/
Автор: Жолобов В.В. Зверев Г.И.
Теги: обработка металлов металлы цветные металлы металлы и сплавы прессование металлов
Год: 1959
Текст
chipmaker.ru
В.В.ЖОЛОБОВ, Г.И.ЗВЕРЕВ
ПРЕССОВАНИЕ
МЕТАЛЛОВ
I chipmaker.ru
В. В. ЖОЛОБОВ и Г. И. ЗВЕРЕВ
Chipmaker.ru
ПРЕССОВАНИЕ
МЕТАЛЛОВ
Под редакцией
проф. докт. техн, наук И. Л. ПЕРЛИНА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Москва 1959
chipmaker.ru
Рецензенты: Действительный член АН БССР
проф. докт. хим. наук |С. И. ГУБКИН,\
докт. техн, наук Л. В. ПРОЗОРОВ
и инженеры М. В. РОЗАНОВ и Е. Б. ЗАДОВ
АННОТАЦИЯ
Книга является обобщением имеющихся материа-
лов по теории и практике прессования металлов.
В ней изложена теория прессования, описана тех-
нология прессования различных металлов и сплавов,
рассмотрены конструкции прессового оборудования,
его монтаж и эксплуатация, приводятся материалы
по проектированию, изготовлению и работе прессо-
вого инструмента.
Книга рассчитана иа инженеров, техников и сту-
дентов, работающих или специализирующихся в об-
ласти производства труб, прутков и профилей глав-
ным образом из цветных металлов.
Chipmaker.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие ............................................•........ И
Основные обозначения ........................................... 13
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПРЕССОВА-
НИЯ ........................................................... 15
Гл а в а I. Сущность процесса прессования ...................... 15
§ 1. Основные понятия процесса прессования ............... 15
§ 2. Развитие техники прессования металлов ............... 17
§ 3. Сравнение прессования с другими методами обработки ме-
таллов давлением .......................................... 21
Глава II. Методы прессования ................................... 23
§ 1. Методы прямого н обратного прессования (истечения) 24
§ 2. Обратное и совмещенное прессование труб ............. 26
§ 3. Прессование труб и полых профилей через матрицу с вмон-
тированной иглой .......................................... 29
§ 4. Некоторые другие методы прессования ................. 29
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕССОВАНИЯ 32
Глава III. Содержание теории прессования и методы исследования 32
§ 1. Содержание теории прессования ....................... 32
§ 2. Состояние теории прессования ........................ 32
§ 3. Методы исследования течения металла при прессовании •••• 34
Глава IV. Течение металла при методе прямого прессования кругло-
го прутка через одноканальную коническую матрицу 38
§ 1. Общие сведения о течении металла при прессовании .... 38
§ 2. Влияние силовых условий прессования ................ 44
§ 3. Влияние прочностных свойств металла ................. 46
§ 4. Влияние температуры слитка и контейнера ............. 49
§ 5. Влияние трения и смазки ............................. 50
§ 6. Влияние формы прессового инструмента ................ 52
§ 7. Влияние степени деформации, скорости прессования и истече-
ния и длины слитка ........................................ 57
§ 8. Образование прессутяжки и меры борьбы с ней ......... 59
§ 9. Образование трещин на прутке и меры их предупреждения 69
§ 10. Прессование с рубашкой .............................. 73
Глава V. Особенности течения металла при прямом прессовании
прутка сплошного сечения через плоскую одноКанальную
и многоканальную, матрицы ................................... 77
§ 1. Особенности течения при прессовании круглого прутка через
плоскую одноканальную матрицу ............................. 77
chipmaker.ru
Оглавление
Стр.
§ 2. Особенности течения при прессовании некруглого профиля
через одноканальную плоскую матрицу ........................ 79
§ 3. Особенности течения металла при прессовании через много-
канальную матрицу .......................................... 81
Глава VI. Течение металла при прямом прессовании труб и полых
профилей ........................................................ 86
§ 1. Процесс прошивки .................................... 86
§ 2. Течение металла при прессовании труб из полого слитка или
заготовки .................................................. 88
§ 3. Течение металла при прессовании труб из сплошного слит-
ка через матрицу с вмонтированной иглой .................... 92
§ 4. Особенности течения металла при прессовании полого про-
филя некруглого сечения .................................... 94
Глава VII. Течение металла при обратном прессовании ............. 96
§ 1. Течение металла при прессовании профилей сплошных се-
чений ...................................................... 96
§ 2. Течение металла при прессовании труб ................ 10!
Глава VIII. Основные выводы о процессе течения металла при
прессовании прутков, профилей и труб .......................... 102
Глава IX. Установление температурно-скоростного режима процес-
са прессования .................................................. 106
§ 1. Общие сведения ...................................... 106-
§ 2. Диаграммы пластичности и деформируемости .............107
§ 3. Влияние температуры очага деформации на структуру и ме-
ханические свойства прессованных изделий .................. 109
§ 4. Влияние структуры и состояния прессуемого металла или
сплава на температурный интервал прессования ............... НО
§ 5. Установление оптимального температурного интервала прес-
сования 114
§ 6. Влияние степени и скорости деформации на температурные и
силовые условия прессования ............................... 115
§ 7. Установление скорости истечения .................... 119
Глава X. Свойства и структура прессованных изделий ............. 121
§ 1. Остаточные напряжения в прессованных изделиях ........ 121
§ 2. Неравномерность структуры прессованных изделий ...... 122
§ 3. Неравномерность механических свойств прессованных из-
делий .................................................... 125
§ 4. Шиферная структура излома ...........,............... 133
§ 5. Прессэффект ......................................... 137
§ 6. Неравномерность поперечных размеров прессованных изде-
лий по длине ..................,........................... 138
Глава XI. Определение усилий при прессовании и прошиаке ........ 139
§ 1. Общие сведения ....................................... 139
§ 2. Экспериментальные метоЛ^дределения усилий прессования 140
§ 3. Влияние различных Факто^Мна усилие прессования ....... 145
§ 4. Аналитические методы опреда₽ення усилий при прессовании 155
§ 5. Упрощенные формулы ................................. 162
§ 6. Усилие при полной прошивке .......................... 162
Оглавление
5
Стр.
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕССОВАНИЯ........................... 165
Глава XII. Общие элементы технологии прессования................ 165
§ 1. Сортамент прессованных изделий ...................... 165
§ 2. Размеры слитка или заготовки ........................ 166
§ 3. Характеристики качества слитков и подготовка их к прес-
сованию ................................................. 169
§ 4. Температурно-скоростной режим прессования............ 170
§ 5. Выбор продольного профиля матрицы и иглы ........... 170
§ 6. Смазка инструмента .................................. 171
§ 7. Величина прессостатка ............................... 172
§ 8. Основные характеристики качества и виды брака прессован-
ных изделий.............................................. 173
§ 9. Схема технологического процесса производства прессован-
ных изделий ........................................... 176
Глава XIII. Прессование меди..................................... 180
§ 1. Сортамент прессованных изделий...,................... 180
§ 2. Особенности характера течения меди................... 180
§ 3. Температурный интервал прессования и подготовка слитка к
прессованию............................................... 180
§ 4. Скорости истечения.................................... 182
§ 5. Форма прессового инструмента........................ 182
Глава XIV. Прессование латуни................................... 183
§ 1. Сортамент прессованных изделий........................ 183 :
§ 2. Особенности течения латуней........................... 183
§ 3. Температурный интервал прессования.................... 185
§ 4. Скорости истечения.................................... 186
§ 5. Форма прессового инструмента.......................... 187
Глава XV. Прессование бронз..................................... 187
§ 1. Сортамент прессованных изделий....................... 187
§ 2. Особенности течения бронз............................. 187
§ 3. Температурный интервал прессования и подготовка слитка 188
§ 4. Скорости истечения................................... 191
§ 5. Форма прессового инструмента......................... 192
§
§
Глава XVI. Прессование никелевых сплавов...........................
§ 1. Сортамент прессованных изделий .......................
~ 2. Особенности течения никелевых сплавов.................
§ 3. Температурно-скоростной интервал прессования..........
4. Фо рма прессового инструмента........................
Глава XVII. Прессование алюминия и его сплавов...................
§ 1. Сортамент прессованных изделий........................
§ 2. Особенности течения алюминия и его сплавов; виды прес-
сования ...................................................
§ 3. Температурный интервал прессования и подготовка слитка
§ 4. Скорость истечения....................................
§ 5. Особенности прессования профилей......................
§ 6. Особенности прессования труб и трубных заготовок^.....
§ 7. Некоторые данные для расчета рабочих напряжений.......
193
193
193
195
195
196
196
198
202
203
204
210
2f3
chipmaker.ru
Стр.
Г л а в а XVIII. Особенности прессования цинковых и магниевых
сплавов ....................................................... 215
§ 1. Цинковые сплавы....................................... 215
§ 2. Магниевые сплавы...................................... 216
Глава XIX. Особенности прессования свинца и его сплавов ........ 219
Глава XX. Особенности прессования сталей, титана и его сплавов 220
§ 1. Прессование сталей ................................... 220
§ 2. Прессование титана и его сплавов...................... 224
Глава XXI. Особенности прессования бериллия, циркония, урана и
тория.......................................................... 231
§ 1. Общие сведения........................................ 231
§ 2. Прессование бериллия-..-,............................. 233
§ 3. Прессование циркония.................................. 234
§ 4. Прессование урана .................................... 236
§ 5. Прессование урановых сплавов........................— 240
§ 6. Прессование тория ................................ 242
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ. УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ МЕ-
ТАЛЛОВ ......................................................... 243
Глава XXII. Классификация установок ............................. 243
§ 1. Два типа привода.................................. 243
§ 2. Прессы с непосредственным приводом от насоса ........ 244
§ 3. Прессы с приводом от насосно-аккумуляторной установки 246
Глава XXIII. Классификация гидравлических прессов ............... 248
§ 1. Классификация прессов по методу прессования........... 248
§ 2. Классификация прессов по их конструкции...............251
§ 3. Классификация прессов по наибольшему усилию........... 253
Глава XXIV. Конструкции горизонтальных гидравлических прессов 255
§ 1. Типовой горизонтальный гидравлический пресс .......... 255
§ 2. Схема процесса прессования полых изделий ............. 258
§ 3. Неподвижный узел пресса............................... 262
§ 4. Подвижный узел пресса ...:............................ 274
§ 5. Горизонтальный гидравлический прутково-профильный пресс
с максимальным усилием 5000 т.............................. 289
§ 6. Особенности конструкций современных горизонтальных
гидравлических прессов..................................... 292
Глава XXV. Конструкции вертикальных гидравлических прессов 301
§ 1. Основные типы вертикальных прессов ................... 301
§ 2. Прессы без самостоятельного прошивного устройства...... 302
§ 3. Прессы с самостоятельным прошивным устройством ....... 305
§ 4. Конструкция типового вертикального гидравлического пресса 305
§ 5. Неподвижный и подвижный узлы пресса .................. 307
§ 6. Схема прессования на вертикальных прессах ............ 314
§ 7. Механизмы для вспомогательных операций................ 316
Оглавление
7
Стр.
Глава XXVI. Прессы специальных конструкций ..................... 319
§ 1. Вертикальные прессы с механическим приводом ......... 319
§ 2. Специальные прессы для вспомогательных операций ..... 323
Глава XXVII. Вспомогательные устройства и механизмы, обслужи-
вающие гидравлические прессы..................................... 325
§ 1. Механизмы подачи и транспортировки слитков........... 325
§ 2. Механизмы транспортировки прессшайбы................. 336
§ 3. Механизмы приема н транспортировки отпрессованных
изделий................................................... 336
§ 4. Механизмы для разделки отпрессованных изделий ....... 339
Глава XXVIII. Распределительные устройства гидравлических прессов 340
§ 1. Система наполнения................................... 340
§ 2. Система управления прессом........................... 343
§ 3. Конструкция клапана наполнения главного цилиндра пресса 346
§ 4. Распределительные устройства......................... 348
§ 5. Системы дистанционного и автоматического управления прес-
совым оборудованием....................................... 354
§ 6. Системы автоматического поддержания скорости прессования 357
РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ. ГИДРОПРИВОД ПРЕССОВЫХ УСТАНОВОК 359
Глава XXIX. Типы гидроприводов, их особенности и области
применения................................................... 359
§ 1. Рабочие жидкости гидроприводов....................,.. 361
§ 2. Давление и скорость движения рабочей жидкости гидравли-
ческих установок ......................................... 365
§ 3. Сравнительная характеристика безаккумуляторного и акку-
муляторного гидропривода.................................. 367
§ 4. Технико-экономическое сравнение аккумуляторного и без-
аккумуляториого гидроприводов................,............ 368
Глава XXX. Конструкции гидравлических аккумуляторов ............ 370
§ 1. Грузовой гидравлический аккумулятор................... 370
§ 2. Поршневой воздушно-гидравлический аккумулятор ........ 372
§ 3. Беспоршневой воздушно-гидравлический аккумулятор ..... 375
Глава XXXI. Контрольно-распределительные устройства и блокировка
насосно-аккумуляториых установок............................. 378
§ 1. Типы контрольно-распределительных устройств........... 378
§ 2. Поплавковое контрольно-распределительное устройство .. 380
§ 3. Контрольно-распределительное устройство с электромагнит-
ным поплавковым датчиком.................................. 383
§ 4. Беспоплавковое контрольно-распределительное устройство 388
§ 5. Контрольно-распределительные устройства для малых расхо-
дов рабочей жидкости.................................... 390
§ 6. Управление главным запорным вентилем и распределитель-
ным устройством насосов................................... 394
r.ru
Стр.
Глава XXXII. Насосы высокого давления........................ 396
§ 1. Плунжерные кривошипные насосы высокого давления (до
300 кг/сл2) ............................................ 396
§ 2. Ротационно-плунжерные насосы высокого давления...... 399
§ 3. Насосы для вспомогательных операций................. 399
Глава ХХХШ. Производительность насосной станции............... 401
§ 1. Определение расхода рабочей жидкости высокого давления
на прессование...........................................401
§ 2. Определение необходимой производительности насосов на-
сосно-аккумуляторного привода........................... 416
§ 3. Расчет рабочего объема жидкостной части аккумулятора 418
§ 4. Пример определения основных параметров насосно-аккумуля-
торного привода......................................... 420
§ 5. О частоте совпадений максимальных отборов жидкости высо-
кого давления........................................... 422
§ 6. Определение полного объема жидкостных и воздушных
баллонов гидравлического аккумулятора................... 426
§ 7. Объем аккумулятора низкого давления (бака наполнения —
виндкесселя).............................................. 427
РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ .................... 429
Глава XXXIV. Рабочий инструмент гидравлических прессов и условия
его работы................................................... 429
Глава XXXV. Конструкция инструмента........................... 434
§ 1. Контейнер........................................... 435
§ 2. Расчет системы контейнер-втулка .................... 439
§ 3. Матрица............................................. 445
§ 4. Игла................................................ 454
§ 5. Прессшайба...........................................464
§ 6. Шплинтон.............................................467
§ 7. Иглодержатель........................................468
§ 8. Матрицедержатель.................................... 469
§ 9. Вспомогательный инструмент.......................... 469
§ 10. Стали для изготовления прессового инструмента...... 470
§ 11. Термическая обработка прессового инструмента....... 471
РАЗДЕЛ СЕДЬМОЙ. МОНТАЖ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТАНОВОК 474
Глава XXXVI. Монтаж гидравлического пресса.................... 474
§ 1. Подготовительные работы........,.................... 474
§ 2. Технология монтажа и такелаж основных деталей пресса 475
Глава XXXVII. Монтаж трубопроводов.....................,...... 483
§ 1. Монтаж внутренних трубопроводов .............,...... 483
§ 2. Монтаж магистральных трубопроводов.................. 485
Оглавление
9
Стр
Глава XXXVIII. Монтаж оборудования насосно-аккумуляторной
станции....................................................... 486
§ 1. Особенности монтажа................................. 486
§ 2. Включение насосно-аккумуляторной станции в сеть после
монтажа.............................................. 487
РАЗДЕЛ ВОСЬМОЙ. ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ
И ДЕТАЛЕЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТАНО-
ВОК.......................................................... 492
Глава XXXIX. Краткие сведения по расчету гидравлических систем 492
§ 1. Основные законы гидравлики в применении к прессовым
установкам............................................... 492
§ 2. О гидравлическом ударе в системах высокого давления 493
Глава XL. Основные формулы для расчета элементов гидравличе-
ских установок .......................................... 497
§ 1. Расчет цилиндров гидравлических прессов .......... 497
§ 2. Расчет плунжера пресса.............................. 499
§ 3. Определение полного усилия (мощности, тоннажа) пресса 500
§ 4. Расчет колонн и гаек пресса......................... 500
§ 5. Проверка прочности бака наполнения ................. 502
§ 6. Данные для расчета трубопроводов.................. 503
§ 7. Уплотнение цилиндров.............................. 504
Литература .............................................. 506
Приложения.................................................... 513
I. Групповой сортамент прессуемых полуфабрикатов и изделий.. 515
II. Деформируемость D2 некоторых промышленных цветных метал-
лов и сплавов....................................,......... 517
III. Размеры слитков и заготовок для прессов разной мощности 518
IV. Температура нагрева слитков перед прессованием некоторых ме-
таллов и сплавов........................................... 518
V. Скорости истечения, допускаемые при прессовании металлов и
сплавов методом прямого прессования ...................... 522
VI. Значения напряжений пластического растяжения (истинного
предела текучести при пластическом растяжении) при статиче-
ском нагружении £д.ц для определения усилия прессования.. 523
VII. Ориентировочные значения скоростного коэффициента С при
температурах выше температур рекристаллизации (по И. Л. Пер-
лину [53]).................................................. 525
VIII. Значение коэффициента трения р5 в очаге деформации для рас-
чета напряжения прессования по формуле С. И. Губкина 525
IX. Максимальные вытяжки, практически применяемые для раз-
ных металлов и сплавов при прессовании методом прямого исте-
чения [102]................................................ 526
X. Высота прессостатка и толщина рубашки мм при прессовании
на горизонтальных ппессах................................... 526
10
Оглавление
Стр.
