
Все многообразие прессованных полуфабрикатов можно ра-
зделить на три основных класса: прутки, профили, трубы.
Прутки прессуют в основном трех видов: круглые, квадрат-
ные, шестигранные. Диаметр окружности, в которую вписыва-
ются сечения прутков, находятся в диапазоне от 10 до 400
мм. Сортамент прессованных профилей из алюминиевых спла-
вов включает более 20 тысяч наименований.
Все профили можно разделить на четыре вида: сплошного
61
сечения, переменного сечения, полые профили и панели. Пло-
щадь поперечного сечения сплошных профилей составляет от
2
0,4 до 500 см , габаритные размеры сечений вписываются в
окружность диаметром от 10 до 750 мм, длина профилей до
15 м. К таким профилям относятся полосы, уголки, тавры,
двутавры, швеллеры, зетовые, произвольной конфигурации и
дуговые профили.
Слошные профили периодически изменяющегося сечения на-
считывают более 600 типоразмеров. Профиль состоит из про-
фильной части (основного сечения), переходной зоны и за-
концовочной части. Длина этих профилей от 1 до 15 м. За-
конновка представляет собой монолит, площадь поперечного
сечения которого в 3 - 10 раз, а иногда и более превышает
площадь поперечного сечения профильной части. Длина зако-
нцовочной части обычно составляет от 100 до 600 мм. Пере-
ходная зона длиной 30 - 120 мм обеспечивает плавный пере-
ход от основного сечения к законцовке и может быть выпол-
нена как в виде фигурного клина, так и в виде резкого
уступа.
Полые профили по конфигурации могут быть подразделены
на четыре основные группы: с одним круглым отверстием; с
одним квадратным или прямоугольным отверстием; с одним
отверстием произвольной формы; с двумя или более отверс-
тиями произвольной формы.По назначению эти профили подра-
зделяют на петельно-шарнирные, вертолетные, для промыш-
ленных холодильных установок, шпангоутные, строительные,
для теплообменников, для электронных и электротехнических
устройств.
В настоящее время промышленностью освоен выпуск прес-
сованных панелей более 250 наименований. Прессованные па-
нели обычно классифицируют по следующим признакам:
а) по конфигурации сечения ребер жесткости (прямо-
угольные, треугольные, трапециевидные, Г-образные, Т-
образные и др.); б) по способу прессования: прессуемые из
плоского контейнера, прессуемые в виде ребристых труб из
круглого контейнера (промышленностью освоено производство
панелей из плоского контейнера шириной до 1000 мм, из
круглого - до 2500 мм); в) по изменению сечения по длине
панели (постоянного сечения, изменяющегося сечения, чаще-
с законцовками).
62
Прессованные трубы могут либо быть готовым полуфабри-
катом, либо служить заготовкой для дальнейшего пластичес-
кого деформирования (прокатки, волочения). Трубы выпус-
кают диаметром 18- 280 мм, толщиной стенки 1,5 - 32,5 мм.
Кроме того, по специальным техническим условиям могут вы-
пускаться трубы больших или меньших размеров. Прессован-
ные трубы можно подразделить на две большие группы: пос-
тоянного и переменного сечения, в том числе и с законцов-
ками. Сортамент труб переменного сечения подсчитывает бо-
лее 60 типоразмеров: трубы с наружными, внутренними утол-
щениями на концах и в середине трубы, с плавными и ступе-
нчатыми переходами к основному телу трубы. Наиболее широ-
ко трубы переменного сечения испЪльзуются в бурильной те-
хнике.
Составы сплавов, из которых изготавливаются пресс-
изделия, их сортамент, требования к геометрическим пара-
метрам, механическим свойствам и качеству поверхности ре-
гламентируются стандартами. Назначение и содержание стан-
дартов рассмотрено в гл. XI.
3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ПРЕССОВАНИЯ
3.1. Основные операции процесса прессования
Прессование на современных прессовых агрегатах явля-
ется сложным многооперационным процессом, состав и харак-
тер операций которого зависит от многих факторов: вида
пресс-изделий (прутки, трубы, профили), вида заготовки,
конструкции прессовой установки, комплекса оптимальных
приемов работы прессовщиков и т.п. Набор и последовате-
льность основных операций цикла прессования определяется
циклограммами процесса на данной прессовой установке,
прилагаемыми к документации на пресс. Эти циклограммы,
выполненные в виде так называемых графиков Адамецкого,
включают основные и вспомогательные операции, а также их
длительность. В процессе эксплуатации те или иные опе-
рации могут исключаться, заменяться более рациональ-
ными, однако, как правило, основные операции видоизме-
няются мало.
После помещения слитка в контейнер следует операция
63
подпрессовки. При этом давление от главного плунжера
через пресс-штемпель и пресс-шайбу передается на слиток,
который под действием давления укорачивается и увеличива-
ется по диаметру до размера втулки контейнера. Зазор меж-
ду слитком и стенками контейнера почти полностью
исчезает. Если прессуются прутки или сплошные профили,
трубы из слитков с предварительно просверленным централь-
ным отверстием операция подпрессовки переходит непосред-
ственно в операцию выдавливания.
При прессовании труб или полых профилей на прессах с
назависимой прошивной системой из сплошных слитков после
операции подпрессовки следует операции прошивки слитка
иглой. При этом главный плунжер и пресс-шайба остаются
неподвижными, в прошивную систему подается рабочее давле-
ние, игла перемещается вперед и прошивает слиток.
После прошивки начинается процесс выдавливания пресс-
изделий. В главный цилиндр пресса подается рабочее давле-
ние, и металл слитка вытесняется пресс-шайбой из контей-
нера через матрицу в виде пресс-изделия (прутка, профиля,
трубы). Процесс выдавливания прекращается, когда пресс-
остаток достигает определенной величины.
Далее следуют операции отделения пресс-изделия от
пресс-остатка, извлечение пресс-остатка вместе с пресс-
шайбой из контейнера, очистка контейнера, разделка пресс-
пакета и т.д.
Операции подпрессовки, прошивки (если необходимо) и
выдавливания требуют подачи в главный цилиндр пресса и
прошивную систему рабочего давления от насосов или насос-
но-аккумуляторной станции. Если при подпрессовке слитка
используется только 5 - 20% от номинального усилия прес-
са, то при прошивке слитка и выдавливании пресс-изделия
требуются максимальные усилия. Именно их величиной опре-
деляется возможный сортамент изделий, изготавливаемый на
прессе, технологические параметры процесса либо выбор то-
го или иного пресса для производства изделий необходимого
сортамента.
Таким образом, усилие прессования является одной из
основных характеристик процесса, определяющих выбор обор-
удования, размеры заготовки, возможные размеры пресс-
изделия, технологические параметры выдавливания.
64
3.2. Течение металла при прессовании
Существенное влияние на необходимое усилие прессования
и качество пресс-изделия оказывает характер течения метал-
ла в контейнере в процессе выдавливания, т.е. характер
взаимного перемещения отдельных объемов металла в контей-
нере. Зачастую именно этим определяется неравномерность
микро- и макроструктуры и механических свойств прессован-
ных издедий как в поперечном, так и в продольном направ-
лениях, большая или меньшая протяженность осевой и боко-
вой пресс-утяжины. Поэтому исследование влияния различных
факторов на характер течения металла позволяет эффективно
влиять на результаты процесса прессования, повышать ка-
чество пресс-изделий, уменьшать отходы.
Для изучения характера течения металла при прессовании
применяют различные методы, позволяющие оценить как ка-
чественную картину, так и количественные значения дефор-
мации в различных точках прессуемого слитка. Наибольшее
распространение получил метод координатной сетки. Он с
успехом может применяться как на лабораторных образцах
при моделировании процесса, так и в производственных ус-
ловиях. Сущность метода заключается в том, что прессуемый
образец разрезают вдоль оси от одной из диаметральных
плоскостей (плоскости симметрии) на две половинки. На
плоской поверхности одной из них наносят продольные и по-
перечные риски с постоянным шагом, образующие прямоуголь-
ную сетку. Затем на поверхность разъема наносят какой-
либо разделительный состав, предохраняющий от сваривания
(например, жидкое стекло), после чего обе половинки скла-
дывают, скрепляют, и заготовка готова к прессованию. При
прессовании делают недопрессовку, образец разъединяют и
по изменениям сетки судят о характере и величине деформа-
ции в различных точках слитка. На рис. 29 показан образец
с деформированной координатной сеткой. На задней части
образца видна недеформированная исходная сетка. Недостат-
ком метода является его трудоемкость.
Довольно распространен также метод составных образцов
(образец набирают из дисков или концентрических
элементов), между которыми прокладывают слой из другого
металла, отличного от исследуемого, или приобретающего
при травлении другой оттенок.
65
верстия запрессовывают или
Рис. 29. Образец с деформирован-
ной координатной сеткой
Более простым можно
считать метод вставок или
ввертышей. Он заключается
в том, что в заготовке в
какой-либо диаметральной
плоскости сверлят отвер-
стия на разную глубину
(на боковой и торцевой
поверхностях). В эти от-
ввертывают на резьбе вставки
из другого металла или близкого по свойствам, но по-
разному травящегося. После прессования образец разрезают
вдоль по плоскости, проходящей через вставки. Поверхность
шлифуют, а если необходимо, протравливают. По характеру
изменения вставок судят о качественных характеристиках
деформации в зонах, прилегающих к вставкам (рис. 30). В
этом способе использование ввертышей предпочтительнее,
так как они обеспечивают более надежное сцепление мате-
риала вставки с основным металлом и таким образом вносят
меньше искажений в картину деформации вследствие наруше-
ния сплошности материала.
Исследование характера течения металла при прессовании
показывает, что весь объем прессуемого слитка можно раз-
делить в общем случае на три зоны: зону упругой деформа-
ции, пластическую (или очаг деформации) и застойные или
"мертвые зоны". На рис. 31 показана схема расположения
зон в слитке. Размеры зоны их расположения зависят от
многих факторов. Например, при прессовании через коничес-
кие матрицы с достаточно малыми углами конусности "мерт-
вых" зон может вообще не быть. Положение границы между
упругой и пластической зонами зависит от свойств прессуе-
мого металла, величины трения между металлом и прессовым
инструментом, вытяжки, неравномерности температуры метал-
ла и др. Иногда пластическая зона распространяется на
весь объем прессуемого металла и тогда упругая зона прак-
тически отсутствует.
66
Рис. 30. Слиток с 'деформированными ввертышами
Чем больший объем слитка захватывается пластической
зоной, тем больше необходимые усилия прессования и тем
большими могут быть отклонения свойств переднего и задне-
го концов пресс-изделия. Это объясняется в определенной
мере тем, что в процессе прессования длина слитка умень-
шается от исходной до длины пресс-остатка, при этом пос-
тоянно изменяется конфигурация пластической зоны, распре-
деление деформаций в ней, т.е. постоянно изменяются усло-
вия формирования пресс-изделия.
Конфигурация пластической зоны, показанная на рис. 31,
встречается в практике прессования довольно редко, потому
что, как правило, существует много возмущающих факторов,
приводящих к появлению дополнительных участков, охвачен-
ных пластической деформацией. Од-
ним из главных возмущающих факто-
ров является трение между боковой
поверхностью слитка и стенкой
контейнера, которое приводит к
затормаживанию движения перифе-
рийных слоев металла тем в боль-
Рис. 31. Зоны деформации слитка при
прессовании:
I - упругая зона; II - геометрический
очаг деформации; III - "мертвые" зоны;
IV - приконтактный деформированный слой
67
шей мере, чем больше удельные силы трения. Трение может
достичь такой величины, что произойдет полное прилипание
периферийных слоев и, следовательно, скорость их переме-
щения станет равной нулю. Это явление используется, в
частности, для ведения процесса прессования с образовани-
ем "пресс-рубашки".
Затормаживание периферийных слоев приводит к появлению
в них интенсивных деформаций сдвига, что требует дополни-
тельных энергозатрат. Чем выше уровень трения, чем интен-
сивнее торможение, тем в большем объеме развиваются сдви-
ги (зона IV на рис. 31), тем больше величина сдвиговых
деформаций в приконтактном слое и тем больше разница в
степени деформации осевых и периферийных участков слитка,
образующих осевую и периферийную зоны поперечного сечения
пресс-изделия. Это и приводит к различным условиям форми-
рования вторичной структуры конечного продукта, образова-
нию мелкозернистых или крупнозернистых ободков.
Таким образом, уменьшение трения между металлом и кон-
тейнером является эффективным средством как снижения уси-
лия прессования и, следовательно, энергозатрат, так и по-
вышения качества продукции
Анализ характера течения металла при прессовании раз-
личных материалов и изделий при разных условиях позволил
выделить четыре основных типа картин течения: S, А, В, и
С (рис. 32). Тип течения S может считаться идеальным и
реализуется при практически полном отсутствии трения меж-
ду металлом и контейнером. Течение металла по этому типу
характеризуется отсутствием сдвиговых деформаций перифе-
рийных слоев металла почти по всей высоте слитка; большим
объемом упругой зоны, жестко перемещающейся вместе с
пресс-шайбой; незначительной пластической зоной, локали-
Рис. 32. Типы течения металла в контейнере при прессовании различных
68
зованной возле матрицы; отсутствием "мертвых зон"; высо-
кой степенью равномерности деформации в поперечном сече-
нии; стабильностью силовых, деформационных и температур-
ных условий прессования в течение всего процесса. При
этом образуется минимальная осевая и не образуется боко-
вая пресс-утяжины. Наличие той или иной величины трения
приводит к отклонению характера течения от идеального ти-
па S и переводит его в типы А, В или С. Реализация того
или иного типа течения определяется уровнем сил трения:
чем больше трение, тем дальше от идеального тип течения
(А, следующий В, затем С).
Например, при прессовании сталей с хорошей смазкой тип
течения находится между S и А\ при прессовании меди без
смазки на плоской матрице тип течения - между А и В; при
прессовании алюминия без смазки через плоскую матрицу по-
лучается тип течения В. Прессование латуни ЛС 59-1, алюм-
иниевых бронз и некоторых других материалов, в том числе
с образованием "пресс-рубашки", приводит к типу течения С.
Следует отметить, что в тех случаях, когда при прямом
прессовании пластическая зона охватывает практически весь
объем прессуемого слитка (типы течения В и С), сокращение
длины слитка в процессе выдавливания изменяет и характер
распределения деформаций в различные моменты времени, что
приводит к формированию различных свойств изделия по дли-
не. Известно, что при прессовании латунных прутков разли-
чие в механических свойствах переднего и заднего концов
прутка может достигать 20 - 25 %. При этом наличие благо-
приятных условий образования осевой и периферийной пресс-
утяжин приводит к необходимости недопрессовки большого
пресс-остатка либо к значительным отходам при вырезке за-
днего конца прутка, имеющего пресс-утяжины.
Таким образом, для материалов, деформирующихся при пря-
мом прессовании по типу В и С, целесообразно применять
метод обратного прессования, что даст снижение (при про-
чих равных условиях) усилия прессования иногда до 50 % и
уменьшение пресс-остатка в 1,5 - 2,5 раза.
Как отмечалось выше, неравномерность течения металла
при прямом прессовании, особенно без смазки, при выпрес-
совке заднего конца слитка приводит к образованию пресс-
утяжины. Пресс-утяжина может быть открытой, окисленной
69
или закрытой, т.е. иметь чистый излом, не содержащий ок-
сидов металла. Различают три типа пресс-утяжины: централь-
ная, средняя и боковая. Центральная, или осевая пресс-
утяжина хорошо видна на пресс-остатках (при прессовании
сплошных прутков и профилей) в виде воронки, которая вы-
тягивается вдоль выпрессованного прутка и хорошо заметна
при ломке заднего конца прутка. Центральная пресс-утяжина
образуется вследствие особенностей течения металла при
увеличенном трении слитка по поверхности контейнера. При
этих условиях металл слитка, прилегающий к пресс-шайбе,
вследствие тормозящего действия сил трения, вызывающего
более интенсивное течение центральных зон, чем периферий-
ных, начинает течь от стенок контейнера к центру, скользя
по поверхности пресс-шайбы. Интенсивность этого процесса
существенно возрастает к концу процесса выдавливания, что
приводит к образованию воронки в центре пресс-остатка.
Средняя пресс-утяжина образуется чаще всего при прес-
совании с большим трением без образования "пресс-
рубашки”. В этом случае пластическая зона распространя-
ется почти на весь объем слитка, за исключением мертвых
зон, тянущихся от матрицы почти до самой пресс-шайбы. При
этом интенсивно деформируются и перемещаются области ме-
талла, находящиеся в углах, образованных поверхностями
контейнера и пресс-шайбы. Попадание этих участков металла
в пресс-изделие и приводит иногда к образованию средних
пресс-утяжин, располагающихся в пресс-изделии на значите-
льной глубине от боковой поверхности.
Боковая пресс-утяжина образуется, как и центральная,
чаще всего на заднем конце прутка, однако причиной ее
образования является интенсивное вытекание загрязненного
включениями и оксидами металла приматричных мертвых зон
на конечной стадии выдавливания. Эта пресс-утяжина распо-
лагается близко к поверхности прутка, а иногда выходит на
наружную поверхность в виде плен, пузырей, налипов, рас-
слоений и т.п.
Одним из основных методов борьбы с пресс-утяжинами
является уменьшение трения между боковой поверхностью
слитка и контейнером, что приводит к более равномерному
послойному истечению металла.
70
3.3. Усилия, действующие на иглу при прошивке
и прессовании
Характер усилий, действующих на иглу в процессах про-
шивки и прессования, различен. Если при прошивке игла
встречает лобовое сопротивление и в ней развиваются сжи-
мающие напряжения, то в процессе прессования за счет сил
бокового трения металла по поверхности иглы в ней разви-
ваются растягивающие напряжения, наложенные на сжимающие
радиальные от прессуемого металла. Различный характер на-
пряжений при этих операциях может привести и к различным
видам нарушения нормального течения процесса. При прошив-
ке, если диаметр иглы окажется слишком большим, может не
хватить запаса усилия прошивной системы, и слиток не бу-
дет прошит до конца. Если же диаметр иглы мал относитель-
но длины слитка, то может произойти потеря продольной
устойчивости и увод иглы с оси контейнера, что приведет к
значительной разностенности пресс-изделия или даже к по-
ломке иглы от упора в матрицу. При прессовании, если
прочность иглы окажется недостаточной, может произойти ее
разрушение, обрыв. Поэтому при выборе параметров техноло-
гии прессования необходима оценка напряжений, развиваю-
щихся в игле как при прошивке, так и при прессовании.
Специалистами проведены исследования силовых воздей-
ствий на иглу и предложены формулы для определения
усилий, в различных случаях прессования цветных металлов.
Анализ усилий, действующих на иглу в процессе прошивки,
показывает, что они имеют максимум (рис. 33). Лобовое со-
противление при внедрении переднего конца иглы в металл
резко возрастает до величины сопротивления при установив-
шемся процессе, а затем менее резко, но растет за счет
увеличения сил трения по боковой, контактирующей с метал-
лом, поверхности иглы. На определенном расстоянии перед-
него торца иглы от поверхности матрицы возникают условия,
благоприятные для среза недопрошитой части металла, обра-
зующей отделяемую пробку. При этом сопротивление движению
иглы начинает уменьшаться вследствие уменьшения поверх-
ности среза, и в конце концов наступает разрыв металла и
выталкивание пробки.
71
I
ср
10 - 0,25 d
____________И£
2Ь
Рис. 33. Изменение усилий, действую-
щих на иглу в процессе прошивки
где
При расчете определяют
значения длины участка среза
I и значение максимального
ср
усилия на иглу Р
max
Для определения величины
участка среза рекомендуется
формула
d
______иг____
D Id + 1 ’
тр иг
^иг- диаметр иглы, мм; D - диаметр очка матрицы, мм;
значение коэффициента b определяется из табл. 1.
Максимальные сжимающие напряжения в игле при прошивке
могут быть рассчитаны по формуле
{D + d )1
тр иг ср
^иг
б
max
2 о-
d
иг
2 a (L
сл
ср
где o'?— предел текучести прессуемого материала; а опреде-
ляется из табл. 1; ^сл~ длина распрессованного слитка,
мм.
Для определения максимального усилия на иглу />тах
необходимо расчетное значение б умножить на площадь
поперечного сечения иглы.
Как уже говорилось, в процессе прошивки возможна поте-
ря продольной устойчивости иглы и увод ее в сторону с оси
контейнера. Это накладывает жесткое ограничение на исход-
ную длину прессуемого слитка. Оценка допустимой длины
слитка может быть сделана расчетом по формуле:
т < ш я 1/ ~ 0»25 d 1 п + р пш’
£сл 1,12 ^иг HrJ У *подп
72
где Е — модуль упругости материала иглы; ^пш— толщина
пресс-шайбы, мм; п — коэффициент запаса устойчивости,
^1,0; ^’ПОдП- удельное давление подпора на пресс-шайбу при
прошивке (чаще всего оно отсутствует, так как при его на-
личии увеличиваются отходы с передней пробкой). Для боль-
шинства труб прессуемого сортамента длина слитка L не
должна превышать 1,7 - 2,0 от диаметра контейнера.
При переходе к стадии выдавливания характер напряжений
в игле может измениться. Здесь следует рассмотреть два
основных варианта: прессование с использованием подвижных
цилиндрических игл и прессование с использованием ступен-
чатых ("бутылочных"), неподвижных относительно контейнера
игл.
При прессовании с подвижной иглой величина растягиваю-
щего усилия определяется величиной площади контакта иглы
с металлом, где металл обгоняет в своем движении иглу.
Таблица 1. Значения коэффициентов а и b для расчетов усилий прошивки
Коэффициент Медь Л63 ЛС59-1 МНЖ5-1 БрАЖН10-4—4
а при dMr, мм: 20 0,25 0,70 0,90 0,30
30 0,22 0,60 0,70 0,24 —
40 0,20 0,56 0,50 0,20 —
60 0,15 0,44 0,30 0,16 0,15
80 0,10 0,30 0,20 0,10 ’ 0,09
100 0,70 0,18 0,13 0,08 0,04
140 0,04 — 0,07 0,06 0,04
160 0,03 — — 0,04 0,03
180 0,02 — — — 0,03
200 0,02 — — — 0,02
b при tTD, мм: 2,0 1,2 1,6 —
2,5 1.1 1,5 — 3,0 —
3,0 1,0 1,4 1,8 1,5 —
4,0 1,0 1,3 1,6 0,95 —
5,0 0,9 1,1 1,4 0,87 —
7,0 0,8 0,9 1,2 0,75 —
10,0 0,7 0,78 1,0 0,7 —
15,0 0,6 0,65 0,71 0,7 0,5
20,0 0,5 0,55 0,70 0,75 —
25,0 0,5 0,5 — 0,65 0,4
45,0 0,5 — — 0,5 0,5
73
Таблица! Значения коэффициента С
Материал Диаметр иглы, мм
20 30 40 50 60 70 180
Медь 0,40 0,45 0,5 0,55 0,6 - -
Л63 1,5 1,7 2,1 2,5 2,9 3,3 -
МНЖ5-1 - 0,4 0,5 - 0,6 - 0,8
МНЖМцЗО-
0,8-1 - 0,4 0,5 — - - —
= п а ь с
шах иг ск
где С определяется
тельного скольжения
При этом большое значение имеет характер течения метелла.
При ламинарном течении (течение типа S и А) в упругой зо-
не отсутствует взаимное перемещение металла и иглы, так
как игла, пресс-шайба и металл движутся с равными скорос-
тями. Взаимное перемещение металла и иглы начинается в
пластической зоне, которая с достаточной для практических
случаев точностью может быть рассчитана по формуле
И.Л.Перлина
D D
I = к _ ТР
о.д 2 s i n a 2 t g а ’
где £>к_ диаметр контейнера; ^Тр— диаметр прессуемой тру-
бы; а - угол конуса матрицы с осью иглы. При развитом
объемном течении (течение типа В и С) упругая зона может
отсутствовать.
В общем случае максимальное растягивающее усилие,
действующее на иглу при прессовании, может быть подсчита-
но по формуле
0S ’
из табл. 2, а величина зоны относи-
может быть рассчитана по форму-
лам:
при ламинарном течении
/ = I + I ;
ск о.д п.м
74
при развитом объемном течении/ ~ 0,8 L + I ,
r г ск ел п.м
где / м~ длина пояска матрицы.
При прессовании с неподвижной относительно контейнера
ступенчатой ("бутылочной") иглой суммарные напряжения в
теле иглы складываются из растягивающих сил трения, кото-
рые могут быть рассчитаны по вышеприведенным формулам при
/ = ^сл’ И сжимающег0 усилия от напряжений, действующих
на ступеньку иглы. Усилия, действующие на ступеньку,
стремятся вытолкнуть иглу из очага деформации и могут
быть весьма значительными. Их величина приблизительно мо-
жет быть оценена по формуле
Р л = (0,7 + 0,9) Р (D2 - d2 )/ D2 ,
об пр иг иг к
где Р - максимальное полное усилие прессования; £>иг -
диаметр тела иглы; ^иг~ Диаметр калибрующего носика иглы;
Dk — диаметр контейнера.
Следует выбирать диаметр бутылочной иглы D таким,
чтобы суммарное усилие сжатия, действующее на иглу, не
превысило максимального усилия прошивной системы пресса.
В противном случае процесс может оказаться неустойчивым.
3.4. Усилие прессования
В процессе выдавливания металла из контейнера усилие
прессования не остается постоянным. Представление о ха-
рактере изменения полного усилия прессования по ходу
пресс-шайбы дает диаграмма прессования (рис.34).
В начальный момент давление резко возрастает и очень
Pic. 34. Характер изменения усилия
при прямом прессовании
75
быстро достигает максимального значения Р , а после вы-
max
давливания первых порций металла также быстро падает до
величины Р. Величина Р называется пиком давления и в
max
зависимости от целого ряда факторов, связанных с преодо-
лением инерции пресса, переходом от контактного трения
покоя к трению скольжения, с тепловым эффектом деформации
и др., может превышать значение Р на 10 - 15 %. Все эти
факторы в настоящее время еще мало изучены и не поддаются
расчетам.
Начиная с момента прекращения действия пикового усилия
полное давление прессования постепенно снижается по мере
перемещения пресс-шайбы и выдавливания металла. Достигнув
какого-то минимального значения Р . , давление прессова-
min
ния в конце процесса начинает возрастать. Момент достиже-
ния минимального давления совпадает с моментом входа
пресс-шайбы в пластическую зону у матрицы. При этом начи-
нает выдавливаться металл упругих "мертвых" зон, интен-
сивно изменяется конфигурация пластической зоны, что вы-
зывает повышение скоростей скольжения металла по поверх-
ности пресс-шайбы. Кроме того, к этому моменту уже су-
щественно начинает влиять захолаживание слитка. Указанные
факторы и вызывают повышение давления прессования в конце
процесса.
Так как при выборе пресса величина пикового давления
учитывается коэффициентом запаса, то наибольший интерес в
практике разработки технологии представляет расчет усилия
Р, соответствующего начальной стадии установившегося те-
чения металла. Его величина определяется целым рядом фак-
торов,- таких как механические свойства прессуемого метал-
ла, силы контактного трения между металлом и контейнером,
иглой и матрицей, конфигурация прессового инструмента
(матрицы, пресс-шайбы), длина цилиндрического пояска мат-
рицы, неравномерность нагрева слитка по сечению, способ
прессования и др. Влияние всех факторов можно обобщить и
считать, что полное усилие прессования есть сумма основ-
ных составляющих:
Р = R + Т + Т + Т ,
м к м п
76
где R - составляющая, соответствующая сопротивлению ме-
талла слитка пластической деформации, формоизменению; Т —
составляющая полной силы на пресс-шайбе, соответствующая
силам трения, возникающим на боковых поверхностях контей-
нера и иглы (если прессуются трубы); Т — составляющая
полной силы на пресс-шайбе, соответствующая силам трения,
возникающим на боковой поверхности обжимающей части плас-
тической зоны (поверхности конической матрицы или поверх-
ности "мертвых" зон); — составляющая, соответствующая
силам трения поверхности истекающего пресс-изделия по по-
верхности калибрующего пояска матрицы.
Составляющую R при прессовании труб на подвижной игле
м
рекомендуется рассчитывать по формуле
R = (1,05 + 1,15)
м
2
cos (а / 2)
2
cos (<р / 2)
где значения a, <p,D , d показаны на рис. 35; F и F
К ИГ СЛ Тр
- площади поперечного сечения прошитого слитка и отпрес-
сованной трубы; ^мс~ среднее в пределах пластической зо-
ны значение напряжения пластического сдвига прессуемого
металла.
В случае прессования сплошного пресс-изделия в этой
формуле следует принимать d = 0.
ИГ
Составляющая силы на пресс-шайбе, соответствующая кон-
тактному трению на той боковой части контейнера, по кото-
рой перемещается заготовка, может рассчитываться по фор-
муле
Т = 71
к
к к
где 1^ - длина распрессованного слитка; f - коэффициент
трения по боковой поверхности контейнера; К - предел те-
77
Рже. 35. Схема к определению
силы R при прессовании круглой
трубы
D - D
кучести на сдвиг периферийных слоев слитка;Л = —-------- х
х etg а — высота " мертвых" зон около матрицы; рассчиты-
вается по этой формуле, если а < 60 ; если а > 60 , то
принимается а = 60 . Здесь, как и в предыдущем случае,
при прессовании сплошного изделия, принимается ^иг= 0.
.Составляющая силы по пресс-шайбе, соответствующая трению
на боковой поверхности обжимающей зоны (около матрицы),
рассчитывается по формуле
Г 1 D-d
Т = f К —------------ ID2 - d2\ In ,
м мм 2 sin ОС I к иг) D — а
м иг
где f — коэффициент трения по боковой поверхности; К -
м м
предел текучести на сдвиг трущегося слоя. Если угол а >
60°, то в формулу следует подставлять значение а = 60^ и
f = 1. Если игла отсутствует, то d =0.
Для учета сил трения пресс-изделия по калибрующему
пояску матрицы применяется формула
Т = X f К F ,
п к.п м.к к.п
где X - вытяжка при прессовании; f - коэффициент трения
К.П
по пояску и игле (если она имеется); К - предел теку-
чести на сдвиг для материала пресс-изделия; F - кон-
тактная поверхность по пояску и игле (если она имеется),
определяемая произведением суммарного периметра попереч-
78
кого сечения пресс-изделия на среднюю эффективную длину
пояска.
При многоканальной матрице
F = Z F . ,
К.П К.П I
где F — контактная поверхность каждого пояска.
К.П1
Выбор значений предела текучести материала на сдвиг в
различных зонах слитка К , К , К для подстановки в
г м.с к м
формулу подробно изложен в работе И.ЛПерлина и Л.Х.Райт-
барга "Теория прессования металлов". Приведенные зависи-
мости являются типичными для большой группы формул усилия
прессования, полученной так называемыми инженерными мето-
дами расчета.
В производственной практике также используют экспери-
ментально-аналитические формулы. За основу в них взяты
теоретические формулы, отражающие наиболее общие законо-
мерности процесса ' прессования, и внесены поправочные
коэффициенты, полученные экспериментальным путем. Приме-
нение таких формул в сочетании с немногочисленными табли-
цами поправочных коэффициентов позволяет получать ре-
зультаты, близкие к реальным.
Для практических расчетов усилия прессования изделий
из меди и медных сплавов пользуются формулами, приведен-
ными ниже.
Формула Л.В.Прозорова:
р = F С с (1 + f L / /5 ) In X,
сл т сл к
где F — площадь поперечного сечения распрессованного
сл
слитка; О’ - предел текучести прессуемого материала;
т
f - коэффициент внешнего трения, определяющийся прессуе-
мым материалом, инструментом, технологической смазкой и.
другими факторами; величину его выбирают по табл. 3; ^сл~
длина распрессованного слитка; D — диаметр контейнера; X-
общая вытяжка, равная отношению площадей сечения распрес-
сованного слитка и пресс-изделия; с - эмпирический коэф-
фициент, учитывающий неравномерное объемное напряженное
79
Таблица 3. Рекомендуемые значения f при прессовании
Марка сплава о Температура прессования, С Коэффициент трения
Медь 950 - 900 0,15 900 - 800 0,20 800 - 750 0,25
Латуни 850 0,20 700 0,25 600 0,30
Бронзы 750 0,10 600 0,15 - 0,20
Никель и его 950 - 1150 0,30
сплавы 850 - 900 0,35 800 0,40 - 0,45
Таблица 4. Значения коэффициента упрочнения К
Медь О Температура прессования, С К / К
Медь 775 - 950 6,15 2,48
Л63 675 - 825 15,4 3,92
ЛС59-1 700 - 750 12,0 3,46
МНЖ 5-1 900 - 950 6,7 2,58
МНЖМц 30-0, 8-1 825 - 950 5,8 2,4
БрАЖН10-4-4 825 - 875 2,89 1,7
Рис. 36. Изменение температур-
ного коэффициента Z в зависи-
мости от отношения 4иг / D*.
1 — медь; 2 — латуни, бронзы;
3 - никель
80
Р = F v К Z o' A In X +
состояние металла и влияние скорости деформации при прес-
совании; рекомендуется принимать равным 4-5.
Эта формула дает хорошие результаты при расчете усилия
прессования прутков.
Для случая прессования труб предпочтительнее применять
формулу Ю.Ф.Шевакина и А.М.Рытикова:
2 (L - I )
_____сл____о.д
D -d
к иг
где К — коэффициент упрочнения материала, учитывающий из-
менение пластических характеристик металла до и после де-
формации (табл.4); Z — безразмерный коэффициент, учиты-
вающий степень захолаживания металла слитка при прошивке
к моменту начала прессования трубы (рис. 36); о — предел
т
текучести материала слитка при температуре прессования; А
- расчетный коэффициент, учитывающий геометрические пара-
метры очага деформации; для большинства случаев прямого
прессования этот коэффициент лежит в интервале 2,3 - 2,7,
поэтому можно использовать его среднюю величину А = 2,5;
d диаметр иглы.
Расчеты по этой формуле дают хорошие результаты, отли-
чающиеся от истинных в пределах 10 - 15 %.
3.5. Тепловой баланс при горячем прессовании металлов
Температурные условия прессования сплавов цветных ме-
таллов являются одним из основных параметров рациональной
технологии ведения процесса. Температура нагрева слитков
и изменение температуры прессуемого металла в процессе
Выдавливания определяют энергосиловые параметры процесса,
характер течения металла в контейнере, стабильность
свойств и структуры по длине и . сечению пресс-изделия,
стойкость инструмента, а в совокупности оказывают важное
влияние на технико-экономические показатели процесса.
Энергетический баланс системы прессуемый слиток -
инструмент — пресс-изделие можно представить в следующем
виде:
81
Q = Q я + A Q - A Q ,
ИЗД СЛ О д ин
где Q и Q — теплота изделия и начальная теплота
изд слО
слитка; A — теплота работы деформации; A Q — тепло-
та, перешедшая от слитка к инструменту.
Начальная теплота слитка определяется его начальной
температурой, теплофизическими характеристиками и объемом
металла слитка.
При равномерном начальном распределении температуры в
объеме слитка начальная теплота может быть рассчитана по
формулам
Q = с р V t .
сл 0 сл сл сл сл О
где сир — удельные теплоемкость и плотность материала
слитка; V — объем слитка; ^сл0_ начальная температура
слитка.
Теплота, выделившаяся в процессе деформации, опреде-
ляется работой деформации А^, т.е. затраченной на дефор-
мацию металла. В общем случае A Q = А / J, где J- механи-
д д
ческий эквивалент теплоты. Зная давление прессования в
установившемся режиме, определяем работу деформации
А = Р F v т
д пр пш пр
и теплоту работы деформации в пластической зоне
А 0 = р F v т / J,
д пр пш пр
где р - давление прессования; F — площадь пресс-шайбы;
vnp“ скорость прессования; т - время выдавливания.
Помимо выделения теплоты в очаге деформации, при пря-
мом прессовании происходит тепловыделение от работы,
затрачиваемой на преодоление сил трения:0 = А / J =
тр тр
б v т V / (/ 3 h ) J,
т.к пр к.слоя к.слоя
где - работа сил трения; предел текучести кон-
тактного слоя; V - объем контактного слоя сдвиговой
К.СЛОЯ
деформации; h — толщина контактного слоя сдвиговой
к.слоя
82
деформации. Инструмент за время контакта со слитком
нагревается от температуры t до температуры t .
Общее количество теплоты, поглощенное инструментом за
время выдавливания, составляет
де = с р v (t - t у,
ин ин ин ин 2 1
где сир - удельная теплоемкость и плотность материа-
ин ин
ла инструмента; V — объем инструмента; t^H - средняя
начальная и конечная тепература инструмента.
Температура пресс-изделия на выходе из канала матрицы
может быть определена из зависимости
t = t + A t -АГ
изд сл 0 р.д охл
где A t - повышение температуры за счет теплоты работы
деформации; A t - снижение температуры за счет отдачи
тепла инструменту.
Приведенные зависимости определяют средние по объему
слитка, пластической зоны и инструмента значения теплоты
и температуры. Истинные значения температур в различных
зонах слитка и инструмента могут существенно отличаться
от средних. Это связано с тем, что начальная температура
слитка, как правило, отличается от температуры инсту-
мента. Изменение температуры в слитке и инструменте опре-
деляется тепловыми потоками, обусловленными перепадом
температур между пластической зоной, недеформируемым
объемом слитка и инструментом. В общем случае температур-
ные поля в системе слиток - инструмент в цикле прессова-
ния характеризуются высокой неоднородностью и определяют-
ся начальными температурами слитка и инструмента, их теп-
лофизическими характеристиками, длительностью процесса и
состоянием контактной поверхности.
При прессовании тяжелых цветных сплавов, когда темпе-
ратура слитка на 400-600 С выше температуры инструмента,
перепад температур по сечению слитка может достигать
150-250 °C; при прессовании легких сплавов неравномер-
ность температурных полей меньше.
На рис. 37 показано распределение температуры по сече-
нию слитка и инструмента при прессовании медных и алюми-
83
Рис- 37. Температурное поле слитка и инструмента при прессовании прутков из
латуни ЛС59-1 (а) (^слр = 700 С, = 300 С) и труб из алюминия (б)
асл0 = 420 °C, tK = 410 °C)
ниевых сплавов, определенное математическим моделирова-
нием процесса теплопередачи. Большая неоднородность тем-
пературных полей обусловливает неоднородность прочностных
свойств в сечении слитка и пресс-изделия, неоднородность
деформационного разогрева различных зон слитка, что нужно
учитывать при создании рациональной технологии.
4. СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕССОВ
В процессе прессования давление рабочей жидкости в ци-
линдре главного плунжера всегда меньше, чем в аккумулято-
ре высокого давления. Это объясняется тем, что на пути от
аккумулятора к цилиндру главного плунжера пресса жидкость
встречает сопротивление, определяемое скоростью потока,
вязкостью жидкости, сечением трубопроводов, наличием по-
воротов в магистрали, дросселирующих элементов, клапанов
и т.п. Анализ показал, что потери напора жидкости прямо
пропорциональны определенному сопротивлению магистралей и
квадрату скорости течения жидкости, т.е. скорости переме-
щения главного плунжера. Эта зависимость может быть выра-
жена формулой
2
р = р - р v ,
г.п акк г.п
где р и р - давление рабочей жидкости соответственно
г.п акк
в цилиндре гдавного плунжера и аккумуляторе высокого дав-
ления; vrn~ скорость главного плунжера; р - приведенный
коэффициент гидравлического сопротивления системы "акку-
муляторная установка - цилиндр главного плунжера".
Как следует из формулы, чем выше скорость прессования,
тем меньшее усилие может развиваться главным плунжером. В
соответствии с этим, чем выше необходимое усилие прессо-
вания, чем оно ближе к номинальному усилию пресса, тем
меньшая скорость выдавливания может быть достигнута даже
при полностью открытых дросселях. Максимальное усилие
пресса возможно лишь при очень малых скоростях прессова-
ния.
Поэтому при проектировании технологии и выборе соот-
ветствующего типоразмера пресса для прессования данного
пресс-изделия следует делать поправку на вышеуказанное
85
обстоятельство. Для практических расчетов рекомендуется
принимать усилие прессования равным 75 - 85 % от номи-
нальной мощности пресса. Однако следует учитывать, что
трубные прессы оборудованы независимой прошивной систе-
мой, которая развивает усилие 10 - 15 % от номинальной
мощности главного плунжера. При прессовании труб с под-
вижной иглой или просто прутков усилие прошивной системы
суммируется с усилием главного плунжера. Следовательно,
при данном расчетном давлении скорость прессования может
быть увеличена примерно на 20 % . Таким образом, при сов-
местной работе главного плунжера и плунжера иглы допусти-
мое давление рекомендуется принимать равным 85 - 95 % от
номинального.
Скоростная характеристика пресса позволяет рассчиты-
вать при заданных размерах слитка и пресс-изделия и тем-
пературе прессования фактическую скорость прессования.
Однако для этого необходимо знание приведенного коэффи-
циента гидравлического сопротивления системы "аккумулятор
— цилиндр главного плунжера".
Непосредственный расчет этого коэффициента затрудните-
лен и в паспортных характеристиках пресса не приводится.
Поэтому применяются косвенные методы его определения.
Приближенно коэффициент р может быть определен, если в
формуле левая часть будет равна нулю, т.е. главный плун-
жер движется под действием жидкости высокого давления без
2
сопротивления, на холостом ходу; тогда 0 = р - р v ,
акк х.х
где v - скорость холостого хода главного плунжера, под-
ключенного к магистрали высокого давления.
Однако следует учесть, что для холостого хода величина
коэффициента р может быть не такой, как для прессования,
вследствие различной работы сальниковых уплотнений и
меньших потерь на трение в цилиндрах. Более точно этот
коэффициент может быть определен путем ряда замеров
скоростей прессования различных изделий при разных
давлениях. Так, например, статистической обработкой
результатов замеров получены следующие значения р : 5,33
для прессов 15 МН и 9,75 для 30 МН. На рис. 38 представ-
лена скоростная характеристика пресса усилием 16 МН, по-
лученная на базе экспериментальных данных.
86
Рже. 38. Скоростная харак-
теристика пресса 15 МН:
1 — скорость при макси-
мальном давлении р= 20+22
МПа; 2 - то же, при мини-
мальном давлении р = 18
МПа; 3 - скорость холосто-
го хода
Определение фактической скорости прессования при за-
данном расчетном усилии может быть осуществлено либо по
аналогичной диаграмме, либо расчетным путем по формуле:
v
г.п
v
Х.Х
Величина v легко определяется, если известен коэф-
Х.Х
фициент р.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем заключается сущность процесса прессования и какова его принци-
пиальная схема?
2. Назовите недостатки процесса прямого прессования.
3. Назовите преимущества и недостатки процесса обратного прессования по
сравнению с прямым.
4. Каковы особенности гидростатического прессования?
5. Назовите основные сплавы и сортамент изделий, прессуемых из медных
сплавов.
6. Назовите основной сортамент прессованных изделий из алюминиевых
сплавов.
7. Каковы основные способы прессования панелей?
8. Назовите основные операции при прессовании.
9. Каковы типы течения металла при прессовании?
10. От чего зависит тип течения металла?
11. Каковы виды прессовых угяжин и характер их образования.
87
12. Назовите особенности нагружения игл при прошивке и прессовании.
13. Назовите основные участки диаграммы прессования.
14. Какие факторы определяют полное усилие прессования?
15. Напишите основные типы формул для расчета усилия прессования.
16. От чего зависит температура пресс-изделия?
17. Для чего необходимо знать скоростную характеристику пресса?
Глава III. УСТРОЙСТВО И ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ
ПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПРЕССОВЫХ ЦЕХОВ
1. ПОДГОТОВКА СЛИТКОВ К ПРЕССОВАНИЮ
Слитки для прессования поступают из литейного цеха,
где проходят первичную обработку. Слитки изготавливают
полунепрерывным литьем через кристаллизаторы, либо литьем
в изложницы. Полунепрерывное литье получает все большее
распространение, так как обеспечивает лучшее качество по-
верхности и устраняет конусность по длине слитка, неиз-
бежную при отливке в изложницы и достигающую 5-7 мм, на
1 м длины.
Слитки поставляют из литейного цеха в прессовый сог-
ласно внутризаводским техническим условиям, которыми ус-
тановлены допуски на диаметр и длину. Слитки для прессо-
вания из алюминиевых и магниевых сплавов обтачивают на
токарных станках в литейных цехах; там же производят рас-
точку полых слитков из этих сплавов. При обточке наружной
поверхности снимают слой от 5 до 10 мм, с внутренней - от
6 до 12,5 мм. Разностенность полых слитков из алюминиевых
сплавов после расточки составляет 0,5 - 1 мм. Слитки из
тяжелых цветных сплавов (меди, никеля, латуни, бронз)
поступают в прессовый цех необточенными.
Допуск по диаметру на слитки, отлитые в изложницы,
составляет ± 6 мм, на слитки, отлитые полунепрерывным
способом, ± 3 мм. Допуск на длину у мерных слитков сос-
тавляет ± 10 мм; косина реза не должна превышать 2 мм. В
слитках, подаваемых на прессование, не допускается уса-
дочная и газовая пористости, выявляемые при визуальном
контроле торцов слитков. Поверхность слитков должна быть
88
Рис. 39. Схема резки прутка на
шашки
чистой, без глубоких
раковин, плен, пузырей,
надиров, так как эти
поверхностные дефекты
оказывают существенное
влияние на качество
пресс-изделий.
Шашки - заготовки для
вертикальных прессов, изготов-
ляемые из литого, катаного или прессованного прутка,
сверлят (в случае прессования труб) и обтачивают на то-
карно-револьверных станках. Заготовки из мельхиора и ни-
келя подвергают обточке во всех случаях; заготовки из
других сплавов, применяемые для изготовления прессованных
прутков, не обтачивают. На некоторых заводах по обработке
цветных металлов шашки для прессов усилием 6 МН изготов-
ляют на специализированных станках-автоматах с совмеще-
нием операций резки, сверловки и обточки.
При изготовлении шашек из прессованных прутков их раз-
резают на специальных (круглопильных) станках дисковой
пилой. На рис. 39 показана схема резки прутков на заго-
товки - Шашки. Выправленный пруток 6 зажимают специальным
гидравлическим зажимом 2; длину отрезаемой части 3 регу-
лируют упором 1. Пильный диск 4 движется вместе с подвиж-
ной бабкой с помощью гидравлического устройства 5. После
окончания реза пильный диск автоматически возвращается в
исходное положение. Применяют станки с механическими или
гидравлическими устройствами 7 подачи заготовки. Ниже
приведена техническая характеристика пильных дисковых
станков, применяемых для резки прутков и слитков:
Тип станка 8А66 МП62 МП63 МП64
Наибольший диаметр разрезаемой
заготовки, мм . . • 240 100 150 400
Диаметр пильного диска, мм . . . 710 510 710 1430
.Окружная скорость диска, м/мин . 3000 3000 3000 3000
89
При прессовании алюминиевых сплавов в некоторых слу-
чаях осуществляют резку нагретых слитков на заготовки
мерной длины. Нагреву подвергают круглые слитки в виде
штанг длиной 6 - 8 м, полученные методом полунепрерыного
литья. Резку нагретых слитков производят сдвигом в штам-
пах на пресс-ножницах, установленных на выходе из печи.
Применяют главным образом неполную закрытую резку с попе-
речным активным или пассивным прижимом (рис. 40). Пассив-
ный прижим происходит под действием реактивных сил R,
действующих на штангу со стороны ножа, активный дости-
гается зажатием прутка в разрезных ножах внешней силой Q.
Большое влияние на качество поверхности среза, на перпен-
дикулярность торца отрезаемых заготовок оказывает осевой
зазор между ножами.
При таком методе резки повышется степень использования
металла, так как появляется возможность непосредственно
перед прессованием устанавливать длину заготовки, соот-
ветствующую требуемой длине пресс-изделия.
На рис. 41 показана схема пресс-ножниц горячей резки
заготовок диаметром 200 мм. Слиток из нагревательной печи
подается через раскрытые кольцевые ножи до ограничителя
хода 3, положение которого регулируется в зависимости от
длины заготовки. Под действием цилиндров прижима кольце-
вые ножи, расположенные на суппортах б, 10 и прижимах но-
жей, зажимают слиток по обе стороны от плоскости реза.
Рабочий цилиндр ножниц перемещает суппорт вверх и произ-
водит отделение заготовки от слитка. Кольцевые ножи рас-
крываются, и заготовка толкателем 2 направляется к подат-
Рис. 40. Схема закрытой резки сдвигом нагретого слитка на заготовки:
а - с пассивным прижимом; б - с активным прижимом
90
A-A
Рис. 41. Пресс-ножницы горячей резки заготовок:
1 - слиток; 2 - толкатель заготовки; 3 - ограничитель хода; 4 - цилиндр
прижима; 5 - рычажный механизм прижима; 6 - суппорт подвижного ножа; 7 -
прижим ножа; 8 - толкатель слитка; 9 - рабочий цилиндр; 10 - суппорт непод-
вижного ножа
чику заготовок в пресс. В это время толкатель, располо-
женный на суппорте подвижного ноэ^са, возвращает остаток
слитка в печь для подогрева. После выполнения этих опера-
ций суппорт возвращается в исходное положение, и пресс-
ножницы готовы к новому циклу резки.
Основная масса слитков из сплавов тяжелых цветных ме-
таллов, прессуемых на горизонтальных гидравлических прес-
сах, обрабатывается без специальной подготовки поверх-
ности. При прессовании традиционными способами часть по-
верхностных дефектов слитков, осаждаясь в застойных зо-
нах, приводит к образованию внутренних дефектов пресс-
изделий. При прессовании со смазкой контейнера и обратном
прессовании все поверхностные дефекты слитков переходят
на поверхность изделия, приводя к повышенному браку.
Обточка крупногабаритных слитков из сплавов тяжелых
цветных металлов технически трудна, малопроизводительна и
экономически нецелесообразна. В последние годы были раз-
работаны более эффективные способы удаления поверхностных
91
слоев слитков, позволяющие высокопроизводительно и добро-
качественно обрабатывать крупногабаритные слитки из тяже-
лых цветных металлов.
Наиболее эффективный способ удаления поверхностных де-
фектов слитка - горячее скальпирование. По этому способу
слиток после нагрева проталкивается через специальную
скальпирующую матрицу, диаметр которой меньше диаметра
слитка на величину скальпируемого поверхностного слоя.
Скальпирование осуществляется либо на отдельных установ-
ках, расположенных между прессом и нагревательным устрой-
ством, либо непосредственно на прессе на входе в контей-
нер. Схема скальпирования слитков на специальной установ-
ке приведена на рис. 42.
Нагретый слиток из печи подается на призму подающего
устройства, с которой пресс-штемпелем установки проталки-
вается через блок, включающий установленные на одной оси
обжимную направляющую втулку, скальпирующую матрицу и вы-
ходную направляющую, на отводящий рольганг. Направляющая
втулка центрирует слиток относительно, скальпирующей мат-
рицы так, что снимается равнотолщинный поверхностный
слой.
Слитки после скальпирования имеют чистую гладкую по-
верхность 6 — 7 класса шероховатости. Поверхностный слой
слитка снимается в виде "воротника". Общий вид слитка ме-
ди Ml и отходов после скальпирования показаны на рис. 43.
Коломенский завод тяжелых станков начал серийное изго-
товление прессовых установок модели ПА8745П, оснащенных
скальпирующими устройствами для скальпирования слитков d
Рже. 42. Схема установки для скальпирования слитков:
1 - пресс-штемпель; 2 - призма подающего устройства; J - слиток; 4
обжимная направляющая втулка; 5 - скальпируемый слой; 6 - скальпирующая
матрица; 7 - узел крепления скальпирующей матрицы; 8 - выходная
направляющая; 9 - отводящий рольганг
92
Рже. 43. Слиток меди марки
Ml (а) и отходы (б) после
горячего скальпирования
= 200 т 400 ММ.
Скальпирование осу-
ществляется на специ-
альном скальпирующем
прессе усилием 3 МН,
расположенном на вы-
ходной стороне на-
гревательных печей.
Слитки после скаль-
пирования передаются
по рольгангу на по-
датчик слитков ос-
новного пресса. Ком-
поновка оборудования
прессовой установки
ПА8745П приведена на
рис. 44.
Помимо механооб-
работки, слики из
алюминиевых, магние-
вых и некоторых мед-
ных (оловяннофосфо-
ристых) сплавов под-
вергают гомогениза-
ции. В серийном про-
изводстве методом
полунепрерывного литья отливают слитки из алюминиевых
сплавов диаметром от 150 до 1100 мм с отверстием диамет-
ром от 50 до 600 мм и из медных сплавов - диаметром от 80
до 400 мм.
Алюминиевые сплавы и оловяннофосфористые бронзы в ли-
том состоянии имеют ярковыраженную дендритную структуру и
проявляют повышенную склонность к ликвации при кристалли-
93
Рже. 44. Компоновка основного
оборудования прессовой установки
ПА8745П со скальпирующим устрой-
ством:
1 - нагревательные индукционные
печи; 2 - рольганги транспорти-
ровки слитков от печей; 3 -
скальпирующий пресс; 4 - выход-
ной рольганг скальпирующего
пресса; 5 — механизм подачи
слитков на ось контейнера основ-
ного пресса; 6 - основной пресс
зации. Грубые скопления хрупких Интернеталлидных фаз меж-
ду ветвями дендритов затрудняют деформирование заготовки,
способствуя образованию трещин. Повышение пластических'
свойств слитков происходит в результате их термической
обработки. При гомогенизации слиток нагревают до темпера-
туры полной или наибольшей растворимости интерметаллидных
фаз и выдерживают при этих температурах длительное' время,
достаточное Для прохождения диффузионных процессов. Гомо-
генизацией устраняется структурная неоднородность сплавов
и повышаются их пластические характеристики, что позво-
ляет осуществлять прессование при скоростях, в 2 - 3 раза
превышающих скорости прессования нетермообработанных
Таблица 5. Рекомендуемые режимы гомогенизации
алюминиевых сплавов и оловяннофосфористых бронз
Марка сплава о Температура гомогенизации, С Время выдержки, ч
АМц 610 - 630 6
Д1, Д16 480 - 500 8-12
АВ, АМг2 510 - 550 8-12
АМг5, АМгб 480 - 500 6-24
АМгЗ 510 - 530 8-10
АК4 480 - 500 6-30
В93, В95 450 - 465 12 - 24
БрОФб, 5-0,15 600 - 620 б
БрОФ7-0,2 620 - 640 8
94
слитков. Например, в интер-
вале температур горячей об-
работки бронзы БрОФб,5 —
0,15 (700 - 750 °C) гомоге-
низация вдвое повышает плас-
тичность слитков (до отжига
О’ = 6 %, после обжига О’ = 13
%). Рекомендуемые режимы го-
могенизации слитков для
прессования приведены в
табл. 5.
Гомогенизацию алюминиевых
сплавов проводят, как прави-
ло, в специальных печах.
Принимая во внимание дли-
тельное время обработки,
применяют печи периодическо-
.го действия: шахтные и ка-
мерные. Так как при гомоге-
низации требуется равномер-
ный нагрев металла по сече-
нию садки, применяют печи с
принудительной циркуляцией
атмосферы. Плоские слитки
гомогенизируют в шахтных пе-
чах, круглые - в камерных.
На рис. 45 показана камерная
печь с выдвижным подом для
гомогенизации алюминиевых
сплавов, температура в кото-
рой регулируется автомати-
чески. Техническая характе-
ристика печи:
Длина слитков, мм. . . До 7000
Диаметр слитков, мм. . 110 - 350
Масса садки, т......20-30
Температура нагрева, С До 540
Мощность печи, кВт. . . 900
Напряжение сети, В . . . 380
Pic. 45. Камерная печь с выдвижным подом для гомогенизации алюминиевых
сплавов
95
Слитки из ряда медных сплавов (например, из некоторых
хромистых бронз) для измельчения литой структуры подвер-
гают ковке или электрошлаковому переплаву. Для прессова-
ния прутков и профилей из титановых сплавов применяют
прессованные, кованые, катаные заготовки. Подготовка заго-
товок обычно состоит из следующих операций: резки на мер-
ные длины (на анодно-механических пилах или абразивными
кругами), торцовки, снятия фасок.
Механообработку заготовок осуществляют на токарных
станках. Передний торец выполняют с радиусной фаской.
Операция механической обработки заготовок со съемом ме-
талла 1-3 мм на сторону обязательна, поскольку при полу-
чении заготовок прессованием, ковкой или прокаткой на их
поверхности образуется газонасыщенный слой, который отри-
цательно влияет на качество поверхности и свойства прес-
сованных изделий.
2. НАГРЕВ СЛИТКОВ ПЕРЕД ПРЕССОВАНИЕМ
Нагрев слитков перед прессованием на заводах по обра-
ботке легких и тяжелых цветных металлов осуществляют в
газовых методических печах, камерных и проходных электро-
печах сопротивления либо в индукционных печах промышлен-
ной или высокой частоты. Для нагрева под прессование за-
готовок из алюминиевых сплавов применяют в основном два
типа печей - индукционные трехфазные промышленной частоты
и печи сопротивления с воздушной циркуляцией. Камерные
электропечи сопротивления применяют в основном для нагре-
ва слитков из сложных медных сплавов малых размеров (диа-
метром 85 - 120 мм), обрабатываемых на вертикальных прес-
сах усилием 6 МН. Слитки таких размеров из меди, латуней,
бронз нагревают в индукционных печах высокой частоты
(2500 Гц). Слитки из медных сплавов диаметром 145 - 400
мм, обрабатываемые на горизонтальных прессах усилием 10 -
50 МН, нагревают в газовых методических печах и индукци-
онных печах промышленной частоты.
