Основні схеми
Вище в загальних рисах ми розглянули схему пресування металів (див, рис, 2), яка є найбільш поширеною (пряме пресування). Пресований за цією схемою профіль випрессовивается в тому ж напрямку, в якому рухаються плунжер преса і прес-штемпель. Його принципова відмінність - рух пресованої заготівки щодо стінок контейнера, внаслідок якого між стінками контейнера і заготівлею виникає тертя. В умовах високих тисків, характерних для пресування, на його подолання витрачається значна енергія - близько 30-40% потужності преса. Крім того, тертя, стримуючи рух периферійних шарів заготовки, ще більше підсилює нерівномірність закінчення металу, т. Е. Посилює один з основних недоліків процесу - нерівномірність деформації по перетину заготовки.
Мал. 7. Послідовність виконання технологічних і допоміжних операцій при прямому пресуванні суцільних профілів: I - подача заготовки з прес-шайбою на вісь преса, повернення ножиць і приймача прес-залишку в початкове положення; II - подача заготовки з прес-шайбою в контейнер преса ходом прес-штемпеля; III - притиск контейнера до матриці, пресування; IV - виштовхування прес-залишку з прес-шайбою ходом контейнера; V - подача приймача прес-залишку на вісь преса, відділення прес-залишку з прес-шайбою від вироби ножицями, повернення прес-штемпеля в початкове положення; 1 - прес-штемпель; 2 - прес-шайба; 3 - подавач заготовок; 4 - заготовка; 5 - контейнер; 6 - приймач прес-залишку; 7 - матриця; 8 - ножиці; 9-пресуюча траверса преса; 10 - передня поперечина преса
На рис. 7 показана послідовність виконання основних технологічних і допоміжних операцій при проведенні прямого пресування профілів на сучасному гідравлічному пресі. У вихідному положенні, перед подачею нагрітої заготовки прес-штемпель знаходиться в крайньому лівому (задньому) положенні. Заготівля виймається з нагрівальної печі та подається до задающему механізму. Туди ж подається і прес-шайба, яка була відокремлена від прес-залишку попередньої пресування. Потім задає механізм передає заготовку разом з прес-шайбою на вісь преса між прес-штемпелем і торцем контейнера (позиція I), Після цього в циліндр преса направляється рідина низького тиску, і плунжер рухається вперед разом з прес-штемпелем, який заштовхує заготовку з прес -шайбой в порожнину контейнера. Потім контейнер за допомогою циліндрів пересування притискається до матриці, з осі преса видаляється в початкове положення подавач заготовок, звільняючи простір для подальшого руху прес-штемпеля (позиція II). У циліндр преса надходить рідина високого тиску, під дією якої прес-штемпель рухається вправо до зіткнення із заготівлею, распрессовивает її в контейнері, в результаті чого усуваються всі зазори між пресованих металом і інструментом, і починається пресування профілю (позиція III).
Пресування йде до тих пір, поки довжина прес-залишку не досягне заданої величини, після чого процес зупиняють. Потім контейнер кілька відводять назад від матриці і в нинішньому просторі між ними виявляється прес-шайба з прес-залишком, при цьому прес-залишок з профілем є одне ціле (положення IV). У зазор між контейнером і матрицею входить ніж пресових матриць і відрізає від профілю прес-залишок з прес-шайбою (положення К), які транспортуються в розділову пристрій, що розташований поза преса. У цьому пристрої прес-шайба і прес-залишок поділяються, прес-шайба направляється до механізму подачі заготовок, а прес-залишок видаляється в відхід. Профіль пересувається по рольгангу і передається на подальшу обробку; одночасно повзун ножиць повертається у верхнє початкове, а прес-штемпель пересувається в крайнє заднє положення. На цьому цикл пресування закінчується і починається новий.