XI. Нормальный наполнитель объемом 2, 3, 9 и 15 м3............527
XII. Габаритные размеры и характеристика вертикальных трехплун-
жерных насосов..............................................,.. 528
XIII. Габаритные размеры и характеристика горизонтальных трех-
плунжерных насосов............................................ 529
XIV. Конструкция и размеры клапанов с разгрузкой и без разгрузки 530
XV. Химический состав и механические свойства сталей для прессо-
вого инструмента ............................................ 532
XVI. Механические свойства прессового инструмента после тер-
мообработки ................................................... 536
XVII. Нормаль на термическую обработку инструмента для 600-т
пресса.......................................................... 538
XVIII. Характеристики лопастных и шестеренных насосов........... 541
XIX. Номограмма для определения размеров контейнера на основе
ряда предпочтительных чисел.................................... 542
CMpmaker.ru
ПРЕДИСЛОВИЕ
Теория и технология прессования (выдавливания) металлов
и сплавов, а также оборудование для осуществления этого про-
цесса впервые в мировой литературе были освещены в моно-
графии профессора Московского института цветных металлов
и золота им. М. И. Калинина докт. техн, наук П. С. Истомина.
Первое издание его книги вышло в 1933 г., а последнее, тре-
тье, — в 1944 г.
Эта монография была единственным полным руководством
в области прессования и много лет способствовала обучению и
росту специалистов-прессовщиков, а этим и развитию отечест-
венной промышленности.
С момента выхода в свет последнего издания монографии
П. С. Истомина прошло почти пятнадцать лет. За это время в
связи с общим бурным развитием науки и техники в СССР про-
ведены многочисленные работы по исследованию процесса
прессования цветных металлов и сплавов, в значительной мере
уточнившие наше представление о нем, внедрено прессование
ряда металлов и сплавов, в том числе сталей, ранее не подвер-
гавшихся такой обработке, усовершенствованы технологиче-
ские режимы прессования отдельных профилей, освоены новые
более совершенные методы прессования труб больших диамет-
ров, начато производство профилей переменного сечения, осво-
ены новые конструкции стали для прессового инструмента,
разработаны новые конструкции прессового оборудования и
оборудования для производства вспомогательных операций.
Все это определило необходимость выпуска новой книги по
прессованию металлов, которая отразила бы достигнутые ус-
пехи в теории и практике прессования и опиралась на совре-
менные достижения физики твердого тела, теории пластической
деформации, металловедения и других общеинженерных и
смежных наук.
Хотя метод прессования применяется также для изготовле-
ния кабельных оболочек из свинца и других металлов, для по-
chipmaker.ru
12
Предисловие
лучения изделий из пластических масс и резины, данная моно-
графия этих процессов не касается, так как прессование метал-
лов из твердого слитка представляет самостоятельную область
техники, совершенно отличную по оборудованию и технологии
от наложения оболочек и прессования пластических масс.
При написании книги авторы, руководствуясь изложенными
задачами, частично использовали указанный выше труд
П. С. Истомина «Прессование металлов», а также работы мно-
гих других исследователей процесса прессования.
Разделы I, II и III составлены В. В. Жолобовым, разделы
IV, V, VI, VII, VIII — Г. И. Зверевым. Приложения составлены
совместно обоими авторами.
Авторы приносят благодарность проф. И. Л. Перлину за ру-
ководство при подготовке рукописи, М. Б. Таубкину, любезно
разрешившему использовать материалы его диссертации, а так-
же В. А. Федорченко и Н. М. Богорад за разрешение использо-
вать материал по технологии прессования бериллия, циркония,
тория и урана.
Chipmaker.ru
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1. Отрезки, площади, объемы
D — общее обозначение на-
ружного диаметра.
d — то же, внутреннего диа-
метра.
Dv — наружный диаметр слит-
ка или заготовки после
распрессовки.
DK — наружный диаметр вы-
прессованного прутка
или трубы.
dK — внутренний диаметр вы-
прессованной трубы.
Lu — длина слитка или заго-
товки после распрессов-
ки.
h —текущая длина (высота)
слитка в контейнере.
LK — длина прессизделия.
dB—dK — диаметр иглы.
1П — ширина калибрующего
пояска матрицы.
«с-проФ — средневзвешенная тол-
щина стенки выпрессо-
ванного профиля.
hn — высота прессостатка.
йо.л — высота очага деформа-
ции.
Е„ — поперечное сечение сплош.
ного слитка или заго-
товки после распрессов-
ки.
FK — поперечное сечение пресс-
изделия.
^т.к.р.— боковая контактная поверх-
ность контейнера или бо-
ковая поверхность запрес-
сованного слитка.
FT.n — суммарная поверхность
трения на калибрующих
поясках всех каналов
матрицы.
Всек—секундный объем прес-
суемого металла, т. е.
объем, проходящий че-
рез любое поперечное
сечение в одну секунду.
Ео.л — объем очага деформа-
ции.
Гц — объем главного цилинд-
ра пресса.
Dn — диаметр воздушного
плунжера.
dn — диаметр гидравлического
плунжера.
S — ход плунжерного иасоса.
2. Силы
Р — полное усилие прессования,
т. е. усилие, развиваемое
прессом на прессшайбе или
пуансоне.
Ры — часть усилия прессования,
идущая на осуществление
заданной деформации без
учета сил контактного тре-
ния.
7кр — часть усилия прессования,
идущая на преодоление тре-
ния на боковой поверхности
контейнера.
7"м — часть усилия прессования,
идущая на преодоление кон-
тактного или внутреннего тре-
ния на боковой поверхности
обжимающей части очага де-
формации.
Тп—часть усилия прессования,
идущая на преодоление тре-
ния на поверхности калиб-
рующего пояска.
3. Напряжения
&ь — предел прочности при ста-
тическом растяжении.
[ffft]—допустимое напряжение при
растяжении.
1стсж] — допустимое напряжение
при сжатии.
’среза — напряжение среза.
сп — средняя величина нормаль-
ного напряжения на пресс-
шайбе или пуансоне.
Sn — общее обозначение напря-
жения пластического рас-
тяжения или (что одно и
то же) сопротивления де-
формированию при растя-
жении с конечными (боль-
шими) пластическими де-
формациями.
r.ru
14
Основные обозначения
Sg.B — напряжение пластического
растяжения в начале про-
цесса обжатия при прессо-
вании.
Sg.K — напряжение пластического
растяжения в конце про-
цесса обжатия при прессо-
вании.
Sg.c — среднее значение напряже-
ния пластического растя-
жения в обжимающей час-
ти очага деформации.
Мп — модуль рабочих напряже-
ний при прессовании.
k — общее обозначение макси-
мального сдвигающего на-
пряжения при больших
пластических деформациях.
&кр — напряжение пластического
сдвига прессуемого метал-
ла у его контактной по-
верхности с контейнером
или максимальное напряже-
ние трения на боковой по-
верхности контейнера.
Лм.с — среднее значение напря-
жения пластического сдви-
га прессуемого металла на
боковой поверхности об-
жимающей части очага де-
формации или максимально-
го напряжения трения на
этой поверхности.
Р — удельное давление рабо-
чей жидкости.
4. Показатели степени деформации
е — общее обозначение степе-
ни деформации.
Ф — обжатие (относительное)
. _ /н — Рк
Ра
8 — удлинение (относитель-
ное) б = - - -—— ,
L-H
X — степень вытяжки (или вы-
Р н
тяжка), ~
Р к
i = 1пХ — интегральный показатель
степени дефввщции.
'доп — дополнительней^ деформа,
ция при прессовЯяи некруг-
лых профилей.
5. Коэффициенты
Р-п — коэффициент трения по нор-
мальному давлению [70].
p-s—коэффициент трения по преде-
лу текучести [70].
С — коэффициент упрочнения со-
противления деформированию
при горячей пластической де-
формации или скоростной ко-
эффициент.
Чо — объемный к. п. д. насоса.
Чм— механический к. п. д. насоса.
6. Скорости
Ь’пр — скорость прессования (ско-
рость входа металла в об-
жимающую часть очага де-
формации).
f нсг — скорость истечения (скорость
выхода металла из обжима-
ющей части очага деформа-
ции).
U7 — истинная скорость деформа-
de
ции, № = — -
Шд
W с — средняя скорость деформа-
ции, Ц7С== —.
‘л
‘Д — продолжительность процесса
деформации или продолжи-
тельность нахождения метал-
ла в очаге деформации
, ^сек
7. Углы
а —• угол между осью матрицы и об-
разующей ее канала (раструба).
Y — угол сдвига.
8. Разные обозначения
Q — производительность плун-
жерного насоса.
Собщ — общий расход рабочей жид-
кости за цикл прессования.
9сек — среднесекундный расход ра-
бочей жидкости.
Qr — вес грузового аккумулято-
ра.
Л’„ — номинальная мощность на
валу насоса.
Раздел первый
ХАРАКТЕРИСТИКА
ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ
Chipmaker.ru
ГЛАВА 1
СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ
Процессы обработки металлов давлением, отличающиеся
тем, что деформация происходит под действием прессующих,
или иначе сжимающих сил, называются прессованием.
Прессование включает три группы процессов. К первой груп-
пе относятся процессы, при которых весь объем заготовки
(слитка) деформируется одновременно; например штамповка
и ковка сразу всего изделия. Ко второй группе относятся про-
цессы, при которых деформации подвергается лишь часть объ-
ема слитка, причем металл поступает в очаг деформации пери-
одически. К этой группе процессов относится ковка и штампов-
ка с одного конца заготовки. Третья группа включает процессы
деформации части объема слитка, причем металл поступает в
очаг деформации непрерывно. Эту группу процессов представ-
ляет выдавливание металла в щели разного профиля. Далее
будут рассмотрены только процессы третьей группы, которые
для краткости будут называться прессованием.
Представление о процессе прессования металла можно полу-
чить из рассмотрения схемы, приведенной на рис. 1.
Заготовку 1, чаще всего нагретую, помещают в приёмник 2
пресса, называемый контейнером. С одного конца контейнера
в специальном матрицедержателе 3 устанавливают матрицу 4,
которая имеет отверстие, соответствующее сечению прессуемо-
го изделия 5; с другого конца в контейнер входит., поршень 6
(пуансон или шплинтон), диаметр которого почти равен диа-
метру контейнера. Шплинтон передает давление пресса на за-
готовку и заставляет металл вытекать из отверстия в матрице,
в результате чего образуется прессованное изделие 5. На ко-
нец шплинтона с целью предохранения его от износа и умень-
шения трения о втулку 7 контейнера надевают прессшайбу 8,
несколько большую по диаметру, чем шплинтон. Устанавливае-
мую внутри контейнера втулку (рубашку) 7 подогревают для
уменьшения охлаждения слитка.
r.ru
36
Характеристика процесса прессования
Матрицы для прессования изделий сплошного сечения
(прутков, профилей) имеют одно или несколько отверстий.
Матрицы с несколькими отверстиями применяются для прессо-
вания изделий небольшого поперечного сечения.
Для прессования труб в иглодержателе, проходящем через
полый шплинтон, укрепляют иглу, которая при прессовании опре-
деляет внутренний диаметр трубы. В начале прессования сли-
ток распрессовывают так, что он заполняет контейнер. Затем
прошивают иглой, причем выдавленная часть металла вы-
ходит из матрицы в виде прутка — пробки. Размер пробки за-
висит от размеров трубы и на трубах большого диаметра, на-
пример 250 мм и выше, достигает 40% и более от веса слитка.
Рис 1. Схема прессования прутка
В последнее время достигнуто уменьшение потерь металла на
пробку в результате применения так называемого совмещенно-
го метода прессования труб.
Прессование труб, как правило, производится через матри-
цу с одним отверстием; матрицы специальных конструкций поз-
воляют вести прессование через несколько отверстий.
В конце операции прессования в контейнере остается часть
заготовки, называемая прессостатком, величина которого опре-
деляется конструкцией пресса, методом и условиями прессова-
ния, размером прессованного изделия и свойствами прессуемо-
го металла.
Одним из основных параметров процесса прессования явля-
ется степень деформации, которая характеризуется любым из
следующих показателей:
1. Вытяжка (или степень вытяжки), определяемая как от-
ношение площади сечения распрессованного слитка к суммар-
ной площади сечения прессованного изделия
Сущность процесса прессования
17
При прессовании труб площадь сечения FH равна разности
между площадью сечения слитка и площадью сечения иглы.
2. Обжатие, определяемое как отношение разности между
площадью сечения запрессованного слитка и суммарной пло-
щадью сечения прессованного изделия к площади сечения за-
прессованного слитка:
ф = А^к. (2—1)
•
3. Интегральный показатель, часто называемый истинной
степенью деформации и определяемый как натуральный лога-
рифм вытяжки 1пХ.
Прессование, как и почти все другие процессы обработки
металлов давлением, протекает при неравномерной деформа-
ции отдельных элементарных объемов. Поэтому перечисленные
показатели степени деформации не характеризуют действитель-
ного деформированного состояния прессованного изделия и яв-
ляются условными, определяющими лишь соотношения между
основными размерами слитка и прессованного изделия.
§ 2. РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ ПРЕССОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ
Прессование цветных металлов и сплавов стало известно в
промышленной технике в конце XIX столетия. Первый пресс
для прессования металлов появился в 1895 г.
г Прообразом этого способа обработки металлов был, вероят-
но, способ получения свинцовых труб, известный еще с 1797 г.
Он состоял в том, что расплавленный свинец, помещенный в чу-
гунный котел 1, выдавливался при помощи насоса 2 через длин-
ную трубу 3, являющуюся матрицей. Во время выдавливания
свинца коническая игла 4 удерживалась концентрически на вы-
ходном конце трубы 3 (рис. 2).
В 1820 г. этот способ был модернизирован, и для производ-
ства свинцовых труб стали применять пресс, работающий ог
гидравлического привода (рис. 3). Расплавленный свинец за-
ливали через отверстие стальной матрицы 1 в цилиндрический
контейнер 2 и давлением плунжера 3 выдавливали в отверстие
между матрицей и иглой 4, укрепленной в этом плунжере.
Далее, в 1837 г. процесс получил новое усовершенствование.
На рис 4. показана схема нового пресса. Инструмент состоит из
матрицы крестообразной формы 1 и иглы 2. Поток свинца де-
лится матрицей на четыре ручья, которые сливаются до выхода
из матрицы и образуют трубу.
На рис. 5 изображена схема первого горизонтального прес-
са для прессования цветных металлов. Этот пресс, построенный
в 1895 г., был предназначен для прессования латуни типа Л59
и позволял создавать давление на прессшайбу до 35 кг/мм2.
chipmaker.ru
Рис. 3. Схема рабочей ча-
Рис. 2. Схема машины для изготовле- сти пресса с иглой на
ння свинцовых труб пуансоне
Рис. 4. Схема рабочей части пресса
с комбинированной матрицей
Рис. 5. Первый горизонтальный гидравлический пресс
для прессования цветных металлов
Сущность процесса прессования
19
Прессование сплавов, более богатых медью и более прочных,
потребовало увеличения мощности прессов, создания улучшен-
ных нагревательных устройств и подбора специальной стали
для инструмента. В период с 1905 по 1915 гг. появились прессы
мощностью до 2000 т, началось производство и применение в
промышленности инструмента из жаропрочной стали с высо-
ким содержанием вольфрама.
Рис. 6. Схема инструмента и пресса для прессования
труб (заявки 1898 и 1901 гг.)
На рис. 6 изображен инструмент для прессования труб раз-
ных сечений из меди, ее сплавов и алюминия, предложенный в
патентной заявке в октябре 1898 г. обществом Франко-Русских
заводов и обществом меднопрокатного и трубопрокатного заво-
дов в г. С.-Петербурге (заявка № 4746, 23.1.1901). В заявке
описан «способ прессования труб из меди, медных сплавов и
алюминия, характеризующийся тем, что металл, приведенный
в пластическое состояние нагреванием, продавливается через
20
Характеристика процесса прессования
матрицу, в которой сначала разрезается на отдельные полосы,
которые вслед за тем, подвергаясь сильному обжиманию при
отсутствии доступа воздуха, свариваются между собой и соеди-
няются в целую трубу». В заявке также описана «матрица,
служащая для осуществления способа, охарактеризованного
выше, и состоящая из трех частей: К, L, М, из которых первая
имеет на себе ребра г, разрезающие металл, и снабжена внизу
оправой р с диаметром, соответствующим отверстию трубы;
Рис. 7. Управление современным прессом
вторая снабжена наклонными каналами q, через которые про-
ходят отдельные полосы металла и сумма сечений которых
больше сечения металла готовой трубы; третья имеет отверстие
О, соответствующее окружному очертанию трубы».