Нагрев слитков из титановых сплавов имеет ряд специ-
фических особенностей. Низкая теплопроводность титана
(значительно ниже, чем меди, алюминия и никеля) приводит
к большим перепадам температур по сечению слитка при по-
96
верхностном нагреве. Кроме того, титан при повышенных
температурах обладает высокой активностью взаимодействия
с окружающей средой, вследствие чего на нагреваемых за-
готовках при длительном пребывании их при высоких темпе-
ратурах образуется газонасыщенный слой, ухудшающий дефор-
мируемость сплавов. Поэтому для титана и его сплавов же-
лательно осуществлять нагрев заготовок в индукторах. В
промышленности прменяют также способы поверхностного наг-
рева в электропечах сопротивления и соляных ваннах.
Заготовки из титановых сплавов для прессования в нас-
тоящее время наиболее часто нагревают по комбинированному
методу: предварительный нагрев в индукционных печах тока-
ми промышленной или высокой частоты (2500 Гц) до темпера-
туры прессования и окончательный нагрев в печи электро-
сопротивления для выравнивания температуры по всему объ-
ему заготовки (выдержка 20 - 30 мин).
При прессовании тонкостенных профилей, не требующих
последующей механообработки, перед нагревом поверхность
заготовки покрывают шликером на основе стекла следующего
состава, % (по массе): 37 SiO ; 8 В О ; 30 N O; 25 TiO .
Шликер защищает заготовку от окисления при нагреве и слу-
жит смазкой при прессовании.
2.1. Газовые методические печи
Газовые методические печи - это проходные печи, слитки
в которых перемещаются перекатыванием по поду, имеющему
наклон 3 307. Принципиальная схема методической газовой
печи приведена на рис. 46. Рабочее пространство печи со-
стоит из нескольких температурных зон: методической дли-
ной 2 — 2,5 м со стороны загрузочного стола, сварочной и
томильной - с выходной стороны печи. Слитки в газовой пе-
чи нагревают воздухом, для подогрева которого в боковых
стенках сварочной и томильной зон размещены газовые го-
релки. Поток нагретого воздуха направлен навстречу движе-
нию слитков. Температура томильной зоны на 20 - 50 С ни-
же температуры сварочной зоны. Температура в рабочем
пространстве печи на 50 — 100 С выше температура нагрева
слитков. Ниже приведены примеры соотношения температуры
^рабочего пространства печи и температуры слитка.
97
Л63, трубы
t , °C .... 750 - 780
слитка
t , °C............. 800 - 1000
печи
Си, прутки Си, трубы
720 - 780 900 - 950
800 - 1000 950 - 1000
Слитки с загрузочного стола печи подаются в рабочее
пространство, за время прохождения которого, составляющее
2 — 4 ч, они нагреваются до температуры прессования. Во
избежание потерь тепла рабочее пространство печи закрыва-
ют заслонками, имеющими механический или пневматический
привод.
Печи, как правило, имеют систему автоматического
контроля и регулирования, включающую приборы измерения и
регулирования температуры в томильной и сварочной зонах;
приборы измерения и регулирования расхода газа и воздуха
по зонам; приборы измерения давления под сводом печи и
давления газа в системе газопровода. Температура в зонах
печи измеряется хромель-алюмелевыми термопарами,
установленными в боковой стенке в середине зоны. Показа-
ния термопар фиксируются самопишущими приборами типа ЭПП-
120. Регулировка температуры осуществляется изменением
расхода газа специальным регулятором с точностью ± 20 °C;
поддержание заданной температуры автоматическое.
Ниже приведена техническая характеристика газовых ме-
тодических печей для нагрева слитков из медных сплавов
перед прессованием на прессах различной мощности до
900 °C:
Усилие пресса, МН 10 15 20 26
Диаметр слитков . 146 -176 176 - 300 176 - 300 197-395
Число зон 2 2 3 3
Г абариты рабочего пространства1: ширина, м 1,7 1.4 1.8 1,68
площадь пода, ма 10,6 9,7 18,0 16,6
Производитель- ность, т/ч 3,76 4,0 До 6,5 6,0
Расход условного топлива, кг/ч: максимальный. 210 280 350 420
средний 90 120 150 180
Время нагрева, ч.. 2-2,6 2,6-3 2,5-3 3-4
98
Габаритные раз-
меры печи, м:
ширина....... 2,9
высота....... 3,1
длина........ 7,0
2,2 2,8 2,62
2,3 2,4 2,6
7,3 11,0 11,0
1 Высота рабочего пространства переменная.
Примечания: 1. Каждую печь обслуживает один рабочий.
2 . Нагретые слитки подаются на прессы усилием 10, 15 и 20 МН цепным транс-
портером, а на пресс 28 МН - глаголевым краном.
Слитки подаются к газовой печи в коробах и укладывают-
ся в дозатор. Из дозатора специальным подъемником они по-
даются на загрузочный стол печи. Слитки загружаются в
печь в один или в два ряда. После прохождения рабочего
пространства и нагрева до заданной температуры слитки
вручную выкатывают на стол выгрузки. Температура слитков
контролируется фотоэлектрическими или радиационными пиро-
метрами непосредственно после выгрузки из печи и записы-
вается потенциометром. Стол выгрузки, как правило, обору-
дован зубчатыми валиками, на которых обкатывается слиток
для сбивания окалины. Валики приводятся в движение от
двигателя мощностью 2-3 кВт через редуктор и вращаются
со скоростью 120 об/мин. При вращении валиков слиток так-
же начинает вращаться, и вследствие частых ударов о зубцы
валиков с него сбивается окалина. После этого слиток пе-
редается на податчик слитков к прессу.
Основные недостатки газовых печей - длительный нагрев и
образование толстого слоя окалины, обусловливающее повы-
Рис. 46. Методическая газовая печь для нагрева слитков из тяжелых цветных
металлов:
1 - слиток; 2 - податчик слитков; 3 - стол загрузки; 4 - дверцы; 5 -
рабочее пространство; б - горелки; 7 - стол выгрузки; 8 - пирометр
99
шейные безвозвратные потери (угар) металла. Достаточно
сложно также автоматизировать загрузку и выгрузку слитков
из печи. В последнее время за рубежом расширяется приме-
нение для нагрева заготовок газовых проходных печей, осо-
бенностью конструкции которых является продольное переме-
щение заготовок через печь (как в индукционных печах),
что позволяет значительно сократить потери тепла. Для
нагрева заготовок из алюминиевых сплавов применяют газовые
печи скоростного нагрева с интенсифицированным движением
газов в печной камере. Печи снабжены скоростными газовыми
горелками, струи из которых направлены непосредственно на
поверхность нагреваемого металла. В сочетании с вихревым
движением газовых потоков это обеспечивает существенное
повышение скорости нагрева и снижение расхода топлива по
сравнению с обычными газовыми печами.
Ниже приведена техническая характеристика газовой печи
фирмы "Elhaus" (ФРГ) для нагрева штанг из алюминиевых
сплавов, которая эксплуатируется вместе с пресс-ножницами
горячей резки заготовок перед прессованием:
Длина зоны нагрева, мм........................................
Максимальная температура нагрева, °C......................
Диаметр заготовок, мм...............................
Длина заготовок, мм...............
Максимальная производительность, т/ч
Удельный расход газа, м /ч.........
Максимальный расход газа, м /ч . . .
Габаритные размеры, мм:
длина .....................................
ширина.....................................
высота.....................................
7500
580
170 - 214
350 - 800
2,9
46-50
155
8000
900
1800
2.2. Электрические печи сопротивления с принудительной
воздушной циркуляций
Электропечи с воздушной циркуляцией, как и газовые,
являются агрегатами методического нагрева. Рабочее прос-
транство печи имеет прямоугольные продольное и поперечное
сечения. Поперечный разрез типовой четырехканальной печи
ОКБ-383 приведен на рис. 47. Слитки в печи перемещаются
по направляющему каналу гидравлическим толкателем; каждый
100
Рве. 47. Четырехканальная печь
электросопротивления ОКБ-383 с
воздушной циркуляцией для на-
грева заготовок из алюминиевых
сплавов (поперечный разрез)
канал обслуживается отдельным толкателем. Принудительная
циркуляция атмосферы осуществляется крыльчатыми вентиля-
торами. Рабочее пространство печи ограничено с одной сто-
роны корпусом вентиляторов, с другой - экранами. Спираль-
ные нагреватели расположены на рамках верхних крышек,
вставленных в открытые проемы наружного кожуха. Корпусы
вентиляторов и экраны изготовлены из жаропрочной стали. С
торцов проемы печи прикрыты заслонками. Печь имеет шесть
зон различной мощности; температура в каждой зоне контро-
лируется и регулируется.
Максимальная мощность сосредоточена в первой зоне, ку-
да поступают холодные слитки, поглощающие большое коли-
чество тепла. Мощность последующих зон меньше, так как
нагрев в них менее интенсивен. Мощности пятой и шестой
зон минимальные, так как в пятой зоне нагрев слитков не-
значительный, а в шестой зоне слитки выдерживаются при
рабочей температуре для выравнивания температуры по их
сечению. Мощность шестой зоны должна обеспечивать компен-
сацию лишь тепловых потерь, включая потери через разгру-
зочный торец. Гидротолкатели слитков и заслонок (подъем-
ные цилиндры) приводятся в действие от маслостанции. Вен-
тиляторы для циркуляции воздуха установлены в каждой из
шести зон печи. Циркуляция воздуха в печи поперечная для
уменьшения количества воздуха, уходящего из печи при от-
крывании заслонок.
101
С выходной стороны печи установлен разгрузочный стол,
на котором смонтированы термопары для измерения темпера-
туры слитков. Слитки с разгрузочного стола скатываются на
подающий рольганг пресса.
Техническая характеристика печей сопротивления с при-
нудительной циркуляцией воздуха для нагрева заготовок из
легких сплавов приведена ниже:
Усилие пресса, МН Диаметр слитков, 6 -12*1 20 *а 30 50
ММ. 80-145 162-190 190-355 410-540
Рабочая темпера- тура в печи, ’С.... 450 450 450 - 500 380 - 480
Мощность, кВт.... Размеры рабочего 130 250 240 340
пространства, м .. Число слитков в 0,3 X 0,8 X 3,0 0,35 х 1,2X5,7 0,5X1,1X8,25 0,7X1,0X12,5
печи 30-70 30-70 16-30 28-40
Время нагрева од- ного слитка, ч .... 1,2-2,2 1,5-3 7-12 8-12
Производитель- ность печи, т/ч.... 0,35-0,5 0,6 1.5 2,0
Производитель- ность вентилято- ра, м’/ч — 2000 1800 3400
“ Тип ОКБ 383; •» Тип ОКБ 363.
Основным достоинством воздушно-циркуляционных печей (с
толкателями или карусельных) является возможность нагрева
круглых, плоских и овальных слитков, что имеет большое
значение при прессовании из плоского контейнера. Сущест-
венным недостатком электрических печей сопротивления яв-
ляется небольшая скорость нагрева, в результате чего ем-
кость печи увеличивают до 100 слитков, возрастают габари-
ты и масса печи, а время нагрева достигает 7 -10 ч. Это
ограничивает возможность регулирования процесса нагрева,
усложняет управление работой печей, приводит к большому
окислению и потерям металла из-за образования окалины.
Кроме того, печи электросопротивления слабо поддаются ме-
ханизации и мало пригодны для автоматизации.
102
2.3. Индукционные нагревательные печи
Наиболее перспективными с точки зрения производитель-
ности и автоматизации являются индукционные печи, которые
в настоящее время находят все большее распространение для
нагрева алюминиевых магниевых, медных и титановых спла-
вов.
При индукционном нагреве слитков сокращается в десятки
раз время нагрева; уменьшается емкость печи до 5 - 10
слитков; повышается чистота металла и сокращаются безвоз-
вратные потери на угар при нагреве; сокращаются производ-
ственные площади по сравнению с занимаемыми нагреватель-
ными печами в 2 - 4 раза; снижается потребление энергии в
1,5 - 2,5 раза; облегчаются условия работы нагревальщи-
ков; становится возможными полная механизация и автомати-
зация процесса нагрева слитков.
Индукционные нагревательные печи, применяемые на оте-
чественных заводах для нагрева легких и тяжелых цветных
металлов, представляют собой автоматизированные установ-
ки, питаемые от сети промышленной частоты напряжением
380/220 В. Основной узел печи - индуктор. Его изготовля-
ют из полого медного проводника специального сечения. По-
лость служит для прохождения охлаждающей жидкости в про-
цессе работы. Индукторы изготовляют с двух- или трехслой-
ными обмотками для нагрева легких сплавов и одно-, двух-
слойными для нагрева сплавов тяжелых цветных металлов.
Наиболее эффективны однослойные индукторы. Индукторы ус-
танавливают на сварной раме и сверху закрывают металли-
ческим кожухом; торцы индуктора закрывают заслонками.
Индукционная печь работает как обычный трансформатор с
разомкнутым сердечником, у которого первичной обмоткой
служит индуктор, вторичной - поверхностные слои нагрева-
емых слитков. Индуцируемый ток в медных слитках при час-
тоте 50 Гц проникает в слой слитка на глубину 20 - 25 мм
и нагревает этот слой. От поверхностного слоя теплота пе-
редается к центру слитка теплопроводностью.
Мощность многослойных индукторов регулируют, включая
обмотки на звезду или треугольник. Мощность однослойных
индукторов регулируют подключением питающего напряжения к
различным отпайкам индуктора (т.е. изменяя его длину).
Схема типовой печи ИН-31 приведена на рис. 48.
103
3300
3
Рис. 48. Схема индукционной печи промышленной частоты для нагрева слитков
Заготовки 6 из бункера подаются через дозатор 7 на
подъемно-поворотный стол 4, с которого толкателем 5 зада-
ются в индуктор 3. Перемещение заготовок в индукторе осу-
ществляется путем последовательной их подачи толкателем
5. Нагретая заготовка из легких сплавов на выходе из ин-
дуктора касается термопары 2, которой измеряется ее тем-
пература. Температура слитков из сплавов тяжелых цветных
металлов измеряют пирометром (радиационным или оптичес-
ким), установленным непосредственно на выходе из индукто-
ра. Если температура заготовки соответствует заданной, то
она подается на приводной рольганг выгрузки 1, при помощи
которого транспортируется к загрузочному устройству прес-
са. Недогретые заготовки сбрасываются в короб и поступают
на повторный нагрев. Переход с нагрева заготовки одного
диаметра на нагрев заготовок другого диаметра осуществля-
ется путем смены индукторов.
В промышленности для нагрева под прессование заготовок
из алюминиевых сплавов применяют шесть основных типов ин-
дукционных печей промышленной частоты, в которых можно
нагревать слитки диаметром от 82 до 1080 мм.
Ниже приведены основные характеристики индукционных
печей промышленной частоты для нагрева слитков из алюми-
ниевых сплавов:
Тип печи ИН-31 ИН-51 ИН-52
Размеры нагреваемых слитков, мм: диаметр 190-430 92-215 110-165
длина............. 290 -1000 200 - 700 200-700
Длина индуктора, м.... 4,3 4,3 4,3
Максимальная темпе- ратура нагрева, °C.... 570 570 570
Максимальная произво- дительность печи при нагреве до температу- ры 450 °C, т/ч 5 1.5 2,5
Максимальная мощ- ность, кВт 1300 350 600
Удельный расход элек- троэнергии при нагре- ве до 500 °C, кВт ч/т .. 260 260 260
Мощность конденсатор- ной батареи, кВа 4900 1650 2700
Расход охлаждающей воды, мэ/ч 15 4 9
105
Тип печи Размеры нагреваемых слитков, мм: ИН-600 ИН-800 ИН-1100
диаметр 410-540 480 - 780 630-1080
длина 400-1100 700 - 1800 700-1900
Длина индуктора, м.... Максимальная темпе- 6,775 6,790 6,790
ратура нагрева, °C .... Максимальная произво- 550 550 550
дительность печи при нагреве до температу- ры 450 °С/ч Максимальная мощ- 4 10 10
ность, кВт Удельный расход элек- 1200 2500 2500
трознергии при нагре- ве до 500 °C, кВт ч/т .. Мощность конденсатор- 250 230 230
ной батареи, кВа Расход охлаждающей 4500 9600 9000
воды, мэ/ч 15 37 5U
При индукционном нагреве слитков из алюминиевых спла-
вов следует иметь в виду, что интенсивность такого нагре-
ва заготовок, особенно из высокопрочных сплавов, значи-
тельно выше, чем нагрева в печах сопротивления. Поэтому
перед индукционным нагревом необходимо подвергать слитки
высокотемпературной гомогенизации.
Техническая характеристика индукционных печей промыш-
ленной и высокой частоты для нагрева слитков из сплавов
тяжелых цветных металлов на основе меди приведена ниже:
Тип печи............. ОКБ-1125 ОКБ-899 ОКБ-665-А
Температура нагре-
ва, °C .............. 740 - 930 750 - 900 850
Размеры нагреваемых
слитков, мм:
диаметр................ 195,245, 145,165, 70-120
290,400 195,245
Длина............ 350 - 850 350 - 700 100 - 250
Время нагрева, мин ... 9 - 34 9-22 60 - 240*
Число слитков в печи .. 5-12 5-12 10-25
Производительность,
т/ч.................. 6,5 3,3-6,7 До 1,5
Мощность, кВт....... 2X 1500 1500 2500
Масса, т............. 83,0 42,0 13,85
Габариты, м.......... 10,8 х 5,5 х 2,7 7,61 X 1,9 х 1,71 -
106
Тип печи............ ИН-31
Температура нагре-
ва, °C ............. 600-950
Размеры нагреваемых
слитков, мм:
диаметр........... 165,195,
245,300
длина............. 300-800
Время нагрева, мин ... 3-30
Число слитков в печи .. 5-12
Производительность,
т/ч................. До 14
Мощность, кВт....... 1900
Масса, т............ -
Габариты, м......... -
ИНМ-500
600 - 1000
195,245,
290, 400
300 - 600
9-20
4-10
До 19
Темп задачи, штук в час.
Примечание. Все печи работают
ОКБ-665-А (2500 Гц).
на токе промышленной частоты, кроме
Так как производительность процессов при обработке
сплавов тяжелых металлов выше, чем при прессовании алюми-
ниевых сплавов, то печи в данном случае должны обеспечи-
вать нагрев до более высоких температур за меньшее время.
Интенсивность нагрева медных слитков в индукционных печах
значительно выше, поэтому для намотки индукторов применя-
ют специальные профили с большим сечением охлаждаемого
канала, а число слоев в обмотке индуктора сводят к мини-
муму. Как правило, для обеспечения нормальной работы в
комплект прессовой установки входят две индукционные пе-
чи, работающие одновременно.
Печи, эксплуатируемые на заводах по обработке цветных
металлов, могут работать в двух режимах: в автоматическом
(печь работает непрерывно, без отключения мощности с про-
изводительностью, равной производительности пресса; наг-
ретые слитки автоматически выдаются из печи); в ручном
(производительность печи больше производительности пресса
и она работает с перерывами); нагретый слиток остается в
отключенной печи до окончания прессования предыдущего и
выдается из печи по команде нагревальщика с включением
мощности для нагрева следующего слитка.
Наиболее совершенной для нагрева медных сплавов явля-
ется печь ИНМ-500, разработанная ВНИИЭТО. Печь, входящая
в состав высокопроизводительной прессовой установки
107
ПА8745П, снабжена регуляторами мощности, обеспечивающими
ее работу в автоматическом режиме при производительности
пресса от 40 до 80 прессовок в час (в зависимости от раз-
мера слитков и прессуемого сплава) и при нагреве слитков
в диапазоне температур 650 - 1000 °C.
Следует отметить, что на заводах по обработке цветных
металлов постоянно увеличивается мощность и производи-
тельность прессового оборудования, а также масса обраба-
тываемых слитков и скорость их перемещения как внутри аг-
регатов, так и между агрегатами. Поэтому требуется разра-
ботка специальных мер защиты обслуживающего персонала и
строгого соблюдения правил техники безопасности.
3. ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОГО УСТРОЙСТВА И ОБСЛУЖАВАНИЯ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
Стены и своды сооружаемых и существующих печей должны
быть теплоизолированы. Над сводами печей должны быть уст-
роены ходовые площадки с лестницами и перилами с тепло-
изоляционной подшивкой. Ходить по сводам печей запреща-
ется.
Подъем и опускание заслонок печей должны быть механи-
зированы, заслонки должны плотно прилегать к рамам печи.
У печей от окон загрузки и выгрузки должна быть установ-
лена вытяжная вентиляция для улавливания и удаления выби-
вающихся из печи газов. Смотровые и кантовочные окна пе-
чей должны иметь заслонки. Не допускается работа печей
при наличии трещин и сквозных прогаров в своде и открытых
заслонках в окнах.
Пульт управления работой печи следует располагать в
местах, обеспечивающих хорошую видимость агрегата и при-
легающих к нему участков движения металла. Рычаги и кноп-
ки управления, а также контрольно-измерительная аппарату-
ра, находящиеся на пульте управления, должны размещаться
с учетом создания максимальных удобств работающему. При
обслуживании электропечей на пульте управления должна
быть предусмотрена световая сигнализация, указывающая на
наличие или отсутствие напряжения в сети. Все заслонки
дверок электрических печей должны иметь блокировку, от-
ключающую электроэнергию при подъеме заслонок. Загрузка,
108
продвижение и выдача слитков в индукционных печах должны
производиться механизированным способом. Запрещается наг-
ревать в индукционных печах слитки с косым торцом.
У нагревательных печей с наклонным подом для загрузки
круглых слитков должна предусматриваться рабочая площадка
с лестницей и перилами высотой 1,1 м и отбортовкой не ме-
нее 180 мм. Площадка для приема подаваемых на нагрев
слитков должна быть изготовлен^ из металлических плит или
нерифленого листового металла. Меры безопасности при выг-
рузке круглых слитков должны определяться местной инст-
рукцией по технике безопасности. Клещи, применяемые для
подъема и кантовки круглых слитков, должны иметь обхват,
точно соответствующий диаметру слитка. Подача нагретых
слитков к гидравлическим прессам- должна быть механизиро-
вана и исключать их падение при подъеме и транспорти-
ровке.
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Назовите методы подготовки поверхности слитков к прессованию.
2. На каких станках обрабатываются заготовки для вертикальных прессов?
3. В чем заключается сущность горячего скальпирования слитков?
4. Для чего проводится гомогенизация слитков? Какие сплавы подвергают
гомогенизации?
5. Каковы режимы гомогенизации алюминиевых и медных сплавов?
6. На каком оборудовании проводится гомогенизация слитков из алюминие-
вых сплавов?
7. Назовите печи для нагрева слитков перед прессованием.
8. Какой из методов нагрева наиболее эффективен?
9. Как устроена и действует электропечь сопротивления с циркуляцией ат-
мосферы?
10. Каков принцип действия индукционной нагревательной печи промышленной
частоты?
11. Чем измеряют температуру слитков перед прессованием?
12. Как располагается пульт управления работой печи?
109
Г л а в a IV. УСТРОЙСТВО И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТИПОВОГО
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА
Гидравлические трубопрофильные и прутково-профильные
прессы предназначены для получения изделий большой длины
самой различной конфигурации из заготовок (слитков) огра-
ниченной длины. Формоизменение заготовки происходит путем
приложения к ней давления, создаваемого гидроприводом
пресса, через соответствующие узлы пресса. Принцип дейст-
вия гидравлического пресса основан на законе Паскаля -
основном законе гидростатики, согласно которому давление,
производимое внешними силами на поверхность жидкости, пе-
редается одинаково по всем направлениям.
Например, если в цилиндре 1 (рис. 49) сжимать жидкость
поршнем площадью F , к которому приложена внешняя сила
Р , то жидкости, находящейся в цилиндре, передается дав-
ление q = F / Р^. При соединении цилиндра 1 трубопроводом
3 с цилиндром 2 в нем также возникает давление q, которое
будет воздействовать на поршень площадью F . Под действи-
ем этого давления поршень развивает силу Ру= qF.
Таким образом, прикладывая небольшие усилия к поршню
одного цилиндра, можно на поршуе другого цилиндра полу-
чить значительно большие усилия, прямо пропорциональные
отношению площадей поршней. Скорость перемещения второго
поршня будет
соответственно меньше. В данном случае ци-
6
Рис. 49. Схема действия гид-
равлического пресса
110
линдр 1 является источником давления, цилиндр 2 - прес-
сом. Аналогичным образом создается усилие на плунжере
пресса (рис. 50).
Жидкость под высоким давлением поступает от привода
(источника давления) по трубопроводам в главный цилиндр
пресса. Усилие, которое при этом будет развивать пресс,
равняется произведению давления в цилиндре на площадь
главного плунжера. Максимальное усилие, которое может
развить пресс, создается только тогда, когда плунжер ра-
ботает на упор, т.е. скорость его перемещения равна нулю.
В данном случае давление в цилиндре пресса равно давлению
в источнике давления (привода), а усилие, равное произве-
дению давления жидкости в источнике давления (а ) на
ИСТ
площадь плунжера рабочего цилиндра, называется номиналь-
ным усилием пресса (Р ) : Р = q F .
ном ном ист пл
В случае перемещения плунжера и, следовательно, жид-
Ржс. 50. Принципиальная схема гидравлического пресса с цилиндром двойного
действия:
а — рабочий ход; б — обратный ход; 1 — главный цилиндр; 2 - главный
плунжер; 3 - уплотнение; 4 - пресс-штемпель; 5 - контейнер; б - заготовка;
7 - источник давления; 8 - трубопроводы; 9 - клапаны-распределители
111
кости в трубопроводах, соединяющих цилиндр пресса с ис-
точником давления, наблюдается потеря давления на преодо-
ление трения в трубопроводах, уплотнениях и т.п. Поэтому
развиваемое в
максимальное рабочее усилие пресса (Р У,
раб
процессе прессования, составляет Р g= 9Ц^ПЛ> где q -
давление в цилиндре пресса. При средней скорости прессо-
вания 15 - 20 мм/с, в соответствии со скоростной характе-
ристикой пресса (см. рис. 38) Р 0,85 • Р
раб ном
На промышленных гидравлических прессах к плунжеру
главного цилиндра через поперечину крепится пресс-
штемпель, который передает давление от главного плунжера
к слитку в контейнере (см. рис. 50). Диаметр пресс-
штемпеля и контейнера значительно меньше диаметра главно-
го плунжера, поэтому в контейнере развиваются давления
прессования до 1000 - 1200 МПа, которые обеспечивают воз-
можность -деформирования заготовки с большими обжатиями.
Давление прессования q = Р / F , где F - площадь
пр раб пр пр
пресс-штемпеля (пресс-шайбы). По окончании выдавливания
слитка из контейнера подача рабочего давления в поршневую
полость главного цилиндра пресса прекращается, после чего
главный плунжер отводится в исходное положение. Это осу-
ществляется либо подачей жидкости в штоковую полость
главного цилиндра при использовании цилиндра двойного
действия (как показано на рис. 50), либо с помощью специ-
альных цилиндров обратного хода.
При оснащении пресса независимым прошивным устройством
главный цилиндр 6 и главный плунжер 5 выполнены полыми
(рис. 51). Позади главного цилиндра установлен цилиндр
прошивного устройства 14, к плунжеру которого 15 присо-
единен шток прошивного устройства 9, проходящий через
центральное отверстие главного плунжера. Хвостовик глав-
ного плунжера 10 обеспечивает возможность его перемещения
без разгерметизации главного цилиндра. К штоку прошивного
устройства крепится иглодержатель 7 с иглой 2, располо-
женной в полости пресс-штемпеля 1.
После помещения слитка в контейнер и его распрессовки
в цилиндр прошивного устройства от источника давления 19
подается жидкость высокого давления и ходом вперед про-
112
Рис. 51. Принципиальная схема гидравлического пресса с прошивным
устройством и цилиндрами обратного хода:
------> - рабочий ход; — — —» - обратный ход
шивной системы осуществляется прошивка слитка. Затем по-
дается давление в главный цилиндр и осуществляется прес-
сование.
При рабочем ходе главного плунжера и плунжера прошив-
ной системы перемещаются плунжеры 4 к 12 цилиндров 8 и 13
обратного хода главного плунжера и плунжера прошивной
системы, связанные поперечинами 3 и 11. Жидкость, запол-
няющая эти цилиндры, через распределительные клапаны 17 и
20, стекает в систему. Для осуществления обратного хода
рабочее давление подается в цилиндры обратного хода глав-
ного плунжера и плунжера прошивки. При обратном ходе жид-
кость из главного цилиндра и цилиндра прошивки выдавлива-
ется через клапаны 16, 18 в систему привода пресса.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕССОВ
Прессы по назначению и конструктивному исполнению под-
разделяют на прутково-профильные и трубопрофильные, по
расположению - на вертикальные и горизонтальные. Трубо-
профильные прессы оборудованы прошивной системой (незави-
113
симым приводом иглы), прутково-профильные Полосы прошив-
ной системы не имеют.
По методу прессования прессы подразделяют на прессы
для прямого и обратного прессования, а по усилию - на
прессы малого усилия (5 - 12,5 МН), среднего усилия (15 -
50 МН) и большого усилия (более 50 МН).
В настоящее время на отечественных заводах по обработ-
ке легких и тяжелых цветных металлов и сплавов применяют
вертикальные прессы усилием 6-10 МН и горизонтальные 5
- 200 МН. Обработку сплавов на основе меди осуществляют
на вертикальных прессах усилием 6-10 МН и на горизон-
тальных - усилием 10 - 50 МН. В настоящее время вводится
в действие пресс усилием 80 МН.
В мировой практике в той или иной мере используют вер-
тикальные прессы усилием 3-25 МН, горизонтальные - 7,5
- 200 МН.
Прессовая установка состоит из устройства для нагрева
и передачи слитков от печи к прессу, собственно пресса,
выходной стороны пресса (холодильник, механизмы правки,
резки и сматывания изделий) и устройства для привода
пресса и всех механизмов - насосные или насосно-
аккумуляторные станции.
Вертикальные прессы имеют ряд преимуществ перед гори-
зонтальными: 1) благодаря небольшому ходу главного плун-
жера вертикальные прессы по числу прессовок в час значи-
тельно превосходят горизонтальные; 2) вследствие верти-
кального расположения движущихся частей эти прессы легче
центрируются, что позволяет получать на них трубы с
меньшей разностенностью; 3) лучшие условия для работы со
смазкой контейнера и конусными матрицами в сочетании с
более высокими давлениями позволяет прессовать трубы с
более тонкими стенками.
Однако горизонтальные прессы получили большее распрос-
транение благодаря большей производительности, возможнос-
ти прессования более длинных изделий, изделий большого
поперечного сечения, а также благодаря простоте автомати-
зации. На заводах по обработке сплавов цветных металлов
эксплуатируются как отечественные прессы, так и прессы
ряда зарубежных фирм.
114
3. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ
ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПРЕССОВ
На заводах по обработке цветных металлов применяют
вертикальные прессы двух модификаций - без прошивной сис-
темы и с прошивной системой. И те, и другие прессуют в
основном трубы малого диаметра (20-60 мм) ограниченной
длины. При прессовании труб на прессах без прошивной сис-
темы обязательно применяют сверленую заготовку. Кроме то-
Ржс. 52. Порядок операций (/ - /И) при прессовании на вертикальном прессе
без прошивной системы (а) и с прошивной системой (fi~)
115
го, для снижения разностенности труб эту заготовку обта-
чивают по наружной поверхности под размер контейнера. При
прессовании на прессах с прошивной системой сверловку за-
готовок не проводят, ее предварительно распрессовывают, а
затем прошивают на прессе. Порядок операций показан на
рис. 52.
При прессовании на прессе без прошивной системы полая
заготовка 3 вводится в контейнер 4 и устанавливается на
матрице 5 (/, рис. 52, а). Затем движением пресс-штемпеля
1 вниз в полость заготовки вводится игла 2, закрепленная
на пресс-штемпеле (II, рис. 52, а). При дальнейшем движе-
нии пресс-штемпеля осуществляется осадка заготовки по
игле и контейнеру (III, рис. 52, а) и выдавливание ее в
зазор между иглой и матрицей (IV, рис. 52, а).
При прессовании на прессе с прошивной системой сплош-
ная заготовка после ввода в контейнер (I, рис. 52, б)
распрессовывается в нем (II, рис. 52, б). В процессе рас-
прессовки игла 2 находится в пресс-штемпеле, закрывая
отверстие пресс-шайбы 6. По окончании распрессовки дви-
жением прошивного штока вниз осуществляется прошивка за-
готовки с заходом иглы к канал матрицы (III, рис. 52, б).
После прошивки движением пресс-штемпеля осуществляется
выдавливание изделия 7. При этом игла движется синхронно
с пресс-штемпелем (IV, рис. 52, б).
По окончании выдавливания пресс-штемпель с иглой под-
нимаются в исходное положение, и изделие отделяется от
пресс-остатка вырубным пуансоном или поперечно переме-
щающимся ножом (в зависимости от конструкции пресса).
3.1. Пресс без прошивной системы
Вертикальные прессы без прошивной системы имеют наибо-
лее простую конструкцию, чем обеспечивается их высокая
надежность в работе, несложность монтажа и эксплуатации.
На рис. 53 приведена схема простейшего вертикального
пресса без прошивной системы. В верхней части литой ста-
нины 1 помещен главный цилиндр 2, внутри которого распо-
ложен главный плунжер 3 с прикрепленной к нему подвижной
траверсой 4. Подвижная траверса перемещается в направ-
ляющих станины, чем обеспечивается ее хорошая центровка.
116
Ряс. 53. Схема вертикального пресса без прошивной системы
К нижней плоскости подвижной траверсы прикреплена головка
5, в которой неподвижно закреплен пресс-штемпель 6.
Игла 7 крепится непосредственно к хвостовику пресс-
штемпеля. В нижней части станины в контейнеродержателе
9, прикрепленном к станине, расположен контейнер 8. Кон-
тейнер опирается на массивную плиту 11, в пазу которой
установлен ползун 12 с ножом 13. Матрица 10 устанавли-
вается в полости контейнера на поверхности ножа. После
каждого цикла прессования ползун 12 перемещается вбок с
помощью гидроцилиндра. При этом происходит отрезка изде-
лия, а матрица с пресс-остатком скатывается по наклонной
плоскости ползуна в желоб. Отделение пресс-остатка от ма-
трицы производится на специальном устройстве, рассматри-
ваемом ниже. Обратный ход главного плунжера осуществ-
ляется с помощью цилиндра 14, смонтированного в кронштей-
нах 75, закрепленных на станине.
117
Простота осуществления процесса на вертикальных прессах
позволяет производить 100-150 прессовок в час. Достоин-
ства вертикальных прессов способствовали их дальнейшему
усовершенствованию: их оснащали прошивными устройствами,
устройствами для перемещения контейнера и механизмами для
отделения пресс-остатка, позволяющими использовать выруб-
ные пуансоны для отделения трубы от пресс-остатка и уда-
ления его из контейнера. Схема такого механизма, смонти-
рованного на кронштейне, присоединенном к прессующей тра-
версе, приведена на рис. 54. После подъема пресс-штемпеля
по окончании выдавливания пневмоцилиндр перемещает держа-
тель с вырубным пуансоном по направляющим, смонтированным
на прессующей траверсе, на ось пресса. Ходом пресс-
штемпеля вперед вырубной пуансон опускается в контейнер и
отсекает пресс-остаток от пресс-изделия. При движении
пресс-штемпеля и вырубного пуансона вверх пресс-остаток
Рис. 54. Схема механизма для отделения пресс-остатка от трубы:
1 - пневмоцилиндр поперечного перемещения вырубного устройства; 2 -
прессующая траверса; 3 - держатель вырубного пуансона; 4 — вырубной
пуансон; 5 - съемник пресс-остатка
118
Рис. 55. Поворотная головка ’ верти-
кального пресса усилием 6 МН для
крепления пресс-штемпеля и вырубного
пуансона
извлекается из контейнера.
Затем механизм отделения
пресс-остатка уводится с оси
пресса в исходное положение.
При очередном рабочем ходе
пресса пресс-остаток снима-
ется с вырубного пуансона
специальным приспособлением
(на рис. 54 показаны два по-
ложения механизма).
Наиболее совершенными по
конструкции являются прессы,
оснащенные поворотными го-
ловками для крепления пресс-
штемпеля и вырубного пуансона,
благодаря этим головкам
значительно повышается производительность прессов и час-
тично автоматизируется процесс.
На рис. 55 представлена конструкция поворотной головки
вертикального пресса усилием 6 МН. Диск 1 поворотной го-
ловки вращается в упорном подшипнике 4 вокруг оси 3, зак-
репленной в плите 2. В диске закреплены два пресс-
штемпеля 5 с иглами и два пуансонодержателя 6 с вырубными
пуансонами. Пресс-штемпели и вырубные пуансоны на диске
расположены диаметрально противоположно. После каждого
обратного хода диск поворачивается на 90° гидроцилиндром,
установленным на станине пресса, выводя на ось пресса ли-
бо пресс-штемпель, либо вырубной пуансон.
После выдавливания изделия пресс-штемпель с иглой вы-
водится из контейнера и на ось пресса устанавливается вы-
рубной пуансон. При движении главного плунжера вниз вы-
рубной пуансон отделяет пресс-изделие от пресс-остатка,
при подъеме главного плунжера он захватывает пресс-
119
остаток и извлекает его из отверстия контейнера. Во время
отделения пресс-остатка один из пресс-штемпелей с иглой
охлаждается, а другой смазывается в специальных ваннах 8,
установленных по бокам контейнера. В процессе следующего
цикла прессования вырубной пуансон с пресс-остатком вхо-
дит в приемное устройство 7, в котором при подъеме глав-
ного плунжера пресс-остаток снимается с вырубного пуансо-
на.
3.2. Пресс с независимой прошивной системой
На рис. 56 изображен вертикальный пресс усилием 6 МН с
независимой прошивной системой. Подвижная прошивная тра-
верса 1 расположена над рамой пресса 6 выше главного ци-
линдра 3, закрепленного в верхней части рамы. Рабочий ход
прошивной траверсы осуществляется с помощью двух цилин-
дров прошивки 4, размещенных в боковых приливах рамы пре-
сса. Штоки плунжера этих цилиндров присоединены к прошив-
ной траверсе. Плунжеры прошивных цилиндров полые, они
одновременно служат цилиндрами обратного хода прошивной
траверсы, штоки которых закреплены в нижней части рамы
пресса.
В центральной части прошивной траверсы закреплен шток
прошивного устройства 2, проходящий через центральную по-
лость главного плунжера 5. Ход прошивного устройства ре-
гулируется механизмом 16. К нижней части прошивного штока
присоединен иглодержатель с иглой 8, перемещающийся в це-
нтральном отверстии полого пресс-штемпеля 7. Пресс-
штемпель крепится к прессующей траверсе 14, соединенной с
главным плунжером и скользящей в процессе прессования по
направляющим рамы пресса. Цилиндры 75 обратного хода
прессующей траверсы расположены в боковых приливах рамы
диаметрально противоположно цилиндрам прошивной системы.
В нижней части рамы размещается контейнеродержатель с
контейнером 10, который опирается на плиту ползуна 12,
приводимого в движение гидроцилиндром 11. Матрица 9 рас-
полагается в контейнере на плоскости ползуна.
Работа на прессе осуществляется следующим образом. В
контейнер пресса опускается матрица и подается нагретая
заготовка. Главный плунжер под действием собственного ве-
120
са и низкого давления рабочей жидкости опускается до со-
прикосновения пресс-штемпеля с заготовкой, которая рас-
прессовывается под напором непродолжительно подающейся
жидкости высокого давления. После этого производится про-
шивка слитка, для чего в цилиндр прошивного устройства
подается жидкость высокого давления. Затем в главный ци-
линдр подается жидкость высокого давления, и осуществля-
ется процесс прессования.
Игла поднимается под действием цилиндров обратного хо-
да прошивной системы, в которых постоянно поддерживается
высокое давление, после снятия давления в прошивных ци-
121
Рис. 57. Схема установки вертикального пресса*
линдрах. Номинальное усилие прошивной системы данного
пресса определяется как разность между номинальным уси-
лием прошивных цилиндров и номинального усилия цилиндров
обратного хода прошивной системы.
После подъема иглы снимается давление в главном ци-
линдре и движением ползуна (на рис. 56 - вправо) труба
отрезается ножом 13 от пресс-остатка и падает в приемный
желоб, а матрица с пресс-остатком выталкивается из кон-
тейнера пресс-штемпелем и по наклонной плоскости ползуна
попадает в проводку, выводящую их на площадку вспомога-
тельного пресса для отделения пресс-остатка.
Обычно вертикальные прессы устанавливают на уровне по-
ла цеха, а пресс-изделия поступают по желобу в приемный
лоток, помешенный в яме под прессом. Схема установки вер-
тикального пресса приведена на рис. 57.На современных
прессах подъем изделий из ямы механизирован: труба спе-
циальным устройством выгружается из желоба и передается
на вертикальный элеватор, который транспортирует ее из
ямы.
122
Ниже приведена техническая характеристика вертикальных
гидравлических прессов:
Завод (фирма)-из- готовитель НЗТСГ КЗТСГ НЗТСГ* '’Гидрав- лик" (США) "Филдинг” (Великобри- тания)
Усилие пресса, МН 6 10 6 6 6
Давление рабо- чей жидкости, МПа 32,0 32,0 20 20 20
Диаметр контей- нера, мм 85 -120 130 -180 75 -120 100 85 -100
Длина контей- нера, мм 400 500 400 300 300
Диаметр прессуе- мых изделий, мм 25-50 35-60 25-50 25-50 30-40
Длина прессуе- мых изделий, м.. 2-7,5 2-7,5 2-7,5 2-12 2-7
Диаметр главно- го плунжера, мм 530 670 630 620 685
Ход главного плунжера, мм... 1000 1100 900 900 990
Максимальная скорость прес- сования, мм/с... 133 133 20 150 150
Производитель- ность, прессо- вок/ч 180 80 -100 20-70 115 100
Скорость холос- того хода глав- ного плунжера, м/с 400 500 120 150
Скорость обрат- ного хода глав- ного плунжера, мм/с 600 S00 200 150
Высота пресса над полом, м.... 5,54 6,25 6,28 4,45 7,72
Масса, т 20 — 22 — —
* Пресс для обработки алюминиевых сплавов, остальное - для обработки сплавов
тяжелых цветных металлов.
123
4. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПРЕССЫ
4.1. Типы и технические характеристики горизонтальных
прессов
Горизонтальные прутково-профильные и трубопрофильные
прессы производят в двух модификациях - для прямого прес-
сования и прессы для прямого и обратного прессования.
Схема типового горизонтального пресса для прямого прес-
сования представлена на рис. 58. На фундаментной плите 13
пресса смонтированы передняя 1 и задняя (цилиндровая) 3
поперечины, соединенные четырьмя мощными колоннами 2, не-
сущими основную нагрузку при прессовании. В задней попе-
речине смонтированы цилиндры для перемещения пресс-
штемпеля (главный и возвратные). В приведенной конструк-
ции задняя поперечина выполнена как одно целое с главным
цилиндром 5. В других конструкциях (особенно у прессов
большой мощности) главный цилиндр выполнен отдельно и
установлен в расточке поперечины.
К передней горловине главного плунжера 4 присоединена
прессующая траверса (подвижная поперечина) 11, служащая
для крепления пресс-штемпеля 72 и его центровки при воз-
вратно-поступательном движении.
Главный плунжер выполняется полым с центральным отве-
рстием и хвостовиком 6. В центральном отверстии главного
плунжера размешается шток 7 прошивной системы, соединен-
ный с траверсой прошивной системы 8, закрепляемой на
плунжере 9 цилиндра прошивки 10. В процессе прессования
по окончании прошивки слитка траверса прошивной системы
упирается в торец хвостовика главного плунжера. При вы-
давливании изделия прошивная траверса, как правило, дви-
жется синхронно с главным плунжером пресса, увеличивая
его мощность на величину мощности прошивной системы.
На переднюю поперечину через клиновой затвор 18 опи-
рается матричный узел 75 ( в данной конструкции мундштук
с матрице держателем и матрицей) с примыкающим к нему кон-
тейнером 14. Перемещение затвора осуществляется гидроци-
линдром 27, укрепленным в верхней части передней попере-
чины. Мундштук с матрицедержателем для отделения пресс-
остатка и смены матрицы выводится из поперечины с помощью
цилиндра 16, смонтированного в раме приемного стола 77.
124
Рже. 58. Схема типового горизонтального пресса для прямого прессования
18
12
iniMiB
15
Рис. 59. Прутково-профильный горизонтальный гидравлический пресс усилием 25
МН:
1 - задняя поперечина; 2 - колонна; 3 - контейнер; 4 - ножницы для
отделения пресс-остатка; 5 - передняя поперечина; 6 - рабочий цилиндр; 7 -
фундаментная плита; 8 - прессующая траверса; 9 - пресс-штемпель; 10 -
призматические направляющие; 11 - контеинеродержатель; 12 - матрицедержа-
тель; 13 - цилиндры перемещения контейнера
4SB8SSSS&
Отрезка изделия от пресс-остатка осуществляется пилой 20
или ножницами 19.
Действующие в настоящее время прессы оснащены устрой-
ствами для перемещения матрицедержателя в продольном
(мундштучные матрицедержатели), поперечном (матричные до-
ски) или в круговом направлении (поворотные матрицедержа-
тели), а также устройствами для осевого перемещения кон-
тейнера, необходимого при перемещении матрицедержателя в
поперечном направлении.
Прутково-профильные прессы имеют более простую кон-
струкцию, так как они не оснащаются прошивным устройст-
вом. На рис. 59 представлена конструкция современного
прутково-профильного пресса усилием 25 МН. Пресс имеет
подвижный контейнер, перемещающийся вдоль оси пресса, и
поперечно-перемещающийся матрицедержатель. Задняя попере-
чина, в которой смонтированы цилиндры привода прессующей
траверсы, жестко зафиксирована на фундаментной плите в
продольном и поперечном направлениях. Передняя попере-
чина, в которой размещены матрицедержатель, ножницы для
отделения прерс-остатка и цилиндры перемещения контейне-
ра, установлена на призматических направляющих с помощью
винтовых домкратов. Таким образом, при удлинении колонн в
процессе прессования передняя поперечина имеет возмож-
ность перемещения по этим направляющим вдоль оси пресса.
Между задней и передней поперечинами на фундаментной
плите смонтированы призматические направляющие, по кото-
рым скользят опорные башмаки прессующей траверсы и кон-
тейнеродержателя по направлению оси пресса. Расположение
направляющих на фундаментной плите, а не на колоннах пре-
сса, как было в старых конструкциях прессов, позволяет
исключить влияние деформаций колонн и поперечин пресса на
точность центровки пресс-штемпеля и контейнера.
В ряде случаев для уменьшения габаритов пресса с целью
экономии производственных площадей трубопрофильные прессы
изготовляют с прошивной системой, расположенной внутри
главного плунжера (рис. 60). Устройство имеет цилиндр
двойного действия 2 с поршнем 7, в который ввернут игло-
держатель 4. Шток поршня проходит через уплотнение 3.
Гайка 5 служит для запирания камеры плунжера, в которой
размещается прошивная система.
126
Рис. 60. Пресс с прошивным устройством, размещенным внутри главного
плунжера
Рассмотренные прессы предназначены для прессования
прямым методом. Без существенной реконструкции на этих
прессах обратным методом можно прессовать лишь трубы, ра-
вные по диаметру контейнера соответственно схеме приве-
денной на рис. 24. Однако значительные преимущества мето-
да обратного прессования обусловили его широкое распро-
странение. Были разработаны прессы, на которых метод об-
ратного прессования реализуется при выдавливании изделия
в направлении движения главного плунжера. Схема трубопро-
фильного пресса обратного прессования приведена на рис.
61. На данном прессе пресс-штемпель устанавливается в пе-
редней поперечине на место матрицедержателя.
На переднем торце пресс-штемпеля (удлиненного матрице-
держателя) закрепляется матрица. В прессующей траверсе на
месте пресс-штемпеля устанавливается затвор, запирающий
контейнер. Через отверстие затвора в контейнер входит иг-
ла, приводимая в движение цилиндром прошивной системы,
встроенным в главный плунжер. Для прессования обратным
методом контейнер имеет возможность перемещаться вдоль
оси прессования.
Привод контейнера осуществляется цилиндрами перемеще-
ния контейнера. Слиток загружается в контейнер со стороны
127
Рис. 61. Схема трубопрофильного пресса для обратного прессования с внутрен-
ним расположением прошивного устройства:
1 - передняя поперечина; 2 - контейнер; 3 - ножницы; 4 - муфта; 5 - прошив-
ная траверса; , 6 - прессующая траверса; 7 - тяга прошивной траверсы; 8 -
цилиндр перемещения контейнера; 9 - главный цилиндр; 10 - обратно-
форсирующии цилиндр; 11 - задняя поперечина; 12 - рабочий цилиндр прошивной
системы; 13 - цилиндр обратного хода прошивной системы; 14 — затвор; 15 -
игла; 16 - пресс-штемпель (удлиненный матрицедержатель)
пресс-штемпеля и после распрессовки и прошивки перемеша-
ется в процессе выдавливания вместе с контейнером, что
исключает относительное перемещение прессуемого металла и
контейнера. Отделение изделия от пресс-остатка осуще-
ствляется ножницами, закрепленными на контейнеродержателе
со стороны прессующей траверсы.
На рис. 62 и 63 показан порядок операций при прес-
совании слитков на прессах различного конструктивного
исполнения, поясняющий принцип их действия. При прямом
прессовании на прутковопрофильном прессе с подвижным кон-
тейнером заготовка 3 с пресс-шайбой 2 подается на ось
контейнера и движением вперед пресс-штемпеля 1 вводится в
контейнер 4 с передней стороны. Выходная сторона контей-
нера замкнута матрицедержателем 6 с матрицей 5 (/, рис.
62, а). После ввода слитка в контейнер до упора с матри-
цедержателем 5 осуществляется его подпрессовка, непо-
средственным продолжением которой является выдавливание
изделия 7 (77, рис. 62, а). По окончании выдавливания
контейнер отводится от матрицедержателя. При этом пресс-
остаток 9 с пресс-шайбой 2 остаются висеть у матрицы 5.
128
Рис. 62. Порядок основньГх операций при прямом прессовании на прутково-
профильном (а, / - ПГ) и трубопрофильном (о, I - И) горизонтальных прессах
Движением ножа 8 вниз производится отделение от изделия
пресс-пакета (пресс-остатка с пресс-шайбой), который па-
дает на желоб и передается к механизму разделки пакета
{III, рис. 62, а). Изделие тянущим устройством извлекает-
ся из матрицы, и контейнер возвращается в исходное "поло-
жение.
При прямом прессовании труб на трубопрофильном прессе
после загрузки слитка 3 и пресс-шайбы 2 в контейнер 4 {I,
рис. 62, а) осуществляется его распрессовка. При этом иг-
ла 11, находящаяся внутри полого пресс-штемпеля 1, немно-
го выдвигается вперед и запирает отверстие пресс-шайбы
{II, рис. 62, 6). После распрессовки снимаете^ явление с
пресс-штемпеля и осуществляется прошивка слитка {III,
рис. 62, б). Затем подается рабочее давление > к пресс-
штемпелю, и слиток Выдавливается в зазор между иглой 11 и
матрицей 5, формирующими контуры изделия 7 (Ж, рис
62, б). После окончания прессования на прессах с непод-
вижным контейнером матрицедержатель 6 с пресс-остатком 9
и пресс-шайбой, висящими у матрицы, отводится в крайнее
заднее положение. В этом положении пресс-пакет отрезается
пилой 10 или ножницами (И, рис. 62, 6).
При работе на прессе для обратного прессования слиток
5 подается на ось контейнера 4 с передней стороны. Прес-
сующая траверса 8 находится в это время в крайнем заднем
положении. Заталкивание слитка в контейнер осуществляется
иглой 7 {I, рис. 63). После загрузки слитка в контейнер
прессующая траверса подается вперед, и закрепленный в ней
затвор 6 запирает контейнер. Игла 7 находится в централь-
ном отверстии затвора 6. После сочленения затвора и кон-
тейнера они вместе подаются вперед до упора слитка 5 в
матрицу 3, укрепленную на пресс-штемпеле (удлиненном мат-
рицедержателем) 2, и осуществляют распрессовку слитка
{II, рис. 63).
В таком положении при неподвижном контейнере осущест-
вляется прошивка слитка иглой {III, рис. 63). После про-
шивки прессующая траверса и контейнер подаются рабочим
давлением вперед, выдавливая слиток в изделие 9, проходя-
щее внутри полого пресс-штемпеля {IV, рис. 63). По окон-
чании прессования контейнер подается вперед до соприкос-
новения с упорами, размещенными в передней поперечине 1.
130
Рже. 63. Порядок операций (/ — И) при обратном прессовании на трубопрофиль-
ном прессе
Пресс-остаток 11 при этом остается висеть у торца кон-
тейнера и отделяется в таком положении от матрицы и изде-
лия ножом 10, укрепленным на контейнеродержателе.
Прессы описанных конструкций применяются для прессова-
ния медных и алюминиевых сплавов. Имея одинаковое конст-
руктивное исполнение, они, однако, существенно отличаются
скоростными характеристиками и составом оборудования вы-
ходной стороны пресса. Рабочие скорости прессов для алю-
миниевых сплавов составляют от 0,1 до 25 мм/с, для медных
сплавов — от 20 до 150 мм/с.
На рис. 64 приведена компоновка оборудования современ-
ной установки для прессования алюминиевых сплавов, вклю-
чающей индукционную печь для нагрева слитков, приспособ-
ление для поверхностного подстуживания слитков, что дает
возможность для некоторых сплавов повысить скорость прес-
сования, натяжное устройство, используемое при одновре-
менном прессовании нескольких изделий, машину для правки
131
11
12
73
♦
6
7 < к -'u- ' _.u
X1ММЙОМВИШ “
10
тР-Ь
8 9
19
I 1 2 3 9 5
Рис. 64. Схема прессовой установки для прессования алюминиевых сплавов:
1 - индукционная печь; 2 - устройство для подстуживания поверхности слит-
ков; 3 — механизм подачи слитков и пресс-шайб; 4 — пульт управления; 5 -
печь для подогрева инструмента; 6 — пресс; 7 - устройство для разделки
пресс-пакета; 8 — многониточное натяжное устройство; 9 — приемный стол
пресса; 10 — конвейер-холодильник поперечного перемещения’ изделий; 11-
правильно-растяжная машина; 12 — рольганг пилы; 13 — пила; 14 - приемный
стол пилы
Рис. 65. Схемы прессовой установки для
прессования медных сплавов:
1 — площадка для слитков; 2 - дозатор
слитков; 3 — индукционные печи; 4 -
механизм подачи слитков и пресс-шайб;
5 - пульт управления; 6 - печь для по-
догрева инструмента; 7 - пресс; 8 -
устройство для разделки пресс-пакета;
9 — моталки; 10 — конвейер-холодильник
для поперечного перемещения пресс-
изделий; 11 - рольганг пилы; 12 — пи-
ла; 13 - приемный стол пилы- 14 - кон-
вейер для транспортировки бухт; 15 -
бухтовязальные машины
растяжением отпрессованных изделий и устройство для их
резки.
Схема расположения оборудования прутковопрофильной ус-
тановки для прессования медных сплавов приведена на рис.
65. Пресс оборудован моталкой для прутков малого диа-
метра. Бухты после моталки поступают на конвейер-
холодильник, по которому подаются к бухтовязальной маши-
не. При прессовании прутков больших размеров они с прием-
ного стола пресса передаются поперечным конвейером, слу-
жащим холодильником, на рольганг подающего стола пилы.
Основные технические характеристики ряда прессов для
прессования медных и алюминиевых сплавов приведены в
табл. 6 и 7.
Усовершенствование прессового оборудования в настоящее
время идет в следующих направлениях: повышение производи-
тельности прессов; повышение уровня механизации и автома-
тизации прессов и создание автоматических линий, управ-
ляемых ЭБМ; создание и освоение специализированных прес-
сов для обратного прессования; совершенствование конст-
рукции прессов с целью повышения точности размеров пресс-
изделий; создание современного приемного и отделочного
оборудования (широкое освоение безокислительного прессо-
вания и автоматизация обработки изделий на приемном столе
пресса); создание специализированных одноцелевых прессо-
вых установок; создание и освоение промышленных установок
гидростатического прессования.
Повышение производительности прессов достигается за
счет увеличения темпа их работы и увеличения массы обра-
батываемых слитков. Например, при прессовании основной
массы сплавов на основе меди машинное время в цикле прес-
сования составляет 10 - 20 %. Поэтому основное внимание
при повышении производительности прессов в данном случае
уделено сокращению длительности вспомогательных операций.
