Способ прямого прессования изделий

Способ прямого прессования изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к получению изделий методом прямого прессования из металлов и сплавов. Цель изобретения -- повышение выхода годного за счет уменьшения центральной пресс-утяжины. Для прессования заготовку нагревают до температуры деформирования и производят последующее выдавливание. Заготовку для прессования выбирают с отношением длины к диаметру, исходя из расчетной формулы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 С 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTVIRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4746480/27 (22) 05. 10.89 (46) 15.11.91. Бюл. N 42 (71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов Гипроцветметобработка" (72) В.H.Çîëêèí (53) 621.777.07(088.8) (56) Грабарник Л,M. и др. Прессование цветных металлов и сплавов. M.: Металлургия, 1983, с, 128.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к получению иэделий методом прямого прессования иэ металлов и сплавов.

Цель изобретения — повышение выхода годного за счет уменьшения центральной пресс-утяжи ни. фактически причина развития центральной пресс-утяжины заложена в особенностях течения металла. При прессовании с трением по контейнеру у поверхности заготовки образуется слой интенсивных деформаций сдвига с застойным подслоем на стенке контейнера. При наличии захолаживания поверхности заготовки толщина застойного подслоя увеличивается и достигает 5-.10 мм. Пресс-шайба при своем движении срезает этот подслой, заворачивает его и в этой области образуется кольцевая щелевая затоплен ная струя, направленная к оси прессования и далее к матрице.

„„SU ÄÄ 1690879 А1 (54) СПОСОБ ПРЯМОГО ПРЕССОВАНИЯ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к получению изделий методом прямого прессования из металлов и сплавов. Цель изобретения — повышение выхода годного за счет уменьшения центральной пресс-утяжины. Для прессования заготовку нагревают до температуры деформирования и производят последующее выдавливание. Заготовку для прессования выбирают с отношением длины к диаметру, . исходя иэ расчетной формулы.

Таким образом, радиальное течение под пресс-шайбой, известное как "область прижимов", представляет собой дополнительный очаг деформации, а его интенсивность зависит прежде всего от пройденного пресс-шайбой пути (т.е. от отношения длины к диаметру заготовки) и толщины заторможенного и захоложенного подслоя у стенки контейнера, Центральная пресс-утяжина является следствием исчерпания ресурса пластичности и представляет собой образование расслоений по линиям максимальных деформаций сдвига во втором очаге дефор,мации. Решением задачи снижение интенсивности течения во втором очаге деформации и уменьшения пресс-утяжины является и зменение отношения длины заготовки к ее диаметру.

Способ осуществляется следующим образом, 1690379

IC

0,5 N

Вначале критическое отношение длины к диаметру заготовки, выше которого резко возрастает длина центральной пресс-утяжины. Для этого по соотношению прочностных свойств г,оверхностного слоя заготовки и ее центральных слоев, которое остается практически неизменным в основное время цикла, определя«от значение степени захолаживания ов, „. пппб ф т и S ентр Центр где т"," 0", " р 4" Й ""р — соответственно пределы текучести на растяжение («r) и на сдвиг(т)поверхностных и центральных слоев заготовки.

Затем определяют длину заготовки, исходя из расчетной формулы где Ккр критическое отношение длины заготовки к ее диаметру; ,и -- коэффициент трения заготовки а контейнер (и 0,5) для осесимметричного прессования);

g — степень ээ><олаживания, определяемая как отношение предела текучести на поверхности заготовки к пределу текучести в центральной части заготовки;, поверг центр

N — эмпирический коэффициент при прессовании прутков. N =7,2(при прессовании труб и полых профилей N = 9,5).

Температура захолаживания заготовки определяется кэк отношение температуры в центре заготовки (на практике — это температура прессования, TBK как за 10-20 с ïðîцесса истечения заготовка в области ее оси не успевает заметно остыть) к температуре стенки контейнера. При прессовании сплавов на основе меди температура прессования для различных марок сплавов колеблется в пределах 650-950 С, а температура контейнера 400 — 500 С и в каждом конкретном случае эти величины извеспны.