Таким образом, эта заявка, сделанная в России еще в XIX
столетии, явилась прообразом ныне широко применяемого спо-
соба прессования труб из алюминиевых сплавов в язычковую
матрицу.
Прессование металлов и сплавов как метод получения труб,
прутков и профилей продавливанием металла через отверстие
в матрице получило широкое распространение. В настоящее
время применяются прессы, развивающие усилие прессования
до 14000 т, и проектируются с усилием до 20000 т. Современные
прессы полностью механизированы и частично автоматизирова-
ны. Управление такими прессами осуществляется с централь-
ного пульта (рис. 7). В самое последнее время появились прес-
сы, полностью автоматизированные с программным управле-
нием.
Сущность процесса прессования
21
Методом горячего прессования в настоящее время изготов-
ляется чрезвычайно широкий сортамент изделий: прутки диа-
метром от 3 до 250 мм, трубы диаметром от 20 (с толщиной
стенки 1,5 мм) до 400 мм (с толщиной стенки 12 мм) и самые
разнообразные сложные профили, примеры которых приведены
на рнс. 8, а и б.
Прессованием можно получать изделия требуемых разме-
ров с малыми допусками и тем самым сократить до минимума
последующую холодную обработку заготовки. Использование
прессованных профилей сложных форм и сечений для изготов-
ления деталей машин часто оказывается более экономичным,
чем отливка или штамповка их с последующей механической
обработкой.
Кратковременность процесса, измеряемая секундами (мед-
ный слиток диаметром 250 мм и длиной 4о0 мм превращается
в трубу 80 X 90 мм длиной 13 м в 6—7 сек.), и применение
мощных прессов, позволяющих обрабатывать давлением слит-
ки большого веса, дают возможность получать изделия боль-
ших сечений и длины. Благодаря быстрой смене инструмента
изделия разных размеров и форм можно получать на одних и
тех же прессах.
В процессе прессования основным видом напряженного со-
стояния является трехосное сжатие. Такое напряженное состо-
яние, как известно, обеспечивает очень высокую пластичность
деформируемых металлов. Поэтому прессованием обрабатыва-
ется большое количество сплавов, а именно: медь, все медно-
цинковые сплавы (латуни, томпаки и полутомпаки), меднони-
келевые сплавы (мельхиоры и нейзильберы), алюминиевые
бронзы различного состава, бронзы оловянные, алюминий и
алюминиевые сплавы, магний и магниевые сплавы, цинковые
сплавы и т. д. В последнее время прессованием обрабатывают
простые и специальные стали, титан и другие новые и редкие
металлы и сплавы.
Метод ударного прессования в холодном состоянии получил
широкое применение при изготовлении тюбиков из легкоплав-
ких металлов.
§ 3. СРАВНЕНИЕ ПРЕССОВАНИЯ С ДРУГИМИ МЕТОДАМИ
ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Трубы, прутки и профили можно изготовлять не только
прессованием, но и прокаткой. По сравнению с этим способом
прессование имеет свои преимущества и недостатки.
К преимуществам прессования относятся:
1. Вид напряженного состояния (в основном трехосное сжа-
тие), значительно повышающий пластичность металла и поз-
воляющий вести обработку с большими степенями деформации.
। chipmaker.ru
Рис. 8 Типы прессованых профилей
j
Сущность процесса прессования
23
главным
по дли-
следова-
2. Более быстрый переход с изготовления одного размера
изделий и форм на другие.
3. Возможность получения сплошных и полых профилей са-
мых сложных очертаний.
4. Меньшие допуски по поперечным линейным размерам по-
луфабрикатов.
Недостатками прессования являются:
1. Значительно более высокие потери на отходах,
образом из-за прессутяжки.
2. Большая неравномерность механических свойств
не и поперечному сечению прессованного изделия.
3. Сравнительно меньшие скорости истечения, а
тельно, и производительность процесса.
Перечисленные преимущества и недостатки прессования по
сравнению с прокаткой обусловливают применение прессова-
ния в производстве:
1) труб, прутков и профилей из металлов и сплавов, кото-
рые методом прокатки не могут быть обработаны;
2) прутков, профилей и труб сложных форм поперечных се-
чений из легкопрессуемых металлов и сплавов;
3) прутков, профилей и труб простых форм поперечных се-
чений из легкопрессуемых металлов при большом сортаменте
изделий и частых переходах с одного видоразмера на другой;
4) изделий тонких сечений, которые не удается получить го-
рячей прокаткой, например труб с толщиной стенки менее
1,25 мм, профилей с толщиной полки менее 1,0 мм и т. д.
Таким образом, прессование является основным способом
производства изделий (труб, прутков и профилей), отличаю-
щихся очень большим сортаментом и малыми сериями, изго-
товляемых из цветных металлов и сплавов.
В последнее время в связи с возникновением потребности в
большом сортаменте профилей из малопластичных легирован-
ных сталей, а также из титана и его сплавов применение про-
цесса прессования значительно расширилось.
ГЛАВА fl
Chipmaker.ru
МЕТОДЫ ПРЕССОВАНИЯ
В настоящее время применяются следующие методы прес-
сования: а) прямое прессование труб, прутков и профилей;
б) обратное прессование прутков и профилей; в) обратное
прессование труб на пуансон; г) совмещенное прессование труб
Характеристика процесса прессования
chipmaker.ru
24
с прошивкой при закрытом контейнере; д) прессование труб и
полых профилей через матрицу с вмонтированной иглой. Кро-
ме того, известны и другие методы прессования, находящиеся
в стадии разработки.
Особый интерес представляет (холодное) прессование непо-
средственным введением жидкости высокого давления в контей-
нер и воздействием этой жидкости на слиток вместо пуансона
[169]. При таком процессе резко снижаются силы контактного
трения.
Применение того или иного метода прессования определяет-
ся свойствами прессуемых металлов, наличным оборудованием
и сортаментом прессуемых из-
делий.
§ 1. МЕТОДЫ ПРЯМОГО
И ОБРАТНОГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИСТЕЧЕНИЯ)
При прямом прессовании
металл (слиток), находящийся
в контейнере, вытекающий из
матрицы пруток (или труба) и
2(подвижный)
Рис. 9. Схема прямого
прессования пуансон движутся в одном на-
правлении. При этом методе
прессования слиток перемещается в неподвижном контейнере 1
пресса (рис. 9), что обусловливает появление сил трения на
боковой поверхности контейнера. Метод называется прямым,
потому что направление течения металла совпадает с направле-
нием движения пуансона 2.
З(непоовитныи)
Рис. 10. Схема
обратного прес-
сования с под-
вижным пуан-
соном
При методе обратного прессования течение металла проис-
ходит без перемещения слитка в контейнере; силы трения на
боковой поверхности контейнера не возникают, вследствие чего
значительно уменьшается действие внешних сил трения на де-
формируемый металл. При этом методе прессования полый пу-
ансон 1 и помещенная на его конце матрица 2 вдвигаются в не-
подвижный контейнер 3 и изделие вытекает в полость движу-
щегося пуансона (рис. 10). Направление течения металла об-
Методы прессования
25
ратно направлению движения матрицы с пуансоном, соответст-
венно чему этот метод прессования называется обратным.
Метод обратного прессования (истечения) может осущест-
вляться также перемещением контейнера 1 со слитком, надви-
гающихся на матрицу и неподвижный полый пуансон 2
(рис. 11).
Рис. 11. Схема
обратного прес-
сования с не-
подвижным пу-
ансоном
В этом способе противоположными являются направления
относительных движений пуансона и выпрессованного металла
по отношению к контейнеру при отсутствии перемещения метал-
ла в самом контейнере. Это делает рассматриваемый способ об-
щим с описанным выше, ,и поэтому он также называется обрат-
ным прессованием.
Рис 12. Схема прессования прутка со скользящей
рубашкой:
I — матрицедержатель; 2 — подвижная головка; 3 — пуаисои;
4 — толкатель; 5 — контейнер; 6 — скользящая рубашка; 7 —
втулка контейнера
Следует также указать на метод обратного прессования прут-
ков, осуществляемый с помощью скользящей втулки контейне-
ра. На рис. 12 показана схема этого метода. Особенность его.
состоит в том, что выдавливание металла происходит в матри-
цу, на которую надвигается слиток вместе со втулкой контейне-
ра, вследствие чего создаются условия, совершенно устраняю-
щие перемещение слитка в контейнере [1]. Это также метод об-
ратного прессования, который может быть осуществлен на прес-
сах, предназначенных для прямого прессования.
chipmaker.ru
26 Характеристика процесса прессования
§ 2. ОБРАТНОЕ И СОВМЕЩЕННОЕ ПРЕССОВАНИЕ ТРУБ
В производстве труб большого диаметра (300—400 мм) при-
меняется метод обратного прессования труб на пуансон, назы-
ваемый также встречным прессованием и представляющий по
существу штамповку труб на пуансон. В этом методе матрицей
является контейнер; течение металла осуществляется в направ-
лении, обратном движению пуансона (рис. 13). Основным пре-
имуществом метода встречного прессования труб является об-
разование полости изделия без потери металла на пробку, что
при трубах больших диаметров дает значительную экономию
Рис. 13. Схема метода
встречного прессования
труб:
1“ контейнер; 2—матрица; 3 —
прессшайба; 4 — пуансон; 5 —
втулка контейнера; 6 — пресс-
остаток; 7 — труба; 8 — матрице-
держатель
металла и повышает выход годного. Однако при этом методе
прессования длина трубы ограничена длиной пуансона, что
обусловливает низкую производительность пресса и ограничи-
вает размеры получаемых труб диаметром ие менее 300 мм.
В последнее время промышленное применение получил ме-
тод совмещенного прессования труб большого диаметра, ис-
пользующий преимущества метода обратного прессования и
свободный от его недостатков. Сущность этого метода заклю-
чается в том, что в нем совмещаются идущие один за другим
два процесса: а) образование полости в слитке без потери ме-
талла на пробку — образование стакана, б) образование тру-
бы из стакана методом прямого прессования. Совмещенное
прессование труб осуществляется следующим образом: в кон-
тейнер вводится обычная прутковая прессшайба 1 (рис. 14),
которая закрывает отверстие матрицы на время образования
стакана (во время прошивки слитка иглой). Далее подается
слиток, который шплинтом и прессшайбой 2 задвигается в кон-
тейнер. Перед началом прошивки (образования стакана) сли-
ток обжимают для заполнения контейнера.
На рис. 14, а показано положение слитка и инструмента пе-
ред началом прошивки. Чтобы обеспечить обратное течение ме-
талла в процессе прошивки слитка и образования стакана, не-
обходимо снять давление и отодвинуть шплинтон на длину, со-
ответствующую объему вытесненного металла.
Методы прессования
27
На рис. 14, б видно положение слитка и инструмента в кон-
це хода прошивки слитка; после того как образован стакан, уда-
ляется прссшайба 1 и движением иглы вперед вырезается дно
стакана; игла входит в матрицу, образуя кольцевой зазор, че-
рез который при движении шплинтона вперед происходит пря-
мое прессование трубы заданного размера.
На рис. 14, в показан процесс прямого прессования трубы
после удаления прессшайбы /, закрывавшей отверстие в мат-
рице во время прошивки слитка.
Рис. 14. Схема метода совме-
щенного прессования труб:
1 — прессшайба 1; 2 — прессшайба
II; 3 — игла; 4 — пуаисон; 5 — сли-
ток; 6 — матрица
При методе совмещенного прессования длина трубы не за-
висит от длины пуансона и получается в два-три раза больше,
чем при методе обратного прессования на пуансон. Это резко
повышает производительность оборудования при прессовании
труб больших диаметров.
Прессование этим методом не требует никаких переуст-
ройств пресса и может производиться на трубном горизонталь-
ном прессе любой конструкции [2].
Метод совмещенного прессования вначале был применен
Для производства изделий из меди, а позже — из алюминиевых
бронз; он может быть использован также для изготовления
труб большого диаметра из латуни, алюминиевых, магниевых и
Других сплавов. Трубы из никелевых сплавов и специальных
сталей прессуются этим методом при высокой температуре ме-
талла, достигающей 1000—1300°. Прошивка слитка вызывает
при этом сильный разогрев иглы, что понижает ее стойкость.
Рис. 15. Схема метода совме-
щенного прессования труб из
никелевых сплавов и специаль-
ных сталей;
а, б, в, г, д — последовательность
операций прошивки слитков
Рис. 16 Прессовый инструмент
для прессования труб в матрицу с
вмонтированной иглой:
1 — матрицедержатель; 2—матрица; 3—
игла; 4 — гребеиь; 5 — зазор
Методы прессования
29
Поэтому для предохранения иглы от соприкосновения с нагре-
тым металлом на конец ее перед прошивкой помещают оправ-
ку, имеющую диаметр несколько больше диаметра иглы (рис.
15). После прошивки слитка эта оправка выходит вместе с дон-
цем стакана из матрицы, а металл течет в кольцевой зазор
между матрицей и иглой (рис. 15, г, д).
Такая оправка не только предохраняет иглу от разогрева,
но и удерживает смазку на игле в момент прошивки.
§ 3. ПРЕССОВАНИЕ ТРУБ И ПОЛЫХ ПРОФИЛЕЙ ЧЕРЕЗ МАТРИЦУ
С ВМОНТИРОВАННОЙ ИГЛОЙ
В послевоенные годы стали широко применять прессование
труб в матрицу с вмонтированной иглой, или, как ее еще назы-
вают, язычковую, или комбинированную матрицу, с которой игла
составляет одно целое. Конструкция такой матрицы показана
на рис. 16.
При прессовании в язычковую матрицу металл, текущий
под действием усилия, передаваемого пуансоном на слиток,
разделяется на два потока ножеобразной передней Частью мат-
рицы, куда вмонтирована игла. Эти два потока затем объеди-
няются в матрице, в зоне нахождения иглы, и под давлением,
с которым они поступают в эту зону, свариваются, образуя тру-
бу. Такая матрица применяется при прессовании труб из алю-
миния и его сплавов. Делались попытки прессования в матри-
цу с вмонтированной иглой труб из латуни и меди, но они пока
не увенчались успехом из-за трудности сварки этих металлов
давлением вследствие попадания окалины и смазки на свари-
ваемые поверхности. Рассматриваемый метод позволяет полу-
чать трубы сложных сечений и полые профили с несколькими
полостями; он не требует прошивного устройства, что является
большим преимуществом. Размеры и вес вмонтированной иглы
в несколько раз меньше, чем у обычных игл, однако изготовле-
ние таких матриц несколько сложнее и дороже.
§ 4. НЕКОТОРЫЕ ДРУГИЕ МЕТОДЫ ПРЕССОВАНИЯ
Разрабатываются и другие новые методы прессования. Один
из таких методов, предложенный П. И. Серединым [3] заклю-
чается в двустороннем истечении металла в матрицу, установ-
ленную в обычный матрицедержатель, и во вторую матрицу, ус-
танавливаемую в другом конце слитка, на месте прессшайбы.
Истечением металла в двух направлениях (рис. 17) предпола-
гается уменьшить образование прессутяжки. Такое прессование
можно вести двумя способами: течение в другую сторону начи-
нается после выдавливания большей части слитка и течение в
обе стороны ведется одновременно с начала прессования.
chipmaker.ru
Рис. 18. Схема прессования профилей со ступенчатым
изменением сечений нли с «законцовками»:
а б, в, — последовательность операций;
/ — разъемное опорное кольцо; 2 — контейнер; 3 — разъемная
матрица; 4 — мундштук; 5 — прессштемпель; 6 — клин
Методы прессования
31
Прессование прутков этим методом возможно только на
прессах с прошивным устройством. Ввиду ряда затруднений
описанный метод пока еще промышленного применения не по-
лучил. В последние годы все большее распространение получа-
ет производство профилей переменного сечения со ступенча-
тым или непрерывным изменением сечений прессованного изде-
лия. Ступенчатое изменение сечений (рис. 18) получается сме-
ной матриц с меньшим сечением на матрицы с большим сече-
чением [4]. Непрерывное изменение сечений достигается приме-
нением матриц с раздвижными элементами, которые во время
прессования увеличивают некоторые участки отверстия матри-
цы и тем самым обеспечивают получение профиля непрерывно-
переменного сечения.
r.ru
Раздел второй
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕССОВАНИЯ
ГЛАВА III
СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРИИ ПРЕССОВАНИЯ
И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
§ 1. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРИИ ПРЕССОВАНИЯ
С тех пор как был построен первый пресс для прессования
цветных металлов, изучению этого процесса были посвящены
работы ряда исследователей. В настоящее время оказалось
возможным установить некоторые закономерности и создать
теорию прессования.
Горячее прессование, как и всякий другой вид обработки
металлов давлением, сопровождается изменением не только
форм тела, но и его свойств. Перестройка кристаллической
структуры сплава приводит к повышению прочности, твердости
и пластических свойств сплава.
Теория прессования дает возможность анализировать явле-
ния, происходящие в этом процессе, правильно разрабатывать
технологию прессования различных изделий из разных метал-
лов и сплавов, повышать интенсивность процесса, улучшать ка-
чество продукции.
Теория прессования охватывает следующий круг вопросов:
а) характер течения металла, б) температурно-скоростной ре-
жим, в) физико-химические свойства прессуемых металлов и
сплавов и значение их при установлении режима прессования,
г) структурные превращения, происходящие в металле во вре-
мя прессования, и влияние их на качество изделий, д) напря-
женное состояние при прессовании, влияние его на пластичность
металла и необходимые усилия прессования.