Новые прессы усилием 30 — 80 МН, созданные ведущими
зарубежными фирмами ("Шлеман - Зимаг", "Гидравлик",
"Леви") и отечественными заводами КЗТС, Уралмаш, имеют
производительность 60 — 80 прессовок в час. Такая произ-
водительность достигнута благодаря совмещению вспомога-
тельных операций, оснащению прессов многопозиционными
матрицедержателями, механизмами охлаждения и смазки инст-
133
Таблица 6. Техническая характеристика горизонтальных гидравлических прессов для прессования
тяжелых цветных металлов
Модель пресса, Основные параметры
завод или фирма ----------------------------------------------------=--
номи- диаметр контейне- длина длина D, мм l-изд. м число скорость число
нальное ра, мм кон- слит- — (без об- прессо- прессо- обслу-
усилие, тейне- ка, мм труб прутков мотки вок в вания, живаю-
мн ра, мм в бух- час мм/с щих ра-
ту) бочих
Трубопрофильные прессы
УЗТМ 80 306,408,500,570, 650 1600 400 -1200 100 - 50060 - 250 <25 20 До 150 8
ПГА 31,5 200,250,300,360, 1000 400 - 800 30 - 300 - <40 40 5-200 6
ПА8745П 31,5 420 200,250,300,410 1000 350 - 800 280 160 6-40 25-40 70 2-150 6
П8742 16 150,170,200,250 815 250-550 100 75 2,5 -15 50 2-150 5
'Йоркшир импе- 40 260* — 460 51 44 45-70 — 3
риал металз” (Ве- ликобритания) 'Серро коппа энд 50 254* 585 51 70 70 3
брасс компани” (США) “Шлеман” (ФРГ) 63 300 — 700 _ — 105 70 — 3
Прутково-профильные прессы
П649А(СССР) 50 300,380,420,500 1200 650-1100 - 80 - 200 4,5-15 30-40 5-200 5
П1843(СССР) 20,0 150,170,200,250 815 250-700 - 15 -120 3-20 50 2-140 5
* Указан ди&метр обрабатываемых слитков.
Примечание. Прочерки означают отсутствие данных.
Таблица 7. Техническая характеристика горизонтальных прессов для прессования алюминиевых сплавов
(М - мундштучный, П2 - поперечный двухпозиционный)
Модель пресса, завод или фирма Основные параметры
полное усилие, МН давление воды, МПа усилие про- ход глав- длина кон тейнера, мм - диаметр втулок скорость тип матри- цедержа- теля масса ус- тановки, т
шивной системы, МН ного плун- жера, мм контейнера, мм прессова- ния, мм/с
Трубопрофильные прессы
УЗТМ 200 31,4 70 2550 2100 650-1100 30 м 3200
я 120 31,4 50 2500 2000 500 - 800 30 м 1650
я 80 31,4 30 3050 1500 400 - 650 30 м 1725
я 60 31,4 12 2650 1200 250-420 30 м 1250
я 40 31,4 7 2450 1000 220 - 370 30 м —
я 35 31,4 5,0 2200 1000 220 - 400 30 м 420
кзтс 31,5 31,4 4,45 2120 1000 210-350 0,1 -30 м —
12,5 31,4 1,5 1150 800 125 - 200 0,5-20 П2 —
Прутково-профильные прессы
УЗТМ 90 31,4 — 1600 1400 400 - 600 20 М —
я 50 31,4 — 250 1240 300-500 20 м —
кзтс 20 29,2 — 1900 915 160 - 240 6 П2 —
'Г идравлик” (США) 20 19,6 — 1600 915 160 - 250 20 П2 —
Примечание. Прочерки означают отсутствие данных.
румента. "Мертвое" время в цикле прессования доведено до
20 - 30 с.
Наряду с повышением темпа работы прессов совершенство-
вание материалов прессового инструмента позволило резко
увеличить массу обрабатываемых слитков и вести процесс с
большими вытяжками.
Производительность мощных прессов (50 - 60 МН) дости-
гает 50 - 60 т в горячий час. Длина обрабатываемых слит-
ков составляет 800 - 1200 мм. Стабильная работа прессов в
высоком темпе обеспечивается высоким уровнем механизации
и автоматизации. Прессовые установки усилием 40 - 70 МН
обслуживает бригада из 2 - 3 человек.
Все вспомогательные операции (разделка пресс-пакета,
подача слитков и пресс-шайб, отделение и транспортировка
изделий и т.д.) полностью механизированы и автоматизиро-
ваны. Прессы оснащаются программным управлением и могут
работать как в полуавтоматическом, так и в автоматическом
режимах. Программирование позволяет регулировать скорость
прессования в зависимости от прессуемого изделия, автома-
тически задавать температуру прессования (слитка и инст-
румента), величину пресс-остатка, осуществлять замену
инструмента.
В последние годы произошло бурное развитие процесса
обратного прессования, обусловленное тем, что были разра-
ботаны новые материалы для инструмента, выдерживающие
большие механические и термические нагрузки, разработаны
более совершенные конструкции инструмента и прессов, т.е.
созданием надежной базы для эффективного развития процес-
са. В большой мере расширению применения процесса обрат-
ного прессования способствовало появление прессов, спе-
циализированных на узкой программе, а также прессов, ра-
ботающих прямым и обратным методом.
Решение вопросов обеспечения требуемого качества про-
дукции основано на освоении процессов скальпирования, а
также процесса обратного прессования с рубашкой.
, В табл. 8 даны основные показатели, характеризующие
большую эффективность метода обратного прессования по
сравнению с прямым.
Как следует из табл. 8, при прочих равных условиях
давление на пресс-шайбу при прямом прессовании составляет
136
приблизительно 700 МПа, а
при обратном — только около
500 МПа. При этом, естест-
венно, масса заготовки для
обратного метода примерно в
2 - 2,5 раза больше, чем для
прямого, а доля отходов на
пресс-остаток и рубашку -
примерно вдвое меньше, так
как необходимая толщина
пресс-остатка при прямом
процессе составляет 7 - 8 %
от длины заготовки, а при
обратном 9 - 10 % от диамет-
ра заготовки, поскольку в
последнем случае толщина
пресс-остатка не зависит от
длины слитка.
Необходимо отметить так-
же, что конструкция прессов
и продолжительность циклов,
т.е. темп работы прессов для
обоих методов практически
были одинаковы.
Из конструктивных особен-
ностей современных прессов
заслуживают внимания следую-
щие. Все новые прессы изго-
товляют четырехколонными с
Х-образными направляющими,
что обеспечивает надежное
соблюдение соосности пресс-
штемпеля и контейнера в про-
цессе выдавливания, а также
высокую точность прессован-
ных труб и полых профилей
(рис. 66.) Наряду с развити-
ем традиционных процессов, в
последние годы все более ши-
рокое применение как про-
х х х х х х
137
Рис. 66. Направляющие Х-образной формы горизонтального гидравлического
пресса:
1 - прессующая траверса; 2 - Х-образные направляющие; 3 - контейнеродержа-
тель; 4 - опорный башмак; 5 - винтовой домкрат
грессивный процесс обработки металлов давлением находит
прессование металлов жидкостью высокого давления (гидро-
статическое прессование). Значительные успехи в промыш-
ленном освоении процесса достигнуты фирмами ASEA (Швеция)
и Kobe Steel (Япония), которые изготовили и ввели в
эксплуатацию установки усилием 16 - 50 МН для гидростати-
ческого прессования прутков, труб и профилей.
Применение предварительного нагрева прессуемых загото-
вок до относительно невысоких температур (50 - 70 % от
температуры плавления) позволило значительно снизить
необходимое давление прессования и вести процесс с боль-
шими вытяжками. На указанных установках обрабатывают
слитки длиной до 1800 мм и массой до 250 кг.
Производительность установок 25—30 прессовок в час;
установки оснащены линиями подготовки (обточки и сверлов-
ки) заготовок.
Прессованием при пониженных температурах в условиях
жидкостного трения обточенных заготовок возможно получать
изделия высокого качества, что делает процесс гидростати-
138
Таблица 9. Характеристика прессов гидростатического прессования
Страна или фирма-изго- товитель Полное усилие пресса, МН Максималь- ное рабо- чее давле- ние в кон- тейнере, МПа Диаметр контей- нера, мм > Диаметр заготов- ки, мм Длина заготов- ки, мм Вид про- дукции
СССР, 3,15 2000 42 35-38 200 Прутки
ВНИИметмаш п 6,3 2000 63 57 750 -1350 я
н 16,0 2000 95 90 650 м
— 1000 130 120 500 *1
Швеция 16,0 2000 — 84 605 1»
я 45,0 1200 190 160 750 Трубы
и 50,0 1200 206 175 1100 я
Япония, 20,0 1500 — 125 1250 Прутки
”Кобе стил” и 31,5 1500 — 160 1600 я
» 40,0 1500 — 180 1800 я
ческого прессования в ряде случаев конкурентоспособным с
традиционным прессованием.
Основные технические характеристики ряда прессов для
гидростатического прессования приведены в табл. 9.
4.2. Конструкции горизонтальных гидравлических
трубопрофильных прессов
Трехколонный пресс. На рис. 67 приведена конструкция
трехколонного горизонтального гидравлического пресса для
прессования труб, прутков и профилей, рассмотрение кото-
рой поможет уяснить назначение главных узлов и основные
принципы работы горизонтальных прессов. Главный цилиндр
пресса 12 с задней поперечиной 10 установлены на главной
фундаментной плите 23 и соединены с передней поперечиной
3, стяжными колонками 26, закрепляемыми специальными
разъемными гайками 2. Передняя поперечина установлена на
фундаментной раме б, соединенной с основной фундаментной
плитой 23. Цилиндр прошивного устройства 20, соединенный
с главным цилиндром стяжными колоннами 16, устанавли-
вается в поперечине прошивной системы 18, закрепленной в
задней станине пресса 22. Контейнер 32 размещен в контей-
139
Рже. 67. Конструкция типового горизонтального гидравлического пресса для
прессования труб и профилей
перодержателе 5, закрепленном в передней поперечине прес-
са. С выходной стороны к контейнеру примыкает матрице-
держатель 4 с матрицей, прижимаемый к контейнеру клиновым
затвором 1.
Слиток и контейнер загружается пресс-штемпелем 25 со
стола подъемного устройства 33, выводящего слиток на ось
пресса. Совершение нерабочих ходов узлов пресса, а также
наполнение цилиндров рабочей жидкостью осуществляется из
системы бака наполнения, установленного рядом с прессом.
Жидкость в баке наполнения находится под давлением 0,8 -
1,2 МПа. Для создания рабочего давления в главный цилиндр
пресса через отверстие 13 подается жидкость высокого дав-
ления, которая воздействует на главный плунжер 11. Через
пресс-штемпель 25, закрепленный на прессующей траверсе 8,
давление передается на слиток, находящийся в контейнере.
После распрессовки слитка давление в главном цилиндре
сбрасывается и подается в цилиндр прошивной системы 20.
Плунжер прошивной системы 19 через прошивную траверсу
17 приводит в движение шток прошивной системы 9, к кото-
рому присоединен иглодержатель с иглой 24. Движением што-
ка вперед прошивается слиток. Свободный ход прошивной
системы при работе с подвижной иглой регулируется гайкой
21 на штоке прошивной системы, которая по окончании про-
шивки упирается в хвостовик 15 главного плунжера, после
чего осуществляется их совместное движение. При работе с
застопоренными иглами ограничение хода иглы вперед после
прошивки слитка осуществляется накидными гайками 14, рас-
положенными на стяжных колоннах 16 прошивной системы.
Прошивная траверса перемещается по направляющим, смонти-
рованным на задней станине 22 пресса.
По окончании прошивки в главный цилиндр снова подается
жидкость высокого давления, и совместным движением прес-
сующей траверсы и траверсы прошивного устройства осущест-
вляется рабочий ход пресса - выдавливание слитка в зазор
между иглой и матрицей.
Прессующая траверса 8 движется по призматическим
направляющим 31, смонтированным на основной фундаментной
плите 23 пресса.
При движении вперед прессующая траверса перемещает
связанные с ней штоки 27 цилиндров обратного хода 28
141
главного плунжера, которые закреплены в задней поперечине
(в приливах главного цилиндра). Цилиндры обратного хода
прошивной системы 30 закреплены в прошивной траверсе и
перемещаются вместе с ней. Штоки 29 цилиндров обратного
хода прошивной системы неподвижно прикреплены к хвостовой
части главного цилиндра.
После окончания прессования в цилиндры обратного хода
подается жидкость высокого давления и осуществляется от-
вод в исходное положение главного плунжера пресса и плун-
жера прошивной системы. Выведение матричного узла из пе-
редней поперечины и отделение изделия от пресс-остатка
осуществляется после подъема клинового затвора 1 ци-
линдром 34.
Для ограничения хода главного плунжера при размыкании
матричного узла предусмотрена упорная плита 35, положение
которой определяется положением клинового затвора. Ход
главного плунжера, ход прошивного устройства, а также
давление в главном цилиндре, цилиндре прошивки, в баке
наполнения и в магистрали высокого давления фиксируются
на указателе 7, находящемся перед главным пультом управ-
ления пресса.
Пресс усилием 31 МН. Из новых трубопрофильных прессов
отечественного производства при прессовании тяжелых цвет-
ных металлов и сплавов из них наибольшее распространение
получил пресс усилием 31 МН производства Коломенского за-
вода тяжелых станков (рис. 68). Этот пресс четырехколон-
ной конструкции' отличается от вышеописанных тем, что ос-
нащен поперечно-перемещающимся двухпозиционным матрице-
держателем и подвижным контейнером. Шток прошивного
устройства выполнен полым, что позволило смонтировать в
нем трубопровод для внутреннего охлаждения игл. Отделение
изделия от пресс-остатка осуществляется после отвода
контейнера в переднее положение гильотинными ножницами
или пилой, смонтированными на передней поперечине пресса.
Пресс усилием 60 МН. Пресс усилием 60 МН предназначен
для прессования бурильных труб (труб переменного по длине
сечения) из алюминиевых сплавов. Конструкция пресса при-
ведена на рис. 69.
Основанием пресса служит станина 18, состоящая из трех
литых стальных частей, соединенных между собой стяжными
142
Рже. 68. Трубопрофильный горизонтальный пресс усилием 31 МН модели П667:
1 — передняя поперечина; 2 — направляющая матричного узла; 3 - подвижная
матричная доска; 4 - ножницы; 5 — контейнер; 6 - пила; 7 - главная колонна;
8 — пресс-штемпель; 9 - прессующая траверса; 10 - главный плунжер; 11 -
главный цилиндр; 12 - задняя поперечина; 13 - прошивной шток; 14 - колонны
прошивной системы; 15 - прошивная траверса; 16 - поперечина прошивной сис-
темы; 77 - цилиндр прошивной системы; 18 - фундаментная рама прошивной сис-
темы; 19 - трубопровод для охлаждения иглы; 20 - главная фундаментная рама
пресса; 27 - направляющая контейнеродержателя и прессующей траверсы
7 в 9 10 11 12
4 5 Б
1 2 3
//////
шпильками. В средней части
станины укреплены наклонные
продольные направляющие, по
которым перемешаются прессую-
щая траверса 9 и контейнеро-
держатель с контейнером 10.
На крайних частях станины
установлены соответственно
передняя 12 и задняя (цилинд-
ровая) 7 поперечины пресса.
Отличительной особенностью
пресса является его рамная
конструкция. Передняя и зад-
няя поперечины связаны между
собой двумя плоскими рамами
16, к которым они крепятся
болтами. Каждая рама изготов-
лена с помощью электрошлако-
вой сварки из двух продольных
стоек и поперечных ригелей,
выполненных из прокатных плит
толщиной 300 мм. Поперечины
опираются на ригели рам че-
тырьмя боковыми площадками.
Передняя поперечина устанав-
ливается на станине так, что-
бы она могла переместиться в
продольном направлении при
деформации рамы в процессе
прессования; задняя поперечи-
на прикрепляется к станине
наглухо.
Главный рабочий цилиндр
пресса 8 выполнен отдельным
узлом. Он установлен в цент-
ральной расточке литой задней
(цилиндровой) поперечины и со
стороны днища прикреплен к
ней болтами. В боковых рас-
точках задней поперечины ук-
реплены цилиндры 6. обратного
хода главного плунжера.
144
Пресс оснащен мундштучным матрицедержателем с двусто-
ронними затворами 11 и 15, закрепленными на передней по-
перечине. В боковых расточках передней поперечины, высту-
пающих за пределы плоскости рам, установлены цилиндры 13
перемещения и прижима контейнера к мундштуку при прессо-
вании.
Прошивное устройство пресса смонтировано на двух литых
станинах 19 и 20. Цилиндровая поперечина 2 прошивной сис-
темы соединена четырьмя колоннами 4 с задней поперечиной
пресса. В расточке поперечины прошивной системы располо-
жен цилиндр прошивки 1, плунжер 3 которого соединен с
прошивной траверсой 5. Для подъема прессующей траверсы и
контейнеродержателя с контейнером при регулировке их
соосности в станине пресса установлены шесть гидравличе-
ских домкратов 14, 17, что позволяет достаточно легко пе-
ремешать регулировочные, башмаки, которыми контейнеродер-
жатель и траверса опираются на наклонные направляющие
станины.
Особенности конструкции горизонтальных гидравлических
прессов большой мощности. Схема пресса большой мощности
существенно отличается от таковой маломощных прессов в
связи с технической сложностью изготовления цельных круп-
ногабаритных деталей - поперечин, цилиндров, плунжеров.
Кроме того, вследствие больших размеров и массы инстру-
ментов - пресс-штемпелей, матрицедержателей, игл тре-
буется оснащение пресса специальными механизмами для их
замены, настройки, смазки и охлаждения. Для уменьшения
массы и габаритов главных цилиндров и их плунжеров прессы
большой мощности оснащают несколькими цилиндрами, приво-
дящими в действие прессующую травер.
Так, пресс усилием 120 МН для прессования алюминиевых
сплавов имеет два рабочих цилиндра по 35 МН, расположен-
ных по вертикали один над другим, и прошивной цилиндр
усилием 50 МН, который может работать самостоятельно, не-
зависимо от главных цилиндров. Поэтому пресс может давать
три ступени усилий 50, 70 и 120 МН. У пресса усилием 200
МН — одного из самых мощных отечественных прессов, пред-
назначенных для прессования труб, прутков, профилей и па-
нелей из алюминиевых сплавов, передняя и задняя поперечи-
ны, а также прессующая траверса (подвижная поперечина)
145
выполнены составными. Пресс имеет шесть цилиндров по 35МН
каждый (четыре главных и два прошивных). Задняя поперечи-
на пресса состоит из отдельных балок — двух горизонталь-
ных и двух вертикальных, которые образуют квадрат и
соединяются с помощью основных колонн пресса. В центре
каждой балки в специальном гнезде установлен рабочий ци-
линдр. На приливах балок смонтированы поперечины, в кото-
рых установлены цилиндры перемещения контейнера; в центре
находится направляющая, по которой перемещается прошивной
шток. Прессующая траверса состоит из двух литых частей:
передней, расположенной горизонтально, в которой крепится
пресс-штемпель, и задней, расположенной вертикально. В
каждую из них упираются попарно плунжеры рабочих цилин-
дров. Передняя поперечина состоит из трех частей. Контей-
нер, находящийся в контейнеродержателе, перемещается по
направляющим опорной рамы двумя цилиндрами.
Цилиндры прошивного устройства расположены в двух вер-
тикальных поперечинах, которые фиксируются колоннами про-
шивного устройства, являющимся продолжением основных ко-
лонн. Матрицедержатель с матрицей крепится в мундштуке
аналогично ранее рассмотренным конструкциям. Подача
слитка осуществляется в пространство между мундштуком и
контейнером; последний находится в это время на пресс-
штемпеле и затем надвигается на слиток.
Следует отметить, что прессы, оснащенные подвижным
контейнером и мундштучным матрицедержателем, могут быть
легко приспособлены для работы с прямым и обратным исте-
чением. В частности, прессы усилием 120 и 200 МН модерни-
зированы УЗТМ и работают как прямым, так и обратным ме-
тодом.
4.3. Конструкция горизонтального прутково-профильного
пресса
Конструкции прессов без прошивного устройства более
простые, поэтому обычно прессования на них полностью ме-
ханизирован. Конструкция горизонтального прутково-
профильного пресса усилием 50 МН приведена на рис. 70.
Передняя 1 и задняя 9 поперечины смонтированы на общей
раме и соединены четырьмя стяжными колоннами 4. Задняя
146
HW OS ыэшгиэЛ эээЛп Hi4H4irH$odu-oaoxtXdu ипнчкехиосидод *од "эжл
///////////////////////////////////////////////////////Z/////7////////'/////////
Рже. 71. Прутково-профильный пресс усилием 20 МН с перемещающимся пресс-
штемпелем:
1 - главный цилиндр; 2 - главный плунжер; 3 - цилиндр толкателя; 4 - задняя
поперечина; 5 - цилиндр перемещения пресс-штемпеля; о - прессующая травер-
са; 7 - пресс-штемпель; 8 - контейнер; 9 - матрицедержатель; 10 - затвор;
11 — привод затвора; 12 - подвижный желоб; 13 - ножницы; 14 - привод матри-
цедержателя
поперечина выполнена отдельно от главного цилиндра 12.
Главный плунжер 10 короткий, в отличие от плунжеров прес-
сов с прошивным устройством не имеет хвостовика и сквоз-
ного центрального отверстия. На передней части главного
плунжера укреплена прессующая траверса 8, соединенная со
штоками цилиндров обратного хода 11 главного плунжера,
расположенных по вертикали в приливах задней поперечины.
Контейнер подвижный, имеет привод от специальных ци-
линдров, вмонтированных в боковые приливы задней попере-
чины. В передней поперечине пресса смонтирован матричный
узел, который не отличается от матричного узла рассмот-
ренных выше трубопрофильных прессов. В рассматриваемой
конструкции - это подвижный мундштук 6 с матрицедержате-
лем 5, который запирается цилиндрическим затвором 2, при-
водимым в действие гидроцилиндром 3. Пресс оснащен при-
способлением 7 для подачи пресс-шайбы.
Контейнер пресса имеет большой ход. Перед загрузкой
слитка контейнер отодвигается в крайнее заднее положение
и располагается на пресс-штемпеле (как показано на рис.
69). Пресс-шайба специальным устройством поднята над кон-
тейнером. Податчик выводит слиток на ось пресса в прос-
транство между матрицедержателем и пресс-штемпелем, после
чего контейнер подается вперед и надвигается на слиток на
половину его длины. В этом положении податчик слитка от-
водится с оси пресса, контейнер полностью надвигается на
слиток и прижимается к матрицедержателю, а пресс-шайба
опускается на ось пресса. Такие конструкции пресса и по-
дачи слитка на ось пресса, когда контейнер сдвинут на
пресс-штемпель, позволяют существенно уменьшить длину хо-
да главного плунжера и, следовательно, его размеры и мас-
су, а также время цикла пресования.
На рис. 71 приведена схема пресса усилием 20 МН, имею-
щего ряд существенных конструктивных отличий. У данного
пресса при загрузке слитка в контейнер пресс-штемпель 7
смещается вертикально вверх с оси пресса с помощью спе-
циального цилиндра 5. Заталкивание слитка в контейнер
осуществляется специальным толкателем, цилиндр 3 которого
расположен внутри главного плунжера.
Подобная конструкция обеспечивает сокращение длины
пресса, холостого хода главного плунжера и времени цикла
прессования.
149
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объясните принцип действия гидравлического пресса.
2. Что такое номинальное и рабочее усилия пресса?
3. Какие прессы применяют для прессования тяжелых и легких цветных ме-
таллов?
4. Назовите достоинства и недостатки вертикальных прессов.
5. Какова конструкция современной прессовой установки для прессования
сплавов тяжелых цветных металлов?
6. Какова конструкция прессовой установки для прессования профилей из
алюминиевых сплавов?
7. Как осуществляется отделение пресс-остатка от изделия на вертикаль-
ных прессах?
8. Каковы конструкция и назначение поворотцой головки вертикального
пресса?
9. Назовите основные конструкции горизонтальных прессов.
10. Назовите основные узлы типового горизонтального трубопрофильного
пресса.
11. Каково назначение главного цилиндра и главного плунжера пресса? В
чем отличие цилиндров прутково-профильного и трубопрофиЯьного прес-
сов?
12. Какова конструкция прошивного устройства гидравлического пресса?
13. В чем заключается основная особенность конструкции горизонтальных
прессов большой мощности?
14. Как достигают уменьшения габаритных размеров прессов?
Г л а в а V. КОНСТРУКЦИИ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ
И МЕХАНИЗМОВ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
1. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ПРЕССА
Задняя (цилиндровая) поперечина
Задняя поперечина пресса, предназначенная для размеще-
ния главного цилиндра, является одним из наиболее нагру-
женных узлов пресса. В прессах малой мощности задняя по-
перечина отлита за одно целое с главным цилиндром пресса,
в мощных прессах она выполнена отдельно от главного ци-
линдра, установленного в расточке задней поперечины. В
150
A-A
Рже. 72. Задняя поперечина с двумя рабочими цилиндрами:
1 — цилиндр перемещения контейнера; 2 - главный плунжер; 3 - главный ци-
линдр; 4 - прошивной шток; 5 - колонны прошивной системы; 6 - отверстия для
колонн; 7 - литая поперечина; 8 - фиксаторы от поперечного смешения
задней поперечине в передних боковых приливах крепятся
также цилиндры обратного хода главного плунжера и в ряде
случаев — цилиндры перемещения контейнера.
По периферии задней поперечины расположены три или че-
тыре отверстия для главных стяжных колонн, которые
воспринимают усилие пресса. В задних приливах поперечины
крепятся колонны прошивного устройства и плунжеры ци-
линдров обратного хода прошивной траверсы.
Задняя поперечина крепится непосредственно к станине
пресса и фиксируется от осевого и поперечного перемеще-
ния. На рис. 72 показана задняя поперечина мощного гори-
зонтального пресса с двумя рабочими цилиндрами.
Рабочие цилиндры
В настоящее время рабочие цилиндры прессов изготовляют
преимущественно коваными из стали марок 40 или 50. В не-
которых конструкциях прессов малой мощности цилиндры от-.
151
лива ют за одно целое с задней поперечиной из стали 35Л.
Кованые цилиндры прочнее и позволяют применять более вы-
сокие давления рабочей жидкости и, следовательно, умень-
шить габариты пресса.
Наряду с цельными цилиндрами начали применять состав-
ные цилиндры, сваренные электрошлаковой сваркой из двух
деталей - днища и корпуса, изготовленных из стали 25ГС.
Технология изготовления составных цилиндров значительно
упростилась. Главные плунжеры - сплошные и пустотелые —
тоже изготовляют ковкой. Для повышения износостойкости
рабочую поверхность плунжера дополнительно наплавляют
электродной проволокой 2X13. Срок службы наплавленных
плунжеров в 3 - 4 раза выше, чем ненаплавленных.
Плунжеры прутковых прессов стали также изготовлять
сварными, составленными из полого цилиндра и днища. Это
позволило значительно уменьшить их массу. Облегченный
плунжер значительно меньше изнашивает уплотнение ци-
линдра, а также бронзовых грундбуксы и сальника. На рис.
73 показаны рабочий цилиндр и главный плунжер пресса уси-
лием 16 МН.
Рже. 73. Рабочий цилиндр прутково-профильного пресса усилием 16 МН:
1 - плунжер; 2 - цилиндр; 3 - поперечина; 4 - грундбукса; 5 - уплотнение;
6— бронзовая втулка; 7 ~~ нажимное кольцо
152
По условиям изготовления и монтажа делать очень тяже-
лые цилиндры нецелесообразно. Поэтому мощные прессы, как
правило, выполняют многоцилиндровыми с расположением ци-
линдров как по вертикальной, так и по горизонтальной осям
поперечины. В этом случае возможно создавать на прессе
несколько ступеней усилий, что позволяет регулировать
энергозатраты.
Прессующая траверса
Прессующая траверса (подвижная поперечина) предназна-
чена для закрепления пресс-штемпеля и поддержания плунже-
ра рабочего цилиндра от провисания при ходе вперед. При-
меняют различные способы крепления пресс-штемпеля. В ряде
существующих прессов (рис. 74) пресс-штемпель 9 закреп-
ляется в прессующей траверсе 2 посредством конической 5 и
нажимной 6 втулок шпильками 3 с гайками 8. Пресс-штемпель
прижимается к подушке пресс-штемпеля 4, предохраняющей от
смятия торец плунжера 1. Прессующая траверса крепится не-
посредственно к торцу плунжера. На передний конец тра-
версы надевается предохранительный хомут 7, который в
конце выдавливания слитка упирается в контейнер.
При замене пресс-штемпеля с таким креплением требуется
много времени на отвинчивание и завинчивание гаек. Поэто-
му в прессах новой конструкции применена конструкция
крепления, обеспечивающая быструю замену пресс-штемпеля.
На рис. 75, а показана прессующая траверса пресса КЗТС
усилием 16 МН. Стальная литая поперечина 1 жестко соеди-
нена с торцом главного плунжера. На поперечине смонтиро-
Рис. 74. Схема крепления
пресс-штемпеля в прессу-
ющей траверсе
153
02Ю
вано устройство для быстрого закрепления пресс-штемпеля
(рис. 75, б). Пресс-штемпель закрепляют держателем 2 с
подковообразным пазом 4. Держатель крепится к поперечине
четырьмя мощными винтами 3. В корпус держателя вмонтиро-
ваны тарельчатые пружины 8, опирающиеся на торец попере-
чины и отжимающие держатель вперед. Хвостовик 11 пресс-
штемпеля 12 вводится в подковообразный паз и прижимается
держателем к опорной подушке 9. При этом цилиндрический
выступ 10 хвостовика пресс-штемпеля центрирует его отно-
сительно опорной подушки, расположенной в проточке держа-
теля и опирающейся на торец поперечины.
В боковых приливах поперечины крепятся плунжеры 5 ци-
линдров обратного хода, расположенных в задней поперечи-
не. При движении прессующая траверса скользит по наклон-
ным направляющим 7 опорной рамы пресса. Траверса опирает-
ся на направляющие регулировочными башмаками 6, с помощью
которых осуществляется ее центровка в вертикальном
направлении.
Для замены пресс-штемпеля на него надевают муфту до
соприкосновения с держателем и движением плунжера вперед
упирают муфту в контейнер, сжимают пружины и освобождают
винты. В таком положении отвертывают на необходимую вели-
чину винты 3, после чего отводят пресс-штемпель в заднее
положение. После снятия упора пружины отжимают держатель
вперед и освобождают пресс-штемпель, который краном
извлекают из держателя вверх и транспортируют на инстру-
ментальный стеллаж.
Новый пресс-штемпель устанавливают в обратной последо-
вательности. В подковообразный паз вводят хвостовик
пресс-штемпеля, затем с помощью муфты, опирающейся на
контейнер, смещаются в направлении поперечины держатель,
сжимающий пружины, прижимают торец хвостовика пресс-
штемпеля к опорной подушке и запирают его. В таком поло-
жении винты свободно завертываются до упора и фиксируют
положение держателя. Опорную муфту убирают краном с
пресс-штемпеля, находящегося в крайнем заднем положении.
При такой конструкции крепления пресс-штемпель возможно
заменить в течение 10 - 15 мин.
155
Передние поперечины
Передняя поперечина - один из основных узлов горизон-
тального пресса. Обычно ее выполняют в виде литой балки
коробчатого сечения. В зависимости от конструкции матрич-
Ржс. 76. Передняя поперечина пресса с мундштучным матрицедержателем
156
Pic. 77. Передняя поперечина пресса с поперечно-перемещающимся матрицедер-
жателем:
1 - поперечина; 2 - главные колонны; 3 - опорные гайки; 4 - направляющая
матрицедержателя; 5 - опорные колодки; 6 - рама пресса
ного узла конструкции передних поперечин бывают различ-
ными.
Для мундштучного выдвижного матрицедержателя, переме-
щающегося вдоль оси пресса, требуется большое отверстие в
центре поперечины. Кроме мундштука, много места занимает
запирающее устройство. При плоских поперечно-
перемещающихся матрицедержателях на поперечине распола-
гаются направляющие балки. Размеры центрального отверстия
в данном случае определяются размерами направляющей про-
водки для прохода изделия.
На рис. 76 показана конструкция передней поперечины
пресса с мундштучным матричным узлом. Передняя поперечина
11 установлена на станине пресса 12 и соединена главными
стяжными колоннами 5 с задней цилиндровой поперечиной. В
горловине поперечины установлена мундштучная головка 10 с
матрицедержателем и матрицей. Подвижная головка плотно
прижимается к внутренней втулке 3 контейнера 2 клиновым
затвором 9, наклонная поверхность которого прижимается к
опорному кольцу 8. Клин тягами 7 соединен с плунжером ци-
линдра подъемного устройства 6, укрепленного в верхней
части передней поперечины 11.
Контейнер 2 располагается в контейнеродержателе,
157
состоящем из корпуса 1 и крышки 4. При неподвижном
контейнере корпус контейнеродержателя прикреплен двумя
болтами к передней поперечине. В процессе прессования
контейнер внутренней втулкой опирается на конусный уча-
сток матрицедержателя. Торцевые плоскости контейнера с
поперечиной не соприкасаются.
На рис. 77 представлена передняя поперечина пресса с
поперечно-перемещающимся матрицедержателем. Направляющая
для его передвижения закреплена на торцевой поверхности
поперечины.
Контейнеродержатель с контейнером
Наибольшее распространение на горизонтальных гидравли-
ческих прессах для обработки сплавов цветных металлов
нашли разъемные контейнеродержатели. Конструкции их в ос-
новном одинаковы (корпус и крышка). Контейнеродержатель
пресса с перемещающимся контейнером отличается от непод-
Рис. 78. Контейнеродержатель с контейнером мощного горизонтального пресса
158
вижного контейнеродержателя только наличием приливов для
крепления тяг цилиндров передвижения. На рис. 78 показана
типичная конструкция разъемного контейнеродержателя, пе-
ремещающегося в процессе работы. Литой корпус 1 соединен
с крышкой 2 поперечными шпонками 6 и откидными болтами 4.
Кронштейны 3, закрепленные на крышке, служат для подвеши-
вания ее на колонны при смене контейнера. Контейнеродер-
жатель с контейнером передвигается по наклонным направ-
ляющим 9 станины, на которые он опирается опорными регу-
лируемыми башмаками 8. Башмаки служат не только для
скольжения по направляющим, но и для регулировки положе-
ния контейнеродержателя по оси пресса.
Во внутреннюю полость корпуса и крышки заложен теп-
лоизоляционный материал, препятствующий выделению тепла с
поверхности контейнера.
Контейнер 5 установлен в контейнеродержателе на шпон-
ках 7, при этом образуется зазор в расчете на увеличение
размеров втулок контейнера при нагреве. Обычно применяют
четыре шпонки, симметрично расположенные по окружности.
Во избежание осевого перемещения контейнер закреплен дву-
мя затворами, расположенными в кольцевой проточке.
Матричный узел
По конструкции матричного узла горизонтальные гидрав-
лические прессы подразделяются на две группы: с выдвижным
мундштучным матричным узлом и с невыдвижным (поперечно-
перемещающимся или поворотным). Наибольшее применение в
отечественных и зарубежных прессах старых конструкций по-
лучили матрицедержатели с мундштуком, перемещающимся
вдоль оси пресса. Мундштук, представляющий собой цилин-
дрические салазки, предназначен для крепления в нем мат-
рицедержателя с матрицей и передачи усилия прессования на
переднюю поперечину. У прессов с мундштучным матричным
узлом контейнер может быть подвижным или неподвижным.
Применяют мундштуки закрытого и открытого типа. У
мундштука закрытого типа матрицедержатель установлен в
центральном гнезде и крепится винтами. У мундштука откры-
того типа матрицедержатель и опорное кольцо свободно ус-
тановлено в расточке мундштука сверху, через выемку. У си-
159
лия прессования в мундштуках обоих типов через затвор и
опорное кольцо передаются на переднюю поперечину. На рис.
76 была показана конструкция матричного узла с мундштуком
открытого типа.
С обратной стороны матрицы к мундштуку крепится нап-
равляющая проводка для выхода пресс-изделий. Для отделе-
ния пресс-остатка мундштук выдвигается вдоль оси пресса
вместе с частью приемного стола, скрепленной с мундштуком
болтами.
Уплотнение втулки контейнера и матрицедержателя осуще-
ствлено по конусной части с помощью цилиндров прижима
контейнера или клинового затвора. При правильном изготов-
лении этого узла не возникает разностенности при прессо-
вании труб.
Мундштучные матричные узлы наиболее просты в изготов-
лении и эксплуатации и хорошо зарекомендовали себя при
прессовании алюминиевых сплавов на прессах большой мощно-
сти (50 МН и более). Алюминиевые сплавы прессуют при тем-
пературах до 500 °C, поэтому применение одной матрицы
вполне оправдано, так как стойкость инструмента достаточ-
но высока. При прессовании сплавов тяжелых цветных метал-
лов, нагретых до высоких температур, целесообразно приме-
нять минимум две матрицы и поочередно их охлаждать, что
невозможно осуществить на мундштучном матрицедержателе.
Кроме того, к существенным недостаткам прессов мундштуч-
ного типа относятся значительные затраты времени на вы-
полнение вспомогательных операций в цикле прессования.
Поэтому невыдвижные матрицедержатели находят все большее
распространение.
Существуют два типа конструкций невыдвижных матрице-
держателей: поперечно-перемещающиеся и поворотные. И те,
и другие могут быть двух-, трех- и четырехпозиционными.
Выбор конструкции матрицедержателя обусловливается техно-
логическим процессом прессования, а также конструктивными
особенностями самого пресса. У трехколонных прессов осью
поворота служит одна из колонн, у четырехколонных - пово-
ротная головка имеет специальную ось.
На рис. 79 изображен четырехпозиционный поворотный
матрицедержатель пресса усилием 20 МН. Поворотная инстру-
ментальная доска выполнена в виде диска 7, укрепленного
160
1 “ 2
Рис. 79. Четырехпозиционный
поворотный матрицедержатель
на центральной оси 2. По периферии диска в диаметральном,
направлении выполнены четыре расточки 5, предназначенные
для установки двух матридедержателей, заглушки для под-
прессовки и прошивки слитков и приемной втулки для удале-
ния пресс-остатка. Поворотные матрицедержатели имеют не-
большой ход вдоль оси пресса, что позволяет отделять из-
делие от пресс-остатка как перед матрицей, так и за ней.
Поперечно-перемещающиеся инструментальные доски уста-
Ржс. 80. Поперечно-перемещаюшийся матрицедержатель в левом (а) и правом (б)
положении:
1 - инструментальная доска; 2 - направляющие; 3 - передняя поперечина; 4 -
цилиндры перемещения инструментальной доски; 5 - расточка для матрицедержа-
теля с матрицей
161
новлены в направляющих, прикрепленных к передней попере-
чине пресса (рис.80). Инструментальная доска передвигает-
ся двумя цилиндрами. Матринедержатель с матрицей установ-
лен сверху в расточку инструментальной доски.
Поворотные и поперечно-перемещаемые матрицедержатели
устанавливают только на прессах с подвижным контейнером.
Перемещение (или поворот) инструментальной доски осу-
ществляется при отведенном в переднее положение контей-
нере.
2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ НАЛАДКА
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
Комплект прессового инструмента включает основной
инструмент (пресс-штемпели, пресс-шайбы, иглы, матрицы,
иглодержатели, матрицедержатели) и вспомогательный инст-
румент (переходные патроны, подкладные кольца, контроль-
ные пресс-шайбы и др.). Схемы сборки прессового инстру-
мента типовых горизонтальных и вертикальных прессов при-
ведены на рис. 81 и 82.
Обычно в комплект рабочего инструмента пресса входят
три — четыре типоразмера крупного инструмента (контейне-
ры, пресс-штемпели, матрицедержатели), что позволяет об-
рабатывать слитки различной массы в зависимости от проч-
ностных свойств прессуемых сплавов, и до ста типоразмеров
мелкого сменного инструмента (игл, матриц, пресс-шайб),
что делает возможным прессование широкого сортамента из-
делий. Переналадка инструмента без смены контейнера зани-
мает 3-5 мин, со сменой контейнера 30 - 40 мин.
По условиям работы отдельных видов инструмента гидрав-
лического пресса комплект инструмента подразделяют на
инструмент подвижного узла и инструмент неподвижного уз-
ла. К неподвижному узлу относятся детали сборки инстру-
мента, которые в процессе выдавливания изделия не переме-
щаются с прессуемым металлом. При прямом методе прессова-
ния в этот узел входят контейнер и матрицедержатель с
матрицей. В состав подвижного узла при прямом прессовании
входят пресс-штемпель, пресс-шайба и иглодержатель с иг-
лой. Для удобства смены отдельных деталей комплекта инст-
румента имеются различные переходные патроны, установоч-
ные конусы и прижимные устройства.
162
Рже. 81. Сборка инструмента типо-
вого горизонтального трубопро-
фильного (а) и прутково-
профильного (б) прессов:
1 - пресс-штемпель; 2 - иглодер-
жатель; 3 - игла; 4 - пресс-
шайба; 5 - корпус контейнера; б -
промежуточная втулка; 7 - рабочая
втулка; 8 - матрица; 9 - матрице-
держатель; 10 — инструментальная
доска (или мундштук)
Рже. 82. Сборка инструмента типового
вертикального пресса:
а — без прошивного устройства; б - с
прошивным устройством; 1 - пресс-
штемпель; 2 - пресс-шайба; 3 - игла;
4 - рабочая втулка; 5 - контейнер; б -
матрица; 7 - отрезной нож; 8 - ползун;
9 — иглодержатель; 10 — центрирующая
канавка; 11 - центрирующие кольца
3. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПРЕССОВ
Вспомогательные механизмы прессов обеспечивают механи-
зацию вспомогательных операций: подачу слитков на ось
пресса, подачу пресс-шайбы, отделение изделия от пресс-
остатка, разделку пресс-пакета (пресс-остатка с пресс-
шайбой), выдачу отпрессованных изделий на приемный стол
пресса, резку изделий и т.д.
Механизмы транспортировки и подачи слитков
на ось пресса
Конструкция механизмов подачи слитков к прессу опреде-
ляется обшей компоновкой печи и пресса, массой обрабаты-
ваемых слитков, конструктивными особенностями пресса и
технологическим режимом прессования. На прессах старой
конструкции подача заготовок осуществляется простейшими
механизмами, вплоть до подвесных клешей с поворотной бал-
кой, перемещающейся на монорельсе. На прессах малой мощ-
ности при прессовании слитков небольшой массы в ряде слу-
чаев применяют подъемно-поворотный податчик слитков, ус-
тановленный у переднего края контейнера. Слиток из печи
выдается на горизонтальный неприводной рольганг, по кото-
рому перемещается рычагом до наклонного рольганга. По
наклонному рольгангу слиток под собственным весом скаты-
вается на подъемно-поворотный податчик. Податчик, подни-
маясь под действием гидравлического цилиндра с винтовым
штоком, поворачивается на 90° и устанавливается на ось
пресса. Заталкивается слиток в контейнер пресс-штемпелем.
Механизм подачи слитков на современных прессах осущес-
твляют в зависимости от конструкции пресса и принятой
технологии: вывод слитка на ось пресса и заталкивание его
в контейнер или вывод слитка на ось прессования с после-
дующим надвиганием контейнера на слиток и отводом меха-
низма подачи. На рис. 83 показан механизм горизонтального
перемещения слитка с последующим подъемом его на ось
пресса. На подъемном столе 1 установлен цилиндр 7, пере-
мещающий ползун 2, в который встроены две шестерни 3 с
отношением диаметров начальных окружностей 1:3. Малая
шестерня перекатывается по закрепленной на подъемном сто-
ле зубчатой рейке, а большая шестерня, вращаясь вместе с
малой, перемещает вторую зубчатую рейку, установленную на
верхнем ползуне 4. Ход верхнего ползуна в три раза превы-
шает ход штока цилиндра 7. На ползуне установлен стол 5
для заготовки и наклонная проводка б, соединяющая роль-
ганг печи со столом при передаче слитка из печи на меха-
низм подачи.
После горизонтального перемещения слиток выводится на
ось пресса движением вверх подъемного стола и заталки-
вается пресс-штемпелем в контейнер. При этом лоток стола
заготовки охватывает пресс-штемпель, что не позволяет вы-
вести механизм с оси пресса. После заталкивания слитка
механизм опускается для выхода из-под пресс-штемпеля.
Подъем и опускание стола с ползунами осуществляются двумя
цилиндрами 9, встроенными в станину пресса 10. Регули-
ровка уровня стола в зависимости от диаметра заготовки
производится с помощью тяг 8.
В ряде случаев компоновка пресса с печью выполнена та-
ким образом, что заготовка на лотке механизма подачи на-
ходится значительно ниже оси пресса. При таком расположе-
нии применяют механизм с наклонным перемещением заготовки
(рис. 84). Механизм смонтирован на станине 1 и переме-
щается цилиндром 2. Поступательное движение ползуна 7 с
лотком 8 для слитка осуществляется аналогично механизму,
приведенному на рис. 83. Цилиндр штоком перемещает рейку
3, вращающую насаженные на один вал шестерни 4 и 5. Диа-
метр начальной наружности шестерни 5 в три раза больше
соответствующего диаметра шестерни 4. Шестерня 5 через
рейку 6 создает поступательное движение ползуна с лотком.
При ходе штока цилиндра 700 мм ход ползуна составляет
2100 мм.
Благодаря наклонному перемещению ползуна он имеет
только одно поступательное движение для подачи слитка,
без подъема и опускания на оси пресса. После загрузки
слитка в контейнер ползун свободно отводится в исходное
положение, так как при его перемещении под углом к оси
пресса лоток при обратном движении не задевает за пресс-
штемпель.
У механизмов подачи, обеспечивающих вывод слитка на
ось пресса для последующего заталкивания его в контейнер
165
164
3766
пресс-штемпелем, слиток свободно лежит в лотке податчика,
длина которого больше длины слитка. В некоторых конструк-
циях прессов на лоток податчика устанавливается вместе со
слитком пресс-шдйба, и загрузка их в контейнер осущест-
вляется одновременно. В тех случаях, когда загрузка слит-
ка в контейнер осуществляется надвиганием последнего на
слиток, выведенный на ось пресса, механизмы подачи осна-
щают специальными захватами, из которых выступает пример-
но 2/3 длины слитка. Таким механизмом подачи оснащен,
например, пресс усилием 200 МН. Механизм имеет ползун ко-
робчатой формы, перемещающийся между направляющими с по-
мощью масляного цилиндра. Ползун связан с лапой, на кото-
рую подается слиток с тележки, транспортирующей его от
печи. После установки на лапу слиток зажимается пневмати-
ческим прижимом и в таком положении подается на ось прес-
са. После надвигания контейнера на выступающую с лапы
часть слитка прижим освобождает слиток, и лапа несколько
перемещается вниз, благодаря чему механизму обеспечивает-
ся возможность выхода из пресса.
Для предотвращения поломки механизма при выходе из
строя блокировки или ошибки оператора в верхнем кронш-
тейне и нижней части ползуна вмонтированы предохранитель-
ные штыри, которые в аварийной ситуации воспринимают пол-
ное усилие перемещения контейнера, упираясь в держатель
мундштука пресса.
При выдаче слитков из печи перпендикулярно к оси прес-
са применяются механизмы, оснащенные поворотной головкой.
Такие механизмы осуществляют прием заготовки с рольганга
печи, перемещение его к прессу и поворот на 90° для сов-
мещения с осью прессования. Механизм обеспечивает посто-
янство положения оси заготовки при изменении ее диаметра,
что является его важным преимуществом. При работе меха-
низма слиток зажимается за один конец захватами поворот-
ной головки, которая поворачивается на 90°, и затем ка-
ретка перемещается к прессу. На слиток, выведенный на ось
пресса, надвигается контейнер (на 2/3 длины слитка),
после чего захваты раскрываются, и механизм отводится с
оси пресса.
168
Механизмы транспортировки пресс-шайбы
Механизм передачи пресс-шайб на прессах разных конст-
рукций примерно одинаковы. Они состоят преимущественно из
желобов, по которым шайба выкатывается из пресса и, попа-
дая на наклонный поворотный желоб, перемещается к меха-
низму подачи слитка или к контейнеру на податчик пресс-
шайб. Конструкция механизма передачи пресс-шайб показана
на рис. 85.
После отделения пресс-остатка пресс-шайба 3 попадает
на поворотный стол 5, которым передается в наклонный же-
лоб 4. По наклонному желобу пресс-шайба катится до упора
дозатора 2, управляемого гидроцилиндром 1. В дозаторе
установлены попеременно рабочие и контрольные пресс-
шайбы. Из дозатора пресс-шайба выдается на подъемник и
штоком 7 поднимается на ось контейнера. Пресс-штемпелем
пресс-шайба продвигается в контейнер, подъемник опускает-
ся и в это время на него скатывается следующая пресс-
шайба.
Принципиально отличаются передаточные устройства прес-
сов, у которых пресс-шайба имеет значительную массу.
Например, пресс-шайба пресса 200 МН диаметром 1100 мм
имеет массу 1800 кг. Поэтому она транспортируется вдоль
Рис. 85. Механизм передачи пресс-шайбы на ось прессования
169
пресса на тележке с электромеханическим приводом. При та-
кой транспортировке исключаются повреждения рабочего
пояска пресс-шайбы.
Механизмы отделения пресс-остатка и пресс-шайбы
Пресс-шайба с пресс-остатком, отделенные на прессе от
пресс-изделия ножницами или пилой, передаются на механизм
отделения пресс-остатка от пресс-шайбы. Механизм устанав-
ливают в непосредственной близости к ножницам (пиле)
пресса и соединяют с ними желобом. Конструкция механизма
представлена на рис. 86, а. Пресс-шайба 5 с пресс-
остатком 6 скатываются с подающего желоба на упор 7 и
прижимаются к наклонной плоскости механизма. Высота упора
равняется высоте пресс-остатка. В таком положении пресс-
шайба нажимает на рычаг конечного выключателя 8, дающего
команду на включение цилиндра 1, установленного на стани-
не 2. Ползун 3 цилиндра перемещает нож 4, который при
движении вниз отделяет пресс-остаток от пресс-шайбы.
Пресс-остаток через отверстие 9 падает в бункер для отхо-
дов, а пресс-шайба скатывается по уклону в желоб подачи
пресс-шайб.
Механизмы для отделения пресс-остатка выполняют как
наклонными, так и горизонтальными. Принцип действия их
одинаков, но наклонные механизмы нашли большее распрост-
ранение, так как при их применении не нужно кантовать
пресс-шайбу. Для пресса усилием 31 МН усилие цилиндра ме-
ханизма составляет 230 КН.
Прессование медных сплавов часто осуществляют с рубаш-
кой. В этом случае пресс-шайба находится как бы в ведре,
стенки которого образует рубашка, а дно - пресс-остаток.
В этом случае механизм (рис. 86, 6) оснащен двумя ци-
линдрами 1, 9. Ножи 3 верхнего ползуна 2 имеют прорезь,
соответствующую толщине пресс-шайбы. Нижний ползун 8 пе-
ремещает опрокидывающийся нож 6. Пресс-шайба с пресс-
остатком 4 подается на стол станины 7, после чего верхний
ползун доводится до прикосновения ножей с пресс-остатком,
а нижний нож выжимает пресс-шайбу в прорезь верхнего но-
жа. Нижний нож имеет выступ, которым он при ходе вверх
упирается в станину. Поворачиваясь, нож выталкивает
170
Рже. 86. Механизм отделения пресс-шайбы при прессовании без рубашки (а) и с
рубашкой (6)
пресс-шайбу из разрушенной рубашки в лоток 5. Остатки ру-
башки с пресс-остатком сталкиваются в бункер отходов.
171
а Рже. 87. Схема отделения пресс-остатка толкателем
Механизмами такой конструкции оснащены прессы усилием
31 и 80 МН; на первом прессе суммарное усилие цилиндров
составляет 560 кН, на втором - 1200 кН.
При прессовании алюминиевых сплавов на прессах с под-
вижным контейнером отделение пресс-шайбы от пресс-остатка
может осуществляться непосредственно на прессе гидравли-
ческим толкателем (рис. 87). После окончания прессования
(рис. 87, а) контейнер 1 отодвигают назад. При этом
пресс-шайба 3 с пресс-остатком 4 выводятся из контейнера.
Пресс-шайба зафиксирована на торце пресс-штемпеля 2 шты-
рем 5 Т-образной формы. Затем включают толкатель 7, кото-
рый бойком б сдвигает пресс-шайбу на 25-30 мм относитель-
но торца пресс-штемпеля, отделяя ее тем самым от пресс-
остатка (рис. 87, б). После отключения толкателя он ухо-
дит вниз, пресс-шайба опускается в исходное положение,
мундштук выдвигается, и осуществляется отделение пресс-
остатка ножом 8 (рис. 87, в).
4. МЕХАНИЗМЫ ПРИЕМА И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ
ОТПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Приемными столами, на которых выпрессовываются изде-
лия, оснащены все горизонтальные гидравлические прессы.
^Различают приемные столы с выдвижной верхней частью, при-
соединенной к мундштуку на прессах с выдвижным матричным
172
узлом, и стационарные - на прессах с поперечно-переме-
щающимся или поворотным матрицедержателем. Подвижная
часть стола на мундштучных прессах необходима для предот-
вращения порчи изделия при выдвижении головки матрицедер-
жателя.
В зависимости от назначения гидравлического пресса его
выходная сторона оснащается приемными механизмами того
или иного вида. Непосредственно на выходе из пресса уста-
навливают механизм, извлекающий изделие из матрицы и пе-
редающий его на приемный стол. Механизм состоит из под-
вижной тележки с клещевым захватом, перемещающейся по
направляющей балке (рис. 88). Захваты зажимают задний ко-
нец изделия, находящегося в матрице, и тележка транспор-
тирует его из приемного лотка на стол пресса.
При прессовании с малыми скоростями профилей небольшо-
го сечения из алюминиевых сплавов применяют тянущие уст-
ройства, захватывающие передний конец профилей. Такое
устройство служит одновременно для правки профилей.
Приемный стол пресса для обработки медных сплавов —
гладкий, набирается из стальных плит. Изделия с него пе-
редвигаются длинным боковым сбрасывателем на балочный
шлепперный холодильник или пластинчатый транспортер-
холодильник.
Изделия из алюминиевых сплавов выпрессовываются на
приводной рольганг, с которого специальными рычажными
устройствами передаются на транспортер-холодильник. С
транспортера-холодильника охлажденные изделия передаются
на рольганг пилы и далее на резку в меру.
Профили из алюминиевых сплавов перед резкой правят на
Рже. 88. Механизм извлечения изделия из матрицы и передачи его на приемный
стол пресса:
1 - подвижной стол; 2 - клещевой захвату 3 - головка матрицедержателя; 4 -
подвижная тележка; 5 - направляющая тележки; 6 - привод тележки
173
Рже. 89. Схема конвейера-холодильника пресса для безокислительного прессо-
вания г
Рис 90. Схема механизированного процесса производства прутков в бухтах
правильно-растяжных встроенных в линию пресса. Принцип
действия правильно-растяжных машин рассматривается ниже.
В последние годы находит все большее распространение
безокислительное прессование (прессование в воду) медных
сплавов. В этом случае приемный стол оснащается ванной, в
которой циркулирует вода. В воду, как правило, прессуют
трубы большой длины, предназначенные для бухтовой обра-
ботки.
Из ванны с водой изделие специальными рычагами выдает-
ся на конвейер поперечной передачи, который состоит из
ряда бесконечных цепей (рис. 89). Цепи конвейера 3 приво-
дятся в движение гидравлическим цилиндром 2 через храпо-
вый механизм 1 и звездочки, установленные на общем транс-
миссионном валу. Рычаги 5 передачи изделия поворачиваются
на оси б цилиндром 4, поднимая изделие 8 из ванны с водой
7 и сбрасывая его на конвейер 3, по которому изделие пе-
редается на рольганг бухтосверточной машины.
Прессы для прессования прутков мелких размеров оснаще
ны моталками (одной или двумя) для смотки прутков в бух
ты; применяют моталки с горизонтальным и вертикальным
расположением барабана.
На рис. 90 показана схема механизированного процесса
прессования прутков в бухты на прессе усилием 20 МН. За-
готовка из пресса 1 через направляющие устройства 2 по-
дается на моталку 3 с автоматическим захватом конца прут-
ка. Скорость намотки бухты специальными регулирующими
устройствами синхронизируется со скоростью прессования.
После окончания цикла прессования бухта подъемником 4
снимается с вала моталки и специальным сбрасывателем пе-
ремешается на конвейер-холодильник 6, который передает
бухту на цепной транспортер 7, автоматически подхватываю-
щий ее и транспортирующий к месту дальнейших операций.
Рассмотренная схема обработки прутков позволила значи-
тельно уменьшить вытягивание прутков при намотке. Однако
при снятии горячей бухты с вала моталки и передаче ее на
конвейер-холодильник металл травмировался, что приводило
к ухудшению качества поверхности заготовок. В связи с
ужесточением требований к качеству изделий механизмы об-
работки прутковой заготовки были усовершенствованы.
Современные прутковые прессы оснащают двумя моталками
175
с гидравлическим приводом, работающим синхронно с выходом
из матрицы прессуемой заготовки. Моталки безынерционные
выполнены без традиционного вала. Раскладка бухты осу-
ществляется по внутренней поверхности цилиндрического ба-
рабана. Скорость вращения барабана автоматически синхро-
низируется со скоростью истечения металла. Моталки обес-
печивают прием заготовки в сухую и влажную среду. Послед-
нее позволяет подстуживать бухту непосредственно при на-
мотке.
После окончания прессования и извлечения конца изделия
из матрицы бухта плоским дисковым подъемником, образующим
при приеме изделия дно барабана и вращающимся вместе с
ним, поднимается из барабана и толкателем передается на
поддон транспортера-холодильника. Дальнейшее транспорти-
рование бухты до полного охлаждения осуществляется на
поддоне. Длина транспортера-холодильника и скорость его
перемещения обеспечивают охлаждение бухты до требуемой
температуры. Предварительное подстуживание и транспорти-
рование на поддонах обеспечивают бездефектную приемку
бухтовой заготовки.
При производстве тонкостенных профилей и профилей
сложной конфигурации из алюминиевых сплавов для устране-
ния их скручивания и увода с приемного стола вследствие
искривления применяют вытягивающие устройства. Они пред-
ставляют собой каретку, перемещающуюся вдоль приемного
стола и снабженную захватами. Усилие натяжения профиля
регулируется в зависимости от его поперечного сечения и
предела текучести материала.