Пряме пресування відрізняється найпростішої схемою і відносно високою якістю поверхні профілів. Однак у цього способу є і значні недоліки. Розрахунок показує, що довжина прес-штемпеля виготовленого з наявних в сучасній практиці інструментальних сталей при одному і тому ж діаметрі обмежена певною величиною. Виходячи з максимально можливої довжини прес-штемпеля і схеми пресування, можна визначити, що найбільше відношення довжини заготовки до діаметра L / D), не повинно перевищувати 3-4. Якщо спробувати використовувати більш довгі заготовки при тому ж діаметрі, то це призведе до збільшення поверхні тертя, а, значить, і зростання необхідного тиску. В цьому випадку при інших рівних умовах прес-штемпель не витримає підвищеного навантаження і зруйнується. У цьому істотний недолік прямого пресування, так як збільшується частка металу, що залишається в прес-залишку, і зменшується вихід придатного; більше часу витрачається на проведення підготовчо-заключних операцій. Іншим суттєвим недоліком прямого пресування є велика нерівномірність деформаційних умов як по довжині пресованого профілю, так і по його поперечному перерізі. Основна причина нестачі та ж - тертя по контейнеру. Ця нерівномірність призводить до того, що структура металу профілю та обумовлені нею властивості неоднакові в різних зонах. Так, на вихідному кінці профілю структура менш деформована, ніж на решті його довжині. Чим менше витяжка, тим довше вихідна малодеформірованная частина профілю. Тому пряме пресування з витяжкою менше 10 зазвичай не ведуть. Частина профілю, в якій утворюється утяжіни, має значну довжину. Це означає, що в відхід з боку утяжіни видаляється значна кількість металу.
Якщо ми прямим методом отпрессуем пруток, потім відріжемо від нього Темплете - в даному випадку диск, діаметр якого дорівнює прутки, а висота 15-30 мм, а потім прошліфуем його одну сторону і протравити в спеціальних травителях, то виявиться зернисту будову металу, зване макроструктурою . Після пресування ця структура, наприклад, у алюмінієвих сплавів, нерівномірна: в центрі зерна крупніше, а на периферії, там, де метал відчував великі деформації вони дрібніші. Якщо такий пруток загартувати і знову подивитися його макроструктуру, то побачимо, що її нерівномірність по перетину збереглася, але змінилася на периферії. Там внаслідок процесу рекристалізації, що стався під час гартування, зерна збільшилися, утворивши так званий крупнокристаллический ободок. Товщина його може бути різною, але у всіх випадках цей ободок, маючи гірші властивості, послаблює перетин прес-вироби.
Пресувальники знають спосіб зменшити шкідливий вплив тертя при прямому пресуванні - введення різних мастил між контейнером і заготівлею. Деякі сплави, які обробляють при високих температурах, як наприклад, стали, без змащення взагалі не відпресованих, інакше заготовка приварити до стінки контейнера. Інші сплави, як наприклад, алюмінієві, пресують також з мастилом, але її застосування викликає деякі ускладнення.
Докорінно способом усунення шкідливого впливу тертя між контейнером і заготівлею є перехід на зворотне пресування. При такому пресуванні відсутня переміщення заготовки відносно контейнера, а значить, немає і тертя. Схема процесу і виконання окремих операцій циклу наведена на рис. 8. Як бачимо, вона відрізняється від прямого пресування.
Мал. 8. Послідовність виконання операцій при зворотному пресуванні суцільних профілів:
I - подача заготовки з прес-шайбою на вісь преса, повернення ножиць і приймача прес-залишку в початкове положення; II - подача заготовки в контейнер, висування матріцедержателя в положення пресування, закриття затвора; III - пресування; IV - відкриття затвора, виштовхування матриці з контейнера ходом прес-штемпеля; V - виштовхування прес-залишку з прес-шайбою ходом контейнера; VI - подача приймача прес-залишку на вісь преса, відділення прес-залишку з прес-шайбою від вироби ножицями, повернення прес-штемпеля; 1 - пресуюча траверса; 2-прес-штемпель; 3 - прес-шайба; 4 - заготовка; 5 - подавач заготовок; 6 - контейнер; 7 - приймач прес-залишків; 8 - матриця; 9 - подовжений матрицетримач; 10 - затвор; 11 - передня поперечина преса; 12 - ножиці
У вихідній позиції I перед подачею нагрітої заготовки прес-штемпель знаходиться в крайньому лівому (задньому) положенні, контейнер - у передній поперечини преса, подовжений матрицетримач - в крайньому правому (передньому) положенні. Заготівлю з прес-шайбою подають на вісь преса між прес-штемпелем і торцем контейнера (положення I). Контейнер насувають на заготовку, потім подовжений матрицетримач з матрицею за допомогою гідравлічного циліндра висувається в крайнє ліве (заднє) положення таким чином, що матриця входить в контейнер (положення II); матрицетримач закривається затвором, при цьому можливість його зміщення по поздовжній осі преса виключається.