§ 2. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ ПРЕССОВАНИЯ
Из всех вопросов, которые охватывает теория прессования,
наиболее подробно изучены вопросы, относящиеся к характеру
течения металла и температурно-скоростному режиму. В этой
области проведено очень много экспериментальных работ. В на-
стоящее время разработана методика исследования течения ме-
Содержание теории прессования и методы исследования
33
талла при прессовании, исследован характер течения различ-
ных металлов и сплавов в зависимости от условий прессования.
Установлена также методика определения температурно-скоро-
стного режима прессования металлов и сплавов и выяснены
температурно-скоростные условия прессования большинства из
них. Менее изучены вопросы влияния физико-химических
свойств металлов на режим и результаты прессования, струк-
турные превращения в сплавах, происходящие во время прес-
сования, и их влияние на свойства прессованных изделий.
Для определения усилий, действующих при прессовании, су-
ществует ряд формул, большинство из которых требует введе-
ния всевозможных коэффициентов, до сих пор не определенных
достаточно точно.
Впервые процесс истечения металла исследовали Н. С. Кур-
наков и С. Ф. Жемчужный [5]. Они ввели понятие давления ис-
течения, определяющего величину напряжения, необходимого
для пластического течения твердого тела из цилиндра через от-
верстие под действием нагрузки. Измерение давления истече-
ния было включено авторами в метод физико-химического ана-
лиза вещества.
Работами В. А. Боброва [6] в лабораторных условиях уста-
новлены зависимости удельного давления истечения легких ме-
таллов и сплавов (дюралюминия, магния и магниевых спла-
вов) от температуры, вытяжки и других факторов.
Многочисленными работами С. И. Губкина [7—10] по изуче-
нию процесса истечения различных металлов, а также матема-
тическому анализу процесса прессования сделан существенный
вклад в науку о прессовании металлов. Экспериментальные ра-
боты по изучению истечения меди, латуни и магниевых спла-
вов, проведенные С. И. Губкиным в лабораторных условиях,
позволили расширить наши сведения о зависимости между
удельным давлением истечения и степенью деформации, темпе-
ратурой металла, скоростью деформации, профилем инстру-
мента и применяемой смазкой.
Работами П. А. Захарова [11], проведенными в лаборатор-
ных условиях, были раскрыты закономерности, существующие
между давлением истечения и различными факторами прессо-
вания латуни Л59.
В наших работах, проводившихся в заводских условиях
[12—15], было показано различие в поведении меди и латуни
при прессовании. Работы явились обоснованием технологии
производства прессованных изделий из многих цветных метал-
лов и сплавов, освоенных промышленностью в годы прошлых
пятилеток. В работах И. Л. Перлина [51, 53, 69, 70, 71, 77, 79]
получили значительное развитие вопросы, связанные с силовыми
условиями прессования.
| chipmaker.ru
34 Теоретические основы прессования
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Работы П. А. Сарычева [16], С. Н. Тарантова [17] и
А. С. Эдельмана [18] были посвящены изучению прессования
алюминиевых сплавов различными методами.
В исследованиях Л. Н. Могучего [19] установлены оптималь-
ные условия прессования сплавов МА2 и МА7, а также неодно-
родность механических свойств, макроструктуры и микрострук-
туры выходного конца прессованных прутков из этих сплавов.
М. Б. Таубкин провел большое исследование характера ис-
течения, давления прессования, а также микроструктуры изде-
лий при прессовании труб из меди и ее сплавов на вертикаль-
ных гидравлических прессах без прошивки.
Работа Л. В. Прозорова [20] посвящена выявлению законо-
мерностей течения металла при прессовании труб и прутков из
стали. Этой работой было положено начало применению в оте-
чественной промышленности процесса прессования для произ-
водства стальных изделий.
Среди зарубежных исследований процесса прессования сле-
дует указать работу Швейсгута [21] — первую работу, посвя-
щенную изучению истечения латуни в производственных усло-
виях, работы Ункеля [22] по изучению характера истечения пла-
стических масс, Эйсбейна [23], Зибеля [24] и ряд других.
§ 3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА
ПРИ ПРЕССОВАНИИ
Выявление факторов, влияющих на процесс течения метал-
лов и сплавов, и их характера является одним из основных
элементов теории прессования. Поэтому изучение процесса ис-
течения при прессовании представляет существенный интерес.
Для исследования этого процесса применяются следующие ос-
новные методы: а) метод координатной сетки, б) метод дисков
с прокладками, в) метод вставок сплавов равной пластично-
сти, но различных по цвету, г) метод изучения макрострукту-
ры прессостатка и прессованного прутка, д) метод моделиро-
вания прессованием пластических масс.
Метод координатной сетки
Этот метод исследования характера течения при прессова-
нии наиболее распространен и применяется как в лаборатор-
ных, так и в заводских условиях. Сущность этого метода за-
ключается в следующем.
Заготовка для прессования изготовляется из двух полуци-
линдров (рис. 19). На один из них наносят координатную сет-
ку в виде продольных и поперечных канавок глубиной 1—2 мм,
образующих квадратные или прямоугольные ячейки. Плоскость
Содержание теории прессования и методы исследования
35
соприкосновения обоих полуцилиндров покрывают смазкой,
предохраняющей их от сваривания в процессе прессования. За-
тем оба полуцилиндра складывают, скрепляют, нагревают до
соответствующей температуры и подвергают прессованию.
После прессования прессостаток и прессованное изделие от-
деляют от инструмента, удаляют проволоку или шпильки, сое-
диняющие обе половины, которые после этого легко отделяют-
ся одна от другой. Ячейки нанесенной ранее координатной сет-
ки изменяют свои размеры и форму, отражая произведенную
Рис. 19. Эскиз составного слитка с
координатной сеткой до (а) и после
(б) прессования
б
деформацию. Ввиду того что плоскость разъема обеих полови-
нок образца является одновременно плоскостью симметрии, то
в ней как в разрезанном, так и в целом образце не могут воз-
никать при прессовании касательные напряжения. Поэтому
можно считать, что изменение координатной сетки в разъемном
образце полностью отражает деформации, протекающие в це-
лом образце (при прочих равных условиях процесса).
Размер ячеек координатной сетки выбирается в зависимо-
сти от размера слитка и степени деформации и колеблется от
5 до 20 мм. Для предохранения от сваривания половинок мо-
жет служить любая смазка, стойкая при температурах прессо-
вания (обычно это жидкое стекло): Для более четкого выявле-
ния изменения размеров ячеек координатную сетку заполняют
графитом, каолином или окисью цинка.
Проводя испытания с несколькими составными образцами
и прерывая процесс прессования на различных промежуточных
этапах, можно по искажению координатной сетки судить о де-
формациях, прот°кающих в слитке, и о деформированном сос-
тоянии прессованного изделия.
36
Теоретические основы прессования
В частности, изменение координатной сетки может дать
представление о характере деформации как по длине, так и по
сечению прессованного изделия. Теория пластических дефор-
маций [24, 25] дает метод точного подсчета показателей степени
деформации для каждой ячейки координатной сетки, но на
практике для этой цели большей частью пользуются упрощен-
ными методами, которые приведены ниже.
Метод дисков с прокладками
Слиток для прессования составляют из набора дисков ис-
следуемого металла. В промежутки между дисками помещают
листы металла, имеющие или приобретающие другую окраску
при травлении в кислотах; например диски из алюминия тол-
щиной 30 мм прокладывают медными листами толщиной 1 мм,
диски из магниевого сплава МА8 прокладывают листами из
чистого магния и т. д. Перед прессованием набор таких дисков
соединяют заклепками, затем составной слиток нагревают и
прессуют. Прессованный пруток с прессостатком разрезают
вдоль и из него изготовляют макрошлиф. При травлении в со-
ляной кислоте медные диски и диски из сплава МА8 получают
другую окраску, в то время как основной металл остается не-
окрашенным.
По размерам прутков, полученных из таких слитков, мож-
но судить о характере течения металла. Этот метод менее со-
вершенный, чем предыдущий, так как он не позволяет дать ко-
личественную характеристику течения; кроме того, при прес-
совании целостность слитка, составленного из дисков, нару-
шается, вследствие чего характер течения металла искажается.
Метод вставок сплавов одинаковой пластичности,
но различных по цвету
На поверхности слитка симметрично вдоль слитка и по его
диаметру высверливают небольшие углубления. В эти углуб-
ления вставляют вставки из другого металла, который бли-
зок к исследуемому по пластичности, но имеет другую
окраску или дает разную окраску после травления. Так, ла-
тунные слитки прессуют со вставками из латуни, содержащей
некоторое количество (до 0,03%) мышьяка; медь прессуют со
вставками из окисленной меди; в мельхиор Л4НЖМц30-0,8-1,0
вставляют мягкую сталь.
Так же как и в предыдущем методе, прессованный пруток
вместе с прессостатком разрезают вдоль, из него изготовляют
макрошлиф, который травят, и по нему изучают характер ис-
течения 126].
Содержание теории прессования и методы исследования
37
Метод изучения макроструктуры прессостатка
и прессованного изделия
Этот метод наиболее прост для применения в заводских ус-
ловиях при установлении технологического процесса прессова-
ния того или иного сплава. Он состоит в том, что прессостаток
любой высоты разрезают вдоль по оси и прострагивают. Затем
из него изготовляют макрошлиф, после травления которого по
изменению структуры от-
дельных участков судят о
характере течения. Однофаз-
ные металлы и сплавы,
имеющие мелкозернистую
структуру, не дают четкой
картины характера течения;
многофазные сплавы, а так-
же слитки, имеющие круп-
нозернистое строение, после
травления отчетливо выяв-
ляют характер течения ме-
талла.
Помимо макроструктуры
прессостатка, изучают мак-
роструктуру прессованного
прутка. Для этого от заднего
Рис. 20. Образцы из пластических
масс для исследования процесса
прессования
конца по длине прутка че-
рез определенный промежу-
ток отрезают темплеты, из
которых изготовляют макро-
шлифы в поперечном направлении и по ним определяют наличие
дефектов в изделии.
Этим методом пользуются в производственных условиях
Для установления оптимального размера прессостатка [12].
Метод моделирования прессованием пластических масс
Изучение картины течения может производиться также ме-
тодом исследования течения пластических масс. Для этой це-
ли из различных пластических масс, имеющих разную окраску,
приготовляют составные образцы, которые подвергают прессо-
ванию. После разрезки пропрессованный образец обнаружива-
ет картину течения [27]. Такие образцы приведены на рис. 20.
Для их изготовления можно применять пластилин. Лучшие ре-
зультаты получаются при следующем составе пластической
массы: 8% карнаубского воска, 8% пчелиного воска, 40°/о це-
резина, 44% парафина [28]. Некоторые исследователи для этой
цели рекомендуют парафиновый воск [170].
r.ru
38
Теоретические основы прессования
Следует, однако, иметь в виду, что течение пластических
масс отличается от течения металлов, поскольку физические
свойства металлов и пластических масс совершенно различны.
Кроме того, моделирование пластическими массами не отра-
жает температурной неравномерности металлов по объему
слитка.
Рис. 21. Картина рас-
пределения напряжений в
прозрачном образце при
его истечении (С. И. Губ-
кин и С. И. Доброволь-
ский)
Метод моделирования прессованием оптически чувстви-
тельного материала был применен С. И. Губкиным и С. И. Доб-
ровольским [29] для исследования распределения напряжений
(рис. 21).
ГЛАВА IV
ТЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ МЕТОДЕ ПРЯМОГО
ПРЕССОВАНИЯ КРУГЛОГО ПРУТКА
ЧЕРЕЗ ОДНОКАНАЛЬНУЮ КОНИЧЕСКУЮ МАТРИЦУ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕЧЕНИИ МЕТАЛЛА ПРИ ПРЕССОВАНИИ
Наиболее прост и сравнительно легко поддается исследова-
нию и анализу процесс прессования круглого прутка через од-
ноканальную матрицу методом прямого прессования. В связи
•с этим далее приводится подробный анализ процесса прямого
прессования как основы для исследования других методов
прессования. На рис. 22 приведена схема внешних сил и напря-
жений, действующих на металл при прямом прессования круг-
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 39
лого прутка из круглого слитка через одноканальную кониче-
скую матрицу.
Из этой схемы вытекает следующее:
1. Внешними силами, действующими на прессуемый металл,
являются: давление пуансона (прессшайбы), нормальные дав-
ления на боковых поверхностях контейнера, матрицы и калиб-
Рис. 22 Схематическое представление действующих на прес-
суемый металл внешних сил, а также возникающих при прес-
совании напряжений и деформаций (внизу показана индика-
торная диаграмма «давление — ход пуансона»):
1 — контейнер; 2 — прессшайба; 3 — начальное положение прессшайбы;
4 — калибрующий поясок
рующего пояска и силы трения, возникающие на контактных
поверхностях, в том числе и на контактной поверхности пресс-
шайбы.
2. Основным видом напряженного состояния металла в
очаге деформации является трехосное сжатие с напряжениями:
радиальным Sr, направленным к оси очага деформации; ок-
ружным (или .кольцевым) Хе, направленным по касательной к
концентрической окружности, проходящей через рассматривае-
мую точку, и продольным (или долевым) Х(, направленным
chipmaker.ru
40
Теоретические основы прессования
вдоль очага деформации (при последующем рассмотрении во-
проса будет показано, что на некоторых участках в определен-
ных условиях может возникнуть другой вид напряженного со-
стояния — продольное напряжение из сжимающего может пе-
рейти в растягивающее).
3. Деформированное состояние определяется двумя дефор-
мациями укорочения (радиальной 8Г и окружной 8а) и од-
ной деформацией удлинения — продольной 8Z. Продольная де-
формация в большей части очага деформации является пассив-
ной, так как по своему знаку ( + ) она противоположна знаку
продольного напряжения S{ (—).
Рис. 23. Типовая схема координатной сетки, получающаяся
после прессования круглого прутка через одиоканальную
матрицу:
1 — начало обжимающей части очага деформации; 2 — конец обжимаю-
щей части очага деформации; 3 — упругая зона (мертвый объем)
Теория пластических деформаций показывает, что в услови-
ях осесимметрической деформации (как, например, в рассматри-
ваемом процессе) окружные и радиальные напряжения и де-
формации можно считать равными между собой, т. е., что
Sr=S0 и 8г=8„.
На рис. 23 приведена типичная координатная сетка, полу-
чающаяся при прессовании круглого прутка. Рассмотрение
этой сетки показывает следующее:
1. Большая часть ранее прямых поперечных линий сильно
искривилась, что является характерным признаком большой
неравномерности деформаций.
2. Форма этих искривлений указывает на большое отста-
вание периферийных частиц металла от центральных в направ-
лении оси прутка. Это отставание объясняется формой инстру-
мента и действием сил трения.
3. Сравнительно небольшое искривление имеют поперечные
линии у переднего конца прутка, что указывает на незначи-
тельность деформаций этой части прутка. Причина такой ма-
лой деформации переднего конца прутка заключается в том,
что он находится близко к выходу из обжимающей части оча-
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 41
га деформации и не претерпевает всех тех изменений, которым
подвергается основная масса прессуемого металла.
4. Расстояния между изогнутыми поперечными линиями не
одинаковы: они увеличиваются от переднего (выходного) кон-
ца к црессостатку. Это значит, что по длине црутка деформа-
ция увеличивается от переднего конца его к прессостатку.
Рис. 24. 'Изменение вытяжки среднего квадрата координатной сетки по длине
слитка:
/ — медь; 2-Л68; Л — Л62; 4— ЛС59-1: 5-Д1; 6 — БРоФ6,5 — 0,5;
7 — МНЖМц30-0,8-1.0; 8 — БрАЖМцЮ-3-1,5
тяжки >1, Х2....ХП, а отношения—;
X
Обозначив эти расстояния через /ь 1%..,.1п и измерив вытяжки
цилиндриков, определяемых осевыми квадратами координат-
ной сетки (сторона квадрата равна /о)
1 __ 6 . } _ ^2 1
1 —Г 2 ~ ~Г • • п ~ ’
‘о ‘о ‘о
можно построить диаграмму (вытяжек центральных цилиндри-
ков по длине прутка, которая создаст достаточно точное пред-
ставление о характере и степени неравномерности деформации
по длине прутка. На рис. 24 приведены такие кривые, получен-
ные при исследовании неравномерности деформации у прутков
из разных сплавов. Ординатами этих кривых служат не вы-
— .... —, где 1 — общая
х X
(условная геометрическая) вытяжка всего прутка. Подобные
Диаграммы приведены в работах П. А. Сарычева [16], С. Н. Та-
рантова [17], М. Б. Таубкина и других исследователей [32].
chipmaker.ru
Теоретические основы прессования
42
5. Искривление поперечных линий в направлении от пресс-
шайбы к очагу деформации увеличивается. Это указывает на
постепенное все увеличивающееся влияние сил трения и формы
инструмента по направлению движения металла.
6. Все осевые квадраты превращаются в фигуры, близ-
кие к прямоугольникам, а все периферийные — к сильно вытя-
нутым параллелограммам. Углы у — углы сдвига, составляе-
Рис. 25. Неравномерность дефор-
мации по диаметру прутка при
прессовании магниевых сплавов
(по Л Н. Могучему)
мые касательными к поперечным
линиям, и плоскостью, перпенди-
кулярной оси, увеличиваются от
центра к периферии. Это указы-
вает на большую неравномер-
ность деформации не только по
длине прутка, но и по его сечению.