5. НАСТРОЙКА ПРЕССА
Качество прессования трубной заготовки по разностен-
ности зависит от точности начальной установки и регули-
ровки основных деталей пресса, а также от степени выра-
ботки деталей в процессе эксплуатации. В процессе дли-
тельной работы точность установки основных узлов пресса
(параллельность хода главного плунжера относительно на-
правляющих станины, совпадение осей контейнера и пресс-
штемпеля, иглы и матрицы, перпендикулярность торца матри-
цедержателя к оси контейнера) понижается, что приводит к
176
повышенной разностенности труб, выводящей ее за пределы
допуска. Поэтому пресс периодически подвергают контроль-
ным проверкам и регулировке.
Перед регулировкой пресса необходимо проверить состоя-
ние конусной поверхности сопряжения рабочей втулки и мат-
рицедержателя, плотность и концентричность их замыкания,
состояние гнезда матрицедержателя, поверхности клина и
клинового кольца, состояние пяты пресс-штемпеля и его
торца, а также осмотреть трущиеся поверхности направляю-
щих станины и прессующей траверсы. Выявленные недостатки,
например, смятие участка сопряжения, опорной пяты пресс-
штемпеля, неравномерность толщины прокладок, должны быть
устранены. Если после устранения этих недостатков разно-
стенность не уменьшится, необходимо перейти к проверке и
регулировке положения основных узлов пресса. Современные
прессы оснащены для этого необходимыми механизмами.
Прессующая траверса, как и подвижный контейнеродер-
жатель, опирается на призматические направляющие регули-
ровочными башмаками (см. рис. 75, 78). Изменяя положение
башмаков на направляющих (отпуская или затягивая болты),
регулируют положение прессующей траверсы и контейнеродер-
жателя по вертикальной и горизонтальной осям. Параллель-
ность хода этих узлов оси пресса определяется индикатором
положения на всей длине хода. Для регулировки пресс-
штемпеля, помимо регулировки прессующей траверсы, в кото-
рой он закреплен, предусмотрены специальные регулировоч-
ные клинья.
Положение контейнера относительно контейнеродержателя
регулируют специальными регулировочными болтами, разме-
щенными в корпусе и крышке контейнеродержателя. Соосность
пресс-штемпеля и контейнера проверяют индикатором. После
выверки положения пресс-штемпеля и контейнера также инди-
катором проверяют соосность иглы и матрицы. Однако каких-
либо приспособлений для их настройки нет: матрица центри-
руется относительно контейнера конусным венцом матрице-
держателя, а игла - пресс-шайбой. Необходимо следить за
тем, чтобы инструмент точно соответствовал нормалям и не
допускать его чрезмерной выработки.
Для более точной" Центровки и контроля соосности узлов
пресса и инструмента современные прессы оснащают спе-
177
Рис. 91. Схема устройства для контроля соосности узлов пресса с помощью ла-
зера:
1 - приемный стол пресса; 2 — лазер; 3 - телескопическая приставка; 4 — ось
пресса; 5, 7, 8, 10, И, 13, — экраны; б — передняя поперечина; 9 - контей-
нер; 12 — пресс-штемпель; 14 — прессующая траверса; 15 - направляющие
циальными устройствами, включающими лазеры. Схема устрой-
ства приведена на рис. 91. Лазер монтируют на приемном
столе пресса вместе с телескопической приставкой. По
экрану 5, который крепят на передней поперечине, и экрану
13, находящемуся в посадочном месте пресс-штемпеля в
прессующей траверсе, проводят лучом ось пресса. Геометри-
ческие оси экранов совпадают с геометрическими осями уз-
лов пресса. По экрану 7 проверяют правильность установки
передней поперечины, по экранам 8 и 10 контролируют соос-
ность контейнера. После снятия экрана 13 устанавливают
пресс-штемпель и контролируют его положение по экрану 11.
Если узлы пресса соосны, то луч проходит через все отвер-
стия в экранах. В противном случае на экране появляется
ярко-красное пятно. Величина смешения пятна от отверстия
в экране показывает, на какую величину смещен соответст-
вующий узел от оси пресса.
Контроль соосности узлов пресса проводят в двух плос-
костях как при неподвижных узлах пресса, так и во время
их движения по направляющим. Точность контроля определя-
ется соотношением диаметров луча и отверстия в экране.
С помощью лазерных устройств контролируют положение
узлов пресса как в нерабочем (см. рис. 91), так и в рабо-
чем состоянии. В последнем случае лазерное устройство вы-
несено из зоны прессования. Контроль соосности узлов при
работе пресса чрезвычайно важен, так как под нагрузкой
центровка пресса может нарушаться, вследствие смещения
узлов от оси пресса.
178
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каково назначение задней поперечины пресса?
2. Назовите основные преимущества пустотелых плунжеров цилиндров.
3. Каково назначение прессующей траверсы пресса?
4. Как крепится пресс-штемпель на современных прессах?
5. Где располагается клиновой затвор матричного узла?
6. Как соединяется контейнер с контейнеродержателем?
7. Каковы основные типы матричных узлов, их достоинства и недостатки?
8. Что входит в комплект инструмента типового пресса?
9. Какие механизмы и способы подачи слитка в контейнер применяются на
горизонтальных прессах?
10. Каков принцип действия механизма отделения пресс-остатка от пресс-
шайбы?
11. Назовите основное оборудование выходной стороны пресса.
12. Как осуществляется регулировка прессующей траверсы и контейнеродержа-
теля?
Г л а в а VI. ПРИВОД, УПРАВЛЕНИЕ И ПРАВИЛА
ЭКСПЛУАТАЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
1. ТИПЫ ПРИВОДОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
В настоящее время получили распространение два типа
привода гидравлических прессов: насосный и насосно-
аккумуляторный. Индивидуальный насосный привод применяют
на прессах малой и средней мощности, работающих с неболь-
шими скоростями.
Прессы оснащают насосами высокого давления (20 - 40
МПа), обеспечивающим все основные движения пресса на ра-
бочих ходах, и насосами низкого давления (до 6,5 МПа) для
вспомогательных операций. Насосы располагают в непосред-
ственной близости к прессу или над прессом на специальной
площадке, экономя рабочую площадь цеха. Компактность и
простота регулирования являются несомненными достоинства-
ми насосного привода. Скорость прессования (скорость дви-
жения главного плунжера пресса) при таком приводе опреде-
ляется количеством жидкости, подаваемой насосом в единицу
времени, и не зависит от изменения усилия в процессе
прессования, а расход энергии определяется сопротивлением
179
прессуемого металла, т.е. изменяется в процессе прессова-
ния.
Недостатком насосного привода следует считать то, что
мощность насосов должна соответствовать пиковым нагрузкам
пресса, поэтому она выше, чем у насосно-аккумуляторного
привода. Кроме того, насосный привод может быть применен
только для прессов, работающих с малой скоростью, так как
при прессовании с большими скоростями работа непосредст-
венно от насосов потребовала бы очень большой и дорого-
стоящей насосной установки. Прессы, предназначенные для
прессования тяжелых металлов и сплавов со скоростями до
200 мм/с, в основном имеют привод от насосно-аккумуля-
торной станции. В качестве границы между обоими типами
приводов принимают рабочую скорость движения пресс-
штемпеля порядка 50 мм/с. При насосно-аккумуляторном при-
воде питание пресса жидкостью высокого давления осущест-
вляется от аккумуляторов, в которых поддерживается опре-
деленный уровень давления. Мощность насосов в данном слу-
чае ниже, чем при безаккумуляторном приводе, так как мощ-
ность насосов, недостаточная при максимальном расходе
жидкости, восполняется мощностью аккумулятора, запасающе-
го жидкость высокого давления во время пауз в работе
пресса и в периоды пониженного расхода жидкости и отдаю-
щего ее в моменты, когда потребление жидкости прессами
превосходит подачу ее насосами. Аккумулирование жидкости
высокого давления создается за счет сжатия воздуха, пред-
варительно закачиваемого в баллоны компрессором, установ-
ленным на станции.
При наличии в гидравлической системе пресса аккумуля-
тора возможен расход большого количества жидкости в отно-
сительно короткое время, и, следовательно, работа пресса
может быть выполнена с высокими скоростями рабочих ходов
(до 500 мм/с).
При насосно-аккумуляторном приводе количество энергии,
потребляемой прессом за рабочий ход, зависит от величины
хода и не зависит от характера изменения сопротивления
металла, так как пресс потребляет жидкость практически
постоянного давления. Поэтому затраты энергии у пресса с
аккумуляторным приводом выше, а коэффициент полезного
действия ниже, чем у пресса с безаккумуляторным приводом.
180
Скорости плунжеров цилиндров прессов, работающих от
насосно-аккумуляторной станции, можно регулировать только
изменением сопротивления в гидросистеме между аккумулято-
ром и прессом. Это сложный процесс, так как давление жид-
кости в магистрали высокого давления составляет 20-32
МПа. В качестве рабочей жидкости используется водно-
масляные эмульсии с концентрацией эмульсола 2 — 3 %.
Достоинством насосно-аккумуляторного привода является
возможность подключения группы прессов к одной насосно-
аккумуляторной станции.
2. НАСОСНО-АККУМУЛЯТОРНЫЙ ПРИВОД
Принципиальная схема привода гидравлического пресса с
насосно-аккумуляторной станцией приведена на рис. 92. Из
бака I жидкость поступает в насос 2, который подает ее по
магистрали высокого давления 3 к гидравлическому прессу
8. Когда расход жидкости пресса меньше производительности
насосов, то избыток жидкости высокого давления поступает
в бутыли аккумулятора 4, в которых она находится под дав-
лением воздуха из бутылей б, заряжаемых компрессором 5.
Если пресс расходует жидкости больше, чем поступает от
насосов, то аккумулятор отдает жидкость в магистраль. От-
работанная жидкость поступает в аккумулятор низкого дав-
ления 7, излишек ее сливается в магистраль низкого давле-
ния и возвращается в бак 1. Низкое давление жидкости ис-
пользуется для холостого хода основных узлов пресса. Оно
обычно находится в пределах от 0,4 до 0,8 МПа.
Основным элементом насосно-аккумуляторной станции яв-
ляется гидравлический аккумулятор, который: 1) накапли-
вает рабочую жидкость, когда потребность в ней пресса
уменьшается (по сравнению с подачей насосами) или вовсе
Рис. 92. Принципиальная схема насосно-аккумуляторного привода пресса
181
Таблица 10. Техническая характеристика некоторых насосноаккумуляторных станций
Показатели Модель станции
У0-22 УО-44 УО-56 УО-59 У 0-41 УО-79 УО-16 УО-13
Рабочий объем, мэ 0,6 1 1 2/1,3 3 4/4,5 5 10
Рабочее давление, МПа.. 9,8 31,4 6,9 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4
Число насосов 2 8 2 6 5 10 9 14
Объем питательного бака, м3 20 30 — 40 25 240 25 27
Объем гидробаллонов, м3 0,9 4,0 6,8 9,9 9,9 9,9 4,0 4,0
Число гидробаллонов ... 2 3 1 2 1 6 2 4,0
Объем воздушных бал- лонов, м3 0,98 4 6,8 9,9 9,9 9,9 4,0 4,0
Число воздушных бал- лонов 6 11 1 2 3 6 14 28
отсутствует; 2) подает накопленную жидкость под опреде-
ленным давлением к прессу в количестве большем, чем обес-
печивают насосы; 3) снижает установленную мощность элект-
родвигателей насосов.
Контроль за положением уровня жидкости в гидробаллонах
и подача необходимых управляющих сигналов осуществляются
специальными контрольными устройствами, которые: 1) пре-
кращают подачу жидкости в аккумулятор, когда она дости-
гает верхнего граничного уровня; 2) последовательно пере-
ключают насосы с работы вхолостую на рабочий ход по мере
опускания уровня жидкости в баллоне и с рабочего хода на
холостой по мере подъема уровня жидкости в баллоне; 3)
отключают аккумулятор от магистрали, питающей пресс жид-
костью высокого давления, если израсходован рабочий объем
жидкости.
Все возрастающие требования к надежности работы стан-
ций, высокая степень автоматизации управления их элемен-
тами и системами делают это оборудование сложным, разно-
образным, требующим высокой культуры эксплуатации. В
табл. 10 приведены технические характеристики отечествен-
ных насосно-аккумуляторных станций.
По конструкции аккумуляторы подразделяют на два основ-
ных типа: грузовые (с постоянной и переменной нагрузкой)
и пневматические (поршневые и беспоршневые). Наиболее
совершенными являются беспоршневые воздушно-
гидравлические аккумуляторы. Все современные насосно-
аккумуляторные установки, обслуживающие гидравлические
прессы, оборудуют только воздушно-гидравлическими бес-
поршневыми аккумуляторами.
Беспоршневой воздушно-гидравлический аккумулятор
Беспоршневой воздушно-гидравлический аккумулятор зани-
мает значительно меньшую площадь, чем грузовые аккумуля-
торы. Отсутствие в нем перемещающихся грузов исключает
возникновение гидравлических ударов при интенсивном отбо-
ре жидкости. Кроме того, воздушно-гидравлический беспорш-
невой аккумулятор снабжен совершенной системой блокиров-
ки, автоматизации и сигнализации всей насосно-
аккумуляторной станции и подключенной к ней сети высокого
183
давления с гидравлическим и исполнительными механизмами.
Система автоматического управления обеспечивает надежную
и безопасную работу установки.
На рис. 93 приведена типовая схема воздушно-гидравли-
ческого аккумулятора. Воздушные баллоны 2 заполняются
сжатым воздухом при помощи компрессора 1. Жидкость в бал-
лоне 3 находится под давлением воздуха, так как воздушные
баллоны соединены с жидкостными. Вся работа установки ав-
томатически регулируется указателями уровня 4 различных
конструкций. Рабочая жидкость подается насосом высокого
давления 7 через клапан 6 к жидкостному баллону 3 и через
главный запорный вентиль 5 - к гидросистеме пресса.
Давление жидкости в жидкостных баллонах соответствует
давлению в воздушных баллонах. Однако по мере понижения
уровня жидкости в жидкостном баллоне давление в сети
вследствие расширения воздуха снижается. Перепад давления
между верхним и нижним уровнем жидкости определяется
соотношением объемов жидкостных и воздушных баллонов. Для
поддержания перепадов давления в пределах 10 % объем воз-
душных баллонов должен быть в 10-12 раз больше объема
жидкостных баллонов.
Раньше в данном жидкостном резервуаре было до 8000 л;
в настоящее время воздушные и жидкостные емкости состав-
ляют из батарей сравнительно небольших бутылей емкостью
Рже. 93. Типовая схема воздушно-гидравлического беспоршневого аккумулятора
184
500 л каждая. Типовая установка небольшого воздушно-
гидравлического аккумулятора может состоять из двух воз-
душных и одной жидкостной бутыли, насоса высокого давле-
ния и компрессора, соединенных с соответствующими балло-
нами.
Система управления насосной аккумуляторной станции (НАС)
Из-за неравномерного расхода жидкости высокого давле-
ния при работе прессов, подключенных к НАС, происходит
непрерывное колебание уровня жидкости в аккумуляторе. На
рис. 94 приведена типовая схема управления насосно-
аккумуляторной станцией. До начала работы прессов гидрав-
лический баллон 1 должен быть заполнен рабочей жидкостью
до верхнего рабочего уровня 111. Жидкость находится под
высоким давлением воздуха воздушных баллонов 2, соединен-
ных через воздухораспределитель 3, к которому через об-
ратный клапан 4 и запорный вентиль 5 подводится воздух от
компрессоров высокого давления. Насосы 6, питающие акку-
мулятор жидкостью высокого давления, отключены и работают
вхолостую; перегоняя жидкость из питательного бака 8 че-
рез клапаны 7 обратно в бак. Клапаны 7 препятствуют попа-
Рис. 94. Типовая гидравлическая схема управления насосно-аккумуляторной
станцией
185
данию жидкости высокого давления из системы к насосам при
их работе вхолостую.
При работе пресса жидкость из гидробаллона 1 через
вентиль 13 и клапан минимального уровня 12 трубопроводу
11 подается в гидросистему пресса. Уровень жидкости в
баллоне опускается, что фиксируется контрольным устройст-
вом 14. В положении 1 датчик контрольного устройства дает
сигнал на переключение насосов на работу под нагрузкой,
осуществляемое распределительным клапаном 9. Насосы начи-
нают подавать жидкость высокого давлений к прессу одно-
временно с аккумулятором через трубопровод 11. После
прекращения работы пресса насосы продолжают подавать жид-
кость в гидробаллон, пока уровень в нем не достигает от-
метки III.
Контрольное устройство дает команду на переключение
работы насосов вхолостую. Если при подъеме уровня жид-
кости насосы по какой-либо причине будут продолжать рабо-
тать и подавать жидкость в гидравлический баллон, то при
достижении уровня III отключаются электродвигатели насо-
сов. Аналогично при работе пресса по достижении уровня
жидкости в баллоне отметки 0 аккумулятор отключается от
напорного трубопровода главным запорным вентилем 10, и
расход жидкости прекращается.
Таким образом, контрольно-распределительное устройство
управляет основными механизмами насосно-аккумуляторной
станции: главным запорным вентилем (автоматическим запор-
ным вентилем), прекращающим подачу жидкости в систему из
аккумулятора при заданном уровне ее в жидкостном баллоне,
и распределительным клапаном насоса, включающим его на
подачу жидкости в магистраль высокого давления и аккуму-
лятор или переключающим его на работу вхолостую.
Принцип действия контрольно-распределительных уст-
ройств обычно основывается на изменении объема жидкости
или давления, а иногда объема и давления вместе. В этих
устройствах применяют два типа датчиков - поплавковые и
беспоплавковые. Первые конструкции контрольно-распреде-
лительных устройств имели поплавковые датчики с поплавком
внутри жидкостного баллона. В современных конструкциях
поплавковое устройство выносится в отдельную контрольную
трубку, сообщающуюся с жидкостным и воздушным пространст-
вами баллона аккумулятора.
186
Наиболее совершенным и распространенным является кон-
трольно-распределительное устройство с электромагнитным
поплавковым датчиком. Принцип работы такого датчика зак-
лючается в следующем. При изменении уровня жидкости в
баллоне и в контрольной трубке поплавок, находящийся в
ней, поднимается или опускается, проходя через ряд кон-
трольных катушек, охватывающих трубку на различной высо-
те. Поплавок снабжен стальной муфтой, при прохождении ко-
торой через поля контрольных катушек срабатывают соответ-
ствующие электрические реле, связанные с указателями вы-
сокого или низкого положения жидкости, с соленоидным при-
водом управления главного запорного вентиля или перепуск-
ных клапанов насосов. Установка обычно снабжена сигналь-
ными световыми и звуковыми устройствами.
Схема гидросистемы насосно-аккумуляторной станции с
контрольно-распределительным устройством с поплавковым
электромагнитным датчиком и ее подсоединение к прессам
показана на рис. 95.
Жидкостные баллоны 5 соединены с воздушными баллонами
1 воздушной магистралью 4. При зарядке аккумулятора воз-
дух нагнетается компрессором 3 через распределительные
коробки 2. На одном из жидкостных баллонов установлены
две контрольные трубки 7 с поплавковым электромагнитным
устройством. Каждая из трубок может быть отключена от
системы для осмотра и ремонта при помощи запорных венти-
лей 6. Трубопровод 8 соединяет жидкостные баллоны между
собой, через трубопровод 9 они сообщаются с главным за-
порным вентилем 10, который, помимо автоматического,
имеет ручной привод. Трубопровод 11 соединяет баллоны ак-
кумулятора через главный запорный вентиль 10 с расходной
магистралью высокого давления. К насосам высокого давле-
ния I—IV (основным питающим агрегатам) жидкость подается
из напорного бака большой емкости 13 через специальные
секционные фильтры 14, трубопровод 15 и распределитель
16.
Отработанная жидкость направляется от прессов в напор-
ный бак 13 по трубопроводам 17. Из баков низкого давления
(виндкесселей) 18, устанавливаемых у каждого пресса, жид-
кость поступает на пресс для совершения нерабочих ходов.
При каждом цикле прессования вся жидкость после работы
187
Рас. 95. Схема насосно-аккумуляторной станции с электропоплавковым датчиком
возвращается в бак низкого давления и избыток ее через
магистраль 17 поступает в напорный бак 13.
Изменение уровня жидкости в баллоне в процессе прессо-
вания вызывает соответствующее перемещение поплавка в
контрольной трубке. При этом железный сердечник поплавка
проходит через поля катушек, схватывающих контрольную
трубку, приводя к срабатыванию реле, управляющих соленои-
дами автоматического запорного вентиля 19 или автоматиче-
ских перепускных клапанов 20—23 каждого из подключенных
насосов. Для питания насосно-аккумуляторных станций при-
меняют горизонтальные водяные трехплунжерные насосы
производительностью до 1000 л/мин.
3. НАСОСНЫЙ ПРИВОД
Индивидуальный насосный привод отличается компакт-
ностью и простотой управления. На рис. 96 приведена прин-
ципиальная схема насосно-безаккумуляторного привода. Из
питательного бака 1 рабочая жидкость шестеренчатым насо-
сом 2 подается к насосу высокого давления 3, который
нагнетает ее попеременно в цилиндры 6 и 7 пресса через
распределительное устройство 5. При рабочем ходе жидкость
из цилиндров обратного хода через распределительное уст-
ройство перетекает в питательный бак 1. Холостой ход осу-
ществляется под действием жидкости низкого давления
(0,4-0,8 МПа) из бака наполнения 4. При обратном ходе
главного плунжера жидкость из главного цилиндра возвра-
щается в бак наполнения, подпитывая его, а избыток жидко-
сти сливается в питательный бак 1.
В качестве рабочей жидкости используется веретенное
или турбинное масло. Для подачи рабочей жидкости в систе-
му высокого давления пресса служат масляные кривошипные
Рже. 96. Схема индивидуального насосного привода пресса
189
Рже. 97. Горизонтальный гидравлический пресс усилием 12,5 МН с индивидуаль-
ным насосным приводом
ротационные и аксиальные плунжерные насосы, создающие
давление до 20 и 40 МПа соответственно. Наибольшее рас-
пространение получили аксиально-поршневые и многоплунжер-
ные насосЫ, обеспечивающие достаточно равномерную подачу
рабочей жидкости. Регулирование скорости прессования осу-
ществляется изменением производительности насоса.
Масляные насосы индивидуального привода занимают зна-
чительно меньшую (в 2 -3 раза) рабочую площадь, чем водя-
ные насосы насосно-аккумуляторных станций, поскольку в
них отсутствуют сальниковые уплотнения, замененные при-
тиркой плунжеров, и отсутствует система разделения водных
магистралей и циркулирующего в насосах смазочного масла.
В современных прессовых установках насосы, как прави-
ло, соединяются непосредственно с электродвигателем, что
обеспечивает компактность привода. На рис. 97 показан
современный гидравлический пресс усилием 12,5 МН, пред-
назначенный для скоростного прессования профилей из алю-
миния, с индивидуальным насосным приводом. Индивидуальный
масляный привод 1 расположен над прессом 3 на специальной
площадке 2. Такое расположение привода обеспечивает
простоту монтажа и эксплуатации. Привод практически впи-
сывается в габариты прессовой установки, за счет чего
экономятся рабочие площади и исключается необходимость в
увеличении высоты цехового пролета.
190
4. ПРАВИЛА ОБСЛУЖИВАНИЯ НАСОСНЫХ
И НАСОСНО-АККУМУЛЯТОРНЫХ СТАНЦИЙ
Помещения, в которых установлены гидравлические прессы
и насосно-аккумуляторные станции, должны отвечать сани-
тарным нормам. Насосно-аккумуляторную станцию следует
размещать в изолированном, закрытом, теплом помещении,
оборудованном необходимыми оградительными и электрозащит-
ными устройствами. В помещении насосно-аккумуляторной
станции должны постоянно находиться машинист и его помощ-
ник. Посторонние лица в машинный зал не допускаются.
Устройство, условия эксплуатации сосудов гидравличе-
ских прессов и насосно-аккумуляторных станций должны от-
вечать требованиям действующих правил устройства и безо-
пасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
Регулировку и наладку аппаратов управления НАС, контакто-
ров, клеммников и другой пусковой и контрольно-
измерительной аппаратуры можно осуществлять только при
полном отключении электроэнергии и под руководством опыт-
ных специалистов.
Все манометры и предохранительные клапаны, установлен-
ные в НАС, должны быть исправны, проверены и опломбирова-
ны. Проверка манометров с их опломбированием производится
не реже одного раза в 12 месяцев; манометры с просрочен-
ным клеймом к работе не допускаются. Осмотр предохрани-
тельных клапанов производится ежемесячно, а проверка - не
реже одного раза в 6 месяцев.
Необходимо постоянно следить за температурой нагрева
воды в системе. Нельзя допускать, чтобы температура воды,
поступающей к насосам, превышала 45 С. Для сосудов, рабо-
тающих под давлением, категорически запрещается работа
при неисправных водоуказательных стеклах, предохранитель-
ных клапанах и манометрах. Ремонт и осмотр шатунных меха-
низмов, подшипников коренного вала, набивка и подтяжка
сальниковых уплотнений на ходу насбсов не разрешается.
Трубопроводы высокого и низкого давления прокладывают
в бетонных или кирпичных туннелях, каналах, удобных для
обслуживания, имеющих освещение от напряжения не выше
36 В, вытяжную вентиляцию и не менее двух выходов с про-
тивоположных сторон. Высота туннелей должна быть не менее
191
1,8 м, проход между трубопроводом и стеной - не менее 0,5
м. Трубы высокого давления должны быть стальными цельно-
тянутыми; не допускается их поворот под углом более 90 .
Запрещается эксплуатация насосно-аккумуляторной уста-
новки без исправных контрольно-измерительных приборов,
световой и звуковой сигнализации, позволяющей вести конт-
роль за состоянием давления, уровнем и расходом воды.
Запрещается обслуживание насосно-аккумуляторной стан-
ции одним человеком; обслуживать насосно-аккумуляторную
станцию должно не менее двух человек. Обслуживание и ре-
монт насосно-аккумуляторной станции разрешается только
лицам, прошедшим специальное обучение, сдавшим экзамен
комиссии и имеющим соответствующее удостоверение. Провер-
ка их знаний должна производиться ежегодно.
Осмотр и ремонт вентилей баллонов воздушных аккумуля-
торов по периферии всех баллонов следует производить с
площадки шириной не менее 1,1 м, оборудованной глухой за-
щитой и ограждением по низу на высоту 150 мм. Все трубы и
сосуды высокого и низкого давления во избежание коррозии
необходимо окрашивать не реже двух раз в год масляной
краской в цвета, предусмотренные ГОСТом. Запрещается ук-
ладка трубопроводов непосредственно на пол, крепление
трубопроводов в местах соединения или соприкасание трубо-
проводов.
Запрещается без снятия давления ударять по трубам или
крепить их, заменять манометр с неперекрытым краном, от-
крывать спускной штуцер, стоя не в стороне, а напротив
его бокового отверстия.
При обнаружении течи в трубопроводе машинист станции
обязан немедленно снять давление с аварийного участка и
вызвать механика для принятия мер по устранению течи.
Запрещается закрывать место течи рукой или каким-либо
предметом, так как это может вызвать тяжелую травму от
гидравлического удара.
При попадании воздуха в магистраль высокого давления
машинист должен немедленно закрыть вентиль магистрали и
общий воздушный вентиль, а работу немедленно прекратить.
Возобновить работу пресса можно под руководством ответст-
венного лица только после удаления воздуха из систем и
цилиндров.
192
5. УПРАВЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРЕССОМ
С НАСОСНО-АККУМУЛЯТОРНЫМ ПРИВОДОМ
Система управления гидравлическим прессом состоит из
водораспределительных устройств (дистрибуторов) жидкости
высокого давления и трубопроводов, соединяющих их с гид-
равлическими цилиндрами, а также включает систему распре-
деления жидкости низкого давления, служащую для наполне-
ния цилиндров и холостых ходов плунжеров цилиндров.
На прессах старой конструкции применяется ручное уп-
равление водораспределителями с помощью рычагов на пуль-
тах управления, смонтированных непосредственно над водо-
распределителями. Современные гидравлические прессы осна-
щены специальными управляющими приводами распределитель-
ных устройств для дистанционного кнопочного управления
механизмами пресса с центрального пульта, установленного
в удобном для оператора месте. При этом водораспределите-
ли установлены в подвале вблизи пресса.
Типовая гидравлическая схема системы управления прес-
сом приведена на рис. 98.
5.1. Система наполнения пресса
В прессах, применяемых на заводах по обработке цветных
металлов, ход главного плунжера составляет 1500-2500 мм,
полный ход прошивного устройства 2300-2800 мм, в то время
как рабочий ход (равный длине прессуемого слитка) состав-
ляет 300-850 мм. Во избежание потерь жидкости высокого
давления холостые ходы плунжеров осуществляются с помощью
жидкости низкого давления системы наполнения пресса. Сис-
тема наполнения (см. рис. 98) включает бак наполнения
(виндкессель, или бак низкого давления) 3, трубопроводы к
цилиндрам главного плунжера и прошивки, а также клапанные
устройства (клапаны наполнения) 13 для каждого цилиндра.
Перед началом работы бак (виндкессель) заполняется жид-
костью до заданного уровня и от цехового компрессора в
него закачивается воздух. Давление в баке 0,6-0,8 или
0,8—1,2 МПа. При установке переключателя на пульте управ-
ления в положение,- например, "подвод пресс-штемпеля" жид-
кость низкого давления из бака наполнения поступает в
193
Рис. 98. Гидравлическая схема системы управления прессом с насосно-аккуму-
ляторным приводом
главный цилиндр через клапан наполнения 13. Как только по
команде с пульта управления в главный цилиндр начинает
подаваться жидкость высокого давления, клапан наполнения
автоматически закрывается, и осуществляется рабочий ход.
При обратном ходе главного плунжера вся жидкость, запол-
нившая цилиндр при прямом ходе (из бака наполнения и из
магистрали высокого давления), перетекает в бак наполне-
ния. Для предохранения бака от переполнения излишек жид-
кости через сливной клапан 15 сливается в питательный бак
4 магистрали низкого давления 20. Отработанная жидкость
всех остальных механизмов поступает туда же через сборник
5. Таким образом, уровень жидкости в баке, наблюдение за
которым ведут по водомерному стеклу, не может подняться
выше установленного верхнего положения. Кроме сливного
клапана, бак оборудован предохранительным водяным 17 и
воздушным 16 клапанами, отрегулированными на давление
чуть больше рабочего давления в баке наполнения (0,6-0,8
или 0,8-1,2 МПа).
На трубопроводах, соединяющих бак наполнения с цилин-
драми, установлены также запорные вентили и предохрани-
тельные клапаны 18. Перед началом работы запорные вентили
должны быть обязательно открыты. Если их забыли открыть,
то срабатывают предохранительные клапаны 18, через кото-
рые жидкость, подаваемая из цилиндров пресса, выбрасы-
вается из-за невозможности попасть в бак наполнения.
5.2. Система управления прессом
Система управления прессом включает ряд водораспреде-
лительных устройств (дистрибуторов) с ручным или дистан-
ционным управлением, регулирующих работу основных узлов
пресса. В приведенной на рис. 98 системе имеется шесть
распределительных устройств, управляющих главным плунже-
ром (/), плунжером цилиндра прошивки (II), клиновым зат-
вором (III), головкой матрицедержателя (IV), ножницами
для отрезки изделия (И) и механизмом подачи слитка (VI).
Конструкции распределителей соответствуют задачам, ко-
торые они выполняют. Дистрибуторы главного плунжера и
плунжера прошивки—многопозиционные, ножниц и податчика
слитка - двухпозиционные.
195
Жидкость высокого давления от насосно-аккумуляторной
станции по трубе 19 поступает в распределительные коробки
1 и 2, из которых подается в верхние каналы распределите-
лей и далее через регулируемые клапаны распределителей в
тот или иной цилиндр. Отрабатанная жидкость из главного и
прошивного цилиндров направляется также через клапаны
распределительного устройства в бак наполнения.
Распределительные устройства подразделяются на не-
сколько групп в зависимости от числа рабочих клапанов,
управляемых оператором. Распределительное устройство
состоит из клапанной коробки, стальной поковки с соответ-
ствующими отверстиями для установки клапанов и подсоеди-
нения трубопроводов, и чугунного основания. Внутри осно-
вания встроен кулачковый вал 9, поворотом которого откры-
ваются и закрываются клапаны.
Трехклапанные распределители
Распределитель управления движением главного плунжера
на схеме имеет пять клапанов, из них клапанами 6, 7, 8
управляет оператор с пульта, а клапан 10 — дроссельный,
служит для регулирования скорости пресса и управляется
вручную при помощи маховика 11. На новых прессах с плав-
ным регулированием скорости дроссельный клапан вынесен из
распределителя и управляется специальным приводом. Клапан
12 предохранительный, он срабатывает при давлении в сети
свыше установленного уровня.
При повороте вала 9 открываются или закрываются соот-
ветствующие клапаны. На пульте управления оператор может
установить ручку управления в одной из фиксированных по-
ложений: "стоп", "подвод пресс-штемпеля", "рабочий ход" и
"обратный ход". При исходном положении главный плунжер
находится в крайнем заднем положении, ручка переключателя
- в положении "стоп"; все регулируемые клапаны закрытыми.
Система управления прессом находится под высоким давле-
нием из магистрали НАС, цилиндр обратного хода находится
в крайнем заднем положении под давлением.
При переводе ручки управления из положения "стоп" в
положение "подвод" пресс-штемпеля в главный цилиндр по-
ступает жидкость низкого давления, и главный плунжер пе-
196
ремещает пресс-штемпель до соприкосновения с заготовкой в
контейнере. После этого переключатель на пульте управле-
ния переводится в положение "рабочий ход", и в главный
цилиндр подается жидкость высокого давления.
Рассмотрим более детально работу управляемых клапанов
6, 7 и 8 дистрибутора главного плунжера. В исходном поло-
жении все клапаны закрыты, и жидкость высокого давления,
проходя через дроссельный клапан 10, регулирующий подачу
жидкости к рабочим клапанам, запирает клапаны 6 и 8.
Диаграмма работы клапанов показана на рис. 99.
При переключении ручки управления в положение "подвод
пресс-штемпеля" исполнительный механизм поворачивает на
определенный угол распределительный вал 9, который откры-
вает выпускной клапан 7 (см. рис. 98). Через него жид-
кость из цилиндров обратного хода главного плунжера 14
начинает уходить в сливную магистраль. Одновременно в
главный цилиндр пресса через наполнительный клапан 13 по-
ступает жидкость низкого давления из системы бака напол-
нения 3, под действием которой главный плунжер перемеща-
ется вперед.- При переводе ручки управления в положение
"рабочий ход" открывается клапан 8. Через этот клапан в
главный цилиндр подается жидкость высокого давления, зак-
рывая клапан наполнения 13, в результате чего прекращает-
ся связь главного цилиндра с баком наполнения. При таком
положении клапанов выдавливается изделие, т.е. совершает-
ся рабочий ход пресса.
После окончания выдавливания ручка управления перево-
дится в положение "обратный ход". Распределительный вал 9
поворачивается, открывая клапан, 6, а клапаны 7 и 8 зак-
рываются. Подача жидкости высокого давления в главный ци-
линдр через клапан 8 прекращается. Жидкость высокого дав-
Рвс. 99. Диаграмма работы клапа-
нов главного распределителя (б, 7
и 8 - клапаны, см. рис. 98)
ления через клапан 6 поступает в цилиндры обратного хода
14 и через тот же клапан 6 направляется в блок управления
клапаном наполнения, открывая его. Отработанная жидкость
из главного цилиндра под действием цилиндра обратного хо-
да выдавливается в бак наполнения, главный плунжер воз-
вращается в исходное положение, и ручка управления ста-
вится в положение "стоп". При этом управляющий клапан
клапана наполнения опускается вниз жидкостью высокого
давления, которая постоянно давит на него сверху. Клапан
наполнения закрывается и перекрывает доступ жидкости из
бака наполнения в цилиндр. Устройство клапана наполнения
рассмотрено ниже.
Распределительное устройство плунжера цилиндра прошив-
ки такое же, как и распределительное устройство главного
плунжера, но без дроссельного клапана, так как скорость
прошивки не регулируется.
При прессовании труб работа осуществляется следующим
образом. После загрузки слитка в контейнер и перемещения
плунжера главного цилиндра до соприкосновения пресс-
штемпеля со слитком ручка управления главным распредели-
телем переводится в положение "стоп", а ручка управления
распределителя прошивного устройства - в положение "под-
вод иглы". Плунжер цилиндра прошивки низким давлением из
бака наполнения перемещается вперед до соприкосновения
иглы со слитком. В таком положении в оба цилиндра кратко-
временно подается рабочее давление и осуществляется рас-
прессовка слитка. Затем подается высокое давление только
в цилиндр прошивного устройства, ходом вперед которого
производится прошивка слитка иглой.
В конце прошивки гайка прошивного штока упирается в
хвостовик главного плунжера. В этот момент подается высо-
кое давление в главный цилиндр, и совместным рабочим хо-
дом обоих цилиндров осуществляется выдавливание изделия.
После окончания выдавливания включается обратный ход
прошивного устройства и затем обратный ход главного плун-
жера.
Двухклапанные распределители
Двухклапанные распределители управляют клиновым затво-
ром (см. рис. 98, позиция III) и движением ножниц (там
же, позиция И) с помощью таких распределителей с пульта
управляют только рабочим ходом плунжера цилиндра. Обрат-
ный ход в этом случае осуществляется благодаря постоянно-
му противодавлению на плунжер.
Принцип действия двухклапанного распределителя пояс-
няется рис. 100. В исходном положении плунжер 1 цилиндра
2 находится в крайнем заднем положении под действием жид-
кости из магистрали высокого давления, постоянно сообщаю-
щейся с левой полостью цилиндра посредством трубопровода
3. Клапаны 6 и 7 распределительного устройства, размещен-
ные в клапанной коробке 5, закрыты и так же, как и плун-
жер, находятся под высоким давлением (от распределитель-
ных коробок 1 и 2 на рис. 98). При переводе ручки управ-
ления из положения "стоп" в положение, например, "опуска-
ние ножа" кулачковый вал 9 проворачивается и открывает
клапан 6. В правую полость цилиндра через магистраль 8
поступает жидкость высокого давления и за счет разности
площадей создается рабочее давление на плунжере цилиндра,
под действием которого осуществляется рабочий ход. Клапан
7 при этом остается закрытым. При переключении ручки уп-
равления в положение "подъем ножа" клапан 6 закрывается и
открывается сливной клапан 7, соединяя магистраль 8 с ма-
рже. 100. Схема двухклапанного распределительного устройства.
199
198
гистралью низкого давления 4. Под действием высокого дав-
ления из магистрали 7 плунжер цилиндра возвращается в ис-
ходное положение.
5.3. Устройство и принцип действия клапана
наполнения главного плунжера
Клапан наполнения служит для питания главного цилиндра
жидкостью низкого давления при холостом ходе главного
плунжера и автоматического перекрывания магистрали низко-
го давления при подаче в цилиндр жидкости высокого давле-
ния. Клапан должен обладать высокой надежностью в работе
для предотвращения попадания жидкости высокого давления в
бак наполнения, что неизбежно приведет к аварии, разрыву
бака наполнения, не рассчитанного на такие нагрузки.
На рис. 101 показана схема клапана наполнения. В рас-
точку кованого цилиндра 7 установлен клапан 9, прижимае-
мый к своему седлу пружиной 6, в этом положении клапан
закрыт. К корпусу основного клапана снизу прикреплен уп-
Рже. 101. Схема клапана наполнения главного цилиндра
200
равняющий клапан со штоком 10. Между верхним концом штока
и клапаном 9 всегда должен быть зазор, для чего в верхнюю
полость клапана управления по трубопроводу 2 постоянно
подается жидкость высокого давления из магистрали.
При холостом ходе главного плунжера жидкость, поступая
из бака наполнения по магистрали 3, снабженной воздушным
компенсатором 5, отжимает клапан 9 от седла и по магист-
рали 8 поступает в главный цилиндр. При подаче из распре-
делительного устройства в главный цилиндр жидкость высо-
кого давления по магистрали 4 попадает в верхнюю полость
клапана и закрывает клапан 9, прекращая доступ жидкости
низкого давления в цилиндр и разобщая магистраль высокого
давления и бак наполнения. Жидкость высокого давления че-
рез полость клапана и магистраль 8 поступает в цилиндр,
осуществляя рабочий ход плунжера.
По окончании рабочего хода подача жидкости высокого
давления в главный цилиндр прекращается, она подается от
главного распределительного устройства в цилиндры обрат-
ного хода и по трубопроводу 1 в полость клапана управле-
ния. При этом поршень 11, перемещаясь вверх, штоком 10
открывает клапан наполнения 9, благодаря чему отработан-
ная жидкость из главного цилиндра выжимается в бак напол-
нения.
5.4. Регулирование скорости прессования
Регулирование скорости прессования на прессах с приво-
дом от насосно-аккумуляторной станции может осуществлять-
ся изменением объема жидкости, поступающей в цилиндры.
Для регулирования и поддержания постоянной скорости слу-
жат дроссельные клапаны различных конструкций. Расход
жидкости в системе высокого давления главного цилиндра
регулируют изменением проходных сечений питающей магист-
рали.
На рис. 102 показана принципиальная схема дроссельного
клапана. При перемещении штока дроссельного клапана вверх
или вниз изменяется проходное сечение канала, подводящего
жидкость высокого давления, и, следовательно, ее расход в
единицу времени, который и определяет скорость движения
201
Рже. 102. Принципиальная схема дроссельного клапана:
1 - привод клапана; 2 - шток; 3 - клапанная коробка; 4 - клапан
главного плунжера. Дроссельный клапан устанавливают между
насосно-аккумуляторной станцией и главным распределите-
лем. В некоторых конструкциях он встроен непосредственно
в распределитель.
На рис. 103 показано дроссельное устройство в собран-
ном виде, состоящее из корпуса 3 с размещенным в нем
дроссельным клапаном, на котором установлены электродви-
гатель 1 и редуктор 2. Электродвигатель через редуктор
приводит в движение шток клапана. Между редуктором и што-
ком может устанавливаться копир, задающий характер изме-
нения скорости прессования.
Современные прессы оснащаются программными регулятора-
ми скорости прессования. На рис. 104 показана принци-
пиальная схема регулятора скорости прессования пресса с
насосно-аккумуляторным приводом. Скорость прессования ре-
гулируют путем дросселирования расхода рабочей жидкости,
подаваемой из аккумулятора в рабочий цилиндр. В рассмат-
риваемой схеме перемещение дросселя осуществляется серво-
приводом, которым управляет гидроусилитель по электриче-
ским сигналам рассогласования между действительной скоро-
стью прессования, измеряемой датчиком, и заданным ее зна-
чением. Датчик перемещения дросселя служит для получения
сигнала обратной связи о соответствии положения дросселя
202
Рис. 104. Схема регулятора ско-
рости прессования:
I - рабочий цилиндр пресса; 2 -
датчик скорости; 3 - датчик пути;
4 - датчик температуры; 5 - дат-
чик перемещения дросселя; 6 -
дроссель с сервоприводом; / - ма-
гистраль высокого давления от
НАС; 8 - гидроусилитель; 9 - ма-
гистраль маслосистемы управления
уровню сигнала рассогласования скорости прессования. Из-
менение заданного значения скорости, по ходу пресс-
штемпеля осуществляется с помощью датчика пути. Следует
отметить, что при прессовании малопластичных сплавов ско-
рость можно регулировать по показаниям датчика темпера-
тур. Применяемые в настоящее время регуляторы обеспечи-
вают плавную регулировку скорости в диапазоне 0,5-20 мм/с
и ступенчатую - 20 - 150 мм/с.
5.5. Система дистанционного и автоматического
управления прессом
Современные прессы оснащают системами централизованно-
го дистанционного управления. Наибольшее распространение
получили системы электромеханического и электрогидравли-
ческого управления.
При электромеханической системе управления кулачковым
валом распределителя осуществляется электродвигателем че-
рез редуктор. Для открывания или закрывания клапанов рас-
пределителя включается электродвигатель и через редуктор
производится поворот распределительного вала с кулачками,
положение которых на валу определяется последователь-
ностью открытия клапанов. Командоаппараты дают команду на
отключение электродвигателя.
При электрогидравлическом управлении в распределитель
(рис. 105) вмонтированы специальные сервомоторы 8, привод
которых осуществляется от магистрали высокого давления с
помощью электропереключателя. Клапаны его переключаются с
помощью электромагнита. Управление осуществляют включе-
нием или отключением тока в катушках электромагнита. При
включении электромагнита 7 клапан гидропереключателя от-
крывается, и в цилиндр 2 подается масло под давлением
5 МПа из системы управления, заставляя перемещаться плун-
жер 1 с рейкой 3. При движении рейки вращается шестерня
6, насаженная на кулачковый вал распределителя 5, при по-
вороте которого срабатывают управляемые клапаны распреде-
лителя. Фиксирование положения кулачкового вала осуществ-
ляется командоаппаратом 4. При электрическом управлении
распределители устанавливают около исполнительных меха-
204
— От насосно-аккуммуляторной станции
— К главному цилиндру
— В бак наполнения .
6
Л обратному
цилинфус^тт.
4-6-6-
ж
7
8
| 7
йД|фвгь Рис. 105. Распределитель с электрогид-
равлической системой управления:
а - привод; б - гидравлическая схема
низмов, а управление прессом сосредоточено на небольших,
компактных и удобных в работе пультах управления.
Поскольку процесс прессования состоит из ряда последо-
вательных операций, то после отработки технологических
режимов прессования электрический привод управления прес-
сами обеспечивает возможность перевода их на полуавтома-
тический и автоматический режим работы. При этом привод
распределителей переключается от конечных выключателей
(датчиков положения механизмов пресса), а последователь-
ность включения клапанов распределителей осуществляется
путем программного управления.
Область применения автоматических систем управления в
прессовом производстве непрерывно расширяется. Управляю-
щая программа составляется в соответствии с циклами рабо-
ты прессовой установки, каждый из которых представляет
совокупность рабочих и установочных движений основных и
вспомогательных механизмов, осуществляемых с заданными
скоростями и в определенной последовательности. Управляю-
щая программа содержит кодированное описание всех стадий
процесса получения пресс-изделия. В устройстве програм-
много управления управляющая информация преобразуется
микроЭВМ в оперативные команды исполнительным механизмам
прессовой установки.
205
6. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРЕССОМ
С НАСОСНЫМ ПРИВОДОМ
На рис. 106 приведена гидравлическая схема вертикаль-
ного пресса усилием 6 МН с насосным приводом. Пресс-
остаток на этом прессе отделяется движением ползуна меха-
низма матрицедержателя.
Прессом управляют с помощью многопозиционного электри-
ческого командоаппарата поворотом рукоятки универсального
переключателя на пульте управления. Главный плунжер прес-
са приводят в действие двумя ротационно-плунжерными ре-
версивными насосами с электромагнитным управлением. Ско-
рость прессования регулируют изменением производительнос-
ти насосов.
Перемещение ползуна матрицедержателя осуществляется от
отдельного привода, состоящего из двух насосов: лопастно-
го (р = 6,5 МПа) и эксцентрикового (р = 20 МПа). Оба на-
соса работают от одного двигателя 18 с двухсторонним ва-
лом. При холостом ходе механизмов работают оба насоса.
При рабочем ходе, требующем большого усилия автоматически
переводится на работу без давления. Клапан 17 предохраня-
ет лопастный насос от попадания масла высокого давления
из магистрали. В исходном состоянии все электромагниты
управления обесточены.
Ротационно-плунжерные насосы 10 масло не нагнетают.
Шестеренные насосы 11 перекачивают масло через предохра-
нительные клапаны, расположенные внутри насоса высокого
давления, и через фильтры из бака 14 в’ бак наполнения 3
или через клапаны 13 обратно в бак 14. Лопастной 19 и
поршневой 16 насосы работают вхолостую, прогоняя масло из
бака 20 через клапаны 15 и 21 обратно в бак.
При установке переключателя в положение "холостой ход"
клапан 6 открывается на слив, и под действием веса под-
вижных частей главного плунжера масло вытесняется из по-
лости обратного хода цилиндра в питательный бак 14. Рабо-
чие полости 2 главного цилиндра заполняются маслом из ба-
ка наполнения 3 через нормально открытый клапан наполне-
ния 4. При подходе пресс-штемпеля к заготовке переключа-
тель на пульте управления ставят в положение "рабочий
ход". При этом клапан 6 запирает слив масла в питательный
206
Рис. 106. Гидравлическая схема управления пресса усилием b МН с насосным
приводом
бак 14 из полости обратного хода цилиндра. Клапан напол-
нения 4 закрывается, и открывается напорный клапан 5, че-
рез который ротационно-плунжерные насосы начинают нагне-
тать по магистрали 1 масло под высоким давлением в рабо-
чую полость 2 главного цилиндра. Масло из полости обрат-
ного хода при рабочем ходе вытесняется через поддерживаю-
щий клапан 7 в насосы 10. Недостающее количество масла в
насосы высокого давления подают из питательного бака шес-
теренные насосы через обратный клапан 12.
При достижении давления прессования величины, на кото-
рую настроено реле давления, насосы переливают масло под
высоким давлением через предохранительный клапан 9 в бак
14. При переводе рукоятки на пульте управления в положе-
ние "подъем" ротационно-плунжерные - насосы реверсируют по-
ток масла. Масло, сжатое в рабочей полости цилиндра, по
магистрали I забирается насосами 10 и по магистрали II
(при закрытом клапане наполнения) сбрасывается в бак 14
через клапан S; в рабочей полости главного цилиндра сни-
207
мается давление. После этого усилием пружины открывается
наполнительно-сливной клапан 4, а выход масла из трубо-
провода II в бак 14 перекрывается клапаном 8. Масло через
клапан 7 подается в полость обратного хода цилиндра, и
плунжер поднимается. Масло из рабочей полости главного
цилиндра вытесняется в бак наполнения 3 через открытый
клапан 4.
При переключении ручки управления в положение "отрез-
ка" насосы 10 выключаются, включается клапан 22, и после
перемещения золотникового распределителя 23 вправо насосы
10 и 19 нагнетают масло в левую полость цилиндра 24 меха-
низма отрезки. Ход ножа осуществляется до упора вправо.
После этого включается положение "выталкивание матрицы"
(преждевременное включение этой позиции заблокировано).
Плунжер опускается под собственным весом, а затем включа-
ют давление от насосов 10. После выталкивания пресс-
остатка плунжер поднимают и затем ручку управления ставят
в положение "возврат ножа". Подъем плунжера прекращается,
а от насосов 16 и 19 масло через распределитель 23 посту-
пает в правую полость цилиндра механизма обрезки и пере-
мещает нож по схеме влево до упора. После возврата ножа
на пульте загорается лампочка (она горит только тогда,
когда нож находится в одном из крайних положений). Ручку
переставляют в исходное положение, после чего цикл повто-
ряют.
7. ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
7.1. Подготовка пресса к работе.
Правила пуска и остановки оборудования
Перед началом работы бригада, обслуживающая пресс,• во
главе со старшим аппаратчиком осматривает все части прес-
са, убирает посторонние предметы и инструмент, закрывает
все приямки, убеждаясь в том, что все механизмы и узлы
пресса находятся в исходном положении. Затем смазывают
плунжеры цилиндров, направляющие плиты и другие трущиеся
поверхности, а также толкатели, втулки, кулачки и рычаги
распределительных пультов (при отсутствии централизован-
ной системы смазки), заряжают бак наполнения воздухом от
208
цеховой магистрали и ставят рычаги всех распределителей в
положение "стоп". После этого открывают задвижки, сооб-
щающие бак наполнения с прессом, и задвижку на сливном
трубопроводе, соединяющем прессовую установку с напорным
баком. Затем обязательно предупреждают сигналом персонал
НАС о пуске пресса и получают ответный сигнал, разрешаю-
щий этот пуск.
После того, как задвижки у наполнителя и на сливном
трубопроводе будут открыты, медленно открывают запорный
вентиль на трубопроводе высокого давления, идущем от НАС.
В это время старший аппаратчик и его подручный должны на-
ходиться у пультов управления и выпустить воздух из сис-
темы цилиндров и трубопроводов через воздухоспускные
пробки (в современных прессах эта операция централизована
на пульте). После подключения гидросистемы производят оп-
робование на холостом ходу работы всех основных и вспомо-
гательных механизмов установки, а также всех средств ме-
ханизации. В это же время проверяют действие всей блоки-
ровки прессовой установки и отдельных ее механизмов, уро-
вень жидкости в баке наполнения по водоуказательному
стеклу и сброс жидкости из бака наполнения через предо-
хранительный клапан при повышении давления выше установ-
ленного.
Затем, согласно заданию, устанавливают рабочий инстру-
мент, проверяют его крепление и соосность. Старший аппа-
ратчик проверяет по манометрам наличие давления в магист-
ралях низкого и высокого давления. Убедившись, что давле-
ние у главного плунжера обеспечивает прессование, а члены
бригады заняли свои места, он приступает к работе. Давать
установленные сигналы в НАС для пуска и останова пресса
имеет право только старший аппаратчик. Пуск пресса в ра-
боту до подачи установленного сигнала в НАС запрещается.
При кратковременной остановке пресса старший аппаратчик
обязан пресс-штемпель ввести в контейнер, установить руч-
ки управления в положение "стоп", закрыть главный вентиль
высокого давления, закрыть вентиль низкого давления, со-
единяющий виндкессель с клапаном пресса, закрыть вентиль
низкого давления, соединяющий виндкессель с клапаном про-
шивного устройства, и дать сигнал в НАС о прекращении ра-
боты пресса.
209
При остановке пресса по окончании смены старший аппа-
ратчик обязан остановить пресс за 15 мин до окончания
смены, отвести главный плунжер в крайнее заднее положение
и установить ручки управления в положение "стоп". После
этого перекрывают главный вентиль высокого давления и
вентили низкого давления и подают сигнал НАС об остановке
пресса.
Затем нагревальщик отключает индукционную печь (при
работе на методической печи устанавливают температуру по
инструкции о нагреве слитков), и все члены бригады произ-
водят уборку пресса и рабочих мест.
При остановке пресса на длительный период следует,
кроме указанных операций, выпустить жидкость из трубопро-
водов и цилиндров через водоспускные пробки, смазать тру-
щиеся части пресса и разрядить бак наполнения.
7.2. Правила ведения технологического процесса
Для получения прессованных изделий высокого качества
требуется постоянный контроль рабочих бригады прессовщи-
ков за рядом технических и технологических параметров
процесса. Рабочий, обслуживающий нагревательное устрой-
ство, перед загрузкой слитков в печь должен проверять их
размеры, наличие клейм, качество боковой поверхности и
торцов. Слитки неудовлетворительного качества следует от-
браковывать. Во время работы нагревальщик обязан следить
за температурой в печи и технологическим режимом нагрева
слитков, определять последовательность выгрузки слитков
из печи, контролировать качество очистки слитков от ока-
лины и следить, чтобы слитки разных сплавов в печи не пе-
ремешивались при их кантовке.
При работе на индукционной печи необходимо контролиро-
вать температуру охлаждающей воды и уровень масла в мас-
лобаке, показания приборов на щитке управления и темпера-
туру нагрева слитков по фотоэлектрическому пирометру.
Во время работы на прессе старший аппаратчик должен
постоянно наблюдать за тем, чтобы при загрузке ось слитка
совпадала с осью контейнера, следить за качеством повер-
хности пресс-изделий (плены, запрессовки, надиры), гео-
метрическими размерами, сплошностью (пресс-утяжина). Он
210
должен также проверять соответствие температурного режима
нагрева слитков установленному. Недогретые и перегретые
слитки прессовать запрещается. При прессовании алюминие-
вых сплавов необходимо особенно тщательно следить за тем-
пературой контейнера и поддержанием заданной скорости
прессования. Для получения изделий с поверхностью хороше-
го качества и с пресс-утяжиной минимальной длины требует-
ся соблюдение установленных размеров прессовой рубашки и
высоты пресс-остатка. В процессе работы необходимо также
следить за размером рабочих пресс-шайб. Если пресс-шайба
разогрелась настолько, что перемещение ее по контейнеру
пресса вызывает затруднение, старший аппаратчик обязан
замерить пресс-шайбу в горячем состоянии. Если при этом
ее размеры превышают размер контрольной пресс-шайбы, пре-
дусмотренный соответствующей инструкцией, то такая пресс-
шайба подлежит охлаждению. При работе на слишком увели-
ченных пресс-шайбах повышается износ рабочих втулок. Нуж-
но также следить за соблюдением соосности узлов пресса во
избежание брака по разностенности, а также за равномер-
ностью нанесения смазки на внутреннюю поверхность контей-
нера во избежание образования пузырей и плен на пресс-
изделиях.
Младший аппаратчик (подручный прессовщика) отвечает за
качество прессованных изделий наравне со старшим аппарат-
чиком. В его обязанности входит проверка после каждой
прессовки размера очка матрицы конусной линейкой или
штангенциркулем и при необходимости замена матрицы. Он же
контролирует состояние поверхности и размеры .игл. Вытяну-
тые иглы, а также имеющие сработанную торцевую часть, не-
ровную фаску, сквозные трещины в работу не допускаются.
Запрещается также работать на изогнутых иглах. Если изгиб
произошел во время работы, аппаратчик должен попытаться
выправить иглу путем охлаждения ее выпуклой части водой.
Если выправить иглу не удается, ее следует заменить.
