Основные теоретические сведения. Прессование представляет собой процесс обработки металлов давлением, при котором металл, помещенный в контейнер

Прессование представляет собой процесс обработки металлов давлением, при котором металл, помещенный в контейнер, выдавливается через отверстие матрицы.

Изменение формы отверстия матрицы позволяет изготовлять самые разные прессованные профили (рис. 6.3), которые зачастую не могут быть получены другими методами.

Исходным материалом для прессования являются литые или прокатанные заготовки, преимущественно цветных металлов и сплавов.

Рис. 6.3. Виды профилей, получаемых прессованием

Кроме высокой производительности и экономичности, процесс прессования имеет еще одно несомненное преимущество: схема напряженного состояния – трехосное сжатие, что позволяет обрабатывать малопластичные или даже хрупкие сплавы.

Прессование обычно осуществляется на вертикальных или горизонтальных гидравлических прессах и подразделяется на следующие виды:

· прямое прессование сплошных (рис. 6.4, а) и полых (рис. 6.4, б) изделий, при котором направление движения пресс-изделия совпадает с направлением движения пуансона;

· обратное прессование (рис. 6.4, в), отличающееся встречным направлением движения пресс-изделия и пуансона.

Уменьшение трения при обратном прессовании, благодаря отсутствию движения выдавливаемого металла относительно стенок контейнера, приводит к снижению требуемого усилия прессования на 25–30%, а величина пресс-остатка составляет 5–6% вместо 18–20% при прямом прессовании, однако сложность конструкции пресса ограничивает применение этого метода.

Определение коэффициентов деформации при прессовании, как и при других видах обработки металлов давлением, производится на основании предположения о постоянстве объема, согласно которому объем металла до деформации принимается равным его объему после деформации.

Рис. 6.4. Схемы основных способов прессования:

а – прямое; б – прямое прессование труб; в – обратное;

1 – контейнер; 2 – пуансон и пресс-шайба; 3 – заготовка;

4 – матрица; 5 – матрицедержатель; 6 – пресс-изделие; 7 – игла

Относительная степень деформации при прессовании определяется как отношение разности площади поперечного сечения внутренней полости контейнера и площади поперечного сечения всех отверстий матрицы к площади поперечного сечения внутренней полости контейнера :

.

Степень деформации при прессовании может достигать 95%.

Коэффициент вытяжки представляет собой отношение площади поперечного сечения внутренней полости контейнера к площади поперечного сечения всех отверстий матрицы :

.

Экспериментально коэффициент вытяжки можно определить как отношение длины пресс-изделия к разности длины заготовки после «распрессовки» и длины пресс-остатка :

.

Благодаря схеме трехосного сжатия коэффициент вытяжки при прессовании обычно составляет 8, 0–80, 0, а при прессовании пластичных цветных металлов может достигать 450–700 м и даже 2500 (прессование алюминия).

В процессе прессования усилие, необходимое для выдавливания металла, не остается постоянным. Характерная диаграмма изменения полного усилия прессования представлена на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Изменение усилия при прямом прессовании

Как видно на диаграмме, в начальный момент усилие резко возрастает до величины и с началом движения металла резко уменьшается до величины , что соответствует моменту выхода металла из отверстия матрицы. Величина , в зависимости от целого ряда факторов, может превышать величину на 10–15%.

При расчетах определяют обычно величину , а пик усилия оценивают при выборе пресса коэффициентом запаса. Величина определяется целым рядом таких факторов, как механические свойства металла, скорость и степень деформации, величина контактного трения, геометрия инструмента. Сравнение опытного и расчетного усилия выполняют при прессовании сплошного свинцового образца мм. Усилие пресса определяют как

,

где – давление масла в цилиндре пресса; – к.п.д. гидроцилиндра пресса; – площадь цилиндра.

В качестве расчетной используем формулу Е.П. Унксова:

,

где – площадь сечения заготовки (контейнера); – площадь сечения изделия (очка матрицы); – предел текучести материала (свинца); – длина заготовки в момент начала выхода материала из формирующей части матрицы; – диаметр заготовки; – диаметр цилиндрической части очка матрицы; – длина цилиндрической части очка матрицы; – коэффициент трения ( = 0, 2–0, 3); – полуугол при вершине конуса матрицы.

Указанные в формуле геометрические параметры процесса прессования показаны на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Геометрические параметры