Эта неравномерность обнаружи-
вается сравнением вытяжек раз-
личных слоев пруктов, например
сплавов МА7 и МА2 (рис. 25)
[19].
Критерием для оценки степени
неравномерности деформации при
прессовании может служить из-
менение угла у. Чем это измене-
ние интенсивнее и чем больше
угол у крайнего периферийного слоя, тем больше неравномер-
ность деформации. На рис. 23 показан рост неравномерности
деформаций в поперечных сечениях прутка по направлению к
очагу деформации путем сравнения величины углов у2 и уь
7. Продольные линии координатной сетки, не доходя до
плоскости I—I входа в канал матрицы (см. рис. 23), изгибают-
ся и становятся наклонными к оси канала, затем, не доходя до
плоскости //—II выхода из канала, изгибаются в обратную
сторону и становятся снова параллельными оси канала. Если
соединить между собой все точки начала изгибов продольных
линий сетки и все точки концов изгибов этих линий, то получа-
ются две плавные кривые поверхности, характеризуемые кривы-
ми линиями А и В, являющимися границами обжимающей ча-
сти очага деформации соответственно со стороны входа в очаг
и выхода из него. Это указывает на то, что деформация начи-
нается значительно раньше подхода элементарных объемов к
плоскости I—I и кончается раньше подхода этих объемов к пло-
скости II—II.
8. Еще до подхода продольных линий координатной сетки к
началу обжимающей части очага деформации они иногда на
некотором расстоянии от прессшайбы заметно искривляются,
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 43
образуя пережим (рис. 23). Такое искривление является след-
ствием того, что под действием главным образом сил трения,
возникающих у боковой поверхности контейнера, периферий-
ные слои слитка отстают от центральных, а силы трения, воз-
никающие на торцовой поверхности прессшайбы, препятству-
ют деформированию металла, образуя зону затрудненной де-
формации.
9. Обжимающая часть очага деформации в самом начале
ограничивается небольшой упругой зоной, часто называемой
«мертвым объемом». Эту зону по ее действию на прессуемый ме-
талл можно считать частью матричного канала, называемого
также матричной воронкой. Образование мертвых объемов вы-
зывается тем, что на передние части периферийных слоев дефор-
мируемого металла действуют силы трения, тормозящие их про-
движение по контактной поверхности и задерживающие часть
металла этих слоев. Образованию мертвых объемов также спо-
собствует контактная поверхность передних частей периферий-
ных слоев, охлаждающая эти слои и увеличивающая их сопро-
тивление деформированию.
10. Форма очага деформации, близкая к усеченному конусу,
отличается от'форм слитка и прессизделия, представляющих
собой цилиндры. Такое различие форм неизбежно приводит к
неравномерной деформации. Действительно, в рассматривае-
мом процессе ципиндр переходит в усеченный конус, а этот по-
следний — в цилиндр.
Прессование, как правило; ведется при больших вытяжках,
достигающих 10 и много больше, и лишь в редких случаях сни-
жающихся до 4—5. Высокие вытяжки соответственно увеличи-
вают неравномерность деформации. Вместе с тем они вызыва-
ют высокие нормальные давления на контактных поверхностях
инструмента и металла и, следовательно, высокие силы трения,
которые еще больше повышают неравномерность деформации.
Температура прессуемого металла во всех элементарных
объемах очага деформации неодинакова как вследствие некото-
рой практически неизбежной неравномерности нагрева слитка
перед прессованием, так и особенно вследствие проявления
теплового эффекта и охлаждения металла через среду (инстру-
мент, смазка), контактирующую с прессуемым металлом. Не-
которое неизбежное различие имеется и в структуре элементар-
ных объемов. Все это приводит к различиям прочностных и
пластических свойств элементарных объемов металла, вызывая
значительную неравномерность деформации.
Таким образом, прессование даже при самом простом его
виде — получении круглого прутка из круглого слитка — про-
текает с очень большой степенью неравномерности дефор-
мации.
r.ru
44
Теоретические основы прессования
Основными факторами, определяющими степень этой нерав-
номерности и, следовательно, характер течения металла, явля-
ются:
а) силовые условия;
б) прочностные и пластические свойства прессуемого ме-
талла;
в) температура металла и температура контейнера;
г) контактное трение;
д) форма инструмента;
е) степень и скорость деформации, а также длина слитка.
§ 2. ВЛИЯНИЕ СИЛОВЫХ УСЛОВИЙ ПРЕССОВАНИЯ
Полное усилие Р пресса (см. рис. 22), необходимое для
осуществления заданной деформации в заданных условиях, со-
стоит из:
а) усилия /?м, необходимого для осуществления заданной
деформации без учета внешнего трения, т. е. для преодоления
внутреннего трения металла;
v б) усилия Ткр, необходимого для преодоления элементар-
ных сил трения, возникающих на боковой поверхности кон-
тейнера;
в) усилия Ты, необходимого для преодоления элементар-
ных сил трения, возникающих на боковой поверхности обжи-
мающей части очага деформации;
г) усилия ТП, необходимого для преодоления сил трения,
возникающих на поверхности калибрующего пояска матрицы.
Таким образом,
Р=РЫ + 7;р + 7м + 7> (1—IV)
В эту сумму не включена составляющая, необходимая для
преодоления сил трения на торцовой поверхности матрицы, по-
тому что заметное скольжение прессуемого металла по этой
поверхности начинается только в последнем периоде прессо-
вания, и поэтому на величину начального усилия Р практиче-
ски влияния не оказывает.
Известно, что силы контактного трения оказывают большое
влияние на неравномерность деформации. Исходя из этого,
можно считать, что отношение
Рм ___ _______Rm_________
р Rm + Т’кр + Ти + ТП
в некоторой мере определяет степень неравномерности истече-
ния металла при прессовании. Чем выше это отношение, т. е.
чем больше RM или чем меньше Ткр + Ти + Тп (при прочих
равных условиях), тем равномернее характер истечения.
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 45
На основании этих соображений все прессуемые металлы и
сплавы можно условно разбить на следующие четыре группы с
различным соотношением внутренних и внешних реактивных
сил, возникающих при прессовании:
1-я группа
2-я группа
3-я группа
4-я группа
. иысокое 7?м,
. высокое RM,
. невысокое RM
. невысокое
невысокое ТКр + Гм + Гп;
высокое Ткр + Тм 4- Тп:
высокое Гкр 4- Ты 4- ТП;
невысокое Ткр 4- Т'м 4- Тп.
Первая группа металлов характеризуется сравнительно'
равномерным истечением; очаг деформации у них ограничи-
вается областью вблизи матрицы. К этой группе, как показы-
вают многочисленные исследования, относятся медь, фосфори-
стая бронза, дюралюминий при прессовании в смазанном кон-
тейнере.
Ко второй группе металлов относятся дюралюминий при
прессовании без смазки контейнера, мельхиор МНЖМцЗО-
0,8-1,0.
В третью группу сплавов входят а 4- р-латуни и алюминие-
вые бронзы при прессовании без смазки контейнера.
Четвертая группа характеризуется сравнительно равномер-
ным истечением. В качестве примера можно привести прессо-
вание а 4- р-латуни в смазанном контейнере.
Следует иметь в виду, что силовые условия в процессе пря-
мого прессования непрерывно изменяются, как это видно из
схемы типичной индикаторной диаграммы «давление — ход
пуансона», приведенной на рис. 22. Эту диаграмму, как и весь
процесс прессования, можно разделить на 4 периода.
Первый период — распрессовка слитка, т. е. увеличение его
диаметра до диаметра контейнера. В течение этого периода
давление растет от нуля до некоторой величины.
Второй период — заполнение очага деформации до момен-
та выхода некоторой небольшой длины переднего конца прутка
за пределы калибрующего пояска. В течение этого периода дав-
ление растет до некоторого максимума (часто первый и второй
периоды частично совпадают, так как пруток вытекает из обжи-
мающей части матрицы одновременно с распрессовкой).
Третий период — установившийся процесс прессования до
Момента подхода прессшайбы к началу обжимающей части
очага деформации (поверхность А, см. рис. 23). В течение это-
го периода в связи с сокращением боковой контактной поверх-
ности составляющая Ткр уменьшается, а с ней понижается и
усилие Р. Однако в течение этого же процесса прессуемый ме-
талл может охладиться инструментом или разогреться за счет
Теплоты деформации. В таком случае изменится составляющая
chipmaker.ru
46
Теоретические основы прессования
Ru и полное усилие Р может начать увеличиваться или умень-
шаться.
Четвертый период — движение прессшайбы в обжимающей
части очага деформации. В этот период при всех условиях уси-
лие Р интенсивно повышается, так как с момента входа пресс-
шайбы в обжимающую часть очага деформации процесс прес-
сования частично переходит в процесс осаживания низких ци-
линдров с тем лишь отличием, что при осаживании металл те-
чет от центра к периферии, а здесь наоборот — от периферии к
оси канала матрицы. При этом металл интенсивно скользит по
прессшайбе.
Исследование течения металла при осаживании [31] пока-
зывает, что средняя скорость скольжения металла по торцовым
контактным поверхностям обратно пропорциональна высоте
осаживаемого цилиндра. Следовательно, при продвижении
прессшайбы в обжимающей части очага деформации высота
его уменьшается, скорости скольжения металла по торцовой
поверхности прессшайбы и по боковой поверхности матрицы
увеличиваются, повышается расход работы на это скольжение,
а с ним неизбежно растет и усилие Р.
Прессование, как правило, прекращается в начале рассма-
триваемого (четвертого) периода, так как это совпадает с на-
чалом образования так называемой прессутяжки, т. е. ворон-
кообразной полости в заднем конце прутка.
§ 3. ВЛИЯНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА
Рассмотрим влияние сопротивления деформированию на
характер истечения.
П. С. Истомин [32] в этой связи делит все промышленные
цветные металлы и сплавы на четыре группы: 1) легко прессуе-
мые металлы и сплавы — олово, цинк, алюминий, латунь с со-
держанием не выше 60% Си; 2) нормально прессуемые — латунь
с содержанием не выше 63% Си, чистая медь, некоторые алю-
миниевые сплавы; 3) ненормально прессуемые — латунь с содер-
жанием 65—70% Си; 4) тяжелопрессуемые — морская латунь
ЛО70-1, дюралюминий, бронзы, медноникелевые и другие ана-
логичные сплавы.
Рассматривая характер течения промышленных сплавов с
точки зрения их сопротивления деформированию, можно уста-
новить, что течение тяжелопрессуемых сплавов происходит бо-
лее равномерно, чем легкопрессуемых. Это подтверждается
сравнением по координатной сетке деформированных сплавов
ЛС59-1 (рис. 26) и БрОФб,5-0,4 (рис. 27).
На рис. 28 схематично показаны два типа картин истечения
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 47
в начальной стадии прессования: I тип — группа легкопрессуе-
мых и II тип — группа труднопрессуемых металлов и сплавов.
По мере протекания процесса и выпрессовьивания сердцевины
слитка остается только металл, помещающийся в мертвых углах
Рис. 26. Координатная сетка на
прутке О 85 мм из сплава
ЛС59-1 (контейнер 0 180 мм)
Рис. 27. Координат-
ная сетка па прут-
ке 0 60 мм из
сплава БрОФКб-
0,15 (контейнер
0 155 лои)
и не участвующий в истечении. Схема истечения этих двух групп
сплавов в конце прессования показана на рис. 29. Приведенную
схему подтверждает макроструктура прессостатка очень легко-
пРессуемого сплава ЛАН59-3-2, показанная на .рис. 30.
chipmaker.ru
I тип Птип
Рис. 28. Схема истечения металлов в начале прессо-
вания
I тип Птип
Рис. 29. Схема истечения металлов в конце прессова-
ния
Рис. 30. Макроструктура
прессостатка латуни марки
ЛАН59-3-2
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 49
§ 4. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СЛИТКА И КОНТЕЙНЕРА
Температура нагрева прессуемого металла влияет на его ме-
ханические свойства, причем с повышением температуры проч-
ность сплава понижается, а пластичность, как правило, повы-
шается. Поэтому повышение температуры нагрева слитка
в общем случае должно изменять характер истечения металла.
Однако это справедливо не во всех случаях. Влияние темпе-
ратуры металла на характер истечения определяется также
фазовым составом сплава при температуре прессования. Можно
привести следующий пример, подтверждающий это положе-
ние— прессование свинцовистой латуни ЛС59-1 и сплава алю
миния с 5% Zn. Первый сплав при изменении температуры
претерпевает ряд фазовых превращений; в области температур
прессования его структура может состоять или только из 0-фазы,
или из двух фаз а -|- 0. Второй сплав в интервале температур
прессования имеет структуру однородного твердого раствора
цинка в алюминии — а-фазу.
Из работы С. И. Губкина [8] известно, что в сплаве JICSQ-l
коэффициент трения о сталь при истечении 0-фазы выше коэф
фициента трения смеси фаз а-}-0. Так как при температуре
прессования выше 700° сплав переходит в область 0-фазы, то ха-
рактер истечения искажается, заметно отличаясь от картины
истечения при более низких температурах. Совершенно другое
наблюдается на алюминиевоцинковом сплаве; изменение тем-
пературы прессования в очень широком интервале (от 290 до
500°) не меняет его структуры и потому не сказывается на ха-
рактере истечения сплава [26].
Кроме того, различные фазы одного и того же сплава могут
обладать разными механическими свойствами (прочностью и
пластичностью), что также влияет на характер течения сплава.
Таким образом, для того чтобы судить о влиянии темпера-
туры нагрева слитка перед прессованием на характер истечения
металла или сплава, необходимо в каждом отдельном случае
знать их физико-механические свойства, зависимость фазового
состояния от температуры.
Характер течения металла зависит также от теплопроводно-
сти металла. С повышением температуры коэффициент тепло-
проводности металлов и сплавов в большинстве случаев пони-
жается. Понижение коэффициента теплопроводности задержи-
вает выравнивание температуры по сечению прессуемого слитка
и способствует увеличению неравномерности истечения.
Из всех промышленных металлов наиболее высокая тепло-
проводность у меди, а это обеспечивает быстрое выравнивание
температуры, несмотря на потери тепла через стенки контейнера
поверхностными слоями медного слитка. Поэтому при прессова-
4 В. В. Жолобов н Г. И. Зверев
chipmaker.ru
60
Теоретические основы прессования
нии меди, как .правило, наблюдается сравнительно равномерное
истечение.
Ниже приводится теплопроводность некоторых промышлен-
ных металлов и сплавов, кал/см сек • 'С:
Медь....................... 0,94—0,84 (до 950°)
Алюминий................... 0,50—0,55 (до 400°)
Магний..............’ ... 0,38—0,35 (до 250°)
Цинк....................... 0,26—0,24 (до 350°)
Никель.......................0,20—0,15 (до 700°)
Железо.......................0,16—0,07 (до 800°)
ЛС59-1 ....................... 0,30
БрАЖМц 10-3-1,5
0,08—0,12
Титан......................0,036—0,040
Наконец, изменение температуры влияет на силы трения и
привариваемость металла к стенкам контейнера, а это, в свою
очередь, влияет на характер истечения.
Точно так же влияет на характер истечения металла и темпе-
ратура контейнера. При прессовании алюминиевых сплавов по-
вышение температуры контейнера увеличивает приварку сплава
к стенкам контейнера (рис. 31). Поэтому при прессовании алю-
миниевых сплавов контейнер нагревают до невысокой темпера-
туры. Повышение температуры контейнера благоприятно сказы-
вается на характере истечения меди, латуней и других тяжелых
металлов и сплавов, а также магниевых сплавов.
§ 5. ВЛИЯНИЕ ТРЕНИЯ И СМАЗКИ
Ранее уже указывалось, что характер истечения металлов
зависит от соотношения сил внешнего и внутреннего трения.
Трение о стенки контейнера оказывает наиболее существен-
ное влияние, причем неравномерность истечения металлов и
сплавов зависит от характера связи контактных поверхностей
слитка и стенок контейнера. Эта связь практически может изме-
няться в очень широких пределах: от полного торможения слит-
ка вследствие прилипания его к стенке контейнера до состояния
жидкостного трения благодаря применению обильной смазки, во-
обще оказывающей положительное влияние на характер истече-
ния. Исследования методом координатной сетки показали, что
шероховатый, сработанный контейнер создает значительную не-
равномерность истечения при прессовании меди, латуни и оло-
ва [231.
Исследованию влияния смазки посвящены многие работы. В
частности, Н. М. Цамутали 1 было изучено влияние различных
1 См. отчет ЛПИ, 1937 г.
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 51
составов жидкой и твердой смазки на характер истечения при
прессовании прутков из сплавов ЛС59-1.
Смазка, уменьшающая внешнее трение, должна наноситься на
инструмент (контейнер, матрицу) равномерным слоем, чтобы
предотвратить тесное соприкосновение трущихся поверхностей и
сгладить шероховатости на поверхности инструмента; она дол-
Рис 31. Картина истечения
дюралюминия; температур»
контейнера:
а — 60 — 80°; 6 — 230—250° [16]
жна быть огнеупорна и выдерживать высокую температуру прес-
сования (для сплавов на медной основе до 900°), а также доста-
точно прочной в условиях высоких давлений, чтобы надежно
разъединять трущиеся поверхности.