Младший аппаратчик обязан также следить за состоянием
матрицы в матрицедержателе, очищать их рабочие поверхнос-
ти от налипшего металла и смазывать. Работа на матрицах,
имеющих царапины, трещины, забоины, вызывающие дефекты
поверхности пресс-изделий, не допускается. В процессе
прессования необходимо постоянно контролировать качество
211
втулки и чистоту ее поверхности после удаления пресс-
остатка и проталкивания контрольной шайбы. При появлении
большой выработки втулки ее необходимо заменить, так как
это ведет к образованию разнотолщинной рубашки и повыше-
нию разностенности труб, а засоры в контейнере приводят к
ухудшению качества поверхности пресс-изделий.
7.3. Правила обслуживания и техники безопасности
при работе на гидравлических прессах
Перед началом работы следует убедиться в исправности
всех контрольно-измерительных приборов на прессе и свето-
вой сигнализации, показывающей уровень воды в водяном
баллоне насосно-аккумуляторной станции. Щитовая сигналь-
ная аппаратура гидравлического пресса должна быть распо-
ложена на виду у старшего аппаратчика и не должна мешать
свободному обзору всех участков пресса.
Работа на прессе при пробитых сальниковых уплотнениях
запрещается. Рабочий инструмент, применяемый на гидравли-
ческих прессах, должен быть правильной конструкции и нуж-
ных размеров.
Запрещается работать на прессе при захламленном рабо-
чем месте прессовщика отходами, инструментом и при отсут-
ствии тары для отходов. Запрещается установка прессового
инструмента на гидравлический пресс без тщательной про-
верки на отсутствие в нем трещин, без соответствия его
размеров. Все части пресса должны быть надежно закрепле-
ны. Запрещается работа на гидравлическом прессе при от-
сутствии или неисправности сигнальной связи с гидроакку-
муляторной установкой пресса. Запрещается начинать и ос-
танавливать работу гидравлического пресса до получения
установленного сигнала, который разрешается давать только
определенным ответственным лицам.
Пуск пресса в работу разрешается только после тщатель-
ного осмотра всех его узлов и при наличии всех огради-
тельных и защитных приспособлений. Запрещается пускать
гидравлический пресс в работу без предварительного откры-
тия вентиля для воды обратного хода и отрегулирования
всей аппаратуры управления (обязанность старшего аппарат-
чика). Запрещается пускать гидравлический пресс в работу
212
без проверки на холостом ходу всех узлов пресса (движения
вперед и назад главного плунжера, дистрибутора прошивки,
дистрибутора замка) и состояния сальниковых уплотнений.
В случае попадания воздуха в трубопровод запрещается
включать пресс. Необходимо остановить пресс и удалить из,
трубопровода воздух, открыв все воздушные вентили. Аппа-
раты, контролирующие работу аккумуляторной установки,
должны автоматически отключать подачу рабочей жидкости к
прессу, если уровень ее достигает нижнего предела.
Во время работы запрещается уборка, обтирка и смазка
частей гидравлического пресса. Запрещается во время прес-
сования находиться напротив очка матрицы, на расстоянии
менее 1,3 м от желоба, отрезать образцы от прессуемого
изделия. При работе пресса желоб по длине ле менее 1,5 м
должен быть закрыт защитным кожухом во избежание выброса
тонкостенных труб в сторону от желоба. Передвигать трубы
вручную к холодильнику разрешается только с помощью ис-
правного крючка определенной длины. Запрещается прессо-
вать недогретые и перегретые слитки.
Дисковые пилы, отделяющие пресс-остаток, со стороны
резчика следует закрывать сплошным ограждением, а с про-
тивоположной стороны пресса против дисковой пилы должен
быть установлен металлический щит. Резчик обязан работать
в защитных очках.
Пресс должен быть оборудован механизированным устрой-
ством для сталкивания выпрессованной заготовки. При рабо-
те на гидравлических прессах запрещается применять инс-
трумент, не отвечающий характеру выполняемой работы.
Правка и выемка пресс-изделий из приямка вертикальных
прессов должны быть механизированы.
Запрессовку и выпрессовку втулок контейнеров следует
производить по специальным инструкциям или под руковод-
ством ответственного лица из состава инженерно-
технических работников.
При запрессовке рабочей втулки в контейнер разрешается
применять только незакаленные стаканы, пробки. Укладка
витков при намотке прутков на моталку должна быть меха-
низирована. Ручная регулировка при намотке запрещается.
Способы отделения пресс-шайбы от пресс-остатка и пода-
ча пресс-шайбы в зону прессования должны быть безопасными
213
для работающих. При отделении шайбы от пресс-остатка с
помощью отсекателя запрещается находиться против шайбы и
ставить пресс-остаток с шайбой под углом к ножу отсекате-
ля. При удалении пресс-рубашки контрольной шайбой запре-
щается заглядывать в горловину пресса. Уборка отпрессо-
ванных изделий от головки пресса и подача их на стеллаж
должны быть механизированы.
Во избежание травмирования работающих пробками и ос-
колками при прессовании в конце приемного стола должны
быть предусмотрены защитные щиты.
Запрещается обильно смазывать горячую матрицу во избе-
жание разбрызгивания смазки.
Загрузка и выгрузка слитков из печи должны быть меха-
низированы, причем участие рабочего должно сводиться к
управлению механизмами. Смену крупного инструмента следу-
ет производить при помощи мостового крана.
На всех рабочих местах должны быть вывешены инструкции
по технике безопасности. Рабочие обязаны знать эти инс-
трукции и строго выполнять изложенные в них правила.
8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Назовите типы приводов гидравлических прессов, их преимущества и не-
достатки.
2. Какие рабочие жидкости используются для привода гидравлических прес-
сов?
3. Каковы назначение и принцип действия воздушно-гидравлического аккуму-
лятора?
4. Что должен сделать машинист НАС при попадании воздуха в магистраль
высокого давления?
5. Каково назначение бака наполнения пресса?
6. Каков принцип работы системы наполнения?
7. Каково назначение сливных и предохранительных клапанов системы напол-
нения?
8. Каковы назначение и принцип работы главного распределителя?
9. Какие существуют системы управления прессом и как оно осуществляется?
10. Каковы устройство и принцип действия клапана наполнения?
11. Как осуществляется регулирование скорости на прессах с приводом от
насосно-аккумуляторной станции?
12. Назовите основные правила подготовки пресса к работе.
214
Глава VII. ТЕХНОЛОГИЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ ТРУБ
ПРУТКОВ И ПРОФИЛЕЙ
1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА
Технологию получения труб,0 прутков и профилей из меди
и ее сплавов прессованием можно подразделить на четыре
схемы: I - прессование труб, прутков и профилей на гото-
вый размер; II — прессование прутковой и трубной заготов-
ки на горизонтальных прессах; III - прессование трубной
заготовки на вертикальных прессах; IV - двойное прессова-
ние прутковой заготовки на горизонтальных прессах.
Прессование на горизонтальных прессах ведут, как пра-
вило, без смазки контейнера. Для изготовления труб ис-
пользуют слитки без отверстия; их прошивка осуществляется
на прессе. Полуфабрикаты из основной массы сплавов на ос-
нове меди после прессования не подлежат термообработке.
Исключение составляет ограниченное число специальных
сплавов, которые для повышения пластичности подвергают
закалке.
Основные технологические операции при производстве
пресс-изделий следующие: нагрев слитков, прессование, ох-
лаждение пресс-изделий, правка, неразрушающий контроль,
резка в меру и травление, после чего изделия передают на
склад или для последующей холодной обработки.
Технологические схемы производства изделий прессовани-
ем из алюминиевых сплавов более разнообразны в связи с
большой номенклатурой изделий и сложностью их геометрии.
Можно выделить шесть основных схем: I - прессование труб,
прутков и профилей постоянного сечения на готовый размер;
II - прессование прутковой и трубной заготовки; III -
прессование труб и профилей переменного сечения из круг-
лого контейнера; IV - прессование профилей переменного
сечения из профилированного контейнера с использованием
прессованной заготовки; V - прессование панелей в виде
ребристых труб из круглого контейнера с последующей их
разверткой; VI — прессование панелей из плоского контей-
нера.
Основную массу труб прессуют из полых слитков. Прессо-
вание ведут со смазкой иглы. Слитки без внутреннего от-
215
верстия используют при прессовании труб и полых профилей
в язычковые матрицы (матрицы с вмонтированной иглой). В
этом случае прессование осуществляют без смазки, так как
в противном случае невозможно получить сварной шов хоро-
шего качества. В последнее время наряду с обработкой мер-
ных заготовок начали создавать линии, на которых обраба-
тывают длинные слитки. В этом случае после гомогенизации
и нагрева слитки режут непосредственно на выходе из печи.
Все изделия из алюминиевых сплавов после прессования
подвергают термообработке - отжигу, закалке и старению. В
некоторых случаях слитки из алюминиевых сплавов после на-
грева в печи подвергают подстуживанию водой, причем под-
стуживание ведут неравномерно по длине - больше охлаждают
задний конец слитка. Это позволяет создать так называемый
градиентный нагрев слитка, обеспечивающий возможность
.прессования ряда сплавов с более высокими скоростями.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА СЛИТКА ИЛИ ЗАГОТОВКИ.
ОТХОДЫ ПРИ ПРЕССОВАНИИ
Построение любого технологического процесса начинается
с определения размера слитка или заготовки, так как от
этого зависит и производительность процесса и качество
пресс-изделий. Размеры слитков под прессование определя-
ют, исходя из максимального усилия пресса, размеров
пресс-изделий, условий достижения максимальной производи-
тельности и наибольшего выхода годного.
Масса слитка определяется массой готового пресс-
изделия и массой отходов на прессовом переделе
М = М - М или Г = И - И ,
сл изд отх сл изд отх
где М , М , М , V , V , V - соответственно
сл изд отх сл изд отх
массы и объемы слитка изделия и отходов.
Объем слитка определяется его длиной и диаметром. Ди-
аметр слитка определяют, исходя из площади поперечного
сечения пресс-изделия и допустимых минимальной и макси-
мальной для прессуемого сплава вытяжек применительно к
конкретному прессу. Минимальная вытяжка для обеспечения
хорошей проработки металла слитка должна быть не менее
10; максимальная определяется усилием пресса, стойкостью
216
прессового инструмента и пластичностью прессуемого метал-
ла. Чем выше пластичность, тем больше максимально допус-
тимая вытяжка. Ниже приведены максимальные вытяжки, при-
меняемые на практике при прессовании наиболее распростра-
ненных цветных металлов и сплавов:
Медь.................. 120/300’’
Латуни.............. 100/500-700’’
Медноникелевые
сплавы...............30/50
Бронзы алюминиевые. . 75
Бронзы фосфористые . . 30
Алюминий...............1000
АВ....................250
АМг................... 70-80
Д1, Д16................60-70
В95, В92..............80
АД31....................200
Никель...................80
П
Прессование прутков.
Слитки для прессования прутков имеют обычно отношение
длины к диаметру 2-3,5, слитки для прессования труб 1 -
2,0. Последнее связано с тем, что применение длинных
слитков при прессовании труб приводит к значительному
увеличению их разностенности. Диаметр холодного слитка
обычно принимают на 5-10 мм меньше диаметра контейнера
для того, чтобы после нагрева он свободно входил в кон-
тейнер.
В табл.11 приведены размеры слитков, прессуемых на
гидравлических прессах.
Отходы при прессовании можно разделить на два вида:
возвратные и безвозвратные. К безвозвратным отходам отно-
сятся потери металла вследствие его окисления в нагрева-
тельных печах перед прессованием - угар. Потери металла
на угар в нагревательных печах зависят от типа печи, вида
топлива, времени нагрева. В методических печах, обогрева-
емых газом, угар достигает 0,2 % от массы слитка. В ин-
дукционных печах, в которых время пребывания слитка при
высоких температурах, когда окислительные процессы проте-
кают наиболее интенсивно, мало по сравнению с таковым в
методических печах, потери металла на угар будут меньше,
чем в методических. Для индукционного нагрева величина
этих потерь принимается равной 0,1 % от массы слитка.
Основной объем отходов на прессовом переделе составля-
ют возвратные геометрические отходы: пресс-остаток, проб-
217
Таблица 11. Размеры слитков, прессуемых на гидравлических прессах
Усилие пресса, МН Диаметр контей- Размер слитка D х L, мм для
труб прутков
6 85 Вертикальные прессы 83 х Ю0-120 83 х 100-160
100 97Х 110-140 97Х 110-180
115 112Х 120-150 112Х 110-180
10 130 125 х 150 125 х 140 - 200
150 145X200 145 X 200 - 250
180 175 X 250 175 X 250
10-20 155 Горизонтальные прессы 147 X 250 147X300
180 173X300 173 x 350 - 400
205 197x300-550 195 х 500
255 247 x 350 - 400 245x300-450
25-35 205 197x300-400 195x500-700
255 247 x 300 - 450 245 x 600
300 297 X 450 297 X 600
408 396 X 400 - 550 396 X 500 - 800
300 290 x 500 - 600 290 x 700 - 900
360 350X600 350x600-800
50-80 420 410X700 410 X 700-100
650 635х 1100 —
120 - 200 800 780 х 1200-1500 —
1000 980 X 1500-1700 —
ка при прессовании труб из сплошного слитка с прошивкой
на прессе, обрезь переднего и заднего концов пресс-
изделий, пресс-рубашка (в случае прессования с рубашкой).
При прессовании величина пресс-остатка жестко регламенти-
руется. Регламентация величины пресс-остатка преследует в
основном две цели: прекратить процесс выдавливания до мо-
мента образования центральной (осевой) пресс-утяжины при
прессовании прутков; предотвратить попадание дефектов бо-
ковой поверхности слитка (боковые пресс-утяжины) в изде-
лие, так как в процессе прессования без пресс-рубашки по
достижении определенной величины пресс-остатка начинается
выдавливание металла "мертвых" зон. В настоящее время от-
сутствуют какие-либо четкие рекомендации по величине
пресс-остатка. Размеры пресс-остатка устанавливают в
большинстве случаев опытным путем, и зачастую на разных
.заводах принимают разную величину пресс-остатка даже при
218
Таблица 12. Величина пресс-остатка при прессовании цветных металлов на горизонтальных прессах
Наименование сплава Изделие
Толщина пресс-остатка, мм, при диаметре контейнера, мм
155 180 205 255 306 408,420
Медь Трубы, прутки, 20-25 20-25 20-35 20-45 20-45 30-45
профили 25-35 30-35 30-40 30-40 30-40 35-40
Л63 Трубы, прутки, 30-35 35-40 40-45 40-45 40-45 45-50
профили — 25-45 40-45 40-45 40-45 45-50
ЛС59-1 Трубы 30-35 30-40 30-40 35-40 35-50 35-60
ЛЖМц59-1-1 Прутки 30-35 35-45 35-45 40-45 40-45 40-45
Л68, ЛО70-1 Трубы 30-35 30-35 30-40 30-40 30-40 35-40
ЛОМШ, ЛАМШ Прутки - — — 35-40 40-45 40-45 45-50
БрАЖ, БрАЖМц Трубы — — 35-55 35-55 40-70 40-70
Прутки 35-40 40-45 40-45 40-45 45-50 50-65
МН95-5 Трубы — 30-40 35-40 35-40 35-40 35-40
МНЖ5-1 Трубы 30-35 — 35-40 40-45 40-45 45-55
Алюминий и его Трубы 20-25 25-30 30-35 35-40 35-40 35-40
сплавы Прутки — 30-35 35-40 40-45 40-45 40-45
прессовании одних и тех же изделий из слитков одинакового
диаметра. Это может зависеть от того, имеются или отсут-
ствуют в технологии такие операции, как обрезка заднего
конца пресс-изделия до удаления пресс-утяжины, либо тех-
нология прессования гарантирует отсутствие пресс-утяжины
на заднем конце (тогда пресс-остаток, естественно, должен
быть больше). Длина пресс-остатка определяется в основном
диаметром контейнера и практически не зависит от длины
слитка.
В табл.12 приведены принятые значения величины пресс-
остатков при прессовании из разных контейнеров. Имеющийся
разброс величин объясняется тем, что в табл.12 приведены
сводные данные различных заводов ОЦМ.
Другой .вид отходов при прессовании труб, прутков и
профилей - обрезь переднего и заднего концов пресс-
изделия. Обычно свойства переднего конца пресс-изделия
отличаются от свойств основной его массы из-за отличия
условий деформации в начальный момент выдавливания от та-
ковых в последующих периодах процесса. Эту часть пресс-
изделия обрезают. Длина обрези переднего конца для изде-
лий различных размеров может составлять от 50 до 200 мм.
В силу особенностей отделения пресс-изделия от пресс-
остатка на прессах геометрия заднего конца обычно бывает
нарушена. Кроме того, на заднем конце может быть обнару-
жена пресс-утяжина. Поэтому технология предусматривает
обрезку заднего конца. Длина обрези задней части может
изменяться в очень широких пределах (от 50 до 1000 мм) в
зависимости не только от свойств прессуемого материала,
но и от правильности задания таких технологических пара-
метров, как, например, величина пресс-остатка, использо-
вание технологической смазки.
При прессовании труб с прошивкой на прессе неизбежно
образование и отделение передней пробки. Этот вопрос изу-
чен достаточно хорошо — имеются рекомендации и методики
расчета величины пробки при различных условиях прошивки с
подпором или без него. Однако в реальных условиях произ-
водства длина пробки определяется не только факторами,
учитываемыми в методике (диаметры слитка, иглы, трубы),
но и квалификацией прессовщика, колебаниями диаметра ис-
ходного слитка (в пределах допуска), температурой нагрева
220
и другими трудно поддающими-
ся учету факторами. В силу
этого фактическую длину пе-
редней пробки рассчитать
трудно. Поэтому общая вели-
чина геометрических отходов
при освоении нового сплава
или размера изделий задает-
ся, как правило, ориентиро-
вочно на основании опыта це-
хового технолога, а затем
уточняется на балансовых
партиях. Длину пробки прини-
мают первоначально равной
2/3 длины слитка, диаметр ее
равен диаметру матрицы.
Удельный вес того или
иного вида отходов при прес-
совании изделий различного
диаметра может изменяться в
широких пределах при измене-
нии размеров прессуемого из-
делия и размеров слитка. В
табл.13 приведен пример из-
менения количества отходов-
по видам при изменении раз-
меров слитка й изделия при
прессовании труб из меди и
медноникелевого сплава МНЖ5-
1. Как следует из данных
табл.13, общее количество
отходов непостоянно. Поэтому
для оценки эффективности той
или иной технологической
схемы прессования вводят по-
нятие выхода годного, пока-
зывающее, сколько готовой
продукции можно выпустить из
одной заготовки или из одной
тонны заготовок. Выход год-
ного, как правило,выражается
СМ со
oj а>
СО CD О>
о о о о
CD О О О
со eq см
XX XX
о о о о
О О ID ID
СО СО
г- со СО
1 1 « 1 СВ § о
CJ CJ о>
“J $2 со СО
со CJ о ID
т- CN сю сю
221
Т а б л и ц a 14. Выход годного при прессовании ряда
типоразмеров прутков и труб
Изделия Размер, мм Средний выход годного, %
Прутки:
медные 14-38 87,5
40-70 81
латунные 16-40 80
Бронзовые: 41-85 66
БрАЖ9-4 20-50 62
БрОФ 7X02 Трубы: 40-60 48
медные, Ml 55X70 82,6
40X48 85
алюминиевые, Д16 55X65 84
55X72,5 79
МНЖ5-1 40X48 75,2
40X66,5 51,6
в процентах. Коэффициент выхода годного К равен про-
центному отношению массы пресс-изделий после обрези Л/изд
к массе заданных на прессование слитков (заготовок) Л/сд.
Для определения количества слитков (заготовок), необ-
ходимого для выпуска одной тонны пресс-изделий, введено
понятие "заправочный коэффициент" К^. Это величина, об-
ратная коэффициенту выхода годного: К = 1/К . Выход
3 в.г
годного изменяется при прессовании в достаточно широких
пределах в зависимости от размеров слитка и размеров
пресс-изделия. В табл.14 приведены величины выхода годно-
го при прессовании труб и прутков из медных и алюминиевых
сплавов.
3. ТЕМПЕРАТУРА НАГРЕВА СЛИТКОВ ПРИ ПРЕССОВАНИИ
Прессование цветных металлов и сплавов осуществляют в
очень широком диапазоне температур. Алюминий и его сплавы
прессуют при температурах от 200 до 500 С, медь и медные
222
сплавы - от 600 до 950 °C, титановые и никелевые сплавы -
от 900 до 1200 °C. В каждом конкретном случае прессования
задают конкретную температуру нагрева слитков внутри ука-
занных интервалов в зависимости от свойств обрабатываемых
сплавов и сортамента пресс-изделий. Так, например, сплавы
на медной основе условно подразделяются на три группы:
легкопрессуемые, среднепрессуемые и труднодеформируемые.
К первой группе относятся сплавы типа латуни ЛС59-1,
ЛОМНА, меднофосфористые сплавы, температуры прессования
которых находятся в пределах 570-680 С. Ко второй группе
относятся латуни Л63, ЛОМш 68-1, Л68; ЛО70-1. Температура
нагрева этих сплавов составляет 700-820 С. К третьей
группе можно отнести медь, томпаковую латунь, алюминиевые
бронзы и медноникелевые сплавы. Температура нагрева дан-
ных сплавов составляет 850 - 970 С.Многие сплавы на ос-
нове меди и алюминия имеют очень узкий температурный ин-
тервал прессования, нижний предел которого определяется
высоким уровнем прочностных свойств, а верхний - потерей
пластичности при повышенных температурах.
При выборе температурного режима стремятся к следую-
щему: а) максимально снизить сопротивление деформации для
уменьшения энергосиловых затрат и нагрузок на инструмент;
б) обеспечить наибольшие скорости истечения; в) поддержи-
вать температуру не выше так называемой критической для'
данного металла или сплава, превышение которой вызывает
потерю пластичности и, как следствие, разрушение пресс-
изделий; г) соблюдать оптимальные температурные условия
работы инструмента; д) получать пресс-изделия с заданными
свойствами. Таким образом, температуру нагрева слитков
устанавливают на основании свойств прессуемого металла,
размеров слитка и пресс-изделия, а также мощности прессо-
вой установки.
В табл.15 приведены температуры нагрева слитков при
прессовании труб, прутков и профилей из наиболее распрос-
траненных сплавов. Следует отметить, что при прессовании
алюминиевых сплавов температуру нагрева заготовки уста-
навливают с учетом температуры подогрева контейнера. Как
правило, эти величины взаимосвязаны.
В табл.16 приведены рекомендуемые температуры нагрева
заготовки и контейнера.
223
Таблица 15. Температура нагрева слитков для прессования
Материал Изделие Диаметр слитка, мм Температура слит- ка,'С
Медь Трубы со стенкой тол-
щиной:
<2,5 83-97 575 - 625
>2,5 83-97 600-650
<3 150 825 - 875
>3 150 775 - 825
. <4,5 175 800-850
>4,5 175 775 - 825
Прутки, полосы 200 775 - 825
Профили 250 800-850
Толстостенные трубы 300 825-875
400 875-925
Л63 Трубы со стенкой тол- 83-97 625 - 675
щиной 2 - 2,5 мм
Прутки, профили 150 625 - 725
Трубы со стенкой тол-
щиной:
<6 200 700-750
>6 250 700 - 850
<12,5 300 775-825
> 12,5 300 700 - 750
< 15 400 775 - 825
> 15 400 700 - 750
ЛС59-1, ЛЖМц59-1 Трубы всех размеров 83-97 600 - 650
ЛС59-1 Прутки, профили 200 - 400 700-750
ЛАН59-3-2 Тоже 175 - 400 700-750
ЛАН65-5 п и 200-250 700-750
ЛА77-2 м > 175 - 250 750 - 825
Л96, Л90, Л85, Трубы,прутки 175 - 300 825 - 875
Л80, Л75
МНЖ5-1 Трубы 175 - 400 880 - 930
ЛК80-3 Прутки 175 - 300 825 - 875
ЛКМЦ65-1, 5-3 м 150-200 700 - 800
ЛО90-1 Трубы 175 - 250 750 - 875
ЛО70-1 >1 175-250 650-670
Л68 » 83-97 700-750
ЛО70-1 Трубы 83-97 650 - 750
БрОФ-4-0,25 То же 83 700 - 780
МНЖМцЗО-1, 0-1,0 п 83 823-850
БрАЮ Прутки и трубы 175 - 250 800 - 875
БрАЖ 9-4 То же 175 - 250 750 - 850
БрАМц9-2 » п 175-250 750 - 850
БрАЖМц10-3-1,5 Я> N 175 - 300 775 - 825
БрАЖН 10-4-4 П И 175 - 300 825 - 875
БрБ2 » И 150 - 200 700 - 780
БрКМцЗ-1 п » 175 800 - 850
БрОФб-0,15 » и 150 - 250 650 - 750
Алюминий Трубы 145 -175 340-380
224
Продолжение табл. 15
Материал Изделие Диаметр слитка, мм Температура слит- ка, °C
Алюминий Профили 145 -175 380 - 420
Прутки и трубы 200 - 250 350 - 380
Прутки и полосы 250 380 - 420
То же 300 430 - 470
» 11 400 400 - 500
АВ Трубы, прутки, 150 - 250 250 - 300
АМг профили То же 150-250 300-440
Д1.Д16, В65, и и 150 -1000 350-480
ВД17, Д19 АД31, АДЗЗ, АД35 Прутки, профили 150 - 500 480 - 500
В92, В93, В94, Профили, трубы 650 -1000 360-430
В95, В96 АМг2, АМгЗ, АМг4 Трубы, прутки, 150-500 450 - 520
АМг5, АМгб профили То же 150 -1000 400 - 450
Никель Трубы 83-97 950-1100
» 150 - 250 1100-1200
Прутки 175-400 900 - 950
Магний, МА1, Трубы, прутки, 150 - 360 280 - 410
МА4, МА8 Цинк, ЦАМ10-5, профили То же 150-250 220 - 270
ЦАМ2-5 ВТЗ-1, ВТ6, ВТ90, Прутки, профили, 240 - 360 900-970
ВТ5, ВТ14, ВТ20 трубы Полые профили । 95 - 300 1110-1150
ВТ22 Прутки 95-360 850 - 950
ВТ22 Профили 270 - 360 950-1030
ВТ4-1 Профили тонкостенные 95 - 300 1000-1100
Таблица 16. Температуры нагрева заготовки и контейнера
Материал Температура, °C Вид изделия
заготовки контейнера
Д1, Д16, АМгб 380 - 460 350 - 370 Трубы, прессованные на готовый размер
АВ 480-510 350-370
АМг2, АМгЗ, АМг5 320 300-320 То же
АК4 250 - 320 280 - 300 »> »
АК8 430 - 460 370 - 390 >1 W
1915,1925 320 300 - 330 11 »
Д16 400 - 460 350-430 Профили общего наз-
начения
225
Продолжение табл. 16
Материал Температура, °C Вид изделия
заготовки контейнера
В95 370 - 450 360 - 430
Д1, Д19, АК6, АК8 340 - 400 300-400 Все профили
АМг2, АМгЗ, АМгб 400 - 450 350-430 То же
В93 320 - 350 300-320 м м
АД31 450-520 400-450 Профили с закалкой на прессе
При нагреве заготовок надо следить за тем, чтобы тем-
пература не превышала установленного интервала. Заготовки
из алюминиевых сплавов, нагретые до температуры, превыша-
ющей предельно допустимую, являются окончательным браком
и отправляются на переплавку.
Ниже приведены предельно допустимые температуры нагре-
ва заготовок:
Марка сплава Температура, °C
АМц, алюминий.................. 550
АМг2, АМгЗ, АМгб, АМгб, 1915, АВ,
АД31.АДЗЗ..................... 520
АК4, АК4-1.АКС, Д20........... 515
Д1, Д16, АК8, Д19,1295........ 500
В95, В93,1920 ................ 465
4. ТЕМПЕРАТУРНО-СКОРОСТНОЙ РЕЖИМ
ПРЕССОВАНИЯ
В процессе прессования вследствие деформации металла
заготовки в ней выделяется большое количество тепла, по-
вышающее температуру металла в очаге деформации по срав-
нению с температурой нагрева заготовки перед прессовани-
ем. Поэтому даже при нагреве заготовок в допустимом тем-
пературном интервале можно не получить доброкачественных
изделий из-за нарушения скоростного режима прессования.
Температура металла при прессовании и скорость истече-
ния являются главными технологическими параметрами про-
цесса. Обычно оба эти параметра объединяют в одно понятие
- температурно-скоростной режим, который определяет
структуру, свойства и Качество пресс-изделий. Строгое
соблюдение температурно-скоростного режима является осно-
226
Таблица 17. Температурно-скоростные режимы прессования
цветных металлов и сплавов
Сплав Температура, °C Скорость прессо- вания, мм/с Скорость истечения при вытяжках 10-100, м/мин
ЛС59-1 650 50-100 До 300
ЛС58-1 650-670 50 -100 То же
ЛС60-2 650 - 670 50 -100
Л63 700 - 740 50-60 150-180
Л68 680 - 710 25 75,0
Медь 700-850 60-100 До 300
БрОФ6,5-0,15 730 - 750 10-15 6-8
БрОФ7-0,2 710-730 3-5 2-3
Мельхиор (прутки) 930 - 950 25-35 75-100
МНЖ5-1 880 - 930 25-35 75 -100
Хромистые бронзы 850 - 910 25-30 75-90
МН95-5 880 - 900 30-35 60-80
Л96 820 - 850 50-70 150 - 200
ЛО70-1 650 - 670 10-15 30-45
ЛОМШ70-1-0.5 650 - 670 10-15 30-45
ЛС62-1 670 - 700 10-15 30-45
ЛЖМц59-1-1 710-750 20-30 60-90
ЛМц58-2 710-750 20-30 60-90
Алюминиевые бронзы 800 - 850 25-35 70-80
Никель и его сплавы 1100-1200 150 - 250 До 350
Алюминий 250 - 500 15-20 >50
АВ 250 - 500 5-15 18-50
Д1, Д16, В65, ВД17, 350 - 480 1 -2 2,5-3,5
ВД18.ВД19 АД31, АДЗЗ, АД35 480 - 500 5-10 12-30
АК2, АК4, АК4-1, АК6, АК8 400-450 2-4 4-6
В92, В93, В94, В95, В96 360 - 430 1 -2 2-3
АМг2 450 - 520 4-8 6,5 - 9,5
АМгЗ 450 - 500 3-4 3-6
АМг5, АМгб 430-470 1 -2 2,0-2,5
Сплавы титана 900-950 50-300 24-36
ВТ4, ВТ8, ВТ9, ВТ6, ВТ20 (прутки) ВТ5, ВТ6, ВТ 14, ВТ20 (профили тонко- стенные) 1100-1150 20-30 До 120 - 150
вой для получения изделий высокого качества. Особенно
важно это для прессования алюминиевых сплавов, которые
прессуются со значительно меньшими скоростями, чем медные
сплавы.
227
Оптимальные температурно-скоростные .режимы определяют-
ся на «сновании практического опыта работы.
В табл.17 приведены температурно-скоростные режимы
прессования тяжелых и легких цветных сплавов, наиболее
распространенные на заводах по обработке цветных метал-
лов. Приведенные данные наглядно показывают коренное от-
личие этих режимов для медных, никелевых и титановых
сплавов от режимов для алюминиевых сплавов. Прессование
основной массы сплавов на основе меди, никеля и титана —
это быстротечный процесс (собственно выдавливание длится
5—20 с). При этом допускается достаточно широкое измене-
ние скорости. Прессование же основной массы алюминиевых
сплавов - процесс длительный (время выдавливания достига-
ет 1-4 мин). Скоростной интервал прессования, как прави-
ло, ограничен.
5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕССОВАНИЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ
5.1. Силовые И температурно-скоростные параметры
прессования труб и прутков из меди, латуней и бронз
Как отмечалось выше, из меди и ее сплавов прессуют
прутки диаметром от 5,8 до 140 мм, трубы диаметром от 20
до 280 мм. Прутки диаметром до 22 мм прессуют в бухты,
более 22 мм - в отрезках. Трубы диаметром 42-48 мм со
стенкой толщиной 3—4 мм прессуют в бухты. Прессование
прутков осуществляют в одно- и многоканальные матрицы.
Число каналов в матрице в зависимости от размеров пресс-
изделий составляет от 2 до 6. В ряде случаев при прессо-
вании проволочной заготовки диаметром от 2 до 5 мм число
каналов в матрице может достигать 10-30 и даже более.
Трубы на вертикальных прессах прессуют из полых слит-
ков, на горизонтальных - из сплошных слитков с прошивкой
|ИХ на прессе. Следует иметь в виду, что при прессовании
труб с прошивкой необходимо Тщательно выполнять операцию
распрессовки слитка высоким давлением. При плохом качест-
ве распрессовки существенно увеличивается разностенность
прессованных труб.
Характерная особенность прессования сплавов на основе
меди - сложные температурные изменения в системе прессуе-
мый металл — прессовый инструмент. При прессовании медных
228
сплавов температура рабочего инструмента значительно (на
300-500 С) ниже температуры слитка. Это приводит к интен-
сивному охлаждению слитка в контейнере, особенно в на-
чальной стадии процесса.
Наибольшие сложности возникают при прессовании прутков
мелких размеров в бухты. Бухтовую прутковую заготовку
прессуют на горизонтальных прессах усилием 10-20 МН, как
правило, в одноканальные матрицы с вытяжками 300-800.
Длина бухты достигает 300-400 м. Слитки нагревают до мак-
симально возможных температур (медь до 900-950 С, латуни
до 750-780 С), и процесс выдавливания протекает при дав-
лениях, близких к номинальному усилию пресса. Специфичес-
кая особенность прессования бухтовой заготовки - большое
машинное время (время выдавливания), составляющее 70 % от
времени цикла прессования, тогда как время выдавливания
при прессовании в отрезках составляет всего 10-20 % от
времени цикла. Так, при темпе прессования 45-50 прессовок
в час, т.е. при времени цикла 72-80 с, время собственно
выдавливания изделия достигает 50 -60 с. Жесткий темпера-
турно-силовой режим требует поддержания максимального
темпа прессования, так как остановки в работе пресса при-
водят к охлаждению рабочего инструмента, что ведет к уве-
личению захолаживания слитков и к их непропрессовке. Ве-
дение же процесса на верхнем пределе температурного ин-
тервала нагрева слитков отрицательно. сказывается на ка-
честве изделий (повышенная пленистость, пережоги) и стой-
кости инструмента.
Прессование прутков в отрезках, при котором не ставит-
ся задача получения изделий максимально возможной длины,
протекает в более благоприятном температурно-силовом ре-
жиме. В данном случае прессование осуществляют с вытяжка-
ми 10-60. Температура нагрева слитков ниже на 50-100 С,
чем при прессовании бухтовой заготовки. Прессование лату-
ней и бронз осуществляют с рубашкой.
Качество изделий при соблюдении температурно-скорос-
тных режимов определяется в основном состоянием и стой-
костью рабочего инструмента.
Прессование труб и прутков в отрезках из таких метал-
лов и сплавов, как медь, латуни Л63, ЛС59-1, и алюминие-
вые бронзы, не вызывает технологических трудностей.
229
5.2. Безокислительное прессование бухтовой трубной
заготовки из меди и латуней
Заготовки из медных сплавов после горячего прессования
обычно подвергают травлению в кислотных ваннах, так как
на поверхности этих заготовок образуется слой окалины,
снижающий качество изделий и затрудняющий последующую хо-
лодную обработку. Травление осуществляют в открытых ван-
нах; при этом, помимо безвозвратных потерь металла, дос-
тигающих 0,1-0,15 %, ухудшаются санитарные условия работы
в трубопрессовых цехах. Кроме того, при прессовании бух-
товой трубной заготовки, имеющей длину 25-40 м при не-
большом внутреннем диаметре, провести травление ее внут-
ренней поверхности высококачественно практически невоз-
можно. Поэтому в процессе освоения бухтовой обработки
труб была отработана и освоена технология безокислитель-
ного прессования заготовки.
Прессование осуществляют с передней и задней пробками
в желоб с водой, установленный непосредственно на выходе
из матрицы.. Пробки на пресс-изделии формируют для исклю-
чения попадания воды внутрь пресс-изделия и через него -
на горячую поверхность рабочего инструмента. При прессо-
вании труб с передней и задней пробками изделие отделяет-
ся от пресс-остатка иглой. Схема и последовательности
операций при безокислительном прессовании приведены на
рис. 107.
После распрессовки производится неполная прошивка
слитка таким образом, что игла останавливается в 3-5 мм •
от зеркала матрицы (рис. 107, а). Затем осуществляется
совместное движение вперед иглы и пресс-штемпеля. Игла
входит в канал матрицы, а пробка остается на переднем
конце трубы (рис. 107, б). Изделие выпрессовывается в
приемную камеру, заполненную водой, на входе в которую
установлен гидрозатвор, исключающий вытекание воды при
прохождении заготовки.
По окончании выдавливания иглу выводят из канала мат-
рицы (рис. 107,в) и движением пресс-штемпеля вперед фор-
мируют заднюю пробку на трубе (рис. 107, г). После обра-
зования задней пробки движением иглы вперед отделяют из-
делие от пресс-остатка (рис. 107,д). Охлажденную в воде
230
Рже. 107. Схема безокислительного прессования трубной заготовки:
а — неполная прошивка слитка; б — начало выдавливания; в — окончание выдав-
ливания; г - образование задней пробки; д - отделение изделия от пресс-
остатка; 1 - водяная ванна; 2 - передняя пробка; 3 - задняя пробка
заготовку свертывают в бухту при помощи специальной бух-
тосверточной машины, установленной в конце приемного
стола.
Прессование в воду обеспечивает получение трубной за-
готовки с чистой, неокисленной поверхностью, что позволя-
ет исключить ее травление перед последующей холодной об-
работкой - прокаткой или волочением.
Первоначально было освоено безокислительное прессова-
ние труб из меди на прессах усилием 25-31 МН.
Заготовка после охлаждения в воде имела мелкозернистую
структуру. При этом от переднего к заднему концу величина
зерна уменьшалась. Однако на механические свойства при
прессовании меди это практически не влияет. У медных труб
неоднородность механических свойств переднего и заднего
конца не превышает 1-2 %.
Следующим этапом развития безокислительного прессова-
ния было прессование латунной бухтовой заготовки. Были
предприняты попытки прессования в воду заготовок размером
0 46 х 3 мм из латуней Л68 и Л63. Было установлено, что
при прессовании латуни Л63 охлаждение заготовки в воде
приводит к резкому снижению ее пластических характерис-
тик. Это значительно осложняет последующую холодную обра-
ботку волочением. Поэтому безокислительное прессование
заготовок из латуни Л63 не нашло пока распространения. Их
прессуют на стеллаж с последующим замедленным охлаждением
231
Таблица 18. Механические свойства трубной заготовки из латуни Л68
1Прес> °C Временное сопротивление, МПа Относительное удлинение, %
передний конец задний конец передний конец задний конец
Размер изделия 45 х 39 мм
690 250 320 63 67
260 310 60 63
700 250 310 61,5 63
250 315 61 68,5
710 245 320 64,5 68,5
250 330 65 67
250 300 53,5 68,5
720 245 ЗМ 61 67
220 260 54,5 61,5
730 205 260 57 63
Размер изделия 46 х 40 мм
700 250 315 61,5 68,5
710 245 310 58,5 65,5
720 250 310 60 63
730 195 235 54 63
215 260 54,5 61,5
Размер изделия 46,5 х 40,5 мм
670 265 360 64,5 66
680 260 300 53,5 64,5
690 265 360 64 68,5
700 255 310 65 66
710 235 315 66 63,5
на воздухе. В воду из латуни Л63 прессуют лишь толсто-
стенные заготовки для прокатки на станах ХПТ.
Из латуни Л68 возможно получение безокислительным
прессованием заготовок с уровнем свойств, благоприятным
для последующей холодной обработки. Для этого необходимо
строго соблюдать температурно-скоростной режим прессова-
ния: температуру 700 ± 10 °C, скорость 20-25 мм/с.
Соблюдение установленного оптимального температурно-
скоростного режима прессования позволяет получить заго-
товки с равномерной мелкозернистой структурой и достаточ-
но высокими механическими свойствами (табл. 18). Следует
отметить, что при прессовании латуней неоднородность ме-
ханических свойств по длине трубы достигает 20-25 %. В
настоящее время освоено безокислительное прессование за-
готовок из меди и латуни Л68 как тонкостенных (стенка 3-
232
3,5 мм) - для волочения на барабанных станах, так и тол-
стостенных (стенка 6-10 мм) - для прокатки на станах ХПТ.
На заводах по обработке цветных металлов было освоено
также прессование в воду трубных заготовок диаметром 60-
70 мм со стенкой толщиной 5-8 мм из медноникелевых спла-
вов МНЖ5-1, МНЮ, МН15 и МНЖМцЗО-1-1. При прессовании за-
готовок из этих сплавов, обрабатываемых при 860-950 С,
температура в приемном желобе для устранения их коробле-
ния должна быть 75-85 С.
5.3. Прессование малопластичных материалов
Особое место среди сплавов меди по своим технологичес-
ким режимам занимают оловянно-фосфористые бронзы и оловя-
нистые латуни. Оловянно-фосфористые бронзы в литом состо-
янии имеют ярковыраженную дендритную структуру и проявля-
ют повышенную склонность к ликвации при кристаллизации
(дендритная структура характеризуется крупными развет-
вленными зернами кристаллизации преимущественно радиаль-
ного направления; ликвация - неоднородность химического
состава сплава в объеме слитка или крупного зерна, выз-
ванные особенностями кристаллизации сплавов с легирующими
добавками). Дендритная структура и ликвационные явления
существенно снижают пластичность материалов, ограничивают
возможность их горячей обработки давлением в литом состо-
янии и требуют предварительной деформации исходной заго-
товки.
В холодном состоянии бронза имеет высокие прочностные
и пластические характеристики. С повышением температуры
прочностные характеристики сплава ухудшаются, но при
700-800 °C (в интервале температур горячей обработки) ос-
таются достаточно высокими (<г = 30-5-50 МПа). Пластические
в
свойства резко ухудшаются и при 550-600 °C достигают ми-
нимального значения (3 = 2,5 -г- 3 %, ф = 3 %). При повыше-
нии температуры до 750 °C наблюдается некоторый рост
пластичности (3 = 6,5 + 7 %, Ф = 7 %), а затем снижение
при 800 °C (3 = 2,7 %, ф = 3 %).
Специфика изменения механических характеристик оловян-
но-фосфористых бронз обусловливает необходимость их прес-
сования в очень узком температурном интервале
233
(700-750 °C). Обычно полуфабрикаты из малопластичных спла-
вов на основе меди изготовляют двойным прессованием. При
изготовлении прутков из литого слитка диаметром 250-300
мм прессуют заготовку диаметром 100-150 мм на прессе уси-
лием 30-50 МН. Из них делают шашки для второго прессова-
ния, которое осуществляют на прессах усилием 10-15 МН.
Трубы из малопластичных материалов, как правило, получают
на вертикальных прессах, используя в качестве заготовки
полые шашки из прутков d = 80-5-100 мм, отпрессованных с
малыми степенями деформации на горизонтальных прессах.
К достоинству схемы с двойным прессованием можно от-
нести пластическое формоизменение литого металла в усло-
виях благоприятной схемы напряженного состояния (трехос-
ное сжатие) с незначительными деформациями. При первом
прессовании происходит дробление литой структуры слитка,
повышающее его пластичность, устраняется рыхлость, поры,
макро- и микронарушения по сечению слитка. Это обеспечи-
вает при втором прессовании получение высококачественных
пресс-изделий.
Недостатками схемы являются высокая трудоемкость обра-
ботки, низкий выход годного и, как следствие, низкие тех-
нико-экономические показатели производства. Следователь-
но, прессование полуфабрикатов из малопластичных материа-
лов непосредственно из литой заготовки имеет очевидные
преимущества, так как снижается трудоемкость, повышается
выход годного и обеспечивается возможность получения
трубной заготовки в широком диапазоне размеров.
Повышение пластических характеристик литых слитков из
оловянно-фосфористых бронз может быть достигнуто гомоге-
низационным отжигом при 610 С в течение 6 ч. Это позво-
ляет расширить температурный интервал горячей обработки
на 80 С, который находится в данном случае в пределах
/>50-780 С. Трубные заготовки хорошего качества могут
быть получены при температуре нагрева слитков 750 °C и
скорости прессования 10-12 мм/с. Бронза ОФ7-0.2 имеет бо-
лее узкий температурно-скоростной интервал горячей обра-
ботки. При прессовании прутков диаметром 35-45 мм из не-
гомогенизированных слитков размером 0 150x450 мм изделия
хорошего качества можно получить только при скорости
прессования 2-3 мм/с и температуре не выше 710 °C.
234
Наряду с оловянно-фосфористыми бронзами трубы довольно
широкого сортамента изготовляют из латуни ЛО70-1.
Изделия хорошего качества из данного сплава можно по-
лучить на горизонтальных прессах при следующих режимах
прессования: температура нагрева слитков 670-710 С, ско-
рость прессования не более 10-12 мм/с. Повышение темпера-
туры или скорости приводит к появлению трещин.
Следует помнить, что рассмотренные сплавы очень чувст-
вительны к изменению скорости прессования. Малейшее пре-
вышение скорости сверх допустимого предела приводит к об-
разованию поперечных трещин. Поэтому необходимо следить
за поддержанием постоянной скорости в процессе выдавлива-
ния.
5.4. Прессование медноникелевых сплавов
В настоящее время трубные заготовки прессуют в основ-
ном из мельхиора МНЖМц 30-1,0, сплава МНЖ5-1 и куниалей -
сплавов меди с 12-15 % Ni и 1,2-3 % А1.
Характерной особенностью медноникелевых сплавов явля-
ются их высокие прочностные свойства при температурах го-
рячей обработки. Так, при 900 С временное сопротивление
сплава МНЖ5-1 составляет 32 МПа, МНЖМцЗО-1-1 - 45 МПа,
что почти вдвое выше временного сопротивления меди. По-
этому при выборе температурного интервала обработки спла-
ва исходят в основном из его прочностных характеристик.
Оптимальный температурный интервал нагрева слитков из
сплава МНЖ5-1 при прессовании на стеллаж составляет
880-930 С; при температурах выше указанной ухудшается
качество пресс-изделий - повышается количество плен и по-
являются разгарные трещины. Скорость прессования при ра-
боте в оптимальном режиме не должна превышать 40-45 мм/с,
так как с ее увеличением повышается температура очага де-
формации за счет тепла деформации и вследствие этого по-
являются дефекты на заготовках.
Особенностью куниалей является высокое содержание в
них алюминия, чем обусловливается образование при нагреве
на поверхности слитков жесткой окалины, плотно связанной
с основным металлом. Это приводит к чрезвычайно быстрому
износу инструмента, а заготовки получаются низкого ка-
235
чества. Наиболее действенным при совершенствовании про-
цесса прессования куниалей является применение эффектив-
ных смазок.
5.5. Прессование со смазкой контейнера
Медные сплавы прессуют со смазкой контейнера на верти-
кальных прессах, используя обточенную заготовку и кони-
ческие матрицы. На горизонтальных прессах прессование
осуществляют в основном без смазки контейнера. Это объяс-
няется тем, что применение смазки с использованием тради-
ционных плоских матриц приводит к заметному ухудшению ка-
чества поверхности пресс-изделий. Однако высокая эффек-
тивность процесса прессования со смазкой контейнера спо-
собствует ее постепенному внедрению в производство.
Данный процесс позволяет снизить усилие прессования на
20-40 % в зависимости от свойств смазки.
Из сплава МНЖ5-1 прессуют заготовки в очень широком
диапазоне размеров - 40 х 2,5 до 280 х 15 мм. Прессование
ведут с образованием рубашки.
Трубы из мельхиора имеют наиболее ответственное назна-
чение при дальнейшей эксплуатации, поэтому к свойствам и
качеству поверхности труб предъявляют повышенные требова-
ния. Трубы из мельхиора длительное время изготовляли
двойным прессованием: на прессах 30-35 МН прессовали пру-
ток диаметром 78-82 мм, из которого вытачивали шашки для
прессования на вертикальных прессах. При прессовании
прутка температура нагрева слитка составляла 900-950 °C.
Высокие давления, развиваемые вертикальными прессами,
позволяют прессовать трубную заготовку при 780-820°С, что
в совокупности с использованием обточенных и просверлен-
ных шашек обеспечивает высокое качество заготовок. В нас-
тоящее время применение процесса скальпирования позволило
освоить одинарное прессование высококачественных загото-
вок большой массы из мельхиора МНЖМц-1-1 на горизонталь-
ных прессах.
При прессовании со смазкой применяют специальную сбор-
ку инструмента, в которой матрицедержатель с матрицей
имеют радиально-коническую рабочую поверхность, плавно
сочленяющуюся со втулкой контейнера, что исключает обра-
зование пресс-утяжины. Прессование со смазкой контейнера
236
позволяет увеличить длину обрабатываемых слитков, при не-
обходимости снизить температуру их нагрева, устранить об-
разование прессовой утяжины I рода и уменьшить толщину
пресс-остатка, т.е. повысить качество пресс-изделий и вы-
ход годного.
Для получения труб высокого качества в данном случае
обязательно требуется скальпирование или обточка слитков,
так как все поверхностные дефекты слитка при прессовании
со смазкой с применением радиальных или конусных матриц
переходят на поверхность изделия. Следует отметить, что
при прессовании и со скальпированием используют слитки,
диаметр которых на двойную толщину срезаемого слоя больше
диаметра обычных слитков. Толщина срезаемого слоя опреде-
ляется качеством поверхности слитков, непосредственно
связанным с методом их отливки.
Ниже приведены рекомендуемые толщины скальпируемого
слоя при полунепрерывном и наполнительном литье, мм:
Сплав Полунепрерывное литье
Медь.......................1-2
Латунь Л68, Л63............2—3
Медноникелевые сплавы. . . . 2—3
Бронзы:
алюминиевые...............2-3
фосфористые.............3-4
Наполнительное литье
2-3
3-4
3-4
3-4
4-5
Усилие скальпирования при указанной толщине срезаемого
слоя будет составлять: минимальное (обработка меди)
300-500 кН, максимальное (обработка медноникелевых спла-
вов) 700-1000 кН.
При прессовании меди и ее сплавов применяются следу-
ющие смазки: для матриц - густая смазка из гудрона с гра-
фитом; для игл и рабочих врулок - жидкая смазка с напол-
нителем.
В качестве жидкой составляющей используют машинное
масло, в качестве наполнителя - графит, тальк, свинцовый
сурик. Наиболее эффективна смазка, состоящая из смеси ма-
шинного масла с 10 % графита и 20—25 % свинцового сурика.
Недостатком указанных смазок является выделение большого
количества газов при их сгорании, что ухудшает санитарные
237
условия труда прессовщиков и требует оборудования пресса
специальными вытяжными вентиляционными устройствами.
В последние годы появились смазки на солевой основе,
представляющие собой водные растворы солей, имеющих тем-
пературу плавления 800-850 С. Хорошие результаты при
прессовании прутков из меди и труб из сплава МНЖ6-1 пока-
зала смазка, включающая триполифосфат и буру. Она обеспе-
чивает снижение усилия прессования на 15-20 % по сравне-
нию, с традиционным прессованием без смазки. Достоинство
солевых смазок в том, что они не загрязняют атмосферу и
легко смываются с пресс-изделия горячей водой.
В ряде случаев при прессовании труднодеформируемых
медноникелевых сплавов применяют предварительное электро-
литическое омеднение прессуемых слитков, что обеспечивает
снижение усилий выдавливания на 10-15 % за счет уменьше-
ния сил контактного трения.
5.6. Прессование профилей из медных сплавов
Из меди и ее сплавов прессуют большое количество
сплошных и полых профилей для нужд энергетического маши-
ностроения, электротехнической и атомной промышленности,
авиа- и автостроения. Сплошные профили имеют достаточно
простую форму поперечного сечения; их прессуют на гори-
зонтальных прессах в плоские матрицы, калибровку которых
при необходимости осуществляют смещением центра тяжести
профиля относительно центра матрицы. Наиболее массовой
продукцией являются коллекторные полосы трапециевидного
сечения. Технология прессования сплошных профилей отлича-
ется от технологии прессования прутков скоростью выдавли-
вания. Прессование профилей стремятся проводить при мини-
мальной скорости, чтобы уменьшить их скручивание при не-
симметричном поперечном сечении. Для этих же целей в ряде
случаев профили прессуют в двухканальные матрицы; при
этом уменьшается неравномерность течения металла.
Сортамент полых профилей разнообразен. По сложности
изготовления их условно можно подразделить на пять групп
(рис. 108): I - профили симметричные прямоугольные (квад-
ратные) с центральным круглым отверстием или круглые с
центральным отверстием, отличным от круга; II - профили
238
Рас. 108. Конфигурация ти-
повых профилей из меди и ее
сплавов
симметричные прямо-
угольные с прямо-
угольным центральным
отверстием; III -
профили с одной осью
симметрии со смещен-
ным круглым отверс-
тием (рис. 108, а,
б) и круглые профили
с внутренними несим-
метричными выступами
(рис. 108, в); IV -
профили прямоуголь-
ные с прямоугольным
смещенным отверстием; V — профили с несколькими внутрен-
ними каналами.
При прессовании профилей первой группы калибровка ин-
струмента сводится к определению размеров канала матрицы
и иглы с учетом температурной усадки металла после прес-
сования и допусков на размеры профилей. С достаточной для
практики точностью припуск на усадку принимается равным
1 % при габаритных размерах изделий до 60 мм и 2 % - бо-
лее 60 мм. В зависимости от размеров канала и длины про-
филей их прессуют либо на вертикальных, либо на горизон-
тальных прессах. На вертикальных прессах изготовляют про-
фили с каналом диаметром от 5 до 30 мм, на горизонтальных
прессах - с каналом не менее 13 мм. Прессование профилей
большой длины (20—30 мм) с малым отверстием рабочего ка-
нала (13-30 мм) осуществляют с использованием "бутылоч-
ных" игл, рабочий носик которых изготовляют из жаропроч-
ных сплавов типа ЭИ867 и ЖС6К.
Как показывает практика, подобные профили необходимо
прессовать из полых, предварительно просверленных или
прошитых слитков. Прошивка слитков непосредственно при
239
прессовании профилей приводит к чрезвычайно низкой стой-
кости игл, что не позволяет создать стабильного процесса.
Так, при прессовании длинномерных проводников (25-35 м)
размером 24x24, 0 14 мм из сплошных слитков сплава меди с
серебром диаметром 250x350 мм стойкость рабочих носиков,
изготовленных из сплавов ЭИ867 (ХН62МВКЮ) и ЖС6К, состав-
ляет 5-7 прессовок. При прессовании полых слитков она до-
стигает 40-60 прессовок.
Прессование второй группы профилей осложняется необхо-
димостью точной настройки и фиксации от разворота иглы
относительно канала матрицы. В данном случае при прессо-
вании применяется специальная сборка инструмента. При
прессовании прямоугольных профилей с прямоугольным отвер-
стием на горизонтальных прессах иглодержатель 2 имеет
конструктивное исполнение, обеспечивающее его связь с
жестко закрепленным пресс-штемпелем 1, что исключает его
поворот при возвратно-поступательном движении (рис. 109).
Иглодержатель имеет перемещающийся внутри фиксатора 5 на-
правляющий участок 4, длина которого должна быть не мень-
ше длины прессуемого слитка, и центрирующий бурт 3, иск-
лючающий возможность попадания иглодержателя в фиксатор,
так как не нарушается соосность пресс-штемпеля и иглодер-
жателя, как при обычном исполнении. Игла 8 крепится к иг-
лодержателю хвостовиком 6. Цилиндрическая часть иглы 7
обеспечивает возможность применения пресс-шайб 9 с круг-
лым отверстием. При такой конструкции прессовой оснастки
положение иглы фиксируется относительно неподвижного
пресс-штемпеля. Матрицу устанавливают в заданном положе-
нии и фиксируют в матрицедержателе после установки иглы.
Для прессования профилей со смещенным отверстием (рис.
108, группы III и IV) требуется специальная калибровка
инструмента. Отсутствие подобия геометрических размеров
заготовки и изделия приводит к значительной неравномер-
ности деформации металла по сечению слитка. При различной
скорости истечения отдельных элементов профиля возникают
растягивающие напряжения, а также происходит скручивание
готового изделия по длине. Меры, способствующие выравни-
ванию скоростей истечения металла, следующие: 1) совмеще-
ние центра тяжести сечения профиля с осью контейнера; 2)
применение язычковых матриц; 3) изменение высоты ь;алибру-
240
Рис. 109. Сборка инструмен-
та для прессования профилей
А-А
юших поясков матрицы на различных участках; 4) применение
матриц с дополнительными отверстиями (холостым прутком);
5) многоканальное прессование.
Рис. 110. Матрица для прессования из медных сплавов полых профилей с одной
осью симметрии
Наиболее широкое распространение при прессовании про-
филей из меди нашел способ калибровки матриц с "холостым"
прутком, т.е. применение матриц с одним или несколькими
дополнительными отверстиями (рис. 110, а, б). Данный спо-
соб часто является единственно возможным для получения
полых профилей сложной конфигурации.
На величину смещения иглы при прессовании существенное
влияние оказывает соотношение между "неуравновешенной"
площадью профиля и площадью поперечного сечения "холосто-
го" прутка. Для определения диаметра холостого прутка
пользуются зависимостью Ю.Ф.Шевакина и А.М.Рытикова:
D = 2а 1 + VI + П /(пап)
пр ( 1 '
где Dnp - диаметр прутка; п - число прутков; - пери-
метр контура 1 по иглё и матрице (см. рис. 108);fl = (F -
- F ) / П2> где F( и F^ - площади сечений контуров 1, 2
(см. рис. 108); П2 - периметр контура 2 по игле и мат-
рице.