Далее в формулу пбдставляются коэффициент трения,и и коэффициент N. При этом значения коэффициента трения могут изменяться от О до 0,5, поскольку трение

Yap здесь выражено через сопротивгение деформации г (для простоты можно принимать z = тт, где ут — предел текучестл на растяжение), Однако приp< 6,1 центральная закрытая пресс-утяжина в оснсвной стадии прессования не возникает, так как длина

10 l5

J 0 заготовки, определенная из Ккр,при этом далеко выходит за пределы длин контейнеров, применяемых на практике. При ,и > 0,45 величины Ккр также теряет смысл, так как при таком трении пресс-утяжина может образовываться практически при любых длинах заготовок, применяемых на практике. Влияние значения коэффициента трения нэ Ккр огромное, так как снижение

его в два раза со.значения «« = 0,4 до

p =. 0,2 при прочих равных величинах дает увеличение Ккр в 6 раз, и длина заготовки может тогда превысить длину контейнера, т,е. центральная пресс-утяжина не опасна и выход годного высокий (порядка 80 — 90%, например„при прессовании меди М1 и MO) для всех заготовок при данном коэффициенте трения««« = 0,2.

При прессовании с налипанием металла на контейнер коэффициент трения ,и =- 0,5 соответственно имеет место раннее развитие пресс — утяжины (течение под пресс-шайбой наступает сразу же), B этом случае раннееразвитие течения от прессшайбы и образование расслоений неизбежны. Если эти расслоения не завариваются в зоне обжатия у матрицы (как у некоторых свариваемых давлением сплавов, например, при прессовании алюминия), то выход годного низкий (50 — 70%), Значения коэффициента трения материала заготовки а контейнер определяется из справочников, Эмпирический коэффициент N получен опытным путем и скорректироВВН с помощью методов математического моделирования. После подстановки9,и и N в формулу и с учетом того, что диаметр распрессованной заготовки равен диаметру контейнера, определяется критическая длина заготовки, превышение которой ведет к резкому увеличению длины пресс-утяжины, Далее заготовку с определенным отношением длины к диаметру (Ккр) помещают в контейнер с матрицей и выдавливают в направлении к матрице, осуществляя ее перемещение относительно контейнера. Заготовка и контейнер мокнут при этом иметь одинаковые или различные температуры.

При неизотермическом прессовании, когда температура заготовки больше температуры контейнера, происходит захолэживание ее поверхностного слоя, Причем захолаживание во времени происходит не постоянно, в первую секунду поверхность резко остывает, а затем в течение 10 и более секунд меняется незначительно (это время составляет основную часть рабочего цикла прессования в установившейся стадии).

1690879

0.5 N

Ккр.= (— — — 1 ) —-(р

В частности, при горячем прессовании медных сплавов при 700 — 900 С и температуре контейнера 300-400 С Ккр имеет значение больше единицы и составляет 1,5-2,5, При изотермическом прессовании, если считать, что упрочнение материала в процессе деформирования компенсируется деформационным разогревом и разупрочнением (например, при прессовании свинца и алюминия)9 = 1,0.

При прессовании с градиентным нагревом, когда температура повеохностных слоев выше температуры центральных слоев, имеют g <1, что наиболее благоприятно сказывается на величине К р, Таким образом, снижение величины захолаживания приводит к увеличению Ккр и соответственно расширяет диапазон размеров заготовки К, обеспечивающих прессование без преждевременного развития центральной прессутяжины.

Для увеличения длины, а соответственно и веса заготовки можно увеличить значения Ккр. Зто делается с помощью посредника, нанесенного на поверхность контакта заготовки и контейнера, При этом посредник должен обеспечить "сухое" трение в пределах 0,1 — 0,45, При меньших значениях,и < 0,1 обычно имеет место жидкостное трение и возможно образование боковой пресс-утяжины. Одновременно посредник может играть роль теплоизолятора, что служит снижению захолаживания g (теплоизолятор-посредник при этом может и не снижать трения). Значение Ккр при этом увеличивается.