Указанным требованиям удовлетворяет лишь твердая смазка.
Жидкие и полужидкие смазки в условиях высоких давлений ч
температур легко выдавливаются, сгорают, обнажая трущиеся
поверхности. Вместе с тем твердыми смазками в порошкообраз-
ном виде трудно покрыть поверхности контейнера и матрицы. По-
этому порошкообразную твердую смазку приходится связывать;
для этой цели применяют легко воспламеняющиеся и быстро сго-
рающие жидкие среды, в которых порошок не осаждается, а на-
ходится во взвешенном состоянии. Во время покрытия стенок кон-
тейнера, нагретых до 300°, жидкая часть смеси должна быстро
сгорать, оставляя на стенках контейнера слой порошкообразной
4*
i chipmaker.ru
52 Теоретические Основы прессования
смазки. Необходимо, чтобы смазка сгорала до начала прессова-
ния, так как выделяющиеся при сгорании газы могут вызвать
брак в виде пузырей на поверхности прессованного изделия.
Влияние смазки на характер истечения видно на рис. 32 и
33. На этих рисунках показаны макроструктура прессостатков
и координатные сетки прутков сплава ЛС59-1, прессовавшихся
при температуре слитка 740—770° из контейнера диаметром
180 мм. При прессовании без смазки волокна металла поверну-
ты к направлению истечения, что указывает на отставание по-
верхностных слоев сплава от центральных из-за больших за-
держивающих усилий.
При прессовании со смазкой волокна расположены перпен-
дикулярно стенкам контейнера, что свидетельствует об отсут-
ствии заметных задерживающих усилий трения металла о стен-
ки контейнера и об относительно равномерном истечении сплава.
Только в зоне расположения матрицы отмечается наклон во-
локон в сторону оси матрицы. При прессовании со смазкой цен-
тральные слои слитка начинают продвигаться в матрицу позже,
чем при прессовании без смазки; зона деформации перемещена
к матрице и не охватывает всего объема слитка так, как при
прессовании без смазки.
Так как внешние слои слитка легко скользят по стенкам
контейнера, продвигаясь вперед к мертвым углам, то тем са-
мым устраняется концентрация окислов (к концу процесса) в
середине прессостатка, откуда они могут быть затянуты в серд-
цевину прутка.
§ 6. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
Форма прессового инструмента (матрицы, прессшайбы),
определяя форму очага деформации, влияет на характер исте-
чения металла.
Влияние формы матрицы
При прессовании металлов применяются матрицы различ-
ных типов. На рис. 34 приведены схемы матриц: плоской с уг-
лом а 90°, которую часто ошибочно называют цилиндрической
(«); конической с углом а <90° (б); плоскоконической, т. е. ко-
нической матрицы с наружным диаметром меньше диаметра кон-
тейнера, вставленной в плоский матрицедержатель (в) и ради-
альной, имеющей радиус закругления А’ рабочего пояска (г).
Основным параметом, определяющим форму матрицы, яв
л.яется угол «конусности» а между осью внутреннего отверстия
(канала) матрицы и образующей конуса. Исследования [11,32]
54
Теоретические основы прессования
Рис. 33. Деформирован-
ная координатная сетка
сплава ЛС59-1 после
прессования:
а — без смазки контейнера;
б — со смазкой контейнера
показали, что в обычных горячих процессах при прочих равных
условиях усилие прессования имеет минимум при а = 50—60°.
Поэтому применяемые конические матрицы часто имеют такой
угол а. Однако прессование сквозь матрицу, имеющую угол
а = 50—60°, сопровождается ухудше-
нием поверхности прутка, на которую
выходит большая часть дефектов по-
верхности слитка.
Увеличение угла а до 90° вслед-
ствие указанных далее причин устра-
няет этот недостаток. Поэтому при
прессовании прутков, к которым предъ-
являются жесткие требования в отно-
шении качества поверхности (напри-
мер, дюралюминиевых), применяют
плоские матрицы.
Исследования влияния угла а на
характер течения металла описаны в
работах [13, 16, 24].
Рис. 35 иллюстрирует характер те-
чения олова в конические с различ-
ными углами конусности и плоские
матрицы. Первый пруток (слева на
рис. 35) прессовался через плоскую
матрицу (а = 90°), а затем угол
«конусности» постепенно умень-
шался.
Из рисунка видно, что увеличение
угла конусности матрицы увеличива-
ет неравномерность течения металла,
причем неравномерность наиболее
значительна при прессовании в пло-
скую матрицу, когда в углах контей-
пера вблизи матрицы образуются не-
большие упругие зоны металла (мерт-
вые объемы), не участвующие в пла-
стической деформации и тормозящие
формоизменение металла. Течение металла при плоской матри-
це имеет ряд особенностей, которые рассмотрены далее.
Влияние формы прессшайбы
Прессшайба может быть плоской, вогнутой и выпуклой.
Влияние формы прессшайбы на характер истечения изуча-
лось неоднократно. Было показано [13], что вогнутая прессшай-
Са несколько увеличивает равномерность истечения вследствие
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 55
того, что в начальной стадии процесса периферийные слои на-
чинают деформироваться раньше и этим несколько замедляет-
ся их отставание от центральных слоев.
Н. М. Цамутали, исследуя истечение латуни ЛС59-1 в одно-
канальную матрицу, применил коническую матрицу вместе с
Рис. 34. Схемы матриц различных типов
Рис. 35 Картины течения олова в матрицу с разными
углами конусности
вогнутой прессшайбой, чем еще несколько увеличил равномер-
ность истечения.
Однако вогнутая прессшайба увеличивает прессостаток и
этим уменьшает выход годного, тогда как равномерность ис-
течения увеличивается незначительно.
56
Теоретические основы прессования
Следует отметить влияние смазки, нанесенной на пресс-
шайбу. Во время прессования металл скользит по поверхности
инструмента и, в частности, по прессшайбе. Это скольжение
особенно велико в последней стадии прессования, когда пресс-
шайба приближается к обжимающей части очага деформации.
Смазка облегчает такое скольжение.
Рис. 36. Макроструктура прессостатка при прессовании сплава
ЛС59-1 без смазки (а) и со смазкой (б) прессшайбы
На рис. 36 видно различие в характере истечения при прес-
совании с сухой и смазанной прессшайбой. При прессовании
сухой прессшайбой уменьшается образование завихрений ме-
талла в конечной стадии процесса вследствие увеличения сил
трения на несмазанной торцовой поверхности прессшайбы. По-
этому иногда применяют прессшайбы с рифленой рабочей по-
верхностью, еще больше тормозящей скольжение металла, или
выпуклые прессшайбы, оказывающие такое же действие. На
практике, как правило, применяется, сухая плоская прессшайба.
IIрямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 57
§ 7. ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ДЕФОРМАЦИИ, СКОРОСТИ ПРЕССОВАНИЯ
И ИСТЕЧЕНИЯ И ДЛИНЫ СЛИТКА
Степень деформации можно изменять разными способами,
а именно: изменением только диаметра прутка; изменением
только диаметра слитка и, наконец, того и другого вместе.
При изменении только диаметра прутка длина слитка, а
следовательно, и его вес не меняются. При изменении диамет-
ра слитка и сохранении его длины меняется его вес, а при со-
Рис. 37. Деформированная координатная сетка, полученная при прессова-
нии сплава БрОФ4 0,25 и длине слитка, равной:
а —1,5 D; 6—1,0 D; в —0,5 D
хранении веса меняется его длина. При изменении обоих диа-
метров может изменяться и вес, и длина слитка. Все эти изме-
нения отражаются на характере истечения. Рассмотрим внача-
ле влияние длины слитка.
Влияние длины слитка
Ранее было показано, что искривление поперечных линий ко-
ординатной сетки затухает по направлению к прессшайбе. Дли-
на примыкающей к матрице части слитка, в которой это искрив-
ление заметно, имеет некоторый максимум, не зависящий от об-
Щеи длины слитка и определяемый условиями процесса (темпе-
ратура, смазка и другие параметры). Исследования показыва-
ют, что максимальная длина этой части слитка достигает 1—
Дн , где DH —диаметр слитка. Приведенная на рис. 37 коор-
chipmaker.ru
«8
Теоретические основы прессования
динатная сетка, полученная при прессовании сплава БрОФ4-0,25
и разной дЛине слитков, равной 1,5, 1,0 и 0,5 D„ , подтверждает
изложенное. Отсюда можно заключить, что увеличение длины
слитка свыше 1,5 D„ не повышает неравномерность истечения
(т. е. искривление поперечных линий координатной сетки) и не
ведет к увеличению углов у у периферийных слоев (см. рис. 23).
Только при переходе к малой длине слитка до длины, равной
1 —1,5 D„ , неравномерность истечения будет возрастать. Это ука-
зывает на целесообразность вести процесс прессования со слит-
ком максимальной длины. Однако его длина ограничивается ря-
дом других факторов (давление, степень деформации и др.). По-
этому при прямом прессовании обычно применяют слитки дли-
ной 1,5—3 DH.
Влияние степени деформации
При прочих равных условиях процесса прессования, в том
числе при неизменной длине слитка, увеличение степени дефор-
мации неизбежно повышает интенсивность изменения угла у
(рис. 23), что свидетельствует об увеличении неравномерности
истечения. Таким образом, повышение степени деформации
вследствие уменьшения диаметра выпрессованного прутка все-
гда будет увеличивать неравномерность деформации. Тот же
результат можно получить, повышая степень деформации уве-
личением диаметра слитка при неизменной его длине (но при
изменении его объема).
При повышении степени деформации увеличением диаметра
слитка, но при сохранении его объема (т. е. при соответствую-
щем уменьшении его длины) неравномерность истечения может
не только не возрасти, но даже несколько снизиться, если умень-
шение длины слитка окажет большее влияние, чем повышение
степени деформации. С таким явлением можно встретиться и при
одновременном изменении диаметров прутка и слитка.
Влияние скорости прессования и истечения
Скорости движения различных объемов прессуемого метал-
ла неодинаковы. Начиная от входа в очаг деформации и по на-
правлению к выходу из него они непрерывно увеличиваются. По
условию неразрывности среды скорость движения металла до
входа в очаг деформации, часто называемая скоростью прессо-
вания опр. и скорость после выхода из него, называемая скоро-
стью истечения о„с, связаны между собою равенством
^нс = Ц1р"
Это равенство указывает на прямую связь скоростных усло-
вий процесса со степенью деформации. При повышении степени
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 59
деформации и при прочих равных условиях скорость истечения
растет прямо пропорционально вытяжке. От величины скорости
прессования (и соответственно истечения) зависит физическое
состояние прессуемого металла, связанное с тепловым эффектом
прессования, явлениями упрочнения и разупрочнения, опреде-
ляемыми степенью деформации и длительностью деформации,
т. е. промежутком времени, в течение которого металл находится
в очаге деформации. От этих факторов зависят величины сил
трения и сопротивления деформированию; изменяя их различ-
ным образом, можно получить разнообразные результаты де-
формирования и виды течения металла. Можно считать, что в
общем случае увеличение скорости прессования при прочих рав-
ных условиях повышает усилие прессования Р в основном из-за
увеличения упрочнения прессуемого металла [33] и, следователь-
но, сопротивления деформированию (предела текучести в дан-
ных температурно-скоростных условиях).
Следует заметить, что установившееся представление о сни-
жении сил трения с увеличением скорости скольжения здесь не-
применимо, так как контактирующий слой пластически дефор-
мируется и при горячей обработке его сопротивление деформи-
рованию с увеличением скорости скольжения в общем случае
возрастает.
§ 8. ОБРАЗОВАНИЕ ПРЕССУТЯЖКИ И МЕРЫ БОРЬБЫ С НЕИ
Одним из видов брака, встречающегося на прессованном
прутке, являются пустоты на заднем конце прутка, заполненные
неплотным, часто окисленным металлом. Такие пустоты в соот-
ветствии с причинами их образования называют прессутяжкой.
Прессутяжка может быть расположена как в центре заднего
конца прутка, так и в его боковых участках. В первом случае
она называется центральной или первого рода (см. рис. 36, б),
во втором — боковой, периферийной, или второго рода
(рис. 38).
Центральная прессутяжка имеет воронкообразную форму;
она располагается симметрично оси прутка, сужаясь к его сере-
дине. Боковые прессутяжки имеют самые разнообразные формы
и расположение. Прессутяжки обоих видов начинают образовы-
ваться в конце прессования, когда прессшайба находится вблизи
обжимающей части очага деформации. Это и обусловливает не-
обходимость оставления прессостатков относительно большой
величины (8—10% от веса слитка). Центральная прессутяжка
возникает вследствие опережения центральными слоями метал-
ла периферийных слоев. Пережим, о котором упоминалось ранее
(рис. 23), как бы предшествует прессутяжке, образуя потоки
Металла, которые впоследствии приводят к ее образованию.
chipmaker.ru
60
Теоретические основы прессования
।
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
В конечном этапе прессования, когда длина оставшейся ча-
сти слитка становится небольшой, скорости движения централь-
ных слоев слитка увеличиваются и, следовательно, воз-
растает степень опережения ими периферийных слоев. В связи с
этим внутри прутка образуются пустоты, которые заполняются
металлом отстающих слоев, часто покрытых различными дефек-
тами и окислами. Так появляется центральная прессутяжка. При
Рис. 38. Прессутяжка периферийная (второго рода)
образовании центральной прессутяжки металл скользит по по-
верхности прессшайбы. Смазка прессшайбы, облегчая скольже-
ние по ней, благоприятствует образованию центральной пресс-
утяжки, что ясно видно на рис. 36. Поэтому прессшайбу предпо-
читают не смазывать, а иногда, как отмечалось, применять пресс-
шайбы с рифленой контактной поверхностью.
В конце прессования, когда частично возникает процесс оса-
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу€>1
живания, сильно растут нормальные напряжения не только на
прессшайбе, но и на боковых поверхностях контейнера. Это ино-
гда приводит к тому, что вследствие неизбежной неоднородно-
сти физического состояния оставшейся части прессуемого метал-
ла, а значит неравномерности его прочностных свойств, отдель-
ные более холодные частички металла периферийных слоев про-
рываются внутрь прутка, образуя боковые прессутяжки Вместе
с этими частицами ино1да прорывают-
ся и сильно сжатые газы, которые пос-
ле выхода металла из матрицы, вслед-
ствие снятия внешних давлений, рас-
ширяются и образуют большие внут-
ренние пустоты; на рис. 39 показан
такой образец.
Изложенные причины и механизм
образования прессутяжки определя-
ют и меры борьбы с ее появлением.
Эти меры сводятся к возможному
уменьшению неравномерности течения
и заключаются в следующем:
1. Использование там, где это воз-
можно, смазок, снижающих трение на
боковых поверхностях контейнера и
матрицы. Жидкие составляющие сма-
зок должны быстро (до ввода слитка
в контейнер) выгорать, оставляя на
контактных поверхностях достаточный
слой равномерно расположенной смаз-
ки, не дающей газовых образований.
2. Применение контейнеров и мат-
риц с гладкой поверхностью.
3. Нагрев контейнера, снижающий
охлаждение периферийных слоев слит-
ка.
4. Применение скоростей прессова-
Рис 39. Полость в прессо-
ванном прутке, образован-
ная газовыми включениями
ния, которые не вызывают значительного роста сил трения.
5. Нагрев слитков перед прессованием, обеспечивающий в
момент ввода слитка в контейнер одинаковую температуру его
периферийных и центральных слоев.
Значительно уменьшается прессутяжка при прессовании с
рубашкой. Этот метод будет описан далее. Чтобы предотвра-
тить проникновение прессутяжки в пруток, процесс прессования
заканчивают в момент начала образования центральной пресс-
утяжки, оставляя прессостаток надлежащей длины. Следует
отметить, что относительному уменьшению потерь металла на
прессостаток способствует увеличение длины слитка.
62
Теоретические основы прессования
r.ru
Изложенные выше современные представления о механизме
образования прессутяжки складывались постепенно. Этому во-
просу был посвящен ряд исследований. Рассмотрим здесь ре-
зультаты некоторых работ, имеющих наибольшее значение в
общем развитии наших взглядов на характер истечения и меха-
низм образования прессутяжки.
Исследование Швейсгута [21]
Рис. 40. Распреде-
ление слитка при
его прессовании
на три объема (по
Швейсгуту)
Изучив характер истечения металла из контейнера во время
прессования, Швейсгут разделил весь процесс на четыре периода.
Первый период — от начала давления
пуансона на нагретый слиток до запол-
нения металлом всего контейнера. На-
гретый металл разделяется при этом на
три объема (рис. 40): Vt — центральный
объем слитка, вытекающий в первую оче-
редь; V2—объем, прилегающий к стенкам
контейнера и углам прессшайбы; У3— объ-
ем, прилегающий к центру прессшайбы в
виде конуса, пережатого объемом V2. По
Швейсгуту, диаметр и высота объема lzi в
конце первого периода равны диаметру от-
верстия матрицы.
Во время второго периода по мере
уменьшения длины слитка вследствие рас-
прессовки его и заполнения контейнера объ-
ем I7! увеличивается за счет объема V2. Ко-
гда начинается вытекание прутка, кончается
второй период прессования.
Существование в слитке трех объемов
было подтверждено прессованием составно-
го слитка, состоящего из нескольких встав-
ленных одна в другую медных труб, между
которыми заливалась латунь. Слиток, под-
вергнутый небольшому обжатию до появления прутка из мат-
рицы, после разрезки и травления имел вид, представленный на
рис. 41.