Основным недостатком калибровки матриц с "холостым"
прутком является низкий выход годного, так как 25-35 %
металла составляют отходы в виде "холостого" прутка. Для
устранения потерь металла в "холостой" пруток пытались
применять для прессования полых профилей со смещенным от-
верстием матрицы с уступами (рис. 110, в). Уступ уменьша-
ет очаг деформации со стороны тонкой стенки, в результате
чего радиальная сила, действующая на иглу с этой стороны,
также уменьшается. Однако применение матриц с уступами не
позволяет получить стабильные размеры профилей и оправда-
но лишь при изготовлении профилей со свободными допус-
ками.
Более эффективным при прессовании ряда типоразмеров
профилей с одной осью симметрии оказывается применение
двухканальных матриц (рис. 110, г). Однако настройка ин-
струмента в данном случае очень сложна и трудоемка. Хоро-
шие результаты дало применение матриц с элементами накло-
на (рис. 110, д), облегчающими течение металла к тонкой
стенке профиля. Применение матриц данной конструкции поз-
242
волило осуществить прессование профилей арочного типа
(рис. 110, е) без "холостого" прутка и значительно повы-
сить выход годного.
При прессовании профилей с несколькими внутренними ка-
налами (см. рис. 108, V группа) на обычных матрицах про-
исходит сильное смещение игл к центру слитка и, следова-
тельно, получить профили с заданными размерами без специ-
альной калибровки инструмента невозможно. Применение ка-
либровки матриц с "холостым" прутком в данном случае не-
рационально, так как требуется изготовлять матрицы с дву-
мя дополнительными каналами, и снижается выход годного.
Такие профили получают прессованием в плоские матрицы с
применением застопоренной иглы с двумя рабочими носиками
либо прессованием с двумя подвижными иглами в матрице с
уступами. Практика показала, что при прессовании с засто-
поренной иглой достигается большая точность размеров про-
филей. Однако вследствие разделения потоков металла боль-
шой иглой и попадания в место слияния потоков частиц ока-
лины, смазки и т.п. в центральной части профиля (между
каналами) наблюдается расслоение. Прессование с подвижны-
ми иглами в матрице с уступами обеспечивает удовлетвори-
тельную геометрию профилей при отсутствии внутренних де-
фектов.
В последние годы для изготовления профилей из меди и
ее сплавов стали применять в ряде случаев язычковые мат-
рицы. Наибольший интерес из язычковых матриц для прессо-
вания меди и ее сплавов представляют разработки, выпол-
ненные под руководством Ю.Ф.Шевакина.
Основными недостатками известных язычковых матриц при
прессовании медных сплавов, помимо низкого качества свар-
ного шва, являются их малая стойкость, а именно - стой-
кость рассекателей и сложность отделения пресс-остатка от
матрицы. Для устранения указанных недостатков предложена
матрица, у которой рассекателем служит игла, соединенная
с иглодержателем (рис. 111). Игла свободно перемешается в
направлении, обратном направлению прессования, и имеет
ограниченное перемещение в направлении матрицы. В рабочем
положении игла 4 устанавливается таким образом, что пере-
ходной конус 2 опирается на гнездо матрицы 1. При этом
калибрующий носик иглы расположен в рабочем канале матри-
243
Рис. 111. Комбинированная мат-
рица для прессования профилей
из меди
цы. Металл заготовки
через питающие каналы
3 поступает в камеру
сварки и далее в очко
матрицы. По окончании
прессования игла, со-
единенная с иглодержа-
телем 5, выводится из
матрицы, чем обеспечи-
вается простое отделе-
ние пресс-остатка.
Матрица данной кон-
струкции имеет высокую
стойкость, так как
мост-рассекатель в обычно принятом исполнении в ней от-
сутствует, и позволяет получать изделия сложной конфигу-
рации с высокой точностью (± 2 %) размеров. Качество сва-
рного шва при применении указанных матриц также выше бла-
годаря тому, что после прошивки слитка иглой обеспечива-
ется сплошность переднего конца пресс-изделия. Промышлен-
ные испытания разработанного инструмента показали, что
при прессовании латуней качество сварного шва выше, чем
при прессовании меди.
6. ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕССОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ
И ЕГО СПЛАВОВ
6.1. Прессование прутков, труб и профилей
постоянного поперечного сечения
Прутки из алюминиевых сплавов прессуют диаметром от 6
до 280 мм, трубы - наружным диаметром от 25 до 280 мм с
толщиной стенки 1,5 мм и выше, профили сплошные и полые -
самой различной конфигурации. С целью получения поверх-
244
ности высокого качества прессование обычно ведут без
смазки контейнера в плоские матрицы.
Алюминиевые сплавы прессуют без образования рубашки,
так как рубашка приваривается к контейнеру, и удаление ее
затруднено. Трубы прессуют в основном из полой заготовки,
так как при прошивке прочных алюминиевых сплавов наблюда-
ется интенсивное налипание металла на иглу. При этом при-
меняют как подвижные, так и неподвижные ступенчатые иглы.
Иглы перед прессованием обязательно смазывают.
В последние годы освоено прессование труб и профилей
из ряда мягких сплавов с прошивкой на прессе аналогично
прессованию сплавов на основе меди. При прессовании труб
большого диаметра прошивку осуществляют в две стадии.
Матрицу закрывают заглушкой, после распрессовки слитка
снимают давление с пресс-штемпеля и прошивают слиток иг-
лой с образованием стакана. Затем удаляют заглушку, иглой
выдавливают дно стакана и проводят прессование. При прес-
совании труб диаметром менее 100 мм прошивку проводят не-
посредственно на матрице с образованием пробки.
Прессование труб и прутков осуществляют как с прямым
(прямое прессование), так и с обратным (обратное прессо-
вание) истечением. При прессовании с прямым истечением
достигается высокое качество поверхности пресс-изделий,
так как у матрицы образуется недеформируемая зона метал-
ла, исключающая попадание дефектов из области контакта
слитка с контейнером на поверхность трубы. Однако при
данном процессе очень высокие энергосиловые затраты на
преодоление трения слитка по контейнеру и игле, неравно-
мерны свойства и структура по длине и сечению изделий,
велики отходы металла в пресс-остаток, достигающие в от-
дельных случаях 10 % и даже более.
При прессовании с обратным истечением усилие прессова-
ния снижается на 20-50 %, оно не зависит от длины слитка,
что позволяет снизить температуру прессования и повысить
скорости истечения; отходы в пресс-остаток значительно
уменьшаются, так как его длина уменьшается в виду отсут-
ствия пресс-утяжины. Но качество поверхности хуже, чем
при прессовании с прямым источником, что обусловлено
очень малой высотой недеформируемой зоны.
Отличительной особенностью алюминия и его сплавов яв-
245
ляется их способность свариваться под давлением. Поэтому
при прессовании труб и полых профилей очень широко приме-
няется способ прессования со сваркой через комбинирован-
ные (язычковые) матрицы с вмонтированной иглой, которые
обеспечивает получение изделий с высокой точностью разме-
ров. В этом случае полые изделия прессуют из сплошных
слитков, смазка инструмента не допускается.
Скорость истечения при прямом и обратном прессовании
При прессовании алюминиевых сплавов машинное время,
т.е. время выдавливания изделия, занимает 60-80 % времени
цикла прессования. Поэтому скорость прессования (скорость
истечения изделия) оказывает значительное влияние на про-
изводительность прессов и технико-экономические показа-
тели процесса. Скорость истечения в первую очередь опре-
деляется температурой нагрева заготовки: чем выше темпе-
ратура нагрева заготовки, тем меньше допустимая скорость
истечения. Ниже приведены значения допустимых скоростей
истечения, м/мин:
Сплав Д1 Д16 В95
Температура заготовки, С:
270 . 12,7 10,0 6,4
300 12,0 8,0 6,0
350 7,2 6,0 4,0
400 . . . 4,0 3,0 2,6
Уменьшение скорости истечения при повышении температу-
ры нагрева заготовок обусловлено тем, что при прессовании
повышается температура пресс-изделия от начала к концу
процесса за счет тепла деформации, и она при прочих рав-
ных условиях тем выше, чем больше скорость прессования.
Возрастание температуры в очаге деформации выше допусти-
мого для сплава уровня может привести к растрескиванию
пресс-изделия. Следовательно, при повышении скорости
прессования требуется снижение температуры заготовки, что
не всегда возможно, так как при этом повышаются усилия
прессования из-за увеличения прочностных характеристик
заготовки. На допустимую скорость истечения влияют также
характер перемещения металла относительно иглы и контей-
246
нера, условия трения в контейнере, теплоотвод от зоны
очага деформации.
Как отмечалось выше, трубы прессуют на подвижных и
застопоренных (конически-ступенчатых) иглах. Применение
последних позволяет получать трубы более точных размеров.
Однако в связи с тем, что трение по игле в данном случае
значительно выше, чем при прессовании на подвижных иглах,
выше и энергозатраты, для компенсации которых увеличива-
ется температура заготовки. При этом допустимые скорости
истечения в 1,5 - 2 раза снижаются (табл.19).
Еще больший эффект достигается в случае прессования с
обратным истечением, при котором отсутствует перемещение
металла заготовки относительно контейнера. Благодаря
Таблица 19. Допустимые скорости истечения при прессовании
с подвижной й неподвижной иглой
Марка сплава Размер заготовки, мм Размер трубы Скорость истечения при прессовании, м/мин, с иглой
сечение длина
неподвижной подвижной
Д1 160X64 420 53X39 3,5 5,0
Д16 156X64 360 29X22 2,7 3,3
АМгб 256 X 64 260 44X38 2,5 3,2
АМг2 160X63 380 42X26 7,0 11,0
Таблица 20. Скорости истечения при прямом и обратном методах прессования
Марка сплава Прямое прессование Обратное прессование
t,°C уист> м/мин t,°C уист, м/мин
Д1 400 Трубы 4,0 300 12
В95 400 2,6 300 6
АМг2 480-510 Прутки 2,5-3 380 - 400 8,0
АМг5 490 - 520 1,8-2 380 - 400 5,0
Д16 440 - 460 1,0-1,5 330 - 350 4,0
АД31 450 - 500 Профили 50 420 - 450 60
Д16 440 - 460 0,7 -1,0 330-350 2,5
247
уменьшению усилия прессования температура может быть по-
нижена на 100 — 150 С, что позволяет осуществлять про-
цесс прессования со скоростями истечения в 2-3 раза боль-
шими, чем при прямом прессовании (табл.20).
Увеличение скоростей истечения, а также выхода годного
при прессовании с обратным истечением дает возможность
повысить производительность пресса. Ниже приведена произ-
водительность пресса 50 МН при прессовании прутков сплава
Д16 с прямым и обратным истечением:
Диаметр прутка, мм..........................
Производительность, т/смена:
прямое прессование..........................
обратное прессование....................
30 50 100 200
3,5 8,0 7,5 11,2
4,5 8,5 11,2 13,0
Следует отметить, что изделия, отпрессованные обратным
методом, обладают практически одинаковыми механическими
свойствами и равномерной структурой как по длине, так и
по сечению. Это имеет особенно существенное значение для
ряда изделий, так как равномерная структура - это один из
наиболее труднодостижимых показателей качества продукции
при прямом прессовании. Кроме того, вследствие отсутствия
трения при обратном прессовании меньше перепад температур
по сечению заготовки, поскольку в контактных областях не
выделяется теплота трения. Это особенно важно для спла-
вов, прессуемых в узком интервале температур.
Хорошие результаты (повышение скорости истечения ме-
талла) дает снижение температуры пластической зоны путем
охлаждения матрицедержателя и прилегающей к нему части
втулки контейнера водой (конструкция инструмента будет
рассматриваться в гл. VIII). Как показывает опыт, при ра-
боте с водоохлаждаемым инструментом скорости истечения
можно увеличить на 30 - 60 %.
Прессование со смазкой. Прессование без пресс-остатка
Процесс прессования со смазкой контейнера был известен
давно, однако его применение сдерживалось низким качест-
вом смазки и необходимостью применения специальной инст-
рументальной оснастки для обеспечения надежного сочлене-
ния контейнера и матрицедержателя и их герметизации. Низ-
248
T a 6 л и ц a 21. Сравнительная оценка процессов прессования прутков
профилей из алюминиевых сплавов без смазки и со смазкой
Показатели прессования Без смазки Со смазкой
Скорость истечения, м/мин: сплав Д16: пруток 4-5 10 - 15
фасонный профиль 2-4 6 - .8
сплав Д1: пруток 5-6 15 - 20
фасонный профиль 3-4 8-10
сплав В95: пруток 2-3 5-7
фасонный профиль 1,5 - 2,5 4-6
Крупнокристаллический ободок Не образуется
Структура и механические свойства по длине ....... . . . . . Неравномерные Равномерные
Давление прессования, % . . 100 50-60
кое качество смазки приводит к образованию разрывов сма-
зочного слоя между инструментом и заготовкой, и, как
следствие, к налипанию металла на инструмент в местах
разрыва смазки. Это значительно ухудшает качество поверх-
ности пресс-изделий - приводит к появлению на их поверх-
ности надиров и рисок.
В последнее десятилетие сотрудниками ВИЛСа были разра-
ботаны основные параметры прессования со смазкой (геомет-
рия инструмента, требования к чистоте поверхности инстру-
мента, составы смазок, вопросы герметизации поверхности
контейнера и матрицы), что позволило создать промышленную
технологию прессования со смазкой труб, прутков и профи-
лей. Прессование со смазкой контейнера позволяет увели-
чить скорость истечения в 2 - 4 раза, повысить однород-
ность свойств и структуры по длине изделий (табл.21).
Дальнейшим развитием процесса прессования со смазкой
явилась разработка процесса прессования без пресс-остатка
(полунепрерывного прессования). Как и при обычном прессо-
вании со смазкой, при прессовании без пресс-остатка важ-
ную роль играет герметизация сочленения контейнера и мат-
249
рицедержателя, исключающая затекание смазки между ними, и
нарушение целостности смазочной пленки. Матрицедержатель
имеет коническую или сферическую форму и плавно сопряга-
ется со втулкой контейнера. Прижим контейнера к матрице-
держателю должен быть достаточно большим, чтобы исключить,
их разгерметизацию. Схема процесса приведена на рис.112.
При прессовании без пресс-остатка пресс-шайба 3, как и
матрицедержатель 5 с матрицей, выполняются сферическими.
Прессование осуществляют со смазкой контейнера 2 и матри-
цедержателя 5 следующим образом. СлитоК 4 загружают в
контейнер и осуществляют его выдавливание примерно на 2/3
длины. Затем пресс-штемпель 1 отводят назад и в контейнер
подают очередной слиток 6. Осуществляют распрессовку оче-
редного слитка и окончательное
выдавливание первого слит-
ка последующим. Конфигу-
рация рабочего инструмен-
та (пресс-шайбы и матри-
цедержателя) подобрана
таким образом, что обес-
печивает получение глад-
ких торцов прутков 7 и 8
и их свободное разделе-
ние.
Пресс-шайба в данном
процессе неподвижно зак-
реплена на пресс-штемпе-
ле, и процесс осуществля-
ют без расчленения кон-
тейнера и матрицедержате-
Рже. 112. Схема полунепрерывного
прессования прутков:
а — начало прессования первого
слитка; б - загрузка второго
слитка; в - окончание выдавлива-
ния первого слитка; / - прессова-
ние второго слитка
250
ля при переходе от одной заготовки к другой. Поэтому про-
цесс называют полунепрерывным прессованием.-
При полунепрерывном прессовании из цикла исключаются
такие длительные вспомогательные операции, как отвод кон-
тейнера от матрицедержателя, отделение изделия от пресс-
остатка и пресс-остатка от матрицы. С увеличением скорос-
ти истечения и снижением вспомогательного времени произ-
водительность пресса повышается в 2,5 - 3 раза.
Ниже приведена производительность пресса усилием 7,5МН
при полунепрерывном (числитель) и обычном, без смазки
(знаменатель) прессовании (вспомогательное время при пря-
мом прессовании всех сплавов 22,5 с,
Сплав........................Д1
Скорость истечения, м/мин....12/4
Производительность, т/смена .... 1,2/0,4
при обратном 29,2с):
Д16
10/3,5
1,08/0,4
В95
6/2
0,67/0,3
Кроме того, при полунепрерывном способе на 10 - 15 %
повышается выход годного благодаря прессованию без пресс-
остатка и выдавливанию всего объема слитка. В настоящее
время полунепрерывным методом прессуют прутки, профили и
цилиндрические трубы.
Калибровка матриц для прессования профилей
Прессование прутков и цилиндрических труб, как прави-
ло, не вызывает каких-либо технологических трудностей.
При соблюдении приведенных выше режимов гомогенизации и
нагрева слитков, а также допустимых скоростей истечения
калибровка инструмента сводится к определению припуска
(увеличению размера) матрицы на тепловую усадку изделия.
Диаметр рабочего канала матрицы принимают на 1,0 - 1,5 %
больше наружного диаметра прутка после прессования. При
прессовании профилей сложного поперечного сечения с раз-
личной толщиной полок, приводящем к значительной неравно-
мерности скоростей истечения различных элементов профиля,
применяют конструкции матриц, которые наиболее полно вы-
равнивают скорость истечения отдельных элементов профи-
лей.
Выравнивание скоростей истечения по сечению профиля
достигается специальной калибровкой матриц, заключающейся
251
в оптимальном расположении канала в матрице, изменении
высоты калибрующих поясков по контуру профиля, в примене-
нии тормозных конусов и наклонных проточек. При проекти-
ровании матриц исходят из того, что скорости истечения
убывают по мере удаления от центра контейнера. Поэтому
тонкие элементы профиля, истечение которых затруднено,
располагают ближе к центру матрицы. Высоту рабочего пояс-
ка матрицы увеличивают со стороны толстых стенок профиля.
Как показывает практика, увеличение высоты рабочего пояс-
ка более чем до 10 - 12 мм нерационально, так как это не
увеличивает торможения: металл, проходя через канал мат-
рицы, остывает не касается всей поверхности пояска. В
этих случаях для создания дополнительного торможения слу-
жит входной тормозной конус у той части профиля, которую
надо затормозить.
На рис. 113 приведены примеры расположения рабочего
канала на зеркале матрицы и калибровки матриц с различной
высотой калибрующего пояска и с тормозным конусом.
При прессовании симметричных профилей центр тяжести
профиля совпадает с геометрическим центром матрицы
(рис.113, а). При прессовании профилей с поперечным сече-
нием, симметричным относительно одной координатной оси,
если толщины полок равны, канал с матрицей располагают
так, чтобы ось симметрии профиля проходила через одну из
осей матрицы, а центр тяжести сечения профиля находился
на другой координатной оси (рис.113, б, в).
При прессовании несимметричных профилей очко в матрице
располагают таким образом, чтобы максимально приблизить
тонкие полки к центру матрицы (рис.113, г). Хороший эф-
фект выравнивания скоростей истечения дает многоканальное
прессование, при котором каналы в матрице располагают
симметрично (рис.113, д, е).
В тех случаях, когда габариты или конфигурация профиля
не позволяют добиться выравнивания течения путем его оп-
тимального расположения, применяют матрицы с различной
высотой рабочего пояска (рис.113, ж). При большом разли-
чии размеров элементов профиля дополнительно вводят тор-
мозной конус А (рис.113, з). Наиболее эффективны углы
торможения в пределах 3-4
В случаях, когда профиль имеет длинные тонкие полки,
252
Рже. 113. Матрицы для прес-
сования профилей из алюми-
ниевых сплавов
металл направляется
в сторону тонкой
полки профиля нак-
лонной проточкой Б
(рис.113, и) с нак-
лоном 3 — 10 , а со
стороны утолщенной
полки выполняется
тормозной конус А.
Высота калибрующего
пояска с этой сторо-
ны больше. Размеры
высоты пояска, а
также глубину и угол
входного конуса рас-
считывают в каждом
конкретном случае.
Расчет калибровки матриц достаточно сложен и выполня-
ется по специальным методикам. Наибольшее распространение
получила методика расчета высоты поясков, основанная на
выравнивании скоростей истечения элементов сечения профи-
ля путем выравнивания удельных давлений, необходимых для
истечения каждого элемента. Исходя из этого высоту пояс-
ков можно определить из зависимости
I = I П F /{ПР ),
2 1 1 2 “ '
где I и I
1 2
элементов 1 и 2; и — периметры элементов 1 и
к F2 - площади поперечного сечения элементов 1 и 2.
Задаваясь минимальной высотой рабочего пояска в
2 1
— высота рабочего пояска матрицы на участке
2; F
1
зоне
253
элемента с затрудненным истечением, определяют ее в зоне
других элементов. Минимальную высоту пояска устанавливают
из условий его достаточной износостойкости; обычно ее
принимают равной 1,5 - 3 мм.
При больших удельных давлениях отдельные элементы мат-
рицы могут продавливаться, особенно при прессовании про-
филей сложной конфигурации. Поэтому для обеспечения дол-
говечности матриц в матрицедержатель под матрицу обяза-
тельно устанавливают опорную проставку с отверстием, ана-
логичным по форме выходному отверстию матрицы, т.е. кон-
туру профиля.
Очень большое влияние на равномерность истечения про-
филя оказывает чистота обработки рабочего пояска. В про-
цессе работы надо следить, чтобы на нем не образовалось
забоин, налипов металла, рисок и т.п.
Прессование труб и полых профилей со сваркой
Для получения тонкостенных труб и полых профилей слож-
ной конфигурации из мягких алюминиевых сплавов Широко
применяют прессование со сваркой (через комбинированные
матрицы) из заготовок сплошного сечения. Этим методом по-
лучают полые профили с наружным и внутренним контуром
практически любой конфигурации, а также профили с двумя и
более каналами.
Основной особенностью процесса является разделение за-
готовки на отдельные потоки с последующей их сваркой.
Число потоков, на которые разделяются заготовки, опреде-
ляется конструкцией матрицы.
Типовая комбинированная матрица (рис. 114) состоит из.
корпуса 1, втулки матрицы 2 и рассекателя 3 с иглой 4.
Втулка матрицы и игла формируют изделие из потоков метал-
ла, омывающих рассекатель и сваривающихся в сварочной зо-
не матрицы (перед калибрующей зоной). Протяженность сва-
рочной зоны й определяется конструктивным исполнением
СВ.З
матрицы. В настоящее время применяют матрицы с выступаю-
щим (о), полуутопленным (б), утопленным (в) и плоским (г)
рассекателями (см. рис. 114).
Главная задача при прессовании в комбинированные мат-
рицы - достижение высокого качества сварного шва. Поэтому
254
Рис. 114. Комбинированные матрицы для прессования со сваркой
прессование проводят без смазки заготовки и инструмента,
а подготовку матрицы к прессованию осуществляют таким об-
разом, чтобы полностью исключить попадание на них грязи,
пыли, а также остатков металла от предыдущих прессовок.
Практика показывает, что даже незначительное количество
загрязнений резко ухудшает качество сварных швов.
Из технологических параметров наибольшее влияние на
качество шва оказывают степень деформации, протяженность
сварочной зоны, температура прессования и скорость исте-
чения. Как правило, прессование со сваркой ведут с вытяж-
ками не менее 20 и со скоростями на 20 % меньшими, чем
при прессовании с подвижными иглами; температура нагрева
заготовки устанавливается на 40 - 60 °C выше.
Опыт работы заводов показывает, что при производстве
профилей прессование на подвижных иглах целесообразно
применять для одноканальных профилей симметричного попе-
речного сечения с полостью диаметром более 25 мм. Во
всех остальных случаях более приемлемо прессование через
комбинированные матрицы.
Пресс-остаток отделяют от матрицы путем отрыва при от-
воде контейнера после окончания выдавливания? Пресс-
остаток остается в контейнере, из которого затем выталки-
вается пресс-штемпелем. При этом из карманов матрицы пол-
ностью удаляются остатки металла. Для успешного отделения
255
пресс-остатка отрывом от матрицы высота пресс-остатка
должна обеспечивать его хорошее сцепление с
контейнером(0,4 - 0,6 D ), принимают а пресс должен быть
оборудован цилиндрами обратного хода контейнера, обеспе-
чивающими усилие, достаточное для отрыва пресс-остатка.
Ниже приведены величины усилия цилиндров контейнера,
необходимые для отрыва пресс-остатка при прессовании с
вытяжкой 20 сплавов АД31 и Д16:
Усилие пресса, МН .... 7,5 15 30 40 50 50 80 120 200
Необходимое усилие
цилиндров контейне-
ра, МН:
Д16 .................. 0,2 0,5 1,6 2,3 2,9 3,9 5,5 9,3 14
АД31 .............. 0,07 0,18 0,6 0,8 1,0 1,5 2,0 3,4 5,0
При использовании матриц с утопленным рассекателем или
с питателями усилий цилиндра отвода контейнера недоста-
точно для отрыва пресс-остатка. Поэтому его отделяют гид-
роножницами, как и при прессовании прутков или сплошных
профилей.
6.2. Прессование труб периодически
изменяющегося сечения
Из алюминиевых сплавов изготовляют большой ассорти-
мент труб переменного по длине сечения. Это - главным об-
разом трубы бурильной техники, которые могут быть с вну-
тренними, наружными и одновременно с внутренними и наруж-
ными утолщениями. Бурильные трубы изготовляют преимущест-
венно из сплава Д16 на специализированных прессах усилием
40 и 60 МН. При прессовании труб с утолщениями применяют
иглу со ступенчатой рабочей частью. Диаметры отдельных
участков иглы соответствуют диаметрам трубы в основном
сечении и в утолщениях. На рис. 115 приведена схема про-
цесса прессования труб с двумя внутренними и одним наруж-
ным утолщением.
Перед началом прессования иглу устанавливают в канале
матрицы той частью, которая имеет меньший диаметр. В та-
ком положении иглы прессуют передний конец трубы с тол-
стой стенкой (рис. 115, а). Прессование осуществляют с
256
Рис. 115. Схема прессования труб периодически изменяющегося сечения:
а - прессование переднего внутреннего утолщения; б - прессование основного
сечения трубы; в - прессование наружного утолщения; г - прессование основ
ного сечения; д - прессование заднего внутреннего утолщения; 1 - контейнер;
2 - заготовка; 3 - матрицедержатель с матрицей; 4 - игла; 5 - труба
подвижной иглой. По мере движения иглы вперед бурт иглы
входит в матрицу; при этом кольцевой зазор между матрицей
и иглой уменьшается, стенка трубы утоняется, и осущест-
вляется выдавливание основного сечения трубы (рис. 115,
б).
При дальнейшем движении иглы вперед в рабочий канал
матрицы входит шейка иглы. Отрезок трубы, прессуемый на
шейке, под действием усилия прессования надвигается на
257
бурт иглы, и происходит раздача трубы с образованием на-
ружного утолщения (рис. 115 б). При продолжении движения
иглы вперед шейка ее выходит из канала матрицы и в него
входит участок, диаметр которого равен внутреннему диа-
метру основного сечения трубы. При выходе шейки из матри-
цы происходит плавное уменьшение толщины стенки до толщи-
ны основного сечения. На заднем цилиндрическом участке
иглы прессуется вторая зона основного сечения трубы необ-
ходимой длины. После получения задней части основного се-
чении трубы процесс останавливают, иглу перемещают в ис-
ходное положение, т.е. соответствующее начальной стадии
процесса, и осуществляется прессование второго внутренне-
го утолщения.
При прессовании на подвижных иглах применяют иглы со
строго регламентированной длиной отдельных ее участков
(бурта, шейки и др.), которая с учетом вытяжки обеспечи-
вает получение необходимой длины утолщений и основного
сечения трубы. При изготовлении игл как бы закладывается
программа для получения заданной формы и размеров трубы.
Изменение поперечного сечения трубы определяется про-
филем иглы. На рис. 116 приведено схематическое изображе-
ние четырех основных типов труб переменного сечения и игл
для их прессования. Иглы для труб с внутренними утолщени-
ями (рис. 116, а) имеют два участка: основное сечение 1 и
цилиндрическую часть меньшего диаметра 2. Прессование на-
чинается с установки в матрицу участка иглы с меньшим ди-
аметром.
Игла для прессования труб с наружными концевыми утол-
щениями (рис. 116, б) имеет три участка: основное сечение
1, бурт того же диаметра 4 и шейку меньшего диаметра 3.
Прессование начинается с установки в матрицу шейки иглы.
При прессовании труб с внутренними концевыми утолщени-
ями и наружном центральным утолщением (рис. 116, в) игла
имеет четыре участка: основное сечение 1, бурт того же
диаметра 4, шейку 3 и цилиндрический участок 2 меньшего
диаметра. Схема прессования таких труб рассмотрена выше.
Игла для прессования труб с внутренними и наружными
концевыми утолщениями (рис. 116, г) имеет три участка:
основное сечение 1, шейку 3 и бурт 4, диаметр которого
больше диаметра шейки, но меньше диаметра основного сече-
258
Рис. 116. Типы труб переменного
прессования
сечения и конфигурации игл для их
ния. При прессовании в канал матрицы устанавливается шей-
ка иглы и в начальный момент формируется внутреннее утол-
щение, которое, раздаваясь на бурте, переходит в наруж-
ное, после чего в матрицу вводится участок иглы 1 и прес-
суется основное сечение трубы. Для получения заднего
утолщения в матрицу вновь вводится шейка иглы.
Помимо труб с утолщениями, из алюминиевых сплавов
прессуют ступенчатые трубы, у которых одновременно изме-
няется внутренний и наружный диаметр. Такие трубы прессу-
ют на ступенчатых иглах, аналогичных приведенной на рис.
116, а, а наружный контур трубы формируется несколькими
последовательно установленными или входящими одна в дру-
гую матрицами.
Схема прессования ступенчатых труб приведена на рис.
117. Разборная матрица, предназначенная для прессования
участка трубы меньшего диаметра, устанавливается внутри
основной матрицы и опирается на специальные клинья в мат-
рице держателе.
Первоначально прессуют участок трубы меньшего
диаметра, к концу выдавливания которого игла подходит к
торцу матрицы ступенью большего диаметра. В этот момент
снимают давление, контейнер немного отводят назад,
259
1 2 3
4 5 6 7
Рже. 117. Схема прессования ступенчатых труб:
а - распрессовка; б - выдавливание участка меньшего диаметра; в - выдавли-
вание участка большего диаметра;/ - контейнер; 2 - матрица основная; 3 -
матрица-вставка; 4 - пресс-штемпель; 5 - пресс-шайба; б — игла; 7 - опорные
клинья
разводят опорные клинья, удерживающие внутреннюю матрицу.
После этого включают давление и продолжают прессование.
Разборная матрица выносится трубой из основной матрицы, а
на ее место входит вторая ступень иглы, и в зазор между
ней и основной матрицей выдавливается участок трубы
большего диаметра. Разборную матрицу снимают с тела трубы
после выхода из горловины пресса.
6.3. Прессование сплошных профилей периодически
изменяющегося сечения
Такие профили имеют основное сечение в одну или две
законцовки. Законцовка, как правило, имеет площадь
поперечного сечения, которая в 3 — 10 раз больше площади
профильной части, а длину - от 100 до 600 мм и служит для
крепления профиля к другим элементам конструкции. Между
профильной частью и законцовкой иногда вводят переходную
зону длиной 30 - 120 мм для создания более плавного
перехода от одной части профиля к другой.
В настоящее время производят более пятисот типоразме-
ров профилей с законцовками. Прессование их можно осущес-
твить по нескольким схемам (рис. 118).
По одной из них (рис. 118, а) в контейнер помещают
Рве. 118. Схема прессования
профилей с законцовками:
а - с двумя разборными мат-
рицами; б - с одной разборной
матрицей; 1 — контейнер; 2 -
пресс-штемпель; 3 - законцо-
вочная матрица; 4 - профильная
матрица; 5 - опорные клинья
разборную матрицу дли-
ной 100 - 150 мм для
прессования законцовоч-
ной части, а в матрице-
держатель устанавливают
вторую разборную матри-
цу для прессования ос-
новного сечения профи-
ля. Деформируемый ме-
талл вначале заполняет
полость законцовочной матрицы, а потом выпрессовывается в
профильную матрицу. Процесс ведут без остановки. По окон-
чании процесса из контейнера выдавливают пресс-остаток
вместе с законцовочной матрицей, обе матрицы разбирают и
пресс-остаток отделяют пилой.
При прессовании профилей по этой схеме требуются высо-
кие давления, так как значительно увеличивается поверх-
ность трения вследствие установки законцовочной матрицы в
контейнере.
Поэтому более предпочтительна другая схема, при кото-
рой обе матрицы устанавливают в матрицедержатель (рис.
118, б). Законцовочная матрица выполняется цельной и
устанавливается перед разборной профильной матрицей, ко-
торая опирается на специальные опорные клинья, встроенные
в матрицедержатель. При прессовании деформируемый металл
заполняет рабочий канал законцовочной матрицы, а затем
истекает в канал профильной матрицы (рис. 118, б, 1).
После выдавливания основного сечения, аналогично рассмо-
тренному выше процессу прессования ступенчатых труб, сни-
мают давление и отводят опорные клинья. Профильная матри-
261
ца выносится металлом из матрицедержателя и осуществляет-
ся выдавливание законцовочной части (рис. 118, б, 11).
Для изготовления профилей небольшой длины с простой
формой поперечного сечения законцовочной части применяют
способ двойного прессования. Прессование осуществляют из
контейнера, поперечное сечение канала которого
соответствует сечению законцовочной части профиля. При
прессовании из профилированного контейнера используется
предварительно прессованная заготовка, по форме
аналогичная его сечению. Прессование в основном осущест-
вляется со смазкой контейнера. По окончании прессования
основного сечения профиля в контейнере остается недопрес-
сованная часть заготовки, которая в данном случае являет-
ся законцовочной частью профиля.
Данный способ имеет ряд достоинств. Вследствие того,
что прессование осуществляют со смазкой контейнера из
предварительно деформированной заготовки, в законцовочной
части не образуется крупнокристаллический ободок.
Существенно повышаются скорости истечения металла и
благодаря отсутствию законцовочной матрицы сокращается
вспомогательное время, а значит резко увеличивается
производительность пресса.
6.4. Прессование панелей
Отечественной промышленностью в настоящее время освое-
но производство большого сортамента панелей, в том числе
тонкостенных шириной от 500 до 2500 мм и длиной до 15 м.
Габаритными размерами панелей обусловливается специфика
технологии их производства.
Панели получают двумя основными способами: прессовани-
ем из плоского контейнера и прессованием заготовок в виде
ребристых труб из цилиндрического полого слитка. Каждый
способ имеет преимущества и недостатки.
Прессованием из плоского контейнера возможно получать
панели с самым различным поперечным сечением, с высоким
качеством поверхности (поскольку прессуют без смазки) и
при простоте правки, осуществлять процесс на простейших
прутково-профильных прессах. Однако данным способом нель-
зя получать широкие-, тонкостенные панели. Ширина панелей,
262
получаемых из прессованных ребристых труб, в 2 - 2,5 раза
больше, чем прессованных из плоского контейнера. Кроме
того, скорости истечения при прессовании из плоского кон-
тейнера значительно ниже, чем при прессовании ребристых
труб. С другой стороны, при получении панелей из ребрис-
тых труб требуется их разрезка по образующей и разгибка,
что сильно усложняет технологию. Кроме того, выше разно-
толщинность полотна панели.
Промышленная технология строится с учетом достоинства
и возможностей процессов. Прессование заготовок в виде
ребристых труб применяют для изготовления тонкостенных
панелей большой ширины. Прессованием из плоского контей-
нера получают панели относительно небольшой ширины асим-
метричного сечения.
Ребристые трубы для панелей прессуют на прессах 50,
120 и 2*00 МН. Заготовкой для прессования служат полые го-
могенизированные слитки, которые обрабатывают с высокой
точностью размеров: при диаметре слитка 1000 мм разно-
стенность его допускается в пределах 1 мм. Такие жесткие
требования обусловлены существенным влиянием разностен-
ности слитка на разностенность трубы.
Прессование осуществляют со смазкой иглы графитомасля-
ной смазкой, но без смазки контейнера, с небольшими ско-
ростями (0,5 - 1,5 м/мин). При отделении пресс-остатка от
изделия ножом в трубу вводят специальную шайбу для умень-
шения деформации заднего конца трубы.
Из плоского (щелевого) контейнера размерами 240x900 и
300x1100 мм панели прессуют из плоских заготовок, получа-
емых механической обработкой слитков полунепрерывного ли-
тья. Допуски на размеры заготовок не должны превышать по
толщине +5 мм, по ширине ±5 мм, по длине +20 мм. Нагрев
заготовок осуществляют в индукционной печи с выдержкой 10
- 20 мин для выравнивания температуры по длине и сечению.
Допустимый перепад температуры составляет 30 С: при пре-
вышении допустимого перепада заготовку охлаждают и под-
вергают повторному нагреву.
Установлены следующие температуры нагрева контейнера,
°C: для сплава Д16 420 - 450; В92, В95 400 - 430; АМгб
380 - 450.
Очень строго должно контролироваться состояние втулки.
263
Использование втулки с выработкой более 1 мм по малой оси
и более 2 мм - по большой оси не допускается.
Прессование панелей ведут с небольшими скоростями: из
сплава Д16 0,3 - 0,5 м/мин; В95 0,2 - 0,4 м/мин; АМгб 0,4
- 0,7 м/мин. В процессе работы панели с обеих сторон за-
меряют на каждой прессовке и по данным замера в случае
необходимости проводят корректировку матриц.
6.5. Смазки, применяемые при прессовании
алюминиевых сплавов
При прессовании алюминиевых сплавов применяют смазки,
жидкой составляющей которых служат тяжелые масла (типа
"Banop Т"). Смазка обычно состоит из смеси 10 - 25 % че-
шуйчатого графита и 75 — 90 % масла "Banop Т". Качество
этой смазки не очень высокое; часто наблюдаются разрывы
смазочной пленки и местное налипание металла на инстру-
мент, что не позволяет прессовать с большими скоростями
истечения. Значительно лучше зарекомендовали себя смазки,
имеющие в своем составе стеарат свинца и дисульфид молиб-
дена , а также свинцовый сурик. В настоящее время приме-
няют смазки следующих составов, %:
I. Свинцовый сурик.......................................... 8-20
Графит................................... 10
Тальк.................................... 10
Масло "Banop Т*.......................... Ост.
11. Масло "Banop Т".......................... 65
Стеарат свинца........................... 15
Графит................................... 10
Тальк.................................... 10
111. Масло "Banop Т"......................... 65
Стеарат свинца......................... 10
Дисульфид молибдена.................... 15
Графит................................. 10
IV. Оксид свинца............................. 15
Тальк.................................... 7
Графит .................................. 7
Брайтсток................................ Ост.
Кроме того, в некоторых случаях применяют смазки на ос-
нове солей олова с содержанием олова 4 - 7 %. Лучшими ан-
тифрикционными свойствами обладает смазка, имеющая в сво-
ем составе свинцовый сурик. Эта смазка хорошо зарекомен-
довала себя при полунепрерывном прессовании и при двойном
прессовании. Общий недостаток всех смазок — большое дымо-
образование, а смазок, содержащих свинец, также и токсич-
ность.
7. ПРЕССОВАНИЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
Производство прессованных полуфабрикатов из титановых
сплавов — сравнительно молодая отрасль промышленности —
история ее развития не превышает 20 лет. Однако уже осво-
ен выпуск довольно широкого ассортимента изделий. В нас-
тоящее время из титана и его сплавов прессуют прутки,
трубы и профили - сплошные и полые.
Прессование титановых сплавов осуществляют со смазкой
с припуском и без припуска на механическую обработку. В
первом случае, помимо смазки поверхности заготовки, между
заготовкой и матрицей помещают стеклянную смазочную шай-
бу. Во втором - на рабочую поверхность матрицы методом
плазменного напыления наносят слой оксида циркония (IV).
Это покрытие позволяет осуществлять прессование без сма-
зочных шайб. К сожалению, покрытие недолговечно, так как
его соединение с поверхностью непрочно.
Полые профили из титановых сплавов прессуют в основном
с применением матриц с вмонтированной иглой. В мировой
практике прессование изделий из титановых сплавов осущес-
твляют на горизонтальных гидравлических прессах усилием
8,5 - 120 МН. На отечественных заводах полуфабрикаты из
титановых сплавов прессуют на прессах усилием 10 - 50 МН
со скоростями 50 - 300 мм/с. Перед прессованием устанав-
ливают смазочную шайбу. Нагретую заготовку подают в кон-
тейнер после обкатки по стеклопорошку.
Скорость прессования выбирают в зависимости от вытяжки
и свойств смазки,чтобы стеклом оплавляющейся шайбы пресс-
изделие покрывалось равномерно, так как при этом обес-
печивается стабильность геометрических параметров пресс-
изделия. При нарушении смазочной прослойки резко изменя-
264
265
ются размеры изделия и быстро выходят из строя прёссовые
матрицы (как и в тех случаях, когда длительность выдавли-
вания превышает 8-10 с). Охлаждают пресс-изделия из ти-
тана на воздухе.
Из титана прессуют профили как постоянного, так и пе-
риодически изменяющегося по длине сечения. Прессование
таких профилей ведут по схемам, аналогичными рассмотрен-
ным в разделе прессования профилей из алюминия; отличие
заключается в скоростях процесса и составах применяемых
смазок.
8. ПРЕССОВАНИЕ НИКЕЛЯ И НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ
Прессованием обрабатывают в основном сплавы никеля,
которые можно подразделить на три группы: 1) жаропрочные
никелевые сплавы с алюминием, хромом, молибденом, вольф-
рамом; 2) сплавы никеля с медью при высоком содержании
никеля (типа монель); 3) технический никель и никель, ни-
зколегированный марганцем (марок НМц2,5, МНЦ5).
Сплавы первой группы обрабатывают на заводах черной
металлургии. Прессование осуществляют при температурах
1100 - 1300 С на мощных прессах (30 - 70 МН) с примене-
нием стеклянных смазок и смазок на основе доменных
шлаков.
На заводах по обработке цветных металлов прессуют по-
луфабрикаты только из сплавов второй и третьей групп.
Прессованием из никеля получают трубы диаметром от 35 до
200 мм с толщиной стенки 3-15 мм и прутки диаметром от
6 до 50 мм. Вторая группа сплавов приближается по техно-
логии прессования к меди и медно-никелевым сплавам, тех-
нология прессования сплавов третьей группы несколько сло-
жнее. Тонкостенные трубы малых размеров из никеля и моне-
ля прессуют на вертикальных прессах усилием 6 МН из полых
сверленых шашек диаметром 78 мм. В качестве смазки ис-
пользуют обычную смесь масла с графитом. Скорости прессо-
вания составляют 100 — 120 мм/с. Прутки диаметром 6 — 20
мм прессуют на вертикальных прессах по тем же режимам.
Применение обточенных заготовок и конусных матриц позво-
ляет получить изделия с поверхностью хорошего качества.
Толстостенные трубы большого диаметра и прутки диамет-
266
ром более 20 мм прессуют на горизонтальных прессах с ис-
пользованием стеклянных смазок, аналогично изделиям из
титана. Скорости прессования составляют 80 - 200 мм/с.
9. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ
РАЗНОСТВННОСТИ ПРЕССОВАННЫХ ТРУБ
Специфика прессования труб из тяжелых цветных металлов
и сплавов на горизонтальных прессах из сплошных слитков с
прошивкой на прессе обусловливает возникновение продоль-
ной и поперечной разностенности. При дальнейшем изложении
приняты следующие критерии оценки точности труб:
средняя толщина стенки трубы, мм;
S = (S + S .) / 2,
max min
где S и S - соответственно максимальная и минималь-
max min
ная толщина стенки в рассматриваемом сечении трубы, мм;
абсолютная разностенность, мм,
Р = S - S ;
a max min
относительная разностенность, %:
Р S — S
F = X . 100 = min . юо .
о 2 5 5+5
max min
Максимальная разностенность наблюдается на переднем
конце труб.
Статистические исследования разностенности, проведен-
ные при прессовании с рубашкой труб сплава МНЖ5-1 разме-
ром 0 60x5 мм из слитков 0 220x350+450 мм на прессе 31 МН
показали, что относительная разностенность переднего кон-
ца труб достигает не менее 70 % (рис. 119). Причиной по-
вышенной разностенности переднего конца труб является
смешение иглы от центрального положения при прошивке. Ве-
личина смещения иглы может в отдельных случаях достигать
толщины стенки трубы, что характеризуется ударом торца
иглы в матрицу в конце прошивки. В процессе выдавливания
игла центрируется в канале матрицы потоками металла, и
разностенность трубы уменьшается.
Точность размеров средней части и заднего конца трубы
определяется качеством настройки пресса. При нарушении
соосности пресс-штемпеля, контейнера и матрицедержателя,
267
Рже. 119. Изменение относительной
разностенности по длине прессо-
ванной трубы размером 60 * *5 мм
из сплава МНЖ5-1
вызванном, например, срабатыванием опорных поверхностей,
разностенность заднего конца может превышать разностен-
ность средней части трубы. Передний конец трубной заго-
товки с повышенной разностенностью обрезают. Длина обрези
определяется требуемой точностью готовых труб и во многом
зависит от вида последующей обработки.
Установлено, что прокаткой заготовки на станах ХПТ су-
щественно уменьшается исходная разностенность прессован-
ных заготовок. При волочении в отрезках относительная
разностенность практически не изменяется и переходит на
готовые изделия. В соответствии с данными рис. 119, для
удовлетворения требований действующего стандарта, уста-
навливающего допуск на толщину стенки труб ± 10 %, длина
обрези при прессовании заготовок под волочение или гото-
вых труб 1800 - 2000 мм. Это приводит к повышению запра-
вочного коэффициента металла на 4 - 6 %. При изготовлении
труб повышенной точности длина обрези возрастает.
9.1. Механизм образования разностенности труб
при прессовании
Из практики прессования и литературных источников из-
вестно, что на разностенность прессованных труб влияет
качество распрессовки слитка в контейнере, соотношение
размеров слитка и контейнера, температура и скорость
прессования.
Установлено, что после распрессовки слитка в контейне-
ре остается не заполненная металлом полость, объем кото-
рой определяется длиной слитка, соотношением диаметров
слитка и контейнера и усилием распрессовки. Полость обра-
268
Рже. 120. Изменение конфигурации слитка в контейнере после распрессовки
(о), прошивки (б) и начальной стадии выдавливания (в)
зуется в верхней части контейнера у матрицы (рис. 120,
а). В процессе прошивки при подходе иглы к матрице проис-
ходит некоторое заполнение полости металлом и смещение
иглы вместе с металлом от центрального положения (рис.
120, б). Величина смещения иглы определяется объемом по-
лости и, в свою Очередь, определяет разностенность перед-
него конца труб. В начальной стадии выдавливания происхо-
дит окончательное заполнение полости, после чего игла по-
токами металла смещается в положение силового равновесия
(рис. 120, в), определяемого соосностью основного инстру-
мента. Разностенность труб при этом уменьшается и стаби-
лизируется.
269
9.2. Пути уменьшения разностенности
прессованных труб
Повышение точности размеров прессованных труб невоз-
можно при нарушениях соосности иглы и матрицы в процессе
прошивки и выдавливания.
В данном разделе рассматриваются меры борьбы с увели-
чением разностенности переднего конца труб. При этом фак-
торы, определяющие разностенность остальной части трубы,
такие как точность настройки рабочего инструмента, качес-
тво1 его изготовления и равномерность нагрева слитков пе-
ред прессованием, считаются неизменными и поэтому не рас-
сматриваются.
Разностенность переднего конца труб, определяемая ве-
личиной смещения иглы от центрального положения при про-
шивке, может быть уменьшена следующими путями: улучшением
качества распрессовки слитков; применением полых слитков;
прессованием на иглах со съемными наконечниками, входящи-
ми по скользящей посадке в канал матрицы в конце
прошивки.
Качество распрессовки слитков может быть улучшено либо
повышением давления распрессовки, либо применением слит-
ков, диаметр которых после нагрева максимально приближа-
ется к диаметру контейнера. Увеличение усилия распрессов-
ки дает лучший эффект заполнения полости контейнера ме-
таллом, однако в связи с тем, что распрессовка осуществ-
ляется на матрице с отверстием, резко возрастают отходы в
переднюю пробку, длина которой увеличивается.
В практике прессования для уменьшения разностенности
труб в основном применяют полые слитки.
9.3. Влияние диаметра слитка
на разностенность труб
Слитки как наполнительного, так и полунепрерывного ли-
тья, поступающие на прессование, имеют разброс размеров
диаметра до 7 мм. Кроме того, для свободного ввода слитка
в контейнер диаметр слитка устанавливают на 5 - 10 мм
меньше диаметра контейнера. В то же время величина зазора
между слитком и контейнером существенно влияет на объем
не заполненной металлом полости в контейнере после рас-
270
Рис. 121. Изменение относительной
Еазностенности Ро по длине труб
отпрессованных из сплошных
слитков диаметром 210 - 213 мм
(7), 217 - 219 мм (2), и полых
слитков с эксцентриситетом 1-2 мм
диаметром 214 — 216 мм (3) и 217
- 219 мм (4); I - IV - разброс
разностенности для кривых 1-4
прессовки. Чем меньше этот зазор, тем меньше величина по-
лости.
На рис. 121 показано изменение относительной разно-
стенности по длине труб размером 60x5 мм, отпрессованных
из слитков сплава МНЖ5-1 длиной 435 мм и диаметром 210 -
213 мм, 214 - 216 мм и 217 - 219 мм при неизменной на-
стройке пресса на одной втулке контейнера d = 225 мм.
Ниже приведены пределы изменения и средние значения
относительной разностенности расстоянии 200 мм от торца; (Р ) переднего конца О труб на
D слитка, мм 210-213 Р , % : ' о 214-216 217-219
Р 32,17 о.ср Po.min 26 19,06 8 8,58 2
Р - .50 о.шах '35 13
Приведенные данные показывают, что увеличение диаметра
слитка - эффективный путь уменьшения разностенности прес-
сованных труб, требующий минимальных затрат, связанных
лишь с ужесточением допусков на размеры литых слитков.
271
Процесс скальпирования позволяет получать слитки нуж-
ного размера с минимальными отклонениями по диаметру, по-
этому он весьма перспективен.
9.4. Эффективность применения полых слитков
Полые слитки для прессования получают как сверлением,
так и предварительной прошивкой на прессе. Очевидно, что
при таких методах подготовки слитки имеют эксцентриситет
полости относительно наружного диаметра, который влияет
на точность размеров прессованных труб. Вследствие опре-
деленной ориентации разностенности труб на нее влияет не
только величина эксцентриситета полости слитка, но и его
расположение относительно контейнера.
Для оценки эффективности применения полых слитков и
выработки обоснованных требований к их геометрии были
подготовлены партии обточенных и просверленных слитков
наружным диаметром 211 - 213, 214 - 216 и 218 - 220 мм с
эксцентриситетом отверстия соответственно 1 - 2,3 - 4 и
5-6 мм, а также с нулевым эксцентриситетом.
Прессование труб проводили с различной ориентацией
смещения центра внутреннего отверстия слитка относитель-
но контейнера (вверх, вниз и вбок).
В табл. 22 приведены средние значения относительной
разностенности переднего конца и средней части труб, на
рис. 122-зависимость относительной разностенности перед-
него конца труб от величины и ориентации эксцентриситета
полости. Приведенные данные показывают,что применение по-
лых слитков позволяет снизить среднюю разностенность пе-
реднего конца труб в зависимости от ориентации полости до
4 - 10 % при эксцентриситете 2-4 мм и до 12 - 20 % -
при Эксцентриситете 5-6 мм.
Следует отметить, что максимальное значение разностен-
ности переднего конца достигало при указанных эксцентри-
ситетах 16 и 30 % соответственно. С увеличением величины
смещения полости слитка влияние ее положения относительно
контейнера на разностенность труб возрастает (см. рис.
122).
Как и при прессовании сплошных слитков, первостепенное
влияние на разностенность переднего конца труб оказывает
272
Т а б л и ц а 22. Относительная разностенность труб из сплава МНЖ5-1
размером 0 60X5 мм, отпресованных из полых слитков
Диаметр слитка, Величина Смещение Относительная разностенность, %
ММ эксцентри- отверстия
ситета от- переднего средней
верстия, конца части
мм
218-220 1-2 Вбок 4,25 4,6
Вниз 5,67 3,6
Вверх 5,10 3,92
218-220 3-4 Вбок 7,10 3,31
Вниз 8,60 2,93
Вверх 10,22 4,33
218-220 5-6 Вбок 12,33 3,40
Вниз 16,63 3,46
Вверх 20,00 3,50
211-213 0 - 11,38 3,17
213-216 0 - 9,11 2,27
218-220 0 - 3,03 2,04
Рис. 122. Зависимость средней от-
носительной разностенности Ро пе-
реднего конца труб от величины и
ориентации эксцентриситета е по-
лости; смешение относительно кон-
тейнера вверх (7), вниз (2) и
вбок (3):
I — III - разброс разностенности
для кривых 1-3
273
диаметр слитка. Применение полых слитков увеличенного ди-
аметра (218 - 220 мм) с нулевым эксцентриситетом обеспе-
чивает снижение среднего значения разностенности до 3 %.
При прессовании полых слитков меньшего диаметра (214 -
216 мм) даже с эксцентриситетом, не превышающим 2 мм,
разностенность труб практически не отличается от разно-
стенности труб, отпрессованных из сплошных слитков увели-
ченного диаметра (см. рис. 121, кривые 2 и 3).
Таким образом, применение полых слитков с малым экс-
центриситетом отверстия в целях снижения разностенности
весьма эффективно. Однако получение полых слитков требуе-
мой точности - трудоемкий и дорогостоящий процесс. Поэто-
му более перспективным и простым в реализации прессования
является применение сплошных слитков максимального диа-
метра для соответствующего размера контейнера. Применение
полых слитков увеличенного диаметра с эксцентриситетом 1
- 2 мм может быть целесообразным при повышенных требова-
ниях к точности труб.
10. ВИДЫ ДЕФЕКТОВ ПРЕСС-ИЗДЕЛИЙ, ПРИЧИНЫ
ОБРАЗОВАНИЯ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ
Дефекты пресс-изделий можно подразделить на три груп-
пы: 1) по геометрии; 2) по качеству наружной и внутренней
поверхности; 3) по сплошности сечения, уровню свойств и
структуре. Первые две группы определяются правильностью
ведения технологического процесса, причиной дефектов
третьей группы могут быть как нарушения технологии прес-
сования, так и металлургические дефекты.
Основной вид брака по геометрии - это выход размеров
за пределы допуска, разностенность труб и полых профилей,
гофрообразование на трубах, скручивание профилей. Выход
размеров за пределы допуска связан с выработкой инстру-
мента, который в этом случае необходимо заменить. При-
чинами повышенной разностенности могут быть плохая нас-
тройка соосности основного инструмента, односторонняя вы-
работка втулки, образование неравномерной рубашки, нару-
шение точности изготовления инструмента и заготовки.
Скручивание профилей и гофры на ребристых трубах воз-
никают из-за неравномерности течения металла, обусловлен-
274
Рис. 123. Дефекты на П]>есс-изделиях:
а - плены; б - разгарные трещины; е - расслоения; г, д - пережог; е - про-
дольная трещина от дефектов слитка; ж - растрескивание от налипания на ин-
струмент; з - наперстки; и - налипы
Продолжение рис. 123
I
ной в первом случае
нарушением калибровки
инструмента, во втором
— его соосности.
Основные дефекты
поверхности и сечения
пресс-изделий и причи-
ны их образования при-
ведены в табл. 23.
Наиболее характер-
ные дефекты пресс-
изделий - пресс-
утяжины; плены, риски,
поперечные трещины и
расслоения показаны на
рис. 123.
Образование пресс-
утяжины обусловлено
характером течения ме-
талла, а величина ее
определяется условиями
контактного трения
между прессуемым ме-
таллом и инструментом.
При прессованиис хоро-
шей смазкой пресс-
утяжина может не обра-
зовываться, поскольку
отсутствуют застойные
зоны слитка. Обычно
величину пресс-утяжины
регулируют величиной
пресс-остатка. Конт-
роль пресс-утяжины
осуществляют либо пу-
тем ломки заднего кон-
ца прутка, либо мето-
дами неразрушающего
контроля.
T a 6 л и ц a 23. Основные дефекты поверхности пресс-изделий
Вид дефекта
Продольные риски
Плены
Графитовые включения
Внутренние расслоения
и несплошности
Поперечные трещины
Продольные расслоения
и трещины
Пузыри, свищи
Крупнокристаллический
ободок
Причина образования
Налипание металла на инструмент, забоины
калибрующего пояска матрицы
Загрязнение поверхности заготовки и контейнера
смазкой, остатками рубашки, окалиной
Недоброкачественная смазка
Пресс-утяжина из-за малой высоты пресс-остатка
или литейные дефекты
Нарушение температурно-скоростного режима
Литейная трещина, недоброкачественная
сварка при прессовании через язычковые матрицы
Запрессовка газов от смазки или воздуха,
пережог слитка при нагреве или гомогенизации
Неравномерность деформации по сечению
пресс-изделия
Плены на поверхности пресс-изделий связаны с качеством
слитков, состоянием поверхности контакта прессуемого ме-
талла и втулки контейнера, а также температурой прессова-
ния. Дефекты слитков (поверхностные и внутренние), час-
тично задерживаясь в пресс-остатке, перехрдят в пресс
изделие. Практика прессования показывает, что изделия,
отпрессованные из слитков полунепрерывного литья, ка-
чество которых выше, чем слитков наполнительного литья,
как правило, тоже лучшего качества.
Окалина, смазка, остатки пресс-рубашки на втулке кон-
тейнера приводят к повышенной пленистости на пресс-
изделиях. Количество плен также возрастает с повышением
температуры прессования.
Продольные риски на поверхности прутков вызваны сос-
тоянием поверхности матриц (растрескиванием или налипа-
нием прессуемого металла). В случае небольшой глубины ри-
сок они устраняются зачисткой матрицы. Поперечные трещины
возникают в основном при нарушении температурно-
скоростного режима (несоблюдение температурного интервала
у малопластичных- сплавов, пережог у труднодеформируемых
278
материалов). Мелкие поперечные трещины могут образовы-
ваться вследствие налипания металла на инструмент.
При прессовании бухтовой заготовки из латуни Л63 диа-
метром 6-16 мм на ее поверхности периодически обра-
зуются дефекты в виде так называемых "наперстков" и нали-
пов толщиной до 1 мм и длиной до 60 мм, которые в одних
случаях приводят к браку, в других - к снижению произво-
дительности при дальнейшей обработке на автоматизирован-
ных волочильных линиях вследствие увеличения обрывов.
Причина образования "наперстков" и налипов - тяжелый тем-
пературно-силовой режим прессования.
Латунные бухты прессуют с большими вытяжками в матрицы
из твердых сплавов. Вследствие интенсивной деформации те-
мпература металла в зоне контакта с матрицей повышается
до температуры плавления латуни Л63. Тончайший слой рас-
плавленного металла, выходя из калибрующего пояска, всту-
пает в контакт с менее нагретой выходной распушкой матри-
цы и вследствие высокой адгезии с твердым сплавом ВК-8
сваривается с ним и кристаллизуется, образуя налипание в
виде трубки. По мере увеличения застывшего слоя он сопри-
касается с выдавливаемым изделием и срывается им с матри-
цы, образуя "наперстки" и налипы на прутках. "Наперстки"
представляют сплошной кольцевой нарост дефектного слоя на
пресс-изделии, налипы - незамкнутый нарост.
Снижение температуры в контактной зоне, температуры
нагрева слитков, уменьшение вытяжки и скорости прессова-
ния, повышение чистоты обработки матриц уменьшают коли-
чество налипов. Положительный эффект достигается также
при уменьшении высоты рабочего пояска матрицы и замене
конического перехода от рабочего пояска к выходной части
ступенчатым. Исследования, проведенные на одном из заво-
дов, показали, что при прессовании бухтовой заготовки из
слитков полунепрерывного литья количество налипаний на
20 — 30 % меньше, чем при прессовании из слитков, отлитых
в изложницу.
В прессованных изделиях иногда наблюдается структура,
которая на поверхности излома изделия имеет слоистое,
древовидное строение. Такая структура получила название
"шиферного излома". Особенностью, отличающей шиферный
излом от нормального излома пресс-изделий, является сло-
279
жная поверхность с трещинами и уступами, которые ухудшают
механические свойства изделий в поперечном направлении.
Основными причинами образования шиферного излома на мед-
ных сплавах являются газовая пористость в слитках, усадо-
чная пористость, шлаковые и неметаллические включения.
Шиферный излом наблюдается на пресс-изделиях из латуней
ЛС59-1, Л68 и алюминиевых бронз.
Структурная неоднородность пресс-изделий возникает
вследствие неравномерности деформации различных объемов
слитка и устраняется формированием характера течения ме-
талла в контейнере. Величина зерна, как правило, умень-
шается от центральных слоев пресс-излелия к периферийным
и от переднего его конца к заднему. Размер зерна в пресс-
изделиях из сплавов цветных металлов зависит в основном
от природы сплава, температуры прессования и степени де-
формации. Повышение степени деформации способствует из-
мельчению зерна, а повышение температуры приводит к его
укрупнению. Помимо температуры и степени деформации, на
величину зерна влияют скорость прессования и охлаждения
изделий. Резкое охлаждение изделий на выходе из матрицы
приводит к более существенному уменьшению размеров зерна
в сравнении с охлаждением на воздухе.
Помимо структурной неоднородности, пресс-изделия могут
иметь неравномерность механических свойств по длине и по-
перечному сечению. Прочностные и пластические характерис-
тики переднего и заднего концов прессованных полуфабрика-
тов (особенно при прессовании с большими степенями дефор-
мации) могут отличаться на 20 - 25 %. Неоднородность ме-
ханических свойств по длине изделий определяется измене-
ниями температуры пресс-изделия по ходу прессования; тем-
пература переднего и заднего концов пресс-изделия может
отличаться на 40 - 80°С.
Наиболее эффективным для стабилизации свойств пресс-
изделий является изотермическое прессование.
Повышение качества изделий непосредственно связано с
определением и неукоснительным соблюдением оптимальных
режимов прессования и повышением стойкости рабочего инс-
трумента. Не допускается работа на изношенном инструменте
(выработанных втулках, матрицах с рисками и трещинами),
так как это приводит к увеличению брака пресс-изделий.
280
Рабочую втулку контейнера в процессе прессования необхо-
димо тщательно очищать от остатков окалины, пресс-рубашки
и прочих загрязнений, наличие которых приводит к образо-
ванию дефектов в пресс-изделиях.
11. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Назовите основные технологические схемы производства труб и прутков
из медных сплавов прессованием.
2. Чем определяются размеры слитков при прессовании?
3. Как определяется масса слитка для прессования?
4. Какие отходы возникают при прессовании?
5. Что такое выход годного и заправочный коэффициент?
6. Каково основное назначение пресс-остатка?
7. Какие задачи решают при выборе температурного режима прессования?
8. В каких температурных интервалах прессуют цветные металлы и сплавы?
9. Что такое оптимальный температурно-скоростной режим прессования?
10. Как осуществляется безокислительное прессование труб из медных спла-
вов и каковы его преимущества?
11. Какие смазки применяют для прессования медных сплавов?
12. Какие смазки применяют для прессования алюминиевых сплавов?
13. Как смазка влияет на качество пресс-изделий?
14. Назовите основные виды брака при прессовании и причины их возникно-
вения.
15. Какие меры нужно принимать для уменьшения пресс-утяжины?
16. Назовите основные преимущества и недостатки метода прессования с об-
ратным истечением металла.
17. Какими факторами определяется скорость истечения сплавов с ограни-
ченной пластичностью?
18. Каковы основные особенности процесса прессования в язычковые (комби-
нированные) матрицы?
19. Как отделяется пресс-остаток при прессовании в язычковые матрицы ?
281
Глава VIII. ИНСТРУМЕНТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
I. КЛАССИФИКАЦИЯ И УСЛОВИЯ РАБОТЫ
ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
К основному прессовому инструменту относятся матрицы,
матрицедержатели, иглы, пресс-шайбы, пресс-штемпели, игло-
держатели и контейнеры. Схемы сборки основного инстру-
мента типового горизонтального и вертикального прессов
были приведены на рис. 81, 82. Инструмент гидравлических
прессов условно подразделяют на детали подвижного узла и
детали неподвижного узла. К неподвижному узлу при прямом
прессовании относят контейнер и устройство для крепления
матриц, которые в процессе выдавливания изделий не пере-
мещаются с прессуемым металлом. В состав подвижного узла
входят пресс-штемпель, пресс-шайба, иглодержатель и игла.
Подобное подразделение инструмента целесообразно при рас-
смотрении условий его работы, способов крепления и обслу-
живания.
При рассмотрении вопросов стойкости и долговечности
инструмента тяжелонагруженный рабочий инструмент для го-
рячего прессования металлов можно подразделить на две
группы. Первая группа деталей сборки - иглы, матрицы,
пресс-шайбы, матрицедержатели и внутренние втулки контей-
неров, т.е. имеющих непосредственный контакт с прессуемым
металлом. Вторая группа деталей - контейнеры (промежуточ-
ные и наружные втулки), пресс-штемпели, головки матрице-
держателя или матричные доски, т.е. в непосредственный
контакт с прессуемым металлом не вступающих.
В наиболее тяжелых условиях работает первая группа
инструмента, которая, помимо высоких давлений (до 1000 -
1200 МПа), циклических знакопеременных нагрузок, испыты-
вает влияние высоких температур и резких температурных
изменений, обусловливающих значительную неоднородность
температурных полей и возникновение дополнительных терми-
ческих напряжений. В табл. 24 приведены условия работы
различных видов инструмента при прессовании цветных спла-
вов.
Специфика работы инструмента первой группы обусловли-
вает его повышенный расход. Затраты на инструмент данной
282
Таблица 24. Условия работы различных видов инструмента
при прессовании цветных сплавов
Вид инструмента Силовые нагрузки при прессе- Температурное воздействие
вании тяжелых и легких при прессовании сплавов
сплавов тяжелых цветных металлов
Рабочие втулки
I группа
Давление до 1200 МПа, интен-
сивное трение прессуемого
металла
Иглы Растягивающие напряжения
до 500 МПа, интенсивное тре-
ние прессуемого металла
Матрицы Давление до 800 МПа, интен-
сивное трение
Пресс-шайбы, Давление до 1200 МПа
матрицедержатели
II группа
Промежуточные Давление до 600 МПа
втулки
Пресс-штемпели Давление до 1200 МПа
Иглодержатели Растягивающие напряжения
до 500 МПа
Матричная доска Давление до 800 МПа
Нагрев поверхности до 600 -
700 °C. Перепад температуры
по длине и сечению до 400 -
500 °C. Охлаждение в потоке
воздуха
Нагрев поверхности до 700 -
750 °C. Резкое водяное охлаж-
дение
Нагрев поверхности до 750 -
850 °C. Охлаждение в потоке
воздуха
Нагрев поверхности до 600 -
750 °C. Перепад температуры
по сечению до 400 °C. Охлажде-
ние в потоке воздуха
300 - 400 °C
250-300 °C
100-150 °C
60-120 °C
группы составляют от 82 до 95 % всех затрат на рабочий
инструмент типового пресса. По видам инструмента затраты
распределяются следующим образом: рабочие втулки 15 - 35
%, пресс-шайбы 17 - 26 %, иглы ~ 16 %, матрицы ~ 25 %.
Малая стойкость указанного инструмента предопределяет
разнообразие его конструктивного исполнения и интенсивные
поиски в направлении совершенствования конструкции и под-
бора новых высокопрочных материалов.
2. КОНСТРУКЦИИ ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
2.1. Контейнер
Контейнер является приемником слитка, нагретого при
прессовании меди и ее сплавов до 650 - 980 °C, никеля и
никелевых сплавов - до 1000 - 1150 °C. В процессе выдав-
283
ливания контейнер воспринимает полное давление прессуе-
мого металла в условиях интенсивного трения при высокой
температуре. Радиальные давления на стенки контейнера до-
стигают 800 — 1200 МПа. Для обеспечения достаточной стой-
кости контейнера изготовляют составными из 2 - 4 втулок.
Размеры и массы контейнеров весьма значительны. По га-
баритам контейнер - самая крупная деталь сборки прессо-
вого инструмента.
Так, масса контейнера пресса усилием 16 МН равна 5 т,
30 МН — 10 т; 80 МН — 40 т и 200 МН — 100 т. Втулки кон-
тейнеров изготовляют конусными или цилиндрическими и за-
прессовывают одна в другую с натягом. На рис. 124 показа-
ны контейнеры вертикального пресса 6 МН и горизонтальных
прессов 16 и 30 МН с коническими и цилиндрическими втул-
ками. Замену конических втулок осуществляют непосред-
ственно на прессе, цилиндрических - на специальных уста-
новках. Корпуса контейнеров и наружные втулки, которые
изготовляют обычно из крупных поковок стали 50 (или леги-
рованной стали), служат на прессах средней мощности (30 -
50 МН) в течение нескольких лет (до 5 лет), внутренние же
втулки выходят из строя после 6 — 8 тыс. прессовок. Внут-
ренние втулки контейнеров изготовляют обычно из тепло-
стойких сталей, имеющих высокие прочностные характеристи-
ки ( 0 = 1300 + 1600МПа).
В
Для повышения ресурса работы внутренних втулок нашла
широкое распространение упрочняющая наплавка рабочих по-
верхностей втулок порошковой проволокой, в результате ко-
торой создается многослойный материал с прочным поверх-
ностным слоем.
Основной причиной выхода рабочих втулок контейнеров из
зтроя при темпе прессования 25 — 35 прессовок в час яв-
ляются крупные разгарные трещины, обусловленные большими
температурными напряжениями на поверхности втулки в цикле
прессования. Для уменьшения температурных напряжений осу-
ществляют предварительный подогрев контейнеров нагревате-
лями, расположенными в корпусе контейнера.
Повышение темпа прессования до 50 - 70 прессовок в час
на современных прессах приводит к интенсивному разупроч-
нению материала втулок в процессе работы и к их пластиче-
скому износу, что обусловливает необходимость создания
284
Рве. 124. Контейнеры гидропрессов:
а - вертикального 6 МН; б — горизонтального 30 МН; в, г - то же, 16 МН
системы охлаждения контейнеров. Охлаждаемые контейнеры
могут иметь различное конструктивное исполнение: контей-
неры с продольными пазами, соединенными кольцевыми кана-
лами у торцов с магистралью для подвода и отвода охлаж-
дающей жидкости; контейнеры с винтовыми пазами по всей
наружной поверхности промежуточной втулки или в зоне,
прилегающей к матричному узлу.
2.2. Матрицедержатель
Матрицедержатель запирает выходную сторону контейнера
и сочленяется с ним по конусной поверхности. На рис. 125
приведены конструкции матрицедержателей горизонтальных
гидравлических прессов, мундштучных и с перемещающимися
матричными досками. Б центральной части матрицедержателя
размещено гнездо для посадки матрицы. Матрицу устанавли-
285
вают с торца матрицедержателя (закрытый мундштук, рис.
125, а) или с внутренней стороны (открытый мундштук, рис.
125, б). В последнем случае матрица прижимается к обрат-
ному конусу матрицедержателя опорным кольцом. Конусность
посадочного гнезда составляет 1,5 - 6,0 . Коническая по-
верхность сопряжения матрицедержателя с контейнером испы-
тывает большие нагрузки, поэтому матрицедержатели изгото-
вляют из штамповых сталей с высокими прочностными харак-
теристиками (o’ = 1200+1400 МПа),
в
С применением на современных прессах двух- и четырех-
позиционных матричных досок (рис. 125, в) и поворотных
головок создаются более благоприятные условия охлаждения
и смазки матрицедержателей, что снижает интенсивность тем-
пературной нагрузки и повышает срок их службы. Стойкость
матрицедержателей до первой реставрации достигает 1,5 -
Рис. 125. Матрицедержатели горизонтальных прессов:
а, б - мундштучные; в, г - с матричными досками; 1 - мундштук; 2 - крепеж-
ный винт; 3 - матрицедержатель; 4 - матрица; 5 - опорное кольцо; 6 - под-
кладное кольцо; 7 - съемное кольцо; 8 - матричная доска; 9 - подводящие ка-
налы; 11 - камера охлаждения
286
2,0 тыс. прессовок при темпе прессования 25 — 30 прес-
совок в час.
Увеличение темпа прессования медных и никелевых спла-
вов привело к резкому снижению стойкости матрицедержа-
телей, что вызвало необходимость их охлаждения в процессе
выдавливания. При темпе прессования 40 - 50 прессовок в
час достаточно эффективным оказалось наружное охлаждение
матрицедержателя на участке сочленения его с контейнером.
При увеличении производительности прессов до 60 прессовок
в час целесообразно применять матрицедержатели с внутрен-
ним водяным охлаждением (рис. 125, г). Существенное влия-
ние на стойкость матрицедержателей оказывает применение
смазки, являющейся теплоизолирующей прослойкой между
прессуемым металлом и инструментом.
2.3. Пресс-штемпель
Пресс-штемпель передает усилие от главного цилиндра к
прессуемому металлу и воспринимает полную нагрузку от да-
вления прессования. В зависимости от условий работы
пресс-штемпели изготовляют из поковок легированных ста-
лей, имеющих высокие прочностные характеристики (ст^=
1600+1700 МПа). В практике прессования применяют прутко-
вые и трубные пресс-штемпели. Прутковые пресс-штемпели
горизонтальных прессов при прессовании с образованием ру-
башки имеют на переднем торце выступ, предназначенный для
центровки пресс-шайбы. Прутковые пресс-штемпели верти-
кальных прессов на переднем торце снабжены резьбой для
крепления пресс-шайбы, которая при прессовании труб слу-
жит иглодержателем.
Трубные пресс-штемпели имеют по всей длине отверстие
для размещения иглодержателя с иглой. Конструкция пресс-
штемпелей приведена на рис. 126. На нерабочем торце
пресс-штемпеля имеется хвостовик, служащий для его креп-
ления к прессующей траверсе пресса. Пресс-штемпели изго-
товляют как цельными (рис. 126, а, б, г), так и сборными
(рис. 126, в). В последнем случае хвостовик 1 соединяется
со штангой 2 по горячей посадке.
В процессе эксплуатации пресс-штемпель не вступает в
непосредственный контакт с нагретым металлом. При хорошей
287
Рис. 126. Пресс-штемпсли гидрав-
лических прессов:
а — вертикального 6 МН; б —
пруткового 20 МН; е — трубного
30 МН; г - трубного 50 МН
101
1165
..........................................................................................
^ZTT^ZZZZZZZZZZZZZZZZL
1690
центровке с контейнером
и соблюдении правил экс-
плуатации стойкость
пресс-штемпелей доста-
точно высока. Фактичес-
кий расход пресс-штем-
пелей диаметром 200 -
400 мм при прессовании
медных и никелевых спла-
вов на горизонтальных
прессах составляет 0,02-
0,03 шт. на 1000 т
пресс-изделий. Основными
дефектами пресс-штемпе-
лей являются продольный
изгиб и снятие рабочего
торца.
о
_____1
2.4. Пресс-шайба
Основное назначение рабочих пресс-шайб - исключение
непосредственного контакта пресс-штемпеля с нагретой за-
готовкой. Пресс-шайбы, воспринимая в процессе деформации
полное давление прессования, подвергаются циклическому
288
Рис. 127. Пресс-шайбы вертикальных (а, б) и горизонтальных (в, г, д)
прессов:
а - трубная; б, в - прутковая; г - гладкая трубная; д - трубная с буртом
температурному нагружению. Поэтому их изготовляют из по-
ковок штамповых сталей. Во избежание перегрева пресс-шайб
в процессе прессования используют набор пресс-шайб (6-8
шт.), что позволяет организовать эффективный режим их ох-
лаждения и существенно повысить стойкость как самих
пресс-шайб, так и пресс-штемпелей.
На рис. 127 приведена конфигурация пресс-шайб верти-
кальных и горизонтальных прессов. Наружный диаметр пресс-
шайбы при прессовании без образования рубашки принимается
на 0,07 - 0,1 мм (на вертикальных прессах) и на 0,5 - 0,8
мм (на горизонтальных прессах) меньше внутреннего диамет-
ра рабочей втулки. При прессовании с рубашкой разность
диаметров в зависимости от качества прессуемых слитков
составляет 2-6 мм.
Рис. 128^ Виды дефектов изношенных пресс-шайб:
а - оплывание; б - растрескивание
289
Основными причинами выхода пресс-шайб из строя явля-
ются глубокие радиальные трещины и пластическая деформа-
ция (затекание на рабочий торец) кромки (рис. 128). В
случае преобладания деформационного износа срок службы
существенно повышается при использовании гладких (без
буртов) цилиндрических пресс-шайб, так как возможно их
двустороннее использование (см. рис. 127, г).
Контрольные пресс-шайбы, имеющие диаметр, близкий к
диаметру втулки, предназначены для удаления пресс-рубашки
и очистки втулки контейнера от загрязнений.
2.5. Игла и иглодержатель
Игла служит для прошивки слитков и формирования внут-
реннего контура пресс-изделия. В цикле прессования игла
испытывает знакопеременную нагрузку (сжатие и продольный
изгиб при прошивке, растяжение при выдавливании) в усло-
виях нагрева до высоких температур от контакта с прес-
суемым металлом, что приводит к быстрому выходу иглы из
строя.
Стойкость игл диаметром 30 - 60 мм при прессовании
сплавов тяжелых цветных металлов на горизонтальных прес-
сах составляет от 40 до 200 прессовок. Поэтому к механи-
ческим свойствам материалов игл, особенно малых размеров,
предъявляются повышенные требования.
Низкой стойкостью прессовых игл обусловлено большое
разнообразие их конструкций. На рис. 129 представлены
иглы вертикальных и горизонтальных прессов, применяемые
при прессовании труб и профилей, с каналом постоянного
поперечного сечения. Иглы могут изготовляться с цилиндри-
ческой и конической рабочей частью (рис. 129, а—д), пере-
менного . диаметра (рис.129, е,ж) и ступенчатые (рис. 129,
з-к).
Иглы с буртом у резьбовой части (рис. 129, г) приме-
няются на прессах, обеспечивающих ход иглы вперед на 80 -
100 мм после окончания выдавливания, что позволяет от-
делять изделие от пресс-остатка вводом в канал матрицы
бурта, который в процессе выдавливания находится в отвер-
стии пресс-шайбы. Для повышения стойкости иглы делают со-
ставными охлаждаемыми (рис. 129, д), в полость которых
290
Pic. 129. Иглы вертикальных (п, tf) и горизонтальных (в - л) прессов:
1 - тело иглы; 2 - рабочий носик
подается охлаждающая жидкость. Температуру и расход жид-
кости регулируют в зависимости от темпа прессования и тем-
пературы прессуемого сплава. Кроме внутреннего охлажде-
ния, увеличение срока службы игл можно достичь, сохраняя
их термоизоляцию слоем смазки в течение всего цикла прес-
сования. Обычно же при внедрении гладкой иглы в металл
нанесенная на нее перед прошивкой смазка снимается и ос-
тается на торце слитка. Игла работает в условиях практиче-
ски идеального контакта с прессуемым металлом. Конструк-
ция игл со съемным наконечником (рис. 129, е) или с про-
точками на рабочей части (рис. 129, ж) позволяет сохра-
нить смазку на поверхности игл после прошивки; при этом
стойкость игл повышается примерно в два раза.
Ступенчатые иглы (рис. 129, о) применяют при прессова-
нии труб и профилей с малым размером внутреннего канала;
иглы с острым концом (рис. 129, з) - при прессовании тол-
стостенных труб для уменьшения длины пробки; иглы с двумя
рабочими носиками (рис. 129, к) - для многоканального
прессования цилиндрических труб или для прессования спец-
профилей с двумя каналами.
291
При прессовании профильных труб с отверстием, отличным
от круга, профиль иглы может быть самым различным. В этом
случае целесообразно употреблять ступенчатые иглы с ци-
линдрическим участком у резьбовой части (рис. 129, л),
что позволяет применять унифицированные пресс-шайбы с
круглыми отверстиями.
Наибольшее распространение на заводах по обработке
цветных металлов получили иглы с конической рабочей
частью и ступенчатые, так называемые "бутылочные" иглы
(рис. 129, в, и). Конусность на рабочей поверхности иглы
служит для облегчения течения металла. На горизонтальных
прессах усилием 10 - 60 МН применяют иглы диаметром от 13
- 15 до 350 мм. Конусность таких игл задают в пределах
от (0,6+0,8) : 1000 мм (для малых игл) до (0,8+1,2) :
1000 (для больших игл).
Бутылочные иглы широко применяют при прессовании спла-
вов цветных металлов, так как их применение обеспечивает
получение изделий более точных размеров, позволяет прес-
совать трубы с различным внутренним диаметром из загото-
вок с одинаковым диаметром отверстия. Однако такие иглы
не перемещаются в процессе прессования; после прошивки
слитка рабочий носик иглы устанавливается в канале мат-
рицы и остается неподвижным в течение всего процесса вы-
давливания. Этим обусловливается более интенсивное трение
прессуемого металла по игле и повышенный разогрев рабоче-
го носика. Поэтому тело иглы обычно изготовляют из штам-
повых сталей, а рабочий носик - из жаропрочных сплавов,
чем обеспечивается достаточно высокая их стойкость.
Трубы периодически изменяющегося сечения прессуют с
применением игл ступенчато изменяющегося диаметра, рас-
смотренных в предыдущей главе.
Иглодержатель служит для закрепления иглы и передачи
усилия на нее от подвижной траверсы прошивного устройст-
ва, к штоку которого он крепится резьбовым участком.
Иглодержатели работают в условиях низких температур и не-
высоких нагрузок. Наиболее часто иглодержатели выходят из
строя из-за смятия или срыва резьбы, предназначенной для
крепления иглы, под влиянием растягивающих усилий при вы-
давливании изделий.
292
2.6. Матрица
Матрица является наиболее ответственной и наиболее из-
нашивающейся деталью сборки прессового инструмента. Мат-
рица формирует контур пресс-изделия, определяет точность
его размеров и качество поверхности. При прессовании
основной массы труб и прутков из сплавов цветных металлов
применяют матрицы следующих типов (рис. 130): плоские
(а), плоско-конические (6), конические (в), радиальные
(г), с двойным конусом (д) и сборные со вставками из жа-
ропрочных сплавов (г). Для прессования профилей применяют
язычковые и специальные матрицы, конструкция которых была
рассмотрена в гл. VII.
Матрицы изготовляют из штамповых сталей, жаропрочных и
твердых сплавов. Стальные матрицы устанавливают непосред-
ственно в матрицедержателе. При прессовании алюминиевых
сплавов матрицы подвергают азотированию для уменьшения
трения и налипания. На матрицы для прессования титановых
сплавов наносят плазменным напылением теплозащитное пок-
рытие ZrO2 или Матрицы из твердых и жаропрочных
сплавов применяют в виде вставок 1, устанавливаемых в
обоймы 2 (рис. 120, е). Это позволяет наряду с экономией
дорогостоящих материалов повысить стойкость матриц. Стой-
кость сборных матриц со вставками из жаропрочных сплавов
выше в 2-3 раза по срав-
нению со стойкостью
цельных матриц из того
же материала.
Существенное влияние
на стойкость сборных
матриц оказывает способ
их посадки в обоймы.
Наиболее рациональным
Рас. 130. Типы матриц, применя-
емых для прессования труб и
прутков из сплавов цветных ме-
таллов
293
способом сборки матриц является горячая запрессовка
вставки с последующей ее зачеканкой. Глубина гнезда под
вставку выполняется на 1,5 - 2 мм больше высоты вставки.
Диаметр гнезда в обойме выполняют по средним размерам
вставки с натягом. Ниже приведены размеры натяга при за-
прессовке в зависимости от наружного диаметра вставки:
Номинальный наружный
диаметр, мм 20 30 35 40
Натяг, мм . 0,08-0,15 0,08-0,20 0,17-0,27 0,2-0,25
Номинальный наружный
диаметр, мм 45-60 60-70 70-120
Натяг, мм . 0,25-0,3 0,3-0,35 0,35-0,45
Перед запрессовкой обойму подогревают в печи до 400 °C
с выдержкой 15 - 20 мин. Зачеканка вставки исключает ее
выпадение из обоймы при потере исходного натяга вслед-
ствие деформации обоймы в процессе прессования.
При выборе матрицы для прессования следует учитывать,
что размеры "пресс-изделий после остывания уменьшаются.
Поэтому диаметр очка матрицы, измеряемый, как правило, в
холодном состоянии, должен быть больше номинального диа-
метра прессуемого изделия на величину усадки последнего,
которая зависит от температуры прессования и коэффициента
линейного расширения сплава. Практически размеры изделий
из медных сплавов после остывания с температуры прессова-
Таблица 25. Припуски на размеры прессовых матриц
Диаметр изделия, мм
Припуск на диаметр матрицы при прессовании, мм
медных сплавов
алюминиевых сплавов
6-15 0,08-0,15 0,05-0,12
15-25 0,15-0,25 0,12-0,2
25-35 0,25 - 0,35 0,2 - 0,3
35-55 0,35-0,6 0,3-0,5
55-75 0,6 - 0,9 0,5-0,7
75 -100 0,9-1,25 0,7-0,9
100-150 1,25-1,9 0,9-1,4
150 - 200 1,9-2,5 1,4-2,0
200 - 250 2,5 - 4,0 2,0-2,5
250-300 4,0 - 5,0 2,5-3,0
294
ния (750 - 800 °C) до комнатной уменьшаются на 1 - 2 %,
из алюминиевых сплавов - на 0,8-1 %. В табл. 25 приве-
дены соотношения размеров пресс-изделий и матриц в холод-
ном состоянии.
3. МАТЕРИАЛЫ ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
Специфическими условиями работы прессового инструмента
обусловлены высокие требования к качеству материалов для
его изготовления. Материал для тяжелонагруженного инстру-
мента должен обладать следующими свойствами: жаропроч-
ностью - способностью сохранять высокие прочностные хара-
ктеристики в области рабочих температур; жаростойкостью -
сопротивлением окислению при длительных нагревах; разга-
ростойкостью - способностью выдерживать многократные сме-
ны интенсивного нагрева и охлаждения; износостойкостью -
стойкостью против истирания; высокой теплопроводностью,
необходимой для быстрого отвода тепла во избежание силь-
ного разогрева и уменьшения неравномерности температурных
полей инструмента; малым коэффициентом теплового расшире-
ния - для сохранения постоянных размеров при нагреве и
охлаждении; хорошей прокаливаемостью.
Комплексом свойств, которыми должен обладать прессовый
инструмент, определяется вид материалов для его изготов-
ления. Это в основном стали аустенитного и мартенситного
классов, комплексно-легированные хромом, вольфрамом, ни-
келем, молибденом; специальные жаропрочные сплавы на
основе никеля и кобальта, содержащие вольфрам, хром, ти-
тан, молибден, алюминий, железо, а также (в меньшей сте-
пени) твердые сплавы и минералокерамические материалы.
В табл. 26 показано назначение материалов, исполь-
зуемых на отечественных заводах по обработке цветных ме-
таллов для изготовления основных деталей сборки прессо-
вого инструмента.
Теплопрочные стали для инструментов горячей обработки
металлов, применяемые в настоящее время в мировой прак-
тике, можно подразделить на три группы: 1) стали, содер-
жащие 2-6 % вольфрама (4ХНВ); 2) стали, содержащие 6-9 %
вольфрама (типа ЗХ2В8Ф); 3) стали, содержащие 12-18 %
вольфрама.
295
Таблица 26. Материалы прессового инструмента
Наименование инструмента Марка материала
Рабочие втулки прессов:
вертикальных горизонтальных ЗХВ4СФ, ЗХ2В8Ф, 38ХНЗМФА ЗХВ4СФ, 38ХНЗМФА, 4ХНВ, 5ХНМ, ЗХЗМЗФ, 4Х4НВФ
Пресс-штемпели прессов:
вертикальных горизонтальных Матрицедержатели вертикальных и горизонтальных прессов Пресс-шайбы рабочие ЗХ2В8Ф, ЗОХГСА, 38ХНЗМФА, 5ХНМ, 4Х5В2ФС 38ХНХМФА, 5ХНВ, 5ХНМ, 27Х2Н2МВФ 38ХНЗМФА, 5ХНВ, 4Х4НВФ, 4Х4НМВФ, 4Х5В2ФС,ЗХЗМЗФ 4Х4ВМФС, 5ХЗВЗМФС, 4ХЗМ2ВФГС, ЗХ2В8Ф, ЗХЗМХФ, 38ХНЗМФА, 4Х5В2ФС, 5ХНМ, 5ХНМ2, 5ХНВ
Иглодержатели Иглы, мм: 38ХНЗМФА, 5ХНВА, 5ХНМ
до 20 и носики бутылочных игл 20-35 35-50 50-70 >70 Матрицы цельные и разъемные ЭИ867,5ХЗВЗМФС, ЖС6К 5ХЗВЗМФС, ЗХ2В8Ф, 4ХЗМ2ВФГС, ЗХЗМЗФ ЗХ2В8Ф, 4Х4ВМФС, ЗХЗМЗФ 4ХВ2С, ЗХЗМЗФ, 4Х4ВМФС 38ХНЗМФА, 4Х4МВФ, 4Х5В2ФС, 27Х2М2МВФ ЗХ2В8Ф, 4ХЗМ2ВФГС, 4Х4НМВФ, 30Х2МФН, ЗХЗМЗФ
Обоймы сборных матриц Матричные вставки ЗХ2В8Ф, 4ХЗМ2ВФГС, ЗХЗМЗФ ВК8, ВК15, ХН62МВКЮ, ЖС6К, слеллиты, Н80БМ
Стали первой группы предназначены для инструмента, ра-
ботающего в сравнительно легких условиях - при нагреве до
600 С. Физико-механические свойства сталей этой группы и
теплостойкость невысоки, временное сопротивление при
650 °C равно 400 МПа; HRC после отпуска при 650 °C 37 ед.
Стали второй группы применяют для изготовления инстру-
мента, работающего при нагреве до 650 - 700 °C и высоких
циклических температурно-силовых нагрузках. Эти стали со-
храняют твердость 40 - 42 HRC до 625 - 650 °C.
Стали третьей группы применяют для изготовления инстру-
мента, работающего при нагреве до 700 - 750 °C и высоких
циклических температурно-силовых нагрузках. Эти стали ха-
рактеризуются высокой теплостойкостью (твердость 42 — 45
HRC сохраняется после отпуска при 650 — 700°С), но имеют
низкие вязкость и пластичность и высокую чувствительность
к резкой смене температур. Применение этих сталей перспе-
ктивно при непрерывной работе инструмента, например, при
полунепрерывном прессовании.
296
Длительное время основной сталью для изготовления тя-
желонагруженного инструмента являлась сталь ЗХ2В8Ф. В по-
следние годы нашли широкое распространение комплексно-
легированные мартенситные стали с пониженным содержанием
вольфрама и безвольфрамистые (4Х4ВМФС, 4Х4МВФ, 4Х5М2ФС,
5ХЗВЗМФС, ЗХЗМЗФ и др.), которые по комплексу свойств на-
ходятся на уровне стали ЗХ2В8Ф, а в некоторых случаях
превосходят ее по прочности (табл. 27).
При решении задач дальнейшего увеличения теплопроч-
ности инструмента были разработаны и внедрены мартенсит-
ные стали, легированные 8 - 12 % Со, с пониженным содер-
жанием углерода (0,15 - 0,25 %) и добавками молибдена и
вольфрама, которые сохраняют хорошую работоспособность до
730 - 750 С. Так, хорошим комплексом свойств обладает
сталь такого типа марки 2Х6В8М2К8; она сохраняет доста-
точно высокий уровень прочности при 750 С (o’ = 1000 МПа),
в
При прессовании медных и никелевых сплавов стойкость
инструмента из таких сталей в 2 - 3 раза выше стойкости
инструмента из сталей типа ЗХ2В8Ф.
Теплопрочность известных в настоящее время сталей не
превышает 720 - 750 °C. Этого недостаточно для горячего
прессования большинства сплавов на основе меди, никеля и
титана, температура обработки которых составляет 750 -
1150 °C. Поэтому в практике прессования для изготовления
матриц все более широко используют жаропрочные сплавы на
никелевой и кобальтовой основе, теплопрочность которых
достаточно высока при температурах до 950 - 1000 С. На
заводах по обработке цветных металлов успешно используют
никелевые сплавы Н80БМ, ХН35ВТЮ, ХН62МВКЮ, ЖС6К.
Характерная особенность матриц, изготовленных из жаро-
прочных сплавов, состоит в том, что они, хорошо сохраняя
исходные размеры (до 1000 циклов прессования), выходят из
строя после 20 - 50 прессовок вследствие образования тре-
щин. Этим обусловлено применение таких матриц в основном
при изготовлении заготовок для последующей холодной обра-
ботки и ограниченное применение при прессовании изделий
на готовый размер.
Лучшие показатели имеет разработанный институтом "Гип-
роцветметобработка" совместно с Кольчугинским заводом ОЦМ
297
Таблица 27. Механические свойства сталей и сплавов, применяемых для изготовления прессового инструмента
при прессовании меди и медных сплавов
Марка стали, сплава ^испыт- °C Твердость HRC ов, МПа os, МПа 6, % ф,% Т еплостойкость, °C
ЗХ2В8Ф 20 48-50 1600-1700 1440 8 30-35 660
600 28-32 1150-1200 900 - 950 10 32 660
5ХЗВЗМФС 20 50 1550 - 1650 1400 - 1500 8-10 28-32 685
650 30 800-900 700 - 800 10-14 40-45 685
4Х4ВМФС 20 50 1700 -1800 1550 - 1650 8-10 35-42 660
600 28 1050-1150 900 - 1000 10-15 50-65 660
ХН35ВТЮ 20 — 1230-1370 740 - 900 21 -32 30-34 660
700 — 980 — 10 15 660
4ХЗМ2ВФГС 20 48-50 1900-2110 1800 -1900 10-15 26-35 650-660
650 30 800 - 900 750 - 830 11 -20 36-60 650 - 660
ЗХЗМЗФ 20 48 1700 1500 12 50 650
600 35 1180 1060 12 55 650
2Х6В8М2К8 20 55-60 1570 - 1680 1480-1510 9-11 21 -24 735
700 45-47 1170-1280 1000-1120 11,5 24-26 735
ХН62МВКЮ 20 — 1000-1250 780 - 880 8-24 11 -28 735
800 — 900 - 950 650 - 750 3-8 7-15 735
Н80БМ 20 32-36 740 - 800 570 - 650 5-10 7-12 735
800 — 540-580 320-410 4-8 5-10 735
Примечание. Прочерки означают отсутствие достоверных данных.
сплав Н80БМ на никель-ниобиевой основе, легированный мо-
либденом, характеризующийся замедленным трещинообразова-
нием. Применение данного сплава позволило увеличить стой-
кость матриц в 8 - 10 раз при прессовании труднодеформи-
руемых материалов. Матрицы со вставками из этого сплава
при прессовании труб из МНЖ5-1 размером 62 х 50 мм на
прессе усилием 31 МН (температура нагрева слитков 880 -
910 °C, давление на пресс-шайбе 700 МПа, темп прессования
25 - 30 прессовок в час) выдерживает 600 - 800 прессовок.
При прессовании прутков из бронз марок БрАЖНМц 9-4-4-1 и
БрАМц9-2 на прессе усилием 25 МН стойкость матрицы сос-
тавляет 500 - 1000 прессовок.
Для прессования прутков мелких размеров (5 - 20 мм)
применяют матрицы со вставками из твердых сплавов группы
ВК (сплавы на основе карбидов вольфрама) и минералокера-
мических материалов. Вставки из этих материалов благодаря
высоким прочностным характеристикам обладают повышенной
Износостойкостью и хорошо сохраняют размеры рабочего
отверстия в процессе эксплуатации. Однако при высокотем-
пературном прессовании они быстро выходят их строя из-за
образования трещин вследствие их низкой теплопроводности.
Физико-механические свойства минералокерамического
сплава ЦМ332 и твердого сплава ВК8 приведены ниже:
ЦМ332 ВК8
Твердость HRA Теплостойкость, С: 90-93 88
О', МПа:
на изгиб 35-40 130
на сжатие До 500 330
Теплопроводность, Вт/(м "С) 0,030 0,1
Более перспективным в процессах горячей обработки ме-
таллов является применение так называемых керметов - ма-
териалов на основе тугоплавких металлов (вольфрама, моли-
бдена), а также молибдена и его сплавов.
299
4. СТОЙКОСТЬ И ХАРАКТЕР ИЗНОСА
ИНСТРУМЕНТА
Разогрев внутренней поверхности рабочей втулки контей-
нера вызывает разупрочнение материала втулки до твердости
27 - 30 HRC. Циклический нагрев и охлаждение в совокуп-
ности с высокими нагрузками и термическими напряжениями
обусловливают появление на рабочей поверхности втулки
сетки разгарных трещин глубиной 2-10 мм, рисок, борозд,
налипов прессуемого металла. Быстрому износу рабочих вту-
лок способствует также абразивное действие окалины слит-
ка. Большинство возникающих дефектов сосредоточено на
участке втулки длиной 300 - 500 мм, примыкающем к матри-
цедержателю. В процессе работы разгарные трещины быстро
развиваются как в глубину, так и вдоль втулки. Росту тре-
щин способствует затекание в них прессуемого металла. Ра-
зупрочнение материала втулки приводит к смятию поверхнос-
тей сопряжения контейнера и матрицедержателя.
Втулки, вышедшие из строя в результате абразивного из-
носа, налипания прессуемого металла, появления мелких
разгарных трещин, выработки зоны сопряжения, реставрируют
наплавкой или расточкой на большой размер. Окончательный
выход втулок из строя, как правило, связан с появлением
крупных продольных трещин глубиной более 20 мм или с
образованием сквозных трещин. Разрушение происходит в ре-
зультате потери натяга из-за износа промежуточной втулки
или из-за неудовлетворительной запрессовки рабочей втул-
ки. Крупные трещины в рабочей втулке могут возникать и
после ее выпрессовки. Поэтому после выпрессовки для сня-
тия внутренних напряжений необходимо производить отпуск
втулок в течение 4 - 5 ч при 400 - 450 °C.
При прессовании медных и никелевых сплавов разовая
стойкость рабочих втулок до первой реставрации составляет
5-10 тыс. прессовок при суммарной стойкости 35 -
50 тыс. прессовок. При обработке алюминиевых сплавов она
значительно выше, так как здесь основным видом износа
является абразивный, разовая стойкость может достигать
50 - 55 тыс. прессовок.
Матрицы из штамповых сталей при прессовании алюми-
ниевых сплавов выходят из строя вследствие износа (исти-
300
Таблица 28. Стойкость матриц при прессовании медных и медно-никелевых сплавов
Материал матриц или вставок Прессуемый сплав Размер пресс-изделия, мм Стойкость, число прессовок Причина выхода из строя
разовая общая
ЗХ2В8Ф НМ40 Прутки 35-50 2-3 8-10 Заплывание очка
БрАЖМцЮ-3-1,5 Прутки 25 - 28 10-12 50-70 Тоже
МНЖ-5-1 Трубы 64Х 50 8-10 50-60
2Х6В8М2К8 БрАЖ9-4 Прутки 25 - 28 30 60-90 Налипание
Медь Трубы 40X34 35 70 -100 Заплывание очка
ХН62МВКЮ БрАЖ9-4 Прутки 16 18 18 Налипание
Л63 Прутки 9,8 Сильное налипание
БрАЖМцЮ-3-1,5 Прутки 25 44 44 Сетка грубых разгар- ных трещин
Медь (прессование в воду) Трубы 40 х 34 То же
ХН35ВТЮ БрАЖ9-4 Прутки 25 65 65 Сильное налипание
ХН55МТФКЮ БрАЖ9-4 Прутки 16 22 22 Трещины
Л63 Прутки 9,8 4 4 Сильное налипание
ХН56ВМКЮ БрАЖ9-4 Прутки 16 13 13 Налипание
Л63 Прутки 9,8 5 5 Г рубая кольцеватость
Сплав Н80БМ БрАЖ9-4 Прутки 25 - 32 150 - 170 300-350 Трещины
БрАЖМцЮ-3-1,5 Л63 Трубы 32x42 180 - 200 360 »
МНЖ5-1 Трубы 64X50 200 - 250 600 - 800
БрАЖМНц9-4-4-1 Прутки 30 - 40 250 - 300 500 - 1000 »>
Медь Прутки 14 - 16 60 - 800 200-250
ВК8 ЛС59-1 5,8 -14 40-70 40-70 Трещины
Л63 5,8 -14 40-70 40-70
ЦМЗЗ-2 ЛС59-1 5,8-6,5 26-35 26-35 Трещины
рания) калибрующего канала после достаточно длительной
эксплуатации. При прессовании медных и медно-никелевых
сплавов они выходят из строя вследствие разупрочнения и
пластической деформации калибрующего канала уже после 10-
30 прессований; после этого их реставрируют расточкой. В
результате общая стойкость таких матриц достигает 70 -
120 прессовок.
Матрицы из жаропрочных и твердых сплавов выходят из
строя в основном вследствие образования крупных разгарных
трещин после 120 - 180 прессований, причем первые мелкие
трещины на них появляются после 20 - 50 прессований. На
рис. 131 показан вид вышедших из строя матриц, а в
табл.28 стойкость и причины выхода из строя матриц из
различных материалов при прессовании медных и медно-нике-
левых сплавов.
Причины выхода игл из строя могут быть подразделены на
четыре группы: естественный износ, плохая, настройка и на-
рушение соосности инструмента; нарушение режимов изготов-
ления игл; нарушение режимов эксплуатации. В табл. 29
приведены разновидности дефектов игл и причины их возник-
новения, выявленные при наблюдении за большими партиями
игл в промышленных условиях, а на рис. 132 - вид изношен-
ных игл.
В результате естественного износа в нормальных усло-
виях эксплуатации выходит из строя около 32,5 % игл.
Рже. 131. Вышедшие из строя матрицы из стали ЗХ2В38Ф (а) и сплава ЭИ867 (а)
302
Таблица 29. Дефекты игл и причины их появления
Дефект Причины появления дефекта Число случаев (% от общего числа)
1 партия II партия
Обрыв Разупрочнение металла и вы- 37(18,3) 27 (25,7)
Утонение тягивание игл под действи- ем растягивающих напря- жений 23(11,4) 12(11,4)
Продольный изгиб Удар в пресс-шайбу 9(4,5) —
Смятие торца Удар в матрицу 24(11,8) 11 (10,5)
Смятие рабочей части Задир искривленной иглы пресс-шайбой 4(2,0) 1 (0,95)
Излом иглы у пресс- шайбы Несоосность инструмента 20 (9,9) 12(11,45)
Продольная трещина и излом в районе переднего конца Влияние течения металла и термических ударов 13 (6,5) 12(11,45)
Излом по резьбовой части Нарушение технологии изго- товления иглы 56 (27,7) 25 (23,8)
Продольные трещины Термическая усталость 16 (7,9) 5 (4,75)
Износ завершается обрывом или утонением рабочей части с
образованием шейки (рис. 132, а - в). При данном виде
износа отмечается максимальный уровень стойкости игл. Ес-
тественный износ обусловлен разупрочнением материала игл
при высоких температурах и проявляется в пластической де-
формации под действием растягивающих напряжений при прес-
совании. Так, после 50 циклов прессования труб размером
60x5 мм из медно-никелевого сплава глубина разупрочнения
до твердости 36-38 HRC достигает 4-5 мм при сохранении в
сердцевине твердости, близкой к исходной (46-49 HRC).
После 150 прессовок разупрочнение проникает на всю глуби-
ну при максимальном понижении твердости на поверхности
до 24 HRC.
Плохая настройка прессовой оснастки приводит к про-
дольному изгибу игл, смятию рабочей части или торца, из-
лому у пресс-шайбы (рис. 132, г). Из-за -плохой настройки
выходит из строя до 26 % игл.
В результате нарушения режимов изготовления (термооб-
работки) выходят из строя 25 % игл. Наиболее характерен
при этом излом по резьбовой части в месте максимальной
концентрации напряжений (рис. 132, д). Для предотвращения
303
Рже. 132. Основные виды дефектов игл:
а, б — пластический обрыв; в - вытягивание; г — смятие рабочей части; д -
излом у резьбы; е - продольная трещина с изломом у торца; ж - разгарные
трещины
Таблица 30. Сравнительная стойкость игл горизонтальных прессов
Прессуемый сплав ЗХ2В8Ф Число прессовок ЗХЗМЗФ
4Х4ВМФС 5ХЗВЗМФС
Медь 140 * 180-190 180-190
Л63 160 - 180 200 - 250 180-200 250-300
МНЖ5-1 100-120 120 - 140 140-150 180-220
БрАЖМцЮ-3-1,5 150-180 200 - 220 180-200 180 - 200
Л96 100 115 125 120
Д1.Д16 400 - 700 500 - 800 — —
поломок необходим дополнительный отпуск резьбовой части
иглы до твердости 38-42 HRC.
При отклонении от нормального температурного режима
эксплуатации в сторону повышения тепловых нагрузок с пос-
ледующим резким охлаждением водой (около 15 % случаев)
наблюдается образование продольных трещин с последующим
изломом иглы. На стойкость игл в этом случае существенное
влияние оказывают охлаждающая среда, продолжительность и
способ охлаждения. Излом наиболее часто происходит при
прессовании сплавов, истечение которых носит турбулентный
характер. Излом происходит либо в конце прошивки, либо в
начальной стадии выдавливания на расстоянии 620-670 мм от
хвостовой части иглы.
В табл. 30 приведена стойкость иглы из штамповых ста-
лей диаметром 40-60 мм при прессовании на горизонтальных
прессах труб из медных и алюминиевых сплавов.
5. ПОДГОТОВКА ИНСТРУМЕНТА К РАБОТЕ
Подготовка инструмента к работе начинается с осмотра
его внешнего вида и определения соответствия его размеров
размерам прессуемого изделия. Не допускается использова-
ние инструмента, имеющего риски, задиры, трещины, вмяти-
ны, большую выработку. Измерение нужно производить ис-
правным мерительным инструментом.
После подбора комплекта инструмента его подогревают.
Иглы и матрицы подогревают в электропечах сопротивления,
контейнеры - нагревателями, вмонтированными в его корпус.
Температура подогрева приведена ниже, °C:
305
Матриц................................................... 250 - 300
Игл диаметром, мм:
20 - 40 ................................................. 200 - 250
50 - 70 .............................................. 300
> 70 .............................................. 350
Контейнеров для прессования сплавов:
алюминиевых.............................................. 300 - 450
медных и медно-никелевых............................... 350 - 500
После установки инструмента на пресс проверяют его со-
осность и смазывают рабочие поверхности игл и матриц.
Нельзя начинать работу на новом инструменте, не смазав
его, так как это приведет к привариванию прессуемого ме-
талла на рабочую поверхность иглы и калибрующий канал
матрицы, и, как следствие, к дефектам на пресс-изделиях в
виде продольных рисок и выбраковке инструмента.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что входит в комплект инструмента подвижного узла?
2. Какие нагрузки воспринимают пресс-штемпель и пресс-шайба?
3. Каково назначение контейнера пресса?
4. Какие виды матриц применяют при прессовании труб и прутков?
5. Из каких материалов изготовляют прессовые матрицы?
6. Каких основных видов гилы применяют при перссовании труб?
7. Назовите основные причины выхода игл из строя.
8. Каковые основные требования прн подготовке инструмента к работе?
Г л а в а IX. УСТРОЙСТВО И ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ
ОТДЕЛОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПРЕССОВЫХ ЦЕХОВ
В соответствии с применяемыми технологическими схемами
изделия после прессования подвергают ряду отделочных опе-
раций — правке, термообработке, травлению, для чего прес-
совые цехи оснащены специализированным оборудованием.
1. ПРАВКА ТРУБ, ПРУТКОВ, ПРОФИЛЕЙ И ПАНЕЛЕЙ
Правка - заключительная операция технологического цик-
ла производства полуфабрикатов из цветных металлов. Ос-
новной задачей правки является устранение кривизны труб и
прутков, саблевидности и скручивания профилей, прогиба их
полок, продольной и поперечной кривизны панелей, дости-
жение их плоскостности. Степень кривизны пресс-изделий
определяется величиной зазора между вогнутой стороной из-
306
делия и контрольной линейкой длиной в 1 м и выражается в
миллиметрах на метр длины изделия, мм/м.
На заводах по обработке цветных металлов правку в ос-
новном осуществляют двумя методами - изгибом и растяже-
нием. Правку изгибом осуществляют на эксцентриковых и ги-
дравлических прессах, роликоправильных и валковых пра-
вильных машинах; правку растяжением - на специальных рас-
тяжных машинах.
1.1 Правильные прессы
Для правки прутков большого диаметра, толстостенных
труб и профилей большого поперечного сечения применяют
вертикальные гидравлические прессы усилием от 0,5 до 3 МН
с ограниченным ходом плунжера. На этих прессах устраняют
продольную кривизну, саблевидность и небольшие плавные
перегибы пресс-изделий.
На стол пресса устанавливают подставки, на которые
помещают изделие. Правку осуществляют нажимным бойком,
соединенным с плунжером. По мере правки изделие перемеща-
ют по подставкам и при необходимости поворачивают. Рас-
стояние между подставками изменяют в зависимости от раз-
меров сечения изделия. На правильных прессах осуществляют
правку изделий диаметром (или стороной) до 560 мм.
Технические характеристики прессов моделей П415, П417
В и П418В для правки труб, прутков и профилей приведены
ниже: Номинальное усилие, МН П415 . . 0,68 П417В 1,00 П41813 1,6
Давление жидкости, МПа . . 19,6 30 30
Ход плунжера, мм . . 400 500 500
Высота рабочего простран- ства, мм . . 550 750 750
Скорость хода плунжера, мм/с: холостого . . 64 37 22
рабочего . . . 2,5 18 И
Высота стола над уровнем пола, мм . . 1000 785 1000
Наибольшее расстояние между подвижными под- ставками, мм 2050 1950 1900
Размеры стола, мм: длина 2500 2400 2400
ширина . . 400 500 500
307
П415 П417В П418В
Размеры пресса, мм:
длина................................ 2500 2400 2400
ширина............................... 1610 2115 2115
высота............................... 2200 2570 2630
Масса пресса, т , -.................... 4,28 5,4 6,8
Для правки профилей сложной конфигурации применяют
специализированные подставки, соответствующие сечению
данного профиля. Подставки изготовляют из стали или из
закаленных заготовок сплава Д16.
1.2. Роликовые правильные машины
Роликовые правильные машины предназначены для правки
труб и прутков малых и средних диаметров. На цилиндри-
ческой поверхности рабочих роликов, консольно расположен-
ных на оси машины, нарезают калибры, которым придают фор-
му половины круга или шестигранника в зависимости от гео-
метрии изделий, подвергаемых правке.
Схема машины, расположение роликов и принцип правки на
многороликовой правильной машине показаны на рис. 133.
Изделие 1 задающими роликами 2 направляется к рабочим ро-
ликам 3. Проходя через ролики, изделие подвергается мно-
гократному упругопластическому изгибу без вращения. По
мере прохождения пресс-изделия между роликами величина
Рас. 133. Схема
роликовой правильной
машины (а) и принцип
правки (б) труб и
прутков
308
прогиба изделия уменьшается. Таким образом устраняется
кривизна изделий; качество правки тем лучше, чем больше
правящих роликов.
Задающие и правящие ролики приводятся в движение от
электродвигателя Д через редуктор Р. Часть правящих роли-
ков может быть неприводцыми. Ниже приведены характеристи-
ки многороликовых правильных машин типов 9419, 9417 и
9412 для правки прутков и труб: Размеры выправляемых изделий, мм: 9419 9417 9412
наружный диаметр труб наибольшая толщина . 60-160 15-75 -
стенки труб . 5 15 —
диаметр прутков Длина изделия, мм: . 60-100 - 20-30
наибольшая , . 6400 6500 6400
наименьшая . 2000 2000 2000
Число рабочих роликов . 7 7 7
Число приводных роликов Мощность электродвига- . 2 2 2
теля, кВт 28 14 5
Недостатком правильных машин этой конструкции является
необходимость замены роликов при изменении размеров вып-
равляемого изделия. При большом числе роликов на это тре-
буются значительные затраты времени.
1.3. Правильные машины с гиперболоидными
валками
Более универсальными и производительными являются вал-
ковые правильные машины с косо расположенными (гипербо-
лоидными) валками. Схема такой машины приведена на рис
134. В машине имеются приводные валки 1 и неприводные на-
жимные валки 2, осуществляющие прогиб трубы между ведущи-
ми валками. Оси валков повернуты относительно оси
выправляемой трубы на 25-35 °C. Угол поворота валков и
расстояние между ними можно изменять в зависимости от
размеров изделия, подвергаемого правке. Диаметр нажимных
валков меньше диаметра приводных.
309
Рве. 134. Принципиальная схема
правки на машине с гиперболо-
идными валками
Профиль приводных валков выполнен по форме, близкой и
гиперболоиду; нажимные валки могут быть как гиперболоид-
ными, гак и цилиндрическими. Приводных валков в машине
два, а нажимных - от трех до пяти. Соответственно этому
машины подразделяют на пяти-, шести- и семивалковые (по
общему числу валков).
Приводные валки вращаются от электродвигателя со ско-
ростью 150-300 об/мин.
Изделие задают в валки, где оно получает и поступате-
льное, и вращательное движение. При этом осуществляется
правка путем знакопеременного изгиба трубы между валками.
Валковые правильные машины применяют для правки труб
диаметром до 150 мм и прутков диаметром до 100 мм. Благо-
даря гиперболоидной форме валков на машине можно править
изделия широкого диапазона размеров. Ниже приведены раз-
меры выправляемых труб и скорости правки на пяти валковых
машинах, получивших наибольшее распространение:
Диаметр трубы, мм: минимальный 25 49 57
максимальный 65 102 152
Скорость правки, м/мин: минимальная 20 37 22
максимальная 60 НО 90
Мощность электродвигателя, кВт .' 20,5 28,5 73,5
один проход правки в пятивалковой машине кривизна
труб может быть уменьшена с 10 - 15 до 1 - 1,5 мм/м.
310
1.4. Правильно-растяжные машины
На правильно-растяжных машинах правят профили, трубы
большого диаметра и панели из алюминиевых сплавов. Правка
растяжением основана на придании изделию незначительной
пластической деформации: обычно она не превышает 4 %,
причем при правке труб и полых профилей степень деформа-
ции меньше, чем при правке сплошных изделий. Это объясня-
ется тем, что при степени деформации более 1,5-2 % может
происходить овализация труб или изменение поперечного се-
чения полого тонкостенного профиля.
При правке пресс-изделий из алюминиевых сплавов приме-
няют правильно-растяжные машины усилием от 0,3 до 25 МН.
Усилие машины определяется размерами выправляемого изде-
лия и его прочностными характеристиками. Некоторые машины
оснащены поворотными головками, что позволяет производить
раскрутку профилей, имеющих небольшую плавную скрутку по
всей длине. Профили с большой скруткой (2-3 оборота) пе-
ред правкой растяжением подвергают раскрутке на специаль-
ных раскруточных машинах.
На рис. 135 приведена принципиальная схема правильно-
растяжной машины. На станине 10 машины смонтирована
неподвижная поперечина 5 с главным цилиндром, плунжер 3
которого связан с подвижной поперечиной 1. Подвижная по-
перечина соединена тягами 2 с передней головкой 6, кото-
рая перемещается от индивидуального насосного привода 4.
Задняя поворотная головка 14 имеет привод 13 для ее пе-
ремещения и поворота. Передняя и задняя головки оснащены
зажимными губками 8 и 12, имеющими соответственно приводы
7 и 11.
Рже. 135. Схема гидравлической правильно-растяжной машины
311
Правку изделий осуществляют следующим образом. Изделие
9 подают в пространство между передней и задней головками
и задают одним концом в зажимные губки 8. Задняя головка
перемещается до определенного упора 15 на станине соот-
ветственно длине изделия. При необходимости губки задней
головки поворачивают на угол скрутки изделия, чтобы его
можно было заправить в губки 12. В таком положении изде-
лие зажимают губками с обоих концов, осуществляют его
раскрутку поворотом головки 14 и предварительное натяже-
ние. Затем от насоса 4 в главный цилиндр подают рабочее
давление и осуществляют правку изделия растяжением. Вели-
чину растяжения определяют заранее и контролируют конеч-
ным выключателем 16, установленным на станине и работа-
ющем от указателя на тяге подвижной головки (перемещая
указатель, можно установить необходимую величину хода пе-
редней головки).
При срабатывании конечного выключателя подача давления
в главный цилиндр прекращается и процесс заканчивается.
После растяжения зажимные губки разжимают и изделие из-
влекают из машины.
Технические характеристики правильно-растяжных машин,
применяемых для правки труб, профилей и панелей, приведе-
ны ниже:
Усилие машины, МН 0,3 Максимальный ход 1.0 2,5 4
рабочей головки, мм 1000 750 1000 1500
Скорость хода го- ловки, мм/с: рабочего 5-15 16 6 16
обратного 50 - 200 170 33 52
Размеры изделия, подлежащего правке: диаметр, мм... 100
ширина, мм.... 100 150 250 400
высота, мм.... 60 80 100 120
длина, мм 2-14 4-14 4-18 2-6
шаг упоров на станине, мм ... — 450 450 600
наибольший угол поворота разворотной головки, град.. 360 360 360 360
Крутящий момент головки, кН • м.... — — — ' 90
312
Усилие машины, МН 7 15 18 25
Максимальный ход рабочей головки, мм 1500 2500 1500 1800
Скорость хода го- ловки, мм/с: рабочего 12 10 8,5 20
обратного 130 150 120 150
Размеры изделия, подлежащего правке: диаметр, мм... 300 - 320 500 - 520
ширина, мм.... 700 800 1500 2500
высота, мм 350 400 120 120
длина, мм 2,8 - 20 6,5 - 18 6,5-18 7,5 - 17
шаг уровня на станине, мм... 800 960 1000 1300
наибольший угол поворота разворотной головки, град.. 360 360
Крутящий момент головки, кН • м.... 100 400 - -
Габариты машины, мм: длина 19 22 ширина 0,7 1,6 высота 1,25 1,8 28 1.5 2,0 25,5 6,4 3,0
Масса машины, т.. 7,75 26 50 105
Габариты машины,
мм:
длина 34 43 52 44
ширина 10 10,3 9,6 1.4
высота 7 9,7 3,9 4,2
Масса машины, т.. 411 656 662 864
Основным недостатком правки растяжением являются зна-
чительные отходы металла на захватки. Для уменьшения этих
отходов вставляют в трубы и полые крупногабаритные профи-
ли специальные пробки.
Некоторые профили с открытыми полками (тавр, швеллер)
после правки растяжением при необходимости правят на ро-
ликовых машинах с соосным расположением роликов. Основная
цель роликовой правки — доводка элементов поперечной гео-
метрии профиля, таких как углы между полками и параллель-
313
ность полок. На профилях малых сечений иногда проводят
ручную местную правку с помощью фасонных ключей.
Рядом специфических особенностей отличается правка па-
нелей из-за их больших размеров и жестких требований к
геометрии. При прессовании панелей из плоского контейнера
процесс правки состоит из правки растяжением, обеспечива-
ющей продольную прямолинейность, устранение саблевидности
и скрутки, правки на роликовых правильных машинах с соос-
ным расположением роликов для устранения поперечной кри-
визны и местной подправки и рихтовки. Правка панелей, по-
лученных из ребристых труб, гораздо сложнее. Она включает
правку ребристых труб растяжением для устранения продоль-
ной кривизны, которую проводят на машинах 7-15 МН, раз-
вертку труб, правку на валковых и роликовых правильных
машинах, правку растяжением, местную правку и рихтовку.
После правки растяжением ребристую трубу разрезают фрезой
вдоль образующей по продольной канавке, формируемой при
прессовании на ее поверхности, и развертывают в плоскость
на специальных машинах.
Трубу, разрезанную по образующей, укладывают краном на
стол разверточной машины так, чтобы центральное ребро
трубы попало в паз стола, и разгибают крюками. После раз-
вертки трубы панель имеет корытообразную форму с прогибом
до 150 мм.
Для уменьшения продольной и поперечной кривизны панель
правят на специальных валковых машинах. Принцип действия
валковых, машин такой же, как и рассмотренных выше ролико-
вых правильных машин. Машина имеет семь рабочих валков и
два задающих. Рабочие валки и один задающий - приводные.
Верхние рабочие валки и верхний задающий валок имеют на-
резанную канавку для ребер панели и могут перемещаться в
вертикальном направлении.
Перед началом работы верхний задающий валок поднимают,
панель заводят между валками, после чего верхний валок
опускают, прижимая панель к нижнему гладкому валку. Затем
включают привод валков, и панель задается в машину. Прав-
ка осуществляется путем знакопеременного изгиба панели.
Одновременно с уменьшением продольной кривизны поперечная
кривизна уменьшается с 150 до 40-50 мм. Ниже приведены
314
технические данные семивалковых правильных машин двух
типов:
М62П1 1746П1
Максимальные размеры панели, под-
лежащей правке, мм:
высота ребер , 35 75
ширина панели. . 1650 2500
толщина полотна . 20 25
Диаметр валков, мм:
рабочих . 400 450
опорных . 500 550
задающих . 400 450
Число валков:
рабочих . 7 7
задающих . 2 2
Скорость правки, м/мин . 6 5,8
После правки на семивалковой машине панели правят для
уменьшения поперечной кривизны на ролико-правильных маши-
нах с соосно расположенными роликами. Правка заключается
в трех-четырехкратной обкатке межреберных полей между ро-
ликами.
П^и обработке очень широких панелей правка на ролико-
правильных машинах заменяется прокаткой в плитах. Панель
закладывают между плитами, на одной из которых имеется
канавка для ребер, и прокатывают в гладких валках на про-
катном стане или валковой правильной машине. После правки
на валковых и роликовых правильных машинах панели имеют
продольную кривизну до 10-15 мм/м. Для ее устранения па-
нели правят растяжением на мощных правильно-растяжных ма-
шинах, а затем при необходимости проводят местную правку
и рихтовку на вертикальных прессах усилием 1-2 НМ с ис-
пользованием специальных призм.
Более сложная технология правки панелей, полученных из
ребристых труб, обусловлена тем, что панели, полученные
из труб, в 1,5—2 раза шире панелей, прессованных из плос-
кого контейнера, а толщина полотна в первом случае, как
правило, меньше.
315
2. ТЕРМООБРАБОТКА ПРЕССОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ
Как уже отмечалось, основную массу полуфабрикатов из
алюминиевых и титановых сплавов подвергают после прес-
сования термической обработке, вид которой определяется
необходимыми свойствами - полуфабриката. Пресс-изделия из
медных и медно-никелевых сплавов в основном не термообра-
батывают; прутки и профили из титановых сплавов в основ-
ном отжигают.
Алюминиевые сплавы подразделяют на две группы - терми-
чески неупрочняемые (АМг2, АМгЗ, АМг5, АМгб, АМц, АД,
АД1), которые подвергают только отжигу, и термически уп-
рочняемые (Д1, Д16, Д19, АВ, АДЗЗ, АД31, АК6, АК8, АК4,
АК4-1, В95, В96, 1915, 1925, 1953), которые подвергают
отжигу или закалке с последующим естественным или искус-
ственным старением.
2.1. Отжиг
Отжиг, состоящий в нагреве полуфабрикатов до опреде-
ленной температуры, выдержке при данной температуре и за-
медленном охлаждении до комнатной температуры, обеспечи-
вает получение мелкозернистой рекристаллизованной струк-
туры и максимальной пластичности изделия. Отжигу, как
правило, подвергают полуфабрикаты перед последующей обра-
боткой давлением - прокаткой или волочением.
Режимы отжига прессованных полуфабрикатов приведены в
табл. 31. Отжиг проводят в шахтных электрических печах с
воздушной циркуляцией, чем обеспечивается равномерный
прогрев полуфабрикатов по длине. Полуфабрикаты загружают
в печь мостовым краном в кассетах, устанавливаемых на
башмаки, смонтированные на поде печи. Технические харак-
теристики типовой печи приведены ниже:
Максимальная рабочая температура, С............................500
Рабочее напряжение, В..................................380
Производительность, кг/ч...............................340
Максимальная садка, кг..................................2200
Время нагрева садки, ..................................8
Габариты рабочего пространства, м:
длина...................................................8,5
ширина...............................................1>35
высота...............................................2,3
316
Таблица 32. Режимы отжига прессованных полуфабрикатов
из алюминиевых и титановых сплавов
Марка сплава Температура от- жига, °C Время выдерж- Условия охлаждения ки, мин
АДОО, АДО, АД1, АМц 380 - 420 10 На воздухе
АМг2, АМгЗ 380 - 420 10-90 То же
АМгб, АМгб 310-420 30-180 И м
Д1.Д16, АК4, АК4-1, 380 - 420 60 - 120 С печью до 200 °C, со
АК6 АД31, АДЗЗ, АВ 380 - 420 60 - 120 скоростью 30 °С/ч, затем на воздухе На воздухе
1915,1925 320-350 90 С печью до 200 °C со ско-
ВТ5, ВТ5-1 800 - 850 20-60 ростью 30 °С/ч, затем на воздухе На воздухе
ВТ20 700 - 850 20-60 То же
ВТ18 I. 900 - 950 20 На воздухе до 550 -
ВТ6 II. 550 - 650 1. 850 2-8ч 20 650 °C На воздухе С печью до 750 °C
ВТЗ-1 11.750 1. 870-920 30 20 На воздухе С печью до 600 - 650 °C
ВТ22 II. 600 - 650 670 - 820 2ч 20-60 На воздухе С печью до 450 °C со ско-
ВТ15 790-810 20-60 ростью 2-4 °С/мин, за- тем на воздухе На воздухе
Примечание; Римскими цифрами обозначены стадии отпуска.
2.2. Закалка и старение
Закалке и старению подвергают полуфабрикаты из терми-
чески упрочняемых алюминиевых сплавов для получения
пресс-изделий с необходимыми механическими свойствами.
Процесс закалки состоит в нагреве до определенной темпе-
ратуры, выдержке при этой температуре и быстром охлажде-
нии (обычно в воде). При нагреве получают твердый раствор
с максимальной концентрацией упрочняющих элементов, вхо-
дящих в состав сплава (обычно это медь, магний, цинк,
кремний). При последующем быстром охлаждении этот состав
твердого раствора фиксируется, так как взаимное растворе-
ние элементов, образующих его при пониженных температу-
рах, существенно уменьшается.
Температуру закалки и время выдержки при этой темпера-
туре определяют, исходя из состава сплава, скорости выде-
317
ления упрочняющих фаз и толщины сечения пресс-изделия.
Температурные режимы нагрева полуфабрикатов под закалку
приведены в табл. 32.
Время выдержки при температуре закалки зависит от тол-
щины стенки:
Толщина стен-
ки, мм 2,5 2,6-5 5,1-10 10,1-15 15,1-30 30,1-50 50,1-75
Время ведерж-
ки, мин 20 30 40 45 60 90 120
В настоящее время профили из алюминиевых сплавов на-
гревают под закалку в основном в вертикальных электриче-
ских печах сопротивления с воздушной циркуляцией, где на-,
греваемые изделия находятся в подвешенном состоянии. Печи
располагаются непосредственно над закалочным (водяным)
баком. Схема печи приведена на рис. 136.
Загрузку пресс-изделий производят снизу через закалоч-
ный бак. Профили закрепляют в специальной траверсе и под-
Рже. 136. Вертикаль-
ная закалочная печь
с воздушной циркуля-
цией:
1 - корпус; 2 - при-
способление для
подъема изделий; 3 -
рабочее пространст-
во; 4 - экран; 5 -
нагревательные эле-
менты; 6 - камера
нагрева; 7 - венти-
лятор; 8 - крышка;
9 - подставка; 10 —
закалочный бак
318
Т а 6 л и ц а 32. Температура нагрева под закалку прессованных
полуфабрикатов нз алюминиевых сплавов
Марка сплава Допустимый температурный Температура начала
интервал нагрева, С отсчета времени вы-
с) держки, С
АД31, АДЗЗ 515 - 530 510
АК6 505 - 525 500
АК8, Д1, Д19 495 - 505 490
АК4, АК4-1 525 - 535 520
Д16 485 - 503 480
В95, В96 465 - 475 460
1915, 1925 445 - 460 440
нимают лебедкой в рабочую камеру печи. Вентиляторы, заби-
рая воздух, прошедший рабочую камеру, направляют его в
кольцевой канал камеры нагрева, которая отделена от рабо-
чего пространства металлическим экраном. Из камеры нагре-
ва воздух сверху поступает в рабочее пространство, омывая
нагреваемые полуфабрикаты и равномерно прогревая изделия.
После нагрева изделий и выдержки при температуре закалки
открывают крышку печи и изделия погружают в бак с водой
со скоростью 0,4 - 0,6 м/с. Основные технические данные
печи следующие:
Диаметр рабочего пространства, мм Диаметр закалочного бака, мм Высота рабочего пространства, мм Глубина закалочного бака, мм Максимальная длина изделий, мм Масса садки, кг о Максимальная температура нагрева, С Максимальный перепад температуры по высоте, С Мощность печи, кВт Производительность печи, т/сут Габариты печи, м: высота 1250 4000 17500 18000 16400 1500 510 ±2,5 700 6-10 22,1
диаметр 2,35 319
Отличительная особенность алюминиевых сплавов состоит
в том, что они приобретают максимальную твердость не сра-
зу после закалки, а постепенно, с течением времени, со-
храняя какой-то период удовлетворительную пластичность.
Такое замедленное упрочнение закаленных сплавов, связан-
ное с изменением пересыщенного твердого раствора, назы-
вается естественным старением. У некоторых сплавов про-
цесс естественного старения протекает очень медленно, по-
этому их подвергают старению при повышенных температурах
- искусственному старению.
Режимы старения полуфабрикатов из алюминиевых сплавов
приведены в табл. 33.
Период времени после закалки, в которых сохраняется
удовлетворительная пластичность, а также допустимый пере-
рыв между закалкой и началом искусственного старения при-
ведены в табл. 34.
Искусственное старение производят в печах шахтного ти-
па с циркуляцией атмосферы, конструкция которых аналогич-
на конструкции печи для отжига. Но в связи с тем, что
температура старения невысока, печи изготовляют с более
Т а б л и ц а 33. Режимы старения полуфабрикатов
Марка сплава Вид старения о Температура, С Продолжительность, ч
АД31 Естественное 20 240-360
Искусственное 160-170 10-12
АВ Естественное 20 240-360
Искусственное 150-165 8-10
AK6 Естественное 20 96
Искусственное 150-165 6-10
АК8 Естественное 20 96
Искусственное 165-175 10-12
АК4 Искусственное 165-180 10-16
АК4-1 Искусственное 190-200 10-12
В95, В96 Искусственное 135-145 15-17
Д1, Д16 Естественное 20 96
1915, 1925 Естественное 20 30 сут
Искуственное 100 24(1-я ступень)
175 4(2-я ступень)
320
Таблица 34. Периоды замедленного упрочнения
алюминиевых сплавов после закалки
Марка сплава Время сохранения пластич- ности после закалки, ч Допустимый перерыв между закалкой и старением, ч
АД31, АВ Не ограничено 1
AK6 2-4 6
AK8 2-4 Не ограничен
АК4 12 - 15 То же
АК4-1 12 - 15 24
Д16 1,6 Не ограничен
Д1 2-4 24
В95, В96 6 4 или 48
гонкой теплоизоляцией. Основные технические данные печи
для старения следующие:
Максимальная рабочая температура, С 200
Рабочее напряжение, В 380
Производительность, кг/ч. 140 - 150
Максимальная масса садки, кг 2700
Время нагрева садки, ч 2
Габариты рабочего пространства, м:
длина 11.8
ширина 1,45
высота. 1,3
Правила обслуживания и правила безопасности работы на
печах для термообработки такие же, как рассмотренные в
гл. V правила обслуживания нагревательных печей.
3. Травление
Все изделия из медных, титановых и никелевых сплавов,
за йсключением прессуемых в воду, подвергают обязательно-
му травлению, так как при их охлаждении на поверхности
образуется значительный слой окалины. Изделия из медных
сплавов травят в растворе серной кислоты различной кон-
центрации. Травление всех титановых полуфабрикатов ведут
321
в щелочном расплаве, а затем после промывки - в растворе
плавиковной и соляной кислоты.
Изделия из алюминиевых сплавов обычно не травят. В от-
дельных случаях, когда требуется поставка изделий без ма-
лейших загрязнений поверхности, их травят в растворе
NaOH, промывают, а затем осветляют в растворе азотной
кислоты. Травление алюминиевых сплавов применяют так же,
как предварительную операцию перед анодированием.
Травление прессованных полуфабритаков производят в от-
крытых ваннах длиной 6 - 8 м и шириной 1,5 -2 м. Изделия
малых размеров травят, как правило, партиями.
Травильный раствор для повышения качества травления,
особенно труб и профилей с малым внутренним каналом, по-
догревают до 50 - 70 С. Связку изделий опускают в тра-
Т а б л и ц а 35. Режимы травления прессованных полуфабрикатов
из цветных металлов и сплавов
Металл или сплав Состав травильной ванны Температура раствора или расплава, С Время травления, мин
Медь, Л96 8-12 %-ный раствор H^SO^ 50-60 15-20
Л63, Л68, 3-8 %-ный раствор H^SO^ 30-40 5-10
БрАМц9-4 МНЖ5-1, 10—12 %-ный раствор H^SO^ 50-60 45-60
мельхиор с добавлением 5-10 г/л раствора хромпика (К^Сг^О?)
Алюминиевые сплавы 1-я операция: 10-15 %-ный раствор NaOH 2-я операция (осветление): 15-20 %-ный раствор HNO^ 50-70 20 3-5 2-5
Титановые сплавы 1-я операция: 65-70 % NaOH, 32-20 % натриевой селитры 2-я операция: 20-35 % НС1, 2 % плавиковой кислоты, остальное - вода 430-450 80-90 30-45 20-40
322
вильную ванну мостовым краном, и после выдержки переносят
в баки промывки. Холодной водой промывают до трех - четы-
рех раз, а затем один раз - горячей при 60 - 80 С, чтобы
ускорить сушку изделий.
Режимы травления полуфабрикатов из различных сплавов
приведены в табл. 35.
После травления и промывки изделия сушат в сушильных
камерах при 60 - 80 °C или путем обдувки теплым воздухом.
При травлении изделий необходимо следить за полным
удалением окалины с их поверхности. Если после травления
и промывки на поверхности изделия остается окалина, что
может быть обусловлено низким температурой и концентраци-
ей раствора, а также недостаточной выдержкой в травильной
ванне, то операцию травления повторяют. Также тщательно
следует промывать изделия. Неполное удаление раствора при
промывки приводит к тому, что после высыхания на поверх-
ности изделия образуется белый или зеленоватый налет. В
этом случае изделие подвергают повторной промывке.
При работе у травильных ванн необходимо соблюдать сле-
дующие правила безопасности: работу следует выполнять в
суконных костюмах, передниках и перчатках; при заливке
кислоты или щелочи в ванны необходимо пользоваться защит-
ными очками; при заправке свежей ванны сначала заливают
воду, а затем кислоту, так как в противном случае возмож-
но разбрызгивание кислоты, что может привести к ожогам
обслуживающего персонала; при попадании кйслоты на откры-
тые части тела ее нужно немедленно смыть сначала водой,
затем 2 %-ным раствором соды.
4. РЕЗКА ПРЕСС-ИЗДЕЛИЙ
После прессования и охлаждения полуфабрикаты поступают
на резку, где осуществляют отрезку переднего и заднего
концов, вырезку дефектов и разрезку на мерные длины. Рез-
ку осуществляют способами, которые обеспечивают минималь-
ный отход металла, отсутствие искажения геометрии, точ-
ность по длине и высокую производительность.
Резку в прессовых цехах осуществляют на дисковых и
ленточных пилах и абразивно-отрезных станках. Способ рез-
ки выбирают в зависимости от размеров пресс-изделий и
323
прочностных свойств их материала. Тонкостенные трубы и
прутки диаметром до 20 мм режут на дисковых пилах с руч-
ной подачей заготовки. Основные части пилы — стол с под-
вижной линейкой, электродвигатель и пильный диск. На пи-
лах с ручной подачей устанавливают диски диаметром 100 -
250, толщиной 0,5 - 2 мм. Во время резки изделие руками
прижимают к 'подвижной линейке и подводят к пильному
диску. Для резки крупных изделий (труб диаметром дс
240 мм и прутков до 150 мм) применяют дисковые пилы с за-
жимным устройством для крепления изделий и перемещающимся
пильным диском. На таких пилах устанавливают диски диа-
метром 350, 510 и 710 мм и толщиной 4 — 7 мм. Для резки
более крупных изделий применяют пилы с дисками диаметром
до 1400 мм. Пилы с дисками малых диаметров изготавливают
цельными, больших диаметров - сборными, со вставными зуб-
чатыми сегментами. Цельные пилы и зубчатые сегменты вы-
полняют из сталей Р6М5, Р9 и Р18, диски сборных пил - из
сталей 50Г или 65Г.
Резка ленточной пилой, представляющей собой бесконеч-
ную (замкнутую) стальную ленту с зубьями, применяют глав-
ным образом в мелкосерийном производстве. Ленточные по-
лотна имекхт ширину 35 мм, толщину от 0,7 до 1,2 мм, шаг
зубьев от 3 до 6 мм; скорость резания достигает 12,5 м/с.
Ленточные пилы применяют для резки труб всех размеров с
толщиной стенки 10 - 15 мм и прутков диаметром до 30 мм.
Рез на ленточных пилах более чистый, чем на дисковых.
Полуфабрикаты из прочных титановых и никелевых сплавов
режут на абразивно-отрезных станках с использованием ке-
рамических (бакелитовых) абразивных кругов диаметром 300
и 500 мм, толщиной 2 - 3 и 5 - 6 мм соответственно.
При резке для защиты глаз работающих от опилок у режу-
щего инструмента должно быть предусмотрено защитное ог-
раждение. Работать при резке без защитных очков не разре-
шается. Перед началом работы резчик обязан проверить на-
дежность крепления заготовки зажимным устройством, креп-
ления диска на валу, убедиться в отсутствии на нем тре-
щин, поломанных и тупых зубьев, вибрации. При уборке опи-
лок пила должна быть остановлена. Опилки убирают щеткой с
ручкой длиной не менее 250 мм.
324
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. С какой целью проводят отжиг пресс-изделий?
2. От чего зависит время выдержки изделий при отжиге?
3. В чем сущность процесса закалки?
4. Что такое старение сплавов?
5. Какие виды старения вы знаете?
6. Какие виды правки применяют в прессовых цехах?
7. Объясните принцип действия ролико-правильной машины.
8. Какие степени деформации допускаются при правке растяжением?
9. В чем отличие правки на ролико-правильных машинах от
правки на машинах с гиперболоидными валками?
10. Каков порядок операций при правке панелей из ребристых труб?
11. В каких растворах производят травление полуфабрикатов
из медных сплавов?
12. Что необходимо предпринять при -попадании кислоты на
открытые части тела?
ГлаваХ. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ
АППАРАТУРА ПРЕССА
Современные гидравлические прессы оснащены приборами
для измерения и регулирования основных технологических
параметров. Это - приборы для измерения температуры в на-
гревальной печи и слитка на выходе из печи,' температуры
контейнера, давления в главном цилиндре, цилиндре прошив-
ки и в гидросистеме, а также скорости 'перемещения главно-
го плунжера.
1. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Температура является важнейшим технологическим пара-
метром процесса прессования. Поэтому измерению и поддер-
жанию заданной температуры уделяется большое внимание.
При нагреве слитков в газовых и электропечах сопротивле-
ния контролируют температуру рабочего пространства печи
для обеспечения необходимых интенсивности и скорости на-
грева. Для измерения температуры рабочего пространства
печей применяют термопары, спай которых вводят в зону пе-
чи. Применяемыми в промышленности хромель-алюмелевыми
325
Рис. 137. Схема включения и конструкция термопар:
а - схема включения; б - термопара в защитной трубке; в - термопара с изо-
ляцией из бус; г - пятачковая термопара; д - штыревая термопара; 1 - горя-
чий спай; 2, 3 - термоэлектроды; 4 - измерительный прибор; 5 - термоизоля-
ция; 6 - защитная трубка
термопарами (ТХА) измеряют температуру в широком диапазо-
не - от 100 до 1100 °C.
Термопара представляет собой два разнородных проводни-
ка (термоэлектрода), имеющих рабочий (горячий) спай и
свободные концы, замкнутые присоединенным к ним измери-
тельным прибором (рис. 137).
При нагреве рабочего спая в цепи термопары возникнет
термо-электродвижущая сила (термо-э.д.с.) вследствие пе-
репада температур между ним и свободными концами. Величи-
на термо-э.д.с. определяется характеристикой термоэлект-
родов и перепадом температуры. Для исключения влияния
температуры свободных концов на точность измерения темпе-
ратуры к ним подсоединяют компенсационные провода, позво-
ляющие удалить свободные концы от места нагрева.
Рабочий спай термопары изготовляют электросваркой или
пайкой. Защитная трубка предохраняет термопару от повреж-
дения при измерении температуры печи. При длительном на-
хождении в печи защитная трубка и воздух внутри нее при-
обретают температуру печи. Находящийся внутри трубки го-
326
рячий спай, который может и не соприкасаться с трубкой,
нагревается до такой же температуры. На всем протяжении
трубки термоэлектроды отделены от нее изоляционным мате-
риалом (рис. 137, б). Температуру контейнера измеряют,
как правило, термопарой (рис. 137, в), зачеканенной в его
корпус.
Показания термопары фиксируются или миллиамперметром,
шкала которого проградуирована в градусах, или специаль-
ными потенциометрами.
Потенциометрический метод измерения основан на уравно-
вешивании измеряемой термо-э.д.с., возникающей в термопа-
ре при повышении температуры горячего спая, и известного
падения напряжения на калиброванном сопротивлении. Урав-
новешивание достигается изменением величины известного
сопротивления (потенциометр с постоянной силой рабочего
тока в приборе) или подбором величины рабочего тока в из-
мерительной цепи, при котором падение напряжения на со-
противлении равно измеряемой термо-э.д.с. термопары (по-
тенциометр с переменной силой рабочего тока в приборе).
В прессовых цехах для фиксации температуры чаще всего
применяют электронные автоматические потенциометры типа
ЭПВ-2, устанавливаемые на приборном щитке. Принципиальная
схема электронного потенциометра приведена на рис. 138.
Реверсивный двигатель РД имеет механические связи с
движком Д реохорда R, с движком реостата г , пером Пр и
Рис. 138. Схема автоматического электронного потенциометра
327
указательной стрелкой Ст. Механическая связь двигателя с
движком реостата осуществляется только в тот момент,
когда переключатель П находится в положении К (контроль).
При этом если напряжение в цепи не сбалансировано, то в
цепи нормального элемента Нэ течет ток. Напряжение разба-
ланса подается на электронный усилитель ЭУ. Реверсивный
двигатель включается и перемещает движок реостата г до
тех пор, пока не сбалансируется напряжение в цепи. Когда
напряжение разбаланса станет равно нулю, двигатель оста-
навливается.
При измерении термо-э.д.с. термопары Т переключатель П
находится в положении И (нормальное положение переключа-
теля) и измеряемая термо-э.д.с. уравновешивается падением
напряжения на участке АД реохорда. При нагреве горячего
спая термопары термо-э.д.с. подается на электронный уси-
литель, приводящий в движение реверсивный двигатель РД,
вращающийся в ту или иную сторону в зависимости от поляр-
ности подаваемого напряжения. Двигатель передвигает дви-
жок Д реохорда R, чтобы уравновесить напряжение в цепи, и
одновременно перемещает указательную стрелку Ст и перо Пр
самописца. При достижении баланса двигатель перестает
вращаться. Синхронный двигатель СД служит для перемещения
диаграммной бумаги.
Как правило, потенциометр бывает связан с системой ре-
гулирования температуры. В этом случае на шкале измери-
тельного прибора может быть установлен микроконтактор ре-
гулирующего устройства. Стрелка потенциометра, дойдя до
установленного значения температуры, включает микропере-
ключатель, после чего разрывается силовая цепь электриче-
ской печи или срабатывает система регулирования положения
заслонок в газовой печи. При отходе стрелки от контроль-
ного положения микропереключатель возвращается в исходное
положение. Таким образом достигается поддержание заданной
температуры печи.
Температура слитка измеряется пирометром (слитки из
тяжелых цветных сплавов) или контактной термопарой (слит-
ки из алюминиевых сплавов). Применяются пятачковые или
штыревые термопары (см. рис. 137, г, д). Пятачковая тер-
мопара состоит из медного диска, в сквозные отверстия ко-
328
торого впаяны электроды диаметром 2-3 мм, образующие
термопару. Рабочей поверхности диска ("пятачку") придают
форму той поверхности, для измерения температуры которой
предназначается термопара. Штыревая термопара изготовлена
из термоэлектродов диаметром 3-5 мм, закрепленных в
изоляционной головке. Концы термоэлектродов заострены.
Слиток на выходе из печи касается термопары и замыкает
концы термоэлектродов, образуя горячий спай. Термоэлект-
роды при этом прокалывают оксидную пленку на поверхности
слитка, что значительно повышает точность измерения.
Из известных в промышленности пирометров в перссовых
цехах наибольше распространение получили оптические и фо-
тоэлектрические пирометры, в основу работы которых поло-
жен метод яркостной пирометрии. Принцип действия оптиче-
ских пирометров основан на сравнении яркости нити пиро-
метрической лампы и поверхности нагретого тела. Изменяя
напряжение в сети лампы, изменяют яркость нити, добиваясь
совпадения яркости слитка и нити. Сравнение производится
визуально. Оптические пирометры типа ОППИР являются пере-
носными приборами с ручной наводкой и применяются для пе-
риодических контрольных измерений температур.
Стационарно у печей устанавливают фотоэлектрические
пирометры, в основном, ФЭП-3 и ФЭП-4.
Пирометр ФЭП-4 состоит из пяти отдельных блоков, элек-
трически соединенных между собой: визирной головки в
кольцевом кронштейне с объективом и фотоэлементом, сило-
вого блока, стабилизатора напряжения, разделительного
трансформатора и электронного потенциометра. При нагреве
слитков в газовых и электропечах сопротивления визирная
головка направлена на приемный стол печи, куда выкаты-
вается слиток. При нагреве слитков в индукционной печи
она направлена под углом на передний торец слитка, нахо-
дящегося в индукторе. При достижении заданной температуры
подается команда на выдачу слитка из печи или на отключе-
ние индуктора.
Принцип работы фотоэлектрического пирометра ФЭП-4 ос-
нован на сравнении световых потоков от нагретой поверхно-
сти слитка и от эталонной лампы. В качестве элемента
сравнения световых потоков служит фотоэлемент. Принци-
пиальная схема пирометра ФЭП-4 приведена на рис. 139.
329
Рже. 139. Принципиальная схема фотоэлектрического пирометра ФЭП-4
На фотоэлемент 5 благодаря наличию вибрационной за-
слонки 4 попеременно падает свет от поверхности нагретого
слитка 1 через объектив 2 и отверстие 3 в держателе све-
тофильтра или от эталонной лампы 9 через отверстие 8. При
неравенстве освещенности в цепи фотоэлемента возникает
переменный ток, который усиливается усилителем б, выпрям-
ляется фазочувствительным детектором 7 и подается на эта-
лонную лампу 9. Если световой поток от лампы больше, чем
от поверхности слитка, то лампа частично запирается, ток
в ее цепи уменьшается, вследствие чего уменьшается свето-
вой поток от нее. Если же световой поток от лампы меньше,
чем от слитка, то ток в цепи лампы возрастает, увеличивая
ее световой поток. Таким образом, световой поток лампы
все время соответствует яркости (и температуре) поверхно-
сти слитка. Ток в цепи лампы характеризует температуру
слитка. Последовательно с лампой включено калиброванное
сопротивление 10, падение напряжения на котором, пропор-
циональное току лампы, измеряется электронным потенцио-
метром 11.
Фотоэлектрические пирометры имеют различные пределы
измерения. В прессовых цехах применяют пирометры с преде-
лами измерения температуры, С: 500 - 900, 600 - 1000,
600 - 1100 и 800 - 1300. Погрешность таких приборов не
превышает ± 1 % от верхнего предела измерения.
В ряде случаев для измерения температуры слитков поль-
зуются фотопирометрами, у которых чувствительным служит
330
элемент, изменяющий свое сопротивление в зависимости от
излучения нагретого тела. Такие пирометры имеют более ши-
рокие пределы измерения. Например, пирометры ФП-18 могут
измерять температуру от 340 до 1300 С.
г. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Давление в гидросистеме пресса измеряют посредством
манометров. Принцип действия манометра поясняется рис.
140. Чувствительным элементом прибора служит трубка Бур-
дона 3, изготовленная из пружинного сплава. Открытым кон-
цом трубка приварена к штуцеру 1, закрепленному в корпусе
2 манометра. С помощью штуцера манометр присоединяется к
магистрали, в которой измеряется давление.
К запаянному концу трубки присоединена тяга 5, связан-
ная с зубчатым сектором 4, входящим в зацепление с шес-
терней 6. На одной оси с шестерней расположена указатель-
ная стрелка 7. При подаче давления в магистраль такое же
давление испытывает трубка. Под действием давления жид-
кости трубка разгибается и перемещает зубчатый сектор,
который поворачивает шестерню и находящуюся на ее оси
стрелку. Отклоняющаяся при этом стрелка на шкале 8 мано-
метра указывает давление, подаваемое в магистраль. После
снятия давления пружинная трубка возвращается в исходное
положение — на нулевую отметку шкалы, поворачивая через
зубчатый сектор шестерню и указательную стрелку.
Манометры, указывающие давление в главном цилиндре, в
цилиндре прошивной системы и в магистрали высокого давле-
Ржс. 140. Схема манометра
331
ния, помешают на приборном щитке, расположенном перед
пультом управления в поле зрения оператора.
На современных прессах применяют манометры МГ, ОМ1-160,
МТ-1, МТ-2, МТ-4 с пределом измерения до 30,0; 40,0 и
60,0 МПа, выпускаемые отечественной промышленностью по
ГОСТ 8625-69. Приборы могут устойчиво работать при темпе-
ратурах от -50’до +60°С; класс их точности от 0,5 до 2,5.
Класс точности указан на шкале прибора и характеризует
точность измерения в процентах, т.е. максимальное откло-
нение показаний прибора от действительного значения изме-
ряемого давления.
3. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГЛАВНОГО
ПЛУНЖЕРА И ПЛУНЖЕРА ПРОШИВКИ.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПРЕССОВАНИЯ
Для удобства работы оператора, фиксации холостых и ра-
бочих ходов иглы и пресс-штемпеля прессы оснащены специ-
альными указателями хода.
Указатель хода представляет собой линейку, укрепленную
на колонне пресса со стороны пульта управления, по которой
перемещаются движки, связанные тягами с прессующей тра-
версой и траверсой прошивной системы. По положению движ-
ков на линейке указателя оператор в любой момент может
определить положение торца иглы и пресс-штемпеля, что
особенно важно при прессовании с передней пробкой и для
получения требуемой длины пресс-остатка, а также для оп-
ределения степени распрессовки слитка в контейнере перед
прошивкой.
Скорость перемещения прессующей и прошивной траверс и
связанных с ними пресс-штемпелями и иглы определяют по-
средством тахогенераторов, установленных на неподвижной
поперечине пресса. Вал тахогенератора приводится во вра-
щение тягой, соединенной с прошивной или прессующей тра-
версой. При движении траверсы тяга вращает вал тахогене-
ратора со скоростью, прямо пропорциональной скорости пе-
ремещения траверсы. Напряжение, вырабатываемое тахогене-
ратором, изменяется соответственно скорости перемещения
траверсы пресса. Это напряжение фиксируется милливольт-
метром, установленным на главном пульте управления прес-
332
Ряс. 141. Принципиальная схема регулирования скорости прессования
сом; шкала милливольтметра проградуирована в миллиметрах
в секунду. По отклонению стрелки прибора оператор следит
за поддержанием необходимой скорости прессования.
Как уже отмечалось, поддержание скорости прессования в
заданных пределах особенно важно при обработке малоплас-
тичных материалов. Современные прессы оснащают системами
регулирования скорости, которые могут изменять скорость
по заданной программе, поддерживать ее неизменной в про-
цессе выдавливания или изменять в зависимости от измене-
ния температуры пресс-изделия. В этом случае приборы из-
мерения скорости связаны с системой регулирования. На
рис. 141 приведена принципиальная блочная схема регулиро-
вания или стабилизации скорости главного плунжера пресса.
Напряжение, вырабатываемой тахогенератором ТГ, подает-
ся на указатель скорости и в блок сравнения БС, где оно
сравнивается с эталонным напряжением от задающего устрой-
ства ЭУ, соответствующим заданной скорости перемещения
главного плунжера. При отличии фактической скорости от
заданной разбаланс напряжения в цепи блока сравнения по-
дается через усилитель У на исполнительный двигатель ИД,
который через регулятор Р и следящий * золотник СЗ переме-
щает дроссельный клапан ДК, изменяя его проходное сечение
в большую или меньшую сторону в зависимости от полярности
напряжения, подаваемого на двигатель.
При выравнивании напряжения в цепи блока сравнения
двигатель останавливается. Таким образом осуществляется
поддержание постоянной скорости или изменение ее по опре-
деленной программе.
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Чем измеряют температуру слитка перед прессованием?
2. Как работает фотоэлектрический пирометр?
3. Каким прибором измеряют давление в гидросистеме?
333
4. Каков принцип действия манометра?
5. Что такое класс точности измерительного прибора?
6. Где устанавливают манометры на прессе и куда их
присоединяют?
7. Как измеряют скорость прессования?
Глава Х1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О СТАНДАРТАХ НА
ПРОДУКЦИЮ, КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
ПРЕСС-ИЗДЕЛИЙ
1. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ
УСЛОВИЯ
Как уже отмечалось, заводы по обработке цветных металлов выпускают широ-
кий сортамент труб, прутков, и профилей из нескольких сотен сплавов легких и
тяжелых цветных металлов. Характерной особенностью современного периода
развития отечественной промышленности является процесс стандартизации про-
дукции. Полуфабрикаты из сплавов цветных металлов выпускают в строгом соот-
ветствии с Государственными стандартами (ГОСТами), отраслевыми стандартами
(ОСТами) и межведомственными стандартами (техническими условиями - ТУ).
Указанные документы регламентируют сортамент выпускаемой продукции, составы
сплавов, из которых она изготовляется, назначение полуфабрикатов, размеры и
предельные отклонения от них, механические свойства и другие характеристики
качества пресс-изделий.
При освоении новой продукции предприятие-поставщик и предприятие-
потребитель согласовывают между собой технические условия на их поставку.
Технические условия содержат следующие основные разделы: 1) область распро-
странения технических условий и назначение выпускаемой по ним продукции; 2)
сортамент, размеры и допускаемые отклонения; 3) технические требования,
устанавливающие состав сплава, из которого изготовляются полуфабрикаты, со-
стояние поставки, требования к качеству поверхности, допуски на геометри-
ческие параметры, механические свойства, структуру; 4) правила приемки с
указанием наибольшей массы партий поставляемой продукции, правил контроля
пресс-изделий, числа изделий от партии, подвергаемых контролю, средств из-
мерения размеров и число измеряемых изделий от партии; 5) методы испытаний,
регламентирующие методику проверки химического состава, определения механи-
ческих свойств и структуры, методику специальных испытаний, таких как сплю-
щивание, раздача, отбортовка, неразрушаюший контроль внутренних дефектов;
334
6) правила упаковки, маркировки транспортирования и хранения пресс-изделий;
7) гарантии предприятия-изготовителя.
По таким техническим условиям осуществляется поставка продукции в перио-
ды освоения, а также мелкосерийной продукции, имеющей ограниченный спрос. В
тех случаях, когда продукция требутся многим потребителям и выпускается в
больших объемах, а ее свойства и качество удовлетворяют требованиям потре-
бителей, что подтверждается достаточно полными ее испытаниями у заказчика,
то на данную продукцию разрабатывается ГОСТ, который утверждается Государ-
ственным комитетом стандартов Совета Министров СССР. С момента утверждения
ГОСТ приобретает силу закона. ГОСТ содержит все разделы, которые содержатся
в технических условиях, но требования к свойствам изделий, качеству продук-
ции, точности геометрических параметров в нем, как правило, выше, чем в ТУ.
ГОСТы и технические условия являются документами, гарантирующими заказ-
чику получение продукции высокого качества. Тестируют, обычно продукцию выс-
шей категории качества, соответствующую по своим параметрам лучшим мировым
образцам. Технические требования ГОСТа к качеству продукции должны выпол-
няться неукоснительно, так как нарушение стандарта преследуется по закону.
Для соответствия продукции ГОСТам требуется четкое соблюдение технологи-
ческой дисциплины, совершенствование технологии производства продукции и
оборудования прессовых цехов. Периодически ГОСТы пересматриваются (как пра-
вило, раз в 5 лет), так как требования потребителей к качеству продукции
постоянно возрастают. Последнее диктуется необходимостью повышения надеж-
ности и экономичности агрегатов,в которых применяются трубы, прутки и про-
фили из цветных металлов и сплавов, - практически во всех отраслях народно-
го хозяйства. Поэтому предприятия, не уделяющие должного внимания постоян-
ному повышению качества продукции, совершенствованию режимов обработки,
внедрению нового оборудования, повышению квалификации рабочих и инженерно-
технических работников, оказываются в затруднительном положении как при ос-
воении новой продукции, так и при ужесточении требования к уже выпускаемой
продукции.
Готовые трубы, прутки и профили перед отправкой потребителю проходят
приемку отделом технического контроля (ОТК). При приемке осматривают повер-
хность, проверяют размеры и испытывают качество металла. Основанием для
приемки служит соответствие результатов контроля требованиям ГОСТов или
технических условий.
2. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРЕССОВАННОЙ ПРОДУКЦИИ
Контроль качества пресс-изделий начинается с осмотра наружной поверхнос-
ти для обнаружения плен, раковин, трещин, расслоений, вмятин, рисок и дру-
гих поверхностей дефектов. Полуфабрикаты общего назначения осматривают, как
335
правило, без применения увеличительных приборов; внутреннюю поверхность ос-
матривают перед специальным освещенным экраном. Для контроля внутренней по-
верхности полых профилей и труб ответственного назначения пользуются спе-
циальными перископическими приборами, обеспечивающими хорошее освещение и
увеличение д<Т 6 - 10 раз. Для контроля наружной поверхности таких изделий
часто применяют моно- и бинокулярные лупы. Все поверхностные дефекты отме-
чают мелом или краской, после чего изделие передают на зачистку или на вы-
резку дефектного участка. Зачистка допускается на глубину не более половины
минусового допуска. При большом количестве дефектов или невозможности их
устранения изделие бракуют. Кроме качества поверхности, проверяют качество
реза, наличие заусенцев, косину реза, наличие расслоений, утяжки.
Приемка изделий по размерам основана на системе допусков. Устанавливают
номинальный размер (основной расчетный размер) изделия и допускаемые откло-
нения от него - разность между наибольшими (плюсовой допуск) и наименьшими
(минусовой допуск) допустимыми предельными размерами. Наружные размеры
труб, прутков и профилей измеряют штангенциркулями, микрометрами и скобами.
Длину изделий измеряют линейкой. Точность мерительного инструмента и место
измерения размера оговаривается стандартом.
Для измерения толщины стенки труб и полых профилей пользуются стеночным
микрометром. Сплошные и полые профили проверяют по контуру при помощи шаб-
лонов соответствующей формы. Отверстие контролируют калибрами, нутромерами
и коническими линейками. При выходе пресс-изделия за предельно допустимые
размеры его бракуют.
Механические свойства полуфабрикатов из цветных металлов определяют на
основании разрывных испытаний образцов, изготовленных из нескольких изделий
от партии готовой продукции. При этом определяют прочностные и пластические
свойства, которые характеризуются временным сопротивлением разрыву С , ус-
в
ловным пределом текучести С , относительным удлинением 3 и относительным
т
сужением ф.
Испытания на растяжение регламентированы и проводятся по ГОСТ 10006-62
на разрывных машинах с записью диаграммы растяжения. Изделие считается год-
ным, если результаты испытаний показывают соответствие его свойств требова-
ниям стандарта. При необходимости, помимо пределов прочности и текучести
пресс-изделий, определяют их ударную вязкость и твердость поверхности.
Наряду с механическими испытаниями в некоторых случаях осуществляют тех-
нологические пробы, приближающиеся к условиям эксплуатации изделий из прес-
сованных полуфабрикатов. В частности, в трубопрутковом производстве осу-
ществляют пробу на сплющивание, для чего на расстоянии 25 мм от конца на
трубе делают глубокий поперечный надрез, после чего конец трубы сплющивают
336
на эксцентриковом прессе на величину, оговоренную в стандарте. На перегибе
трубы после сплющивания не должно быть трещин, надрывов и т.д. Сплошные из-
делия (прутки и профили) могут подвергаться пробе на расплющивание для вы-
явления способности металла расплющиваться до определенной толщины без рас-
трескивания.
Трубы в некоторых случаях проверяют на раздачу. Для этого от трубы отре-
зают темплет и раздают конусной оправкой. Величина раздачи, которую должна
выдерживать труба без растрескивания, оговаривается стандартом.
Для выявления скрытых трещин и раковин, а также в тех случаях, когда
трубы в дальнейшем работают под давлением, их подвергают гидравлическим ис-
пытаниям по IOCT 3845-65 на специальных прессах. Испытания заключаются в
том, что в трубу, закрепленную в державках, подается вода высокого давле-
ния. Труба выдерживается под давлением 10 - 15 с и считается годной, если
при испытании не будет обнаружено течи, потения и вздутия. Пресс-изделия,
предназначенные для электронной промышленности, например прутки из бескис-
лородной и вакуумной меди, проверяют на вакуумную плотность по специальной
методике.
Внутренние дефекты, а также пресс-утяжина в прутках и трубах, контроли-
руются ультразвуковым Дефектоскопом. До недавнего времени для выявления и
удаления пресс-утяжины на пресс-изделии ломали задний конец на гидравличес-
ком прессе, для чего трубу или пруток предварительно надрезали до половины
сечения. Операцию проводили до тех пор, пока не удаляли всю пресс-утяжину.
Такой метод удалений пресс-утяжииы трудоемок и приводит к повышенным отхо-
дам металла. Поэтому в последнее время для выявления пресс-утяжины и других
внутренних дефектов все большее распространение получают неразрушающие ме-
тоды контроля.
Наиболее простым и эффективным является метод контроля с помощью ультра-
звуковых колебаний (УЗК), основанный на способности энергии ультразвуковых
колебаний распространяться с малыми потерями в однородной упругой среде и
отражаться от нарушений сплошности в этой среде. Ультразвуковой метод кон-
троля обладает высокой чувствительностью (обнаруживаются мелкие дефекты),
большой проникающей способностью (возможно контролировать крупногабаритные
изделия) и высокой производительностью. Эти достоинства и определили доста-
точно широкое внедрение метода на заводах по обработке цветных металлов.
Для некоторых сплавов (Л68, ЛО70-1, Ml) он является единственным методом,
который обеспечивает полное и точное удаление дефектной части пресс-
изделия. Прессованнные полуфабрикаты контролируют по специальной методике.
В ней указано: тип волн, частота УЗК, способ настройки дефектоскопа и стан-
дартные образцы, по которым производится настройка, шаг и скорость сканиро-
вания, способ оценки размеров дефектов и их протяженности. Величина допус-
337
тимых дефектов, выявляемых при ультразвуковом контроле, оговаривается в
стандарте на поставку продукции.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает дефектоскопы
различных типов. Для контроля изделий из медных сплавов применяют ультра-
звуковой дефектоскоп УЗД-37. Данным прибором контролируют прутки диаметром
до 70 мм. Контроль труб и профилей из алюминиевых сплавов осуществляют на
установках ИДЦ-ЗМ, ИДЦ-6М, а также на автоматизированных установках "СПЛАВ-
3". На этих установках возможно контролировать трубы диаметром от 100 до
400 мм и с толщиной стенки 2-10 мм, выявляя дефекты размером 0,5 мм и бо-
лее. В трубах и профилях выявляют риски, трещины, посторонние включения,
расслоения.
Принцип действия всех установок однотипен. Для ввода УЗК в стенку трубы
в ванны погружения, наполненные водой, помещают контролируемое пресс-
изделие. Над ванной по рельсовому пути перемещается тележка, несущая меха-
низм сканирования датчиков. Контроль ведется с помощью поперечных волн. Для
полной гарантии выявления дефектов, имеющих различную ориентацию, УЗК вво-
дят по двум направлениям. Контролируемые трубы вращаются в ванне, а датчик
совершает поступательное движение. Производительность контроля от 0,3 до 3
м/мин. Датчики связаны с пультом управления, на котором расположена кон-
трольная и регистрирующая аппаратура, а также аппаратура питания и управле-
ния всеми механизмами.
Контроль профилей сложнее, чем труб. Это объясняется более сложной, час-
то несимметричной формой их сечения. Для гарантии правильности настройки
аппаратуры в ванне установлены стандартные образцы с контрольными отражате-
лями. В начале каждого цикла контроля профилей датчики проходят зону образ-
ца и регистратор фиксирует контрольные отражатели; таким образом, проверя-
ется правильность настройки аппаратуры и ее чувствительность.
Металлографический контроль пресс-изделий заключается в исследовании
макро- и микроструктуры. Микроструктуру контролируют на шлифах, изготовлен-
ных из темплетов, отобранных от определенного участка пресс-изделия и про-
травленных в травителе. Макроструктуру контролируют по макрошлифам и по из-
ломам.
Требования к микро- и макроструктуре изделий регламентируются стандар-
тами. В тех случаях, когда эти требования не оговорены (например, при сдаче
полуфабрикатов из большинства медных сплавов), контроль структуры не произ-
водится.
При получении неудовлетворительных результатов испытания хотя бы по од-
ному из показателей по нему проводят повторное испытание на удвоенном коли-
честве образцов, отбираемых от той же партии. Результаты повторного испыта-
ния являются окончательными.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каково назначение и содержание стандартов на продукцию?
2. Каким испытаниям подвергается пресс-изделие?
3. Какие службы осуществляют контроль качества продукции?
4. Чем измеряют изделия?
5. Каким технологическим пробам подвергают пресс-изделия?
338
РЕКОМЕНДУЕМЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Обработка цветных металлов и сплавов давлением / Богоявленский К.Н.,
Жолобов В.В, Ландихов АД. и др. М.: Металлургия. - 1973. - 471 с.
Гильденгорн MjC.-, Керов В.Н., Кривонос ГЛ. Прессование со сваркой полых
изделий из алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия. - 1975. - 240 с.
Допуски и посадки: Справочник / Под редакцией В.Д.Мягкова. - 4.1. - Л.:
Машиностроение. - 1978. - 541 с.
Ерманок М.З., Каган А.С., Головинов М.Ф. Прессование труб из алюминиевых
сплавов. - М.: Металлургия. - 1976. - 239 с.
Ерманок М.з., Соболев Ю.П.Ю., Гельман АЛ. Прессование титановых сплавов. -
М.: Металлургия. - 1979. - 256 с.
Ерманок М.З., Фейгин В.И., Сухоруков НЛ Прессование профилей из алю-
миниевых сплавов. - М.: Металлургия. - 1977. - 256 с.
Жолобов В.В., Зверев Г.И. Оборудование гидропрессовых цехов. - М.: Ме-
таллургия. - 1974. - 266 с.
Ландихов АД. Производство труб, прутков и профилей из цветных металлов
и сплавов. - М.: Металлургия. - 1971. - 448 с.
Ногайцев АЛ., Грабарник Л.М. Прессование труб и прутков из меди и ее
сплавов. - М.: Металлургия. - 1981. - 107 с.
Производство полуфабрикатов из алюминиевых сплавов: Справочник / Под
ред. А.Ф.Белова, Ф.ИКвасова. - М.: Металлургия. - 1971. - 494 с.
Перлин ИЛ, Райтбарг Л.Х. Теория прессования металлов. - М.: Металлур-
' гия, - 1975. - 447 с.
340
Смирязин А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы. — М.: Металлургия.
- 1966. - 460 с.
Сомов BjC. Трубопрофильные прессы. - М.: Металлургия. - 1975. - 240 с.
Шевакин Ю.Ф., Грабарник Л.М., Нагайцев АА. Прессование тяжелых цветных
металлов и сплавов. - М.: Металлургия. - 1987. - 245 с.
Шевакин Ю.Ф., Рытиков А.М. Повышение эффективности производства труб из
цветных металлов. - М.: Металлургия. - 1968. - 240 с.
Шевакин Ю.Ф., Рытиков А.М., Сейдалиев ФС. Производство труб из цветных
металлов. - М.: Металлургия. - 1963. - 356 с.
Шевакин Ю.Ф., Шайкевич BjC. Обработка металлов давлением. - М.: Метал-
лургия. - 1972. - 245 с.
ВНИМАНИЮ специалистов!
Учебник
ГРАБАРНИК Леонид Михайлович
НАГАЙЦЕВ Александр Александрович
ПРЕССОВАНИЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Редактор издательства Л.М. Элькинд
Художественный редактор АА Якубенко
Технический редактор Е.К. Астафьева, О.Б. Ковалева
Корректор Л.М. Зинченко
В 1991 г. выйдут из печати следующие издания.
Линецкий Б.Л., ДОНЦОВ С.Н. Пластическая деформация редко-
земельных металлов. 1991. - 14 л. - ISBN 5-229-00756-7.
Развитие современной техники невозможно без широкого приме-
нения редких металлов, обладающих колоссальным разнообразием
свойств. Редкоземельные металлы (лантаноиды) уже нашли при-
менение в металлургии в качестве легирующих добавок, раскисли-
телей, восстановителей тукоплавких металлов, в атомной технике
как поглотители нейтронов, разбавители топлива, в электронной
промышленности в качестве катодов, постоянных магнитов люмино-
форов, выпрямителей, в электровакуумной технике используется
большая газопоглотительная способность лантаноидов, в стеколь-
ной промышленности они применяются для окраски стекол, изго-
товления огнеупоров, искусственных драгоценных камней. Это часть
длинного списка разнообразных областей применения этих ме-
таллов.
Однако получение полуфабрикатов из них представляет значи-
тельные трудности, обусловленные их высокой химической актив-
ностью и особенностями кристаллического строения. Об отечествен-
ном и зарубежном опыте получения заготовок редкоземельных
металлов, их структуре, пластической деформации как традицион-
ными методами, так и новым способом обработки давлением в
вакууме, о влиянии термомеханических режимов деформации
на структуру и свойства металлов, а также о применении лантаноидов
можно узнать в предлагаемой читателю книге.
ИБИ* 3808
Подписано в печать 12.01.91 Формат бумаги 60x90 1/16
Бумага офсетная № 2 Печать офсетная Усл.печ.л. 21,5
У^л.кр.-отт. 21,75 Уч.-изд.л. 19,57 Тираж 1880
Заказ 502 Цена 70 к. Изд. № 2053
Набрано в издательстве "Металлургия”
на компьютерной технике
Ордена Трудового Красного Знамени издательство "Металлургия”
119857, ГСП, Москва, Г-34,2-й Обыденский пер., д. 14
Московская типография № 9 НПО "Всесоюзная книжная палата”
при Государственном комитете СССР по печати
109033, Москва, Волочаевская ул., д. 40
Теплофизические свойства молибдена и его сплавов/ПЕЛЕЦКИИ В.Э.,
ЧЕХОВСКОЙ В.Я., ЛАТЫЕВ Л.Н. и др./Под ред. акад. А.Е.Шейндлина -
М.Металлургия, 1991. - 302 с., Цена 4 руб.
Справочник содержит новейшие сведения о структурных харак-
теристиках, термических, калорических, кинетических и оптичес-
ких свойствах молибдена в твердом, жидком и парообразном
состояниях.
Рекомендуемые справочные данные по теплофизическим свой-
ствам построены на основе статического согласования всей накоп-
ленной экспериментальной информации.
Систематизированы имеющиеся сведения о свойствах модельных
и промышленных сплавов на основе молибдена. Обширная биб-
лиография отражает мировой опыт исследований в области тепло-
физики этого металла.
Для научных работников, технологов и конструкторов, аспиран-
тов и студентов машиностроительных и материаловедческих спе-
циальностей.
Издание заказное.
Заявки направлять по адресу: 127412 Москва, Ижорская 13/19, ИВТАН
Пелецкому В.Э.
• МЕТАЛЛУРГИЯ