Появление слоя посредника могут обеспечить специальные добавки и состав сплава, вызывающие окисление поверхности при нагреве, Можно непосредственно при нагреве нанести слой посредника, осажденного на заготовку, например, в виде сажи при газовом нагреве и т,д.

В тех случаях, когда нанесение посредника усложняет технологию и уже исчерпано значение Ккр при прессовании какого-либо сплава с заранее заданным весом заготовки, открывается другой путь влияния на Ккр — с помощью температуры прессования заготовки. При заданном К,р можно определить критическое условие захолаживания ц р IEo выражению

Соответственно по рассчитанной степени захолаживания подбирается температуРа заготовки и контейнеРа. Если цкр < 1, необходимо применить градиентный на5

50 грев, т.е, температура нагрева заготовки больше, чем температура ее центра.

Пример осуществления способа применительно к изготовлению прутков из сплава

ЛС59 — 1 и БрОФ 7-0.2 на горизонтальных гидропрессах.

При прессовании по способу-прототипу выход годного при получении прутков из сплава ЛС59-1 составляет 75-78, и из сплава БрОФ 7 — 02 — менее 507 при рекоме :дуемых размерах заготовки 150х300 мм (для контейнера диаметром 155 мм) и ф 200х500 — 700 мм {для контейнера 205 мм).

Отношение длины заготовки здесь составляет К =- 1.5--2,5. Температура прессования

CGLTBBëÿeT CGOTBeTCTBeHHQ 700-710 и 700—

При прессовании по данному способу предварительно па формуле определяют

К;.„. Для сплава латунь ЛС59-1 берут коэффициент тренияр=-0,4-0,45, для бронзы

ОФп= 032-ОЖСтепень эахолаживания для латуни принимают g=2,1, для бронзы g=-1,7.

Прессуют слитки из сплава Л С59 — 1 ф 180х480 мм нэ прессе 12,5 Ml- и слитки из сплава БрОФ 7 — 0,2 ф 150х390 мм (К имеет значение - 2,6). Получают координатные сетки, показывающие различный характер течения. Затем прессуют более длинные и более карсткие слитки (+100-200 мм). Установлено, что второй очаг деформации при истечении ЛС59-1 практически не возникает при Ккр 0,8, а при истечении БрОФ

7 — 0,2 при Ккр = 2,6. Для увеличения длины заготовки при прессовании ЛС 59- 1 наносят на заготовку равномерный слой посредника (порошок мела), что позволяет у этого сплава поднять Ккр до значения К„р 3,5.

Выход годного при этом у сплава ЛС 59 — 1 повышается до 85;ь.

Таким образом, способ прямого прессования обеспечивает увеличение выхода годного при прессовании.

Формула изобретения

Способ прямого прессования изделий, включающий нагрев исходной заготовки до температуры прессования и последующее выдавливание заготовки, о т л и ч а ю щ и йс я тем. что, с целью повышения выхода годного за счет уменьшения центральной пресс-утяжины, в качестве исходной используют заготовку с отношением длины к диаметру (Ккр), определяемым из выражения где К,р — критическое отношение длины заготовки к ее диаметру;

1690879

g — степень захолаживания. определяеи мая иэ зависимости q =, где о, " — и

Ц

5 о, " — пределы текучести соответственно поверхностного слоя и центральной зоны заготовки.

N — эмпирический коэффициент (при прессовании прутков N == 7,2, при прессов.внии труб и полых профилей N =- 9,5); р — коэффициент трения заготовки о контейнер;

Составитель Н.Сейфулина

Редактор И.Касарда Техред M.Moðãåíòàë Корректор М,Пожо

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 3881 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5