Третий период начинается с момента начала истечения метал-
ла из матрицы. Длина слитка при этом сокращается, вершина
конуса объема К3 продвигается все ближе к матрице до тех пор,
пока весь объем Vi и наиболее горячая часть объема V2 не вы-
текут из матрицы. В контейнере останется в углах у матрицы
только наиболее холодная часть объема V2 и объем К3. Протека-
ние третьего периода сопровождается увеличением объема У3
вследствие осаживания на нем сжимаемых более холодных на-
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицувЗ-
ружных частиц слитка; в конце третьего периода прессования
высота и диаметр конуса объема У3 равны диаметру контейнера.
От начала и до конца процесса
прессования объем V2 в углах кон-
тейнера и матрицы не остается по-
стоянным. Материал, находящийся
в углах (мертвый объем), к концу
третьего периода прессования также
начинает принимать участие в исте-
чении, покрывая выпрессованный
пруток неравномерным слоем как
бы инородного материала. Рис. 42
показывает, как происходит затека-
ние металла из мертвых объемов.
Четвертый период прессования
начинается с момента поступления
в пруток металла из загрязненного
окислами объема V2. В прутке по-
явится прессутяжка, схема образо-
вания которой, по Швейсгуту, пока-
зана на рис. 43. Чтобы избежать вы-
пуска прутков с прессутяжкой,
Швейсгут предлагает оставлять в
контейнере прессостаток, равный по
длине диаметру контейнера.
Рис. 41. Течение составного
слитка из меди и латуни
Гипотеза Швейсгута о так назы-
ваемых «трех объемах», выдвинутая им на примере прессования
латуни, не подтвердилась «а других цветных металлах и сплавах.
Последующими работами, главным образом отечественных ис-
следователей, было показано, что гипотеза Швейсгута представ-
64
Теоретические основы прессования
дяет лишь частный случай истечения металлов и не является за-
коном, характеризующим течение всех металлов и сплавов.
Было установлено, что истечение металла из матрицы начи-
нается не после заполнения (металлом всего объема контей-
Рис. 44. Деформирован-
ная координатная сетка
после прессования меди
из контейнера диаметром
180 лии
нера, а уже ио время запрессовки кон-
тейнера.
Доказано, что в отличие от весьма не-
равномерного истечения латуни, наблю-
давшегося Швейсгутом, прессование ме-
ди происходит более равномерно. Медь
из контейнера вытекает слой за слоем
[13], и только прессование в шероховатом
контейнере искажает характер истечения
меди. Кривая изменения вытяжки по
длине слитка, характеризующая неравно-
мерность истечения, в случае прессова-
ния меди идет совершенно иначе, чем для
латуни (ом. рис. 24). Незначительная не-
равномерность истечения меди видна из
рис. 44, на котором показана деформиро-
ванная координатная сетка, полученная
на медном слитке диаметром 175 мм,
длиной 350 мм при прессовании его на
пруток диаметром 60 мм.
Таким образом, гипотеза Швейсгута
частично была опровергнута и было по-
казано, что образование трех объемов
при прессовании — это частный случай
из числа различных картин истечения,
возникающих при прессовании в разных
условиях.
Исследование Сарычева
Изучая истечение дюралюминия П. А.
Сарычев [15] установил, что при прессова-
нии без смазки из нагретого контейнера
объем металла следует разбить не на три,
а на два объема, схематично показанные
на рис. 45: V,—сердцевина слитка и
К2 — периферия. Эти объемы разделяет
область сдвигов, смещающаяся во время
прессования к центру слитка. Образова-
ние объема К2 обусловлено трением между стенками горячего
контейнера и слитка. Металл как бы прилипает к стенкам кон-
тейнера и, в первую очередь, вытекает конусный объем V); одна-
ко одновременно течет и объем V2, образуя на периферии прут-
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу^
ка ободок (мелкораздробленных кристаллов. Толщина этого обод-
ка увеличивается по мере истечения (рис. 46).
При прессовании дюралюминия из сравнительно холодного
контейнера приварка металла к стенкам контейнера значительно
меньше, и поэтому течение дюралюминия в этом случае приобре-
тает другой характер. Как видно из рис. 31, деформация ограни-
чивается в основном объемами металла, лежащими непосред-
ственно около матрицы, тогда как при прессовании из горячего
контейнера деформация охватывает весь объем слитка. В связи
с этими различными условиями прессования координатная сетка
изменяется не одинаково: при прессовании из холодного контей-
нера (без смазки) пережима координатной сетки в верхней ча
сти слитка практически нет, а при прессовании из нагретого
контейнера (без смазки) такой пережим образуется.
Рис. 45. Схема образования двух объемов при
прессовании дюралюминия (по П. А. Сарычеву)
Прессование дюралюминия из нагретого контейнера со смаз-
кой показывает более равномерный характер истечения без пере-
жима в верхней части слитка.
Изменение вытяжки квадрата координатной сетки по длине
прутка для разных методов прессования дюралюминия (табл. 1)
показано на рис. 47. При прямом прессовании со смазкой наблю-
дается наиболее равномерный характер течения; при прессова-
нии без смазки неравномерность истечения показывает непре-
рывный рост по мере увеличения вытяжки.
Т аблица 1
Условия прессования прутков из дюралюминия различными методами
Способ прессованая Температура, °C Диаметр, мм Кривая на рис« 47
прутка контей- нера прутка контей- нера
Прямое со смазкой 430 250 120 280 1
Прямое без смазки ... 1 440 ) 420 250—300 124 60 280 170 2 3
'' в В. Жолобов и Г. И. Зверев
chipmaker.ru
I
I
I'
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Рис 46. Образование ободка на прессованном
а — передний конец прутка; б — сечение прутка на одной трети длины от
ка иа границе
прутке из дюралюминия (закалка при 505°):
переднего конца; в — то же, две трети от переднего конца; г — сечение прут-
прессутяжкн [16]
5
Теоретические основы прессования
1 chipmaker.ru
I
68
Исследование Эдельмана
На основе изучения истечения алюминиевых сплавов при
Прямом прессовании прутков без смазки, А. С. Эдельман 1181,
вводя понятие о так называемом «защемленном» объеме, счита-
ет, что металл при прессовании в одно очко разбивается на 5
объемов (рис. 48) *: Vt — объем с сильно деформированным зер
ном, образующий после рекристаллиза|ции крупнокристалли-
ческое кольцо на значительной длине прутка (этот объем нахо-
дится между объемами У2 и Уц
по Сарычеву); V2 — защемлен-
ный объем металла, структура
которого сходна со структурой
Рис. 48. Схема образова-
ния пяти объемов
(по А. С. Эдельману)
прутка, см
Рис. 47. Изменение неравно-
мерности вытяжки среднего
квадрата при прессовании дюр-
алюминия различными спосо-
бами [17]
Мертвых объемов у матрицы (У4) и прессшайбы (Vs); Уз — серд-
цевина слитка, испытывающая вытяжку под влиянием всесторон-
него сжатия.
В соответствии с этим делением слитка на пять объемов
Эдельман разбивает процесс прессования на четыре периода:
первый период — период «запрессовки» слитка в контейнере;
второй период начинается с момента истечения металла через
отверстие матрицы и заканчивается при появлении поверхност-
ных слоев слитка из объема Vt в изделии; третий период начи-
нается с внедрения поверхностного объема Vj слитка в изделие
М оканчивается с появлением первых порций металла из защем-
ленного объема 14. расположенного у матрицы; наконец, с мо-
1 При прессовании в несколько очков металл разбивается на 6 объемов.
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу^
мента проникновения в изделие металла из мертвого, объема
у матрицы начинается четвертый период.
По исследованиям С. И. Губкина 191, разделение металла
в контейнере на отдельные объемы является условным, завися-
щим главным образом от исходных гипотез каждого исследова-
теля. Поэтому такие разделения нельзя считать общей законо-
мерностью. Следует отметить, что помимо достаточной обосно-
ванности утверждений Губкина об условности разделения на
объемы, эти разделения не уточняют наших представлений о те,
чении металла.
§ 9. ОБРАЗОВАНИЕ ТРЕЩИН НА ПРУТКЕ
И МЕРЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
На прессованных прутках иногда наблюдаются поверхност-
ные и внутренние трещины (рис. 49, 50). Первые появляются
чаще, вторые — значительно реже. Образование трещин связано
с возникновением дополнительных растягивающих напряжений.
Наложение их на основные напряжения, созданные прессовани-
ем, может вызвать появление в некоторых участках очага дефор-
мации больших растягивающих напряжений, способных разру-
шить прессуемый металл, если пластичность его в момент прес-
сования недостаточна. Пластичность металла зависит от
температуры, которая, в свою очередь, обусловлена степенью к
скоростью деформации. При небольших скоростях прессования,
а следовательно, и скоростях деформации, температура в очаге
деформации может быть ниже зоны высокой пластичности.
При высоких скоростях прессования большие количества тепло-
ты деформации и трения могут значительно повысить темпера-
туру у очага деформации и также вывести ее из зоны максималь-
ной пластичности. Таким образом, образование трещин прямо
связано со степенью деформации и скоростью прессования,
а также с пластичностью металла в условиях растяжения.
Непосредственной причиной возникновения трещин на
поверхности прутка является отставание периферийных слоев от
центральных во время прессования. Это отставание и вызывает
появление растягивающих напряжений, разрывающих металл.
Трещина, возникшая в поверхностном слое, углубляется затем
внутрь вытекающего прутка вследствие концентрации напряже-
ний. При этом форма трещин, как указывает И. М. Павлов 1341,
обусловливается скоростью ее углубления и скоростью движения
металла. Показанные на рис. 49 образцы имеют различную фор-
му трещин, так как различны причины их появления. Так, на
дюралюминиевом прутке трещины напоминают елочку, ветви
которой соединены вокруг центрально расположенного ствола.
Причине!! образования таких трещин является чрезвычайно вы-
сокая скорость истечения металла.
chipmaker.ru
70 Теоретические основы прессования
Трещины на прутке БрОФ6,5Д4 имеют совсем другую форму:
они направлены перпендикулярно оси прутка и доходят почти до
.его середины. Течение металла шло, очевидно, при небольшой
скорости, но при высокой температуре, соответствующей зоне
хрупкости сплава.
Рис. 49 Образование наружных трещин при прессовании:
а — дюралюминия; б — бронзы БрОФ6,5-0,15; в — оплава ЛС59-1
Наконец, трещины на прутке из сплава ЛС59-1 образуют как
бы серию конусных воронок с заворотами у основания конуса.
Причиной образования этих трещин было прилипание к матрице
,в процессе истечения сплава, находящегося в недостаточно пла
стичном состоянии.
Внутренние трещины образуются вследствие отставания цен-
тральных слоев от периферийных. Если слиток не был достаточ-
но прогрет перед прессованием, то более низкая температура
центральных слоев и, следовательно, более высокое их сопротив-
ление деформированию (по сравнению с периферийными слоями)
вызовет значительное отставание центральных слоев от перифе-
рийных и этим создает в первых растягивающие напряжения,
вызывающие разрушения в этих слоях. Показанный на рис. 50
внутренний разрыв произошел у прутка из сплава МАЗ вслед-
ствие плохого прогрева слитка.
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу 7 \
Таким образом, появление трещин при прессовании в значи-
тельной мере зависит от свойств металла или сплава. Известно,
что чистые металлы почти не образуют трещин при прессовании
(медь, магний, алюминий и др.). Но достаточно того, чтобы ме-
талл был загрязнен примесями, понижающими его пластичность
при высокой температуре, как в определенных температурно-ско-
ростных условиях возникают трещины. Что же касается сплавов,
Рис. 50 Внутренняя трещина в прессованном прутке из сплава
МВЗ
то для многих из них существуют определенные температурные
области хрупкости при прессовании. Верхней и нижней грани-
па м этих областей соответствуют определенные значения скоро-
сти истечения, интервал между которыми обусловливает появ-
ление трещин в прессованных изделиях.
Для того чтобы установить условия появления трещин при
прессовании и предупредить их, следует изучить пластичность
сплава при различных температурах прессования, построить
диаграмму пластичности его и на основании этой диаграммы
установить температурно-скоростной режим прессования сплава.
Образование трещин можно исключить применением проти-
водавления, которое, выравнивая скорости истечения, уменьшает
или совсем исключает появление растягивающих напряжений.
chipmaKer.ru
I
|
I
I
I
1
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицуТА
Противодавление можно осуществить, увеличивая длину калиб
рующего пояска матрицы или применяя специальные устройства.
На рис. 51 приведена схема прессования с противодавлением 1351
Применение противодавления дает весьма положительные ре-
зультаты при прессовании хрупких металлов и сплавов (рис. 52)
и особенно полученных металло-керамическим путем (из метал-
лических порошков)
Рис. 52. Заготовка из высоколегированного
сплава, полученная обычным прессованием
(а) и путем прессования с противодав
лением (б) [35]
§ 10. ПРЕССОВАНИЕ С РУБАШКОЙ
Прессование с рубашкой характеризуется тем, что прессшай-
ба имеет диаметр меньше диаметра контейнера. При этом процес-
се металл срезается прессшайбой и рубашка в форме тонкостен-
ного цилиндра остается в контейнере (рис. 53). Все поверхност-
ные дефекты, которые образуются в слитке в результате отливки
или нагрева перед прессованием, остаются в рубашке и вместе
с прессостатком идут в отход, не попадая в изделие. Такой
организованный вывод дефектов слитка в отходы и является
преимуществом этого способа прессования. Рубашка должна,
полностью удаляться из контейнера после каждого прессования.
В противном случае оставшиеся в контейнере части рубашки бу-
дут запрессовываться в следующий пруток. Рубашка обычно
удаляется с прессостатком, а ее остатки удаляются продвиже-
нием контрольной прессшайбы.
Образование рубашки как результат срезания прессшайбой
поверхностного слоя слитка подтверждает рис. 54, на котором
chipmaker.ru
74
Теоретические основы прессования
видно сохранившееся от слитка клеймо. Это доказывается и тем,
что длина рубашки (а) всегда меньше длины слитка (б). Полу-
чение целой равносторонней рубашки зависит главным образом
от величины зазора между прессшайбой и контейнером и от
Рис. 53. Схема прессования прутка с
рубашкой:
1 — слиток; 2 — пруток; 3 — матрица; 4 —
прессшайба; 5 — рубашка; 6 — контейнер;
7 — пуансон
некоторых свойств прессуемого металла. Чем больше зазор
между прессшайбой и контейнером, тем равномернее толщина
рубашки. Однако зазор не может быть очень большим, так как
Рис. 54. Рубашка из сплава БрАЖН 10-4-4
в этом случае вследствие уменьшения сопротивления течению
металл потечет не в матрицу, а в увеличенный зазор между кон-
тейнером и шайбой. Повышенная вязкость прессуемого металла,
например, меди, затрудняет процесс срезания металла и, тем
самым, образования рубашки. У вязких металлов и сплавов ру-
Прямое прессование круглого прутка через одноканальную конич. матрицу^
Рис. 55. Прессшайбы для
опытов по прессованию
меди с рубашкой
башка получается неполной, разностенной и рваной. Как пока-
зали опыты 115], получение полной, равносторонней рубашки
зависит не только от величины зазора между прессшайбой и
контейнером, но и от формы прессшайбы и температуры нагрева
металла.
Для образования хорошей рубашки прессшайба должна
иметь острые кромки.
На рис. 55 показаны формы испытанных прессшайб. Пресс-
шайбы 1,2,4 и 5 совершенно не дали
рубащки, наилучший результат был по-
лучен на прессшайбах 3 и 6.
Понижение температуры металла,
так же как и прессование на холодной
прессшайбе, вызывая уменьшение вяз-
кости, способствует получению более
полной рубашки. Склонность некото-
рых металлов, как например алюми-
ния и его сплавов, к прилипанию к
инструменту также препятствует про-
цессу прессования с рубашкой, кото-
рое поэтому применяется лишь для
металлов и сплавов с невысокой вяз-
костью и малой прилипаемостью к
контейнеру, как например ЛС59-1,
БрАЖМцЮ-3-1,5, БрАЖН 10-4-4 и др.
Рубашка задерживает скольжение
металла по торцовой поверхности
прессшайбы в направлении к оси кон-
тейнера и этим уменьшает распростра-
нение центральной прессутяжки. По-
этому для сплавов, склонных к образо-
ванию больших прессутяжек, как на-
пример латуни и алюминиевые брон-
зы, прессование с рубашкой обяза-
тельно.
На рис. 56, а показана макроструктура прессостатка, полу-
ченного при прессовании прутка сплава ЛС59-1 с полной равно-
сторонней рубашкой, на рис. 56, б — при прессовании того же
сплава в тех же условиях, но без рубашки, и на рис. 56, в пока-
зана запрессовка остатков рубашки в прессостатке. На попереч-
ных сечениях прутков указаны (в метрах) расстояния от
прессостатка до мест, на которых взяты эти темплеты. Как ви-
дим, при полной равносторонней рубашке прессутяжка совсем
не наблюдается, а при прессовании без рубашки прессутяжка
распространилась на длину прутка свыше 4 м.
I chipmaker.ru
Прямое прессование сплошного прутка через плоскую матрицу
77
ГЛАВА V
ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ПРЯМОМ
ПРЕССОВАНИИ ПРУТКА СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ
ПЛОСКУЮ ОДНОКАНАЛЬНУЮ И МНОГОКАНАЛЬНУЮ
МАТРИЦЫ
§ 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ ПРИ ПРЕССОВАНИИ КРУГЛОГО
ПРУТКА ЧЕРЕЗ ПЛОСКУЮ ОДНОКАНАЛЬНУЮ МАТРИЦУ
Ранее было показано влияние формы матрицы на характер
истечения. Как видно из рис. 35, неравномерность истечения по
вышается при увеличении
угла a-наклона образующей
канала и при переходе от
конической матрицы к пло-
ской.
Было указано также, что
при прессовании в кониче-
скую и в плоскую матрицы
в углах контейнера около
матрицы образуется мерт-
вый объем металла (упру-
гая зона), не участвующий
в истечении до тех пор, пока
прессшайба не дойдет до
этого объма. Но размер
мертвого объема при прес-
совании с различными мат-
рицами различен: при плос-
кой матрице он больше, чем
при конической. Такое влия-
ние формы матрицы на ве-
личину мертвого объема
объясняется тем. что проек-
ции элементарных сил тре-
ния, возникающих на боко-
вой поверхности матрицы,
на плоскость, перпендику-
В
Рис. 57 Схема образования мертвых
объемов металла при прессовании в
плоскую (а) и в коническую матри-
цы (б):
1 матрица; 2—мертвый объем металла;
3 — слиток
лярно оси канала матрицы, с увеличением угла а возрастают и
Достигают своего максимума при а = 90°, т. е. при плоской мат-
рице. На рис. 57 показана схема действия сил трения и образо-
вания мертвых объемов при прессовании в плоскую и кониче
скую матрицы. Величина и форма мертвого объема зависят так-
же от свойств металла, условий прессования, определяющих
78
Теоретические основы прессования
силы трения, и от величины вытяжки. С увеличением силы тре-
ния мертвый объем увеличивается и наоборот. На рис. 58 пока-
заны макрошлифы прессостатков двух сплавов: БрАЖМц10-3-1,5
и МА5. При прессовании этих сплавов образовались различные
по величине мертвые объемы металла (не деформированные
крупнокристаллические участки). Очевидно, силы трения у пер-
Рис. 58. Макроструктуры прессостатков при прессовании сплавов
БрАЖМ 10-3-1,5 (а) и МА5 (6)
вого сплава были значительно ниже, чем у второго. На этих же
рисунках видно влияние вытяжки. С уменьшением вытяжки уве-
личивается угол (3, образуемый границей мертвого объема метал-
ла и плоскостью матрицы, иногда называемый углом естествен-
ного истечения (рис. 58). На рис. 59 показано 'изменение угла (3
в зависимости от величины вытяжки при прессовании алюминие-
вых сплавов, по С. Н. Тарантову [36].
У металлов, которые сильно окисляются при нагреве перед
прессованием или плохо свариваются при прессовании (медь,
Прямое прессование сплошного прутка через плоскую матрицу
79
сплавы МНЖМц30-0,8-1,0, БрОФ6,5-0,4, сталь), иногда зона
мертвого объема скалывается, как показано на рис. 60.
Образование больших мертвых объемов исключает выход на
поверхность прутка дефектов, имеющихся на поверхности слит-
ка. В этом основное преимущество плоской матрицы по сравне-
конической. Поэтому
случаях, когда тре-
получать очень чи-
поверхность прутка.
НИЮ с
в тех
буется
стую
применяют плоские матрицы.
Рис. 60. Скалывание металла мертвен
го объема из прессостатка (сплав
МНЖМц30-08 1,0)
Рис. 59. Изменение угла р есте-
ственного истечения в зависи-
мости от величины вытяжки
(по С. Н. Тарантову)
§ 2. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ ПРИ ПРЕССОВАНИИ
НЕКРУГЛОГО ПРОФИЛЯ ЧЕРЕЗ ОДНОКАНАЛЬНУЮ ПЛОСКУЮ
МАТРИЦУ
К качеству поверхности профилей некруглых сечений ввиду
трудностей последующей обработки поверхности предъявляются
повышенные требования. Поэтому их прессуют через плоские или
близкие к ним по форме матрицы, при которых образуются до-
статочные мертвые объемы, препятствующие выходу дефектов
слитка на поверхность профиля. Основной особенностью процес-
са течения некруглого профиля в отличие от круглого является
возникновение больших дополнительных неравномерных дефор-
маций, обусловленных отсутствием геометрического подобия се-
чений слитка и прессованного изделия. Это приводит к большой
неравномерности скоростей истечения отдельных участков про-
филя, особенно несимметоичных. Такой неравномерности истече-
80
Теоретические основы прессования
ния способствует неравномерность удельной поверхности профи-
ля, падающей на единицу объема каждого из его участков.
У более тонких элементов профиля удельная поверхность
больше, поэтому они остывают быстрее, чем толстые элементы,
сопротивление пластическому деформированию их выше, и они
должны вытекать медленнее, чем толстые. Но так как вытяжка
таких элементов может быть значительно больше вытяжки тол-
стых, то захолаживание проявляется менее заметно, чем опере-
жение.
В результате такого общего воздействия неравномерности де-
формаций, температур и сил трения выходящий из очага дефор-
мации профиль часто искривляется, и если скорости движения
крайних участков профиля сильно превышают скорости участ-
ков, расположенных ближе к центру тяжести сечения профиля,
образуются винтовые фигуры, совершенно искажающие профиль.
Рис. 61. Профиль, скрученный при прессовании
На рис. 61 показан прессованный профиль для петли, скру-
ченный в виде винта. Для предотвращения таких искривлений
применяются матрицы с разной шириной калибрующих поясков.
На тонкостенных участках профиля ширина пояска меньше, на
толстостенных — больше.
По работе Б. И. Матвеева [37], скорости истечения достаточ-
но хорошо выравниваются в том случае, если на всех участках
профиля отношения контактных поверхностей калибрующегося
пояска к соответствующим частям сечения профиля равны меж-
ду собой. Задача сводится к определению ширины калибрующе-
го пояска матрицы для разных участков профиля. Допустим,
что сложный профиль имеет два участка: участок 1 с тонкой
стенкой, имеющий площадь сечения Fb и участок 2 с толстой
стенкой профиля сечением F2. Обозначим через и П2 перимет-
ры соответствующих участков профиля, а через 1\ и /2 — ширину
калибрующего пояска матрицы для соответствующего участка
профиля. Тогда, задавшись значением ширины калибрующего
Прямое прессование сплошного прутка через плоскую матрицу
81
(1-V)
пояска матрицы для участка 1, можно определить ширину пояс-
ка матрицы на участке 2 по формуле
I ~ ^^1^2
2 П2Рг
Иногда для торможения толстостенных участков профиля кроме
увеличения ширины поиска на лицевой поверхности матрицы со
стороны входа металла создают угол торможения или насверли-
вают углубления — «тормоза», способствующие выравниванию
течения профиля.
В последнее время при прессовании профилей, близких по
своей форме к прямоугольным, например при прессовании так
называемых монолитных панелей, для уменьшения неравномер-
ности деформации и снижения усилий при прессовании стали
применять слитки и контейнеры прямоугольной формы.
§ 3. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ПРЕССОВАНИИ
ЧЕРЕЗ МНОГОКАНАЛЬНУЮ МАТРИЦУ
Многоканальные матрицы имеют плоскую или близкую к ней
форму. Обжимающая часть очага деформации многоканальной
матрицы имеет форму нескольких воронкообразных углублений,
образуемых в сплошной упругой зоне.
Многоканальные матрицы применяются при прессовании
круглых прутков, а также профилей простых и сложных форм.
Круглые прутки прессуются через многоканальную матрицу при
большой производственной программе, особенно при небольших
диаметрах прессуемых прутков, когда целесообразно применять
слитки больших размеров. Некруглые профили прессуются через
•многоканальные матрицы как для выполнения больших произ-
водственных программ, так и для выравнивания деформаций при
прессовании несимметричных профилей. В этом случае располо-
жением нескольких несимметричных профилей симметрично от-
носительно центра матрицы достигается некоторое уменьше-
ние неравномерности деформаций по поперечному сечению слит-
ка, что заметно улучшает процесс. Иногда для повышения рав-
номерности деформации на одной и той же матрице располага-
ют каналы разных форм и одновременно прессуют профили раз-
ных форм и размеров.
Количество каналов в многоканальной матрице бывает весь-
ма значительным, особенно при прессовании круглых прутков
малых сечений. Известно применение матрицы с 30 каналами и
более. Процесс истечения через многоканальные матрицы мало
отличается от процесса истечения через одноканальные матри-
цы. Это видно на макрошлифе прессостатка многоканального
прессования, приведенного на рис. 62.
® В. в. Жолобов и Г. И. Зверев
82
Теоретические основы прессования
Однако рассматривая процесс прессования через многока-
нальные матрицы необходимо учесть одно важное дополнитель-
ное обстоятельство — неравенство скоростей истечения металла
из разных каналов. Опыт показывает, что, как общее правило,
при многоканальном прессовании отдельные профили вытекают
с разными скоростями и что на скорости истечения влияют сле-
дующие основные факторы: форма и размеры поперечного сече-
ния каждого профиля и их соотношение; расположение центра
Рис. 62. Макроструктура прессостатка сплава
ЛС59-1 после прессования через 4-канальную
матрицу
тяжести канала относительно центра матрицы; ширина калибру-
ющего пояска и даже скорость прессования. Многочисленными
опытами, проведенными разными исследователями (в том числе
и нами) с применением различных матриц (рис. 63 и табл. 2),
установлены следующие общие закономерности, определяющие
соотношения в скоростях истечения отдельных профилей много-
канальной матрицы.
1. При расположении нескольких круглых каналов одинако-
вых размеров симметрично к центру матрицы и на одинаковых
один от другого расстояниях (рис. 63, матрица 8) и при равно-
мерном нагреве слитка все прутки вытекают с одинаковыми ско-
ростями.
/Id a-b-c-d
84
Теоретические основы прессования
2. При таком же расположении круглых одинаковых каналов,
но с одним дополнительным каналом в центре центральный пру-
ток может вытекать ,и быстрее, чем периферийные, и медленнее,
в зависимости от расстояния периферийных каналов от центра
матрицы. На рис. 64, а показаны прутки, полученные при прес-
совании через матрицу 1 (рис. 63), в которой периферийные ка-
налы находятся на расстоянии 15 мм от центра. Центральный
Рис. 64. Прутки, прессованные через матрицу с
расстояниями между отверстиями 15 (а) и 20 мм (б)
пруток получился короче средних — очевидно, он вытекал со ско-
ростью, меньшей чем периферийные. На рис. 64, б показаны
прутки, прессованные через матрицу 7, отличающуюся от матри-
цы 1 только расстоянием периферийных каналов от центра —
оно больше и составляет 20 мм. В этом случае центральный пру-
ток получился длиннее периферийных — очевидно, он вытекал со
скоростью, большей чем периферийные. Такое повышение ско-
рости центрального прутка при удалении периферийных каналов
от центра объясняется тем, что при этом увеличивается объем
центральной части слитка, идущей на образование центрально-
го прутка, и уменьшаются объемы периферийных частей слитка,
из которых образуются периферийные прутки.
3. При прессовании через матрицу с круглыми каналами,
имеющими одинаковые сечения, но разную ширину калибрующих
Прямое прессование сплошного прутка через плоскую матрицу
85
поясков (матрица 5 на рис, 63), быстрее текут прутки из каналов
с меньшей шириной поясков.
4. При прессовании профилей одинаковой формы, но разных
сечений (матрицы 2, 3 и 4) быстрее те-
кут профили с большими сечениями,
5. При большой разности сечений про-
филей (матрица 6) возможны разные со-
отношения скоростей истечения. При ма-
лых скоростях прессования (в наших опы-
тах 6 мм/мин) круглый пруток сечением
180 мм2 вытекал быстрее плоского сече-
нием 60 мм2 (рис. 65, а), а при повыше-
нии скорости истечения до 15 мм!мин по-
лучилось обратное явление — толстый
пруток вытекал медленнее (рис. 65, б).
*
Рис. 65. Соотношение длины прутка и поло-
сы при скорости прессования 6 (а)
и 15 мм!мин (б)
а
Характеристики многоканальных матриц, применявшихся
профилей
Таблица 2
при прессовании
№ матрицы Форма отверстия и размеры, мм Число отверстий Г еометрическая вы гяжка (средняя) Ширина калибрующего пояска, мм
00 -Ч СТ> СЛ 4^ СдЗ кэ — '* л»-4—* S 0 7 0 5 и 10 07’5x25 П 10x25 □ ЮхЮ $10x25 0 5 0 15 $20x3 07 0 7 5 2 2 2 4 2 5 8 10,2 20,0 5,25 5,60 25 8,3 10,3 6,3 3,0 3,0 3,0 3,0 3 и 5 3,0 3,0 3
86 Теоретические основы прессования
ГЛАВА VI
ТЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ПРЯМОМ ПРЕССОВАНИИ
ТРУБ И ПОЛЫХ ПРОФИЛЕЙ
Прессование труб производится либо из слитка, в котором
пр о д', ивкой или другими .методами предварительно образована
осевая полость для иглы, укрепленной в пуансоне или иглодер-
жателе, либо из сплошного слитка через матрицу с вмонтирован-
ной иглой. В том и другом случае характер течения металла при
методе прямого прессования существенным образом отличается
от течения при прессовании прутков. При прессовании труб из
полого слитка течению металла препятствует трение не только
о стенки контейнера и матрицы (так же как при прессовании
прутков), но также о поверхность иглы. Игла всегда располага-
ется в середине слитка и это благоприятно сказывается на ха-
рактере истечения: трение о поверхность иглы выравнивает те-
чение металла по сечению слитка. При прессовании труб через
матрицу с вмонтированной иглой нож матрицы, к которому при-
креплена игла (рис. 15), подпирает движущийся металл и тем
самым также несколько выравнивает скорости течения перифе-
рийных и центральных слоев слитка. В связи с этим при прессо-
вании труб уменьшается или совсем исключается возможность
образования центральной прессутяжки.
§ 1. ПРОЦЕСС ПРОШИВКИ
Прошивкой называется процесс образования осевой полости
(отверстия) в сплошном слитке или в заготовке выдавливанием
металла иглой. Эта полость может быть получена и другими ме-
тодами, в частности винтовой прокаткой, отливкой полого слит-
ка или высверливанием. Но эти процессы, давая одинаковые ге-
ометрические результаты, не имеют прямого отношения к про-
цессу прессования. Поэтому далее рассматривается лишь про-
цесс прошивки выдавливанием металла иглой. Прошивка может
быть полной и неполной. В первом случае при прошивке образу-
ется сквозное осевое отверстие за счет выдавленной металличес-
кой пробки, идущей в отход. Во втором случае слиток или заго-
товка после прошивки принимает форму стакана без образова-
ния пробки. При методе совмещенного прессования труб прошив-
ка получается комбинированной. На первой стадии получается
стакан, на второй — юкончаиие (прошивки с удалением дна это-
го стакана. Схема течения металла при прошивке с выдавлива-
нием пробки показана на рис. 66, заимствованном из работы
Г. А. Смирнова-Аляева 1381. Из схемы видно, что на некотором
начальном этапе процесс прошивки происходит без отрыва проб-
Течение металла при прямом прессовании труб и полых профилей 87
ки от основной массы металла; затем происходит отрыв, немину-
емо сопровождающийся образованием на поверхности отрыва
(которая впоследствии перейдет на внутреннюю поверхность
трубы) микро- и даже макроразрушений. Эти разрушения в
дальнейшем, при производстве из полученных трубных заготовок
тонкостенных труб, могут дать сквозные отверстия — «свищи»,
совершенно недопустимые в таких изделиях. Поэтому если труб-
ная заготовка предназначена для получения тонкостенных труб,
прошивка не применяется, а полость в слитке образуется боль-
шей частью сверлением. Не применяется прошивка и при прес-
совании сплавов с высоким сопротивлением деформированию
Рис. 66. Схема течения металла при образовании осевой
полости прошивкой
(МНЖМц30-0,8-1,0; БрОФ7-0,2; Д1; Д16; В95 и др.) в связи с
большими напряжениями, возникающими в игле и вызывающи-
ми их частую поломку. Не применяется процесс прошивки и в
тех случаях, когда это связано с большими потерями на образо-
вание пробки.
Операции прошивки предшествует обязательная операция
распрессовки слитка, т. е. сжатие его до заполнения объема меж-
ду слитком и стенками контейнера. Эта операция необходима
потому, что в противном случае при прошивке может произойти
искривление иглы в сторону зазора между стенками контейнера
и слитка и труба получится разностенной. Поэтому при прес-
совании труб на прессах без прошивного устройства необходимо
принимать меры для тщательной центровки полости слитка или
заготовки.
r.ru
88
Теоретические основы прессования
§ 2. ТЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ПРЕССОВАНИИ ТРУБ
ИЗ ПОЛОГО СЛИТКА ИЛИ ЗАГОТОВКИ
Исследования характера течения при прессовании труб из
полых заготовок описаны в работах [26 и 39]. Эти исследования
показали следующее:
1. Характер течения металла при прессовании труб более
равномерен, чем сплошных прутков и профилей; в пределах
обычно применяемых углов наклона образующей матрицы к ее
оси характер течения практически не изменяется (на рис. 67—
69 показаны результаты