Процессы и операции формообразования. Процессы, завершающие металлургический цикл: прессование, волочение презентация

машиностроения, канд. пед. наук

Процессы, завершающие металлургический цикл: прессование, волочение

Процессы и операции формообразования

в инструменте

Рисунок 9.1-Схема прессования заготовок матрицей:
а – заполнение; б – формование; в – выталкивание

– то же, для полого профиля; в – обратное для сплошного профиля; 1 – контейнер; 2 – пуансон; 3, 8 – изделия сплошного профиля;
4 – матрица; 5 – пресс-шайба; 6 – игла; 7 – изделие полого профиля; Р – усилие прессования; → – направление движения заготовки (готового изделия)

Отличительной особенностью прямого метода прессования является
перемещение металла заготовки относительно стенок контейнера.

При обратном прессовании направление движения выдавливаемого
металла и пуансона противоположны.
Относительное перемещение металла заготовки и стенок контейнера,
а следовательно, и контактное трение между металлом и стенками
контейнера практически отсутствуют.

мм,
трубы диаметром 20…600 мм с толщиной стенки 1,0…1,5 мм
и более,
сплошные и полые профили.

Прессованию подвергают цветные и черные металлы и сплавы
(цинк, олово, свинец, алюминий и его сплавы, магний и его сплавы,
медь и ее сплавы, никель и его сплавы, углеродистые
и легированные стали, титан и его сплавы).

вертикальные прессы.
Номинальное усилие горизонтальных прессов до 100 МН.
Вертикальные прессы с номинальным усилием до 30МН
применяют, главным образом, при производстве труб.

К прессовым инструментам относятся игла, матрица, контейнер, пресс-шайба (в порядке повышения температуры процесса).

или многогранник, полученный непрерывной разливкой,
реже применяется катаная заготовка.
Обычно используются слитки с отношением длины к диаметру 1,5 – 2,0
для полых профилей и 2 – 3 для сплошных.

Оптимальную температуру нагрева выбирают в зависимости
от пластичности и сопротивления деформации металла, окисления
поверхности, схватывания (сварки) детали с инструментом.

Для выравнивания скоростей течения металла применяют подогрев
контейнера, матрицы и пресс-шайбы до 200…300ºС и иглы
до 350…400ºС.
Перед прессованием рабочие части инструмента покрывают
технологической смазкой. Применяют также плакирование –
покрытие заготовок пластичными металлами.

быть получены другими методами, применяемые в технике, в том числе прокаткой;
переналадка пресса на новый профиль проводится значительно быстрее, чем при прокатке;
точность размеров профиля при прессовании выше, шероховатость поверхности меньше;
возможность получения тонкостенных бесшовных труб большого диаметра с малой разностенностью;
возможность обработки давлением металлов и сплавов с пониженной пластичностью (высокопрочные алюминиевые сплавы, бронзы, жаропрочные стали и сплавы и др.);
увеличение пластичности металла при прессовании, так как он находится в условиях всестороннего неравномерного сжатия;
возможность высоких степеней деформации (92 % по сечению и более), что обеспечивает высокие механические свойства прессованного изделия, в том числе вибропрочность и сопротивление усталости.

напряжений и температур, особенно при прессовании никелевых сплавов, сталей и жаропрочных сталей и сплавов;
высокая стоимость инструмента;
неравномерность механических свойств по длине прессованного изделия из-за неравномерности течения металла;
большие технологические отходы, особенно при прессовании труб большого диаметра. Отходы состоят из малодеформированного переднего конца профиля и пресс-остатка, который достигает 12…15 % массы заготовки при прямом методе и 5…6 % при обратном.

отверстие инструмента (волоки, фильеры), размеры которого меньше поперечного размера заготовки

Рисунок 9.3-Схемы волочения:
а – проволоки, прутка, сплошного профиля;
б – трубы на оправке;
1 – заготовка; 2 – волока;
3 – обойма (бандаж);
4 – оправка; Р – усилие волочения

диаметром 5…9 мм,
для волочения прутков и профилей – сортовой прокат и прессованные профили диаметром 5…150 мм,
для волочения труб – трубы сварные диаметром 6…200 мм, бесшовные катаные диаметром 20…400 мм.

с наружным диаметром 1…360 мм и толщиной
стенки 0,1…10 мм, имеющие точные по размерам
сечения и низкую шероховатость поверхности,

а также сплошные и полые профили.

исключением волочения проволоки из вольфрама, молибдена, нихрома
и цинка, которое ведется в горячем состоянии.

Из-за возможности обрыва (разрушения) под действием растягивающего
усилия деформация при волочении относительно невелика.

Отношение сечений до и после волочения в среднем составляет 1,25 – 1,3
(для сравнения, при прессовании оно достигает 100 и более).
В связи с этим особое внимание уделяется повышению пластичности
исходной заготовки и снижению усилия волочения. Это достигается
применением термической обработки (отжига) для снятия упрочнения,
высоким качеством поверхности заготовки,
применением высокоэффективных смазочных материалов,
оптимальным профилем и малой шероховатостью поверхности
рабочих участков инструмента.

б – силы, действующие на
заготовку в момент захвата;
1 – заготовка; 2 – валок;
N – нормальная сила;
Т – сила трения;
R- равнодействующая сила;
АВ – дуга захвата;
hn-1, bn-1 – толщина и ширина
заготовки;
hn, bn – толщина и ширина изделия;
D – диаметр валка;
vn-1, vn – линейные скорости
захвата заготовки и ее
перемещения в клети n;
α – угол захвата; β – угол трения;
ω – угловая скорость вращения валков.

Вопрос. Какова роль трения
при прокатке?

если изменить
геометрию отверстия матрицы (волоки) или конический канал матрицы
заменить криволинейным?

Во-первых, с изменением геометрии отверстия матрицы будет меняться
давление металла на матрицу.
Во-вторых, будет меняться поверхность трения: при малом угле она,
очевидно, будет больше.
При этом металл остается тем же, степень деформации та же,
т.е. отношение размеров проволоки на входе в матрицу и на выходе
из нее сохраняется.

Очевидно, что без математической теории, без проверенных формул
ответить на этот вопрос уже трудно.

шк. / П.С. Лернер. – М.: Просвещение, 1989. – 175 с.
Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для студ.в. учеб. заведений / В.Б. Арзамасов, А.Н. Волчков, В.А. Головин и др.; под ред. В.Б. Арзамасова, А.А. Черепахина. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 448 с.