Перед початком пресування контейнер з ув'язненою в його порожнини заготівлею спереду закритий матрицею, а ззаду - прес-штемпелем через прес-шайбу. У процесі пресування прес-штемпель тисне на заготовку, профіль випрессовивается в матрицю і через порожнистий матрицетримач виходить на стіл преса. Контейнер у міру випрессовкі просувається разом з прес-штемпелем вправо і насувається на нерухому матрицю. При цьому заготовка щодо стінок контейнера залишається нерухомою.
Пресування закінчується, коли прес-залишок досягає заданої величини і контейнер впирається в передню поперечину (позиція III). Потім затвор матріцедержателя відкривають і прес-штемпелем проштовхують прес-шайбу з прес-залишком і профілем через контейнер (позиція IV). При цьому в крайнє переднє положення пересувається матрицетримач. Після цього контейнер відводиться вліво, прес-шайба з прес-залишком і профілем виходять з порожнини контейнера і виявляються в проміжку між контейнером і матрицетримачем (положення К). У цей проміжок входять ніж гідравлічних ножиць і відрізає прес-шайбу і прес-залишок від профілю (положення VI).
Прес-штемпель відводиться в вихідну позицію, відрізаний профіль виводиться з матриці і просувається далі по столу преса, а прес-залишок з прес-шайбою на спеціальному пристосуванні поділяються, прес-шайба по жолобу виводиться до заготівлі, яка подається на вісь преса, а прес- залишок - в відхід. Після цього починається новий цикл пресування.
Так як тертя заготовки по контейнеру відсутня і збільшення її довжини не викликає зростання навантаження на прес-штемпель, при зворотному пресуванні заготовка може бути значно довшим і ставлення L / D більше, ніж при прямому і -досягається 6-7. Всі інші негативні сторони пресування, пов'язані з дією тертя, проявляються при зворотному пресуванні менше - знижується нерівномірність структури і властивостей по довжині і перетину профілю, а крупнокристаллический ободок зменшується або зовсім не утворюється; утяжіни частина профілю стає коротшим, тому прес-залишок залишають меншої товщини (це призводить до підвищення виходу придатного через те, що збільшується довжина заготовок, а значить, і відпресувала довжина профілю) скорочується допоміжний час на одиницю придатної продукції.
У зворотного пресування є і деякі недоліки, які також слід мати на увазі. Як видно на рис. 3, прес-виріб виходить з преса через порожнистий матрицетримач. Порожнина матріцедержателя послаблює його перетин і призводить до того, що він працює під особливо великими навантаженнями. Розміри прес-вироби обмежені діаметром порожнини в матрицеутримувачів, що кілька лімітує можливості процесу. Крім того, при зворотному пресуванні утворюється значно менша мертва зона металу у матриці. Це пояснюється відсутністю тертя заготовки про контейнер. Зменшення мертвої зони, в якій, як ми зазначали вище, накопичуються різні забруднення з поверхні заготовки, може привести до того, що вони можуть вийти на поверхню профілю у вигляді запрессовок різних включень. Тому при зворотному пресуванні необхідно більш ретельно готувати поверхню заготовок - обточувати їх і охороняти від забруднень.
Для того, щоб всі операції циклу зворотного пресування можна було механізувати якомога повніше і щоб на них витрачалося якнайменше часу, необхідно працювати на спеціалізованому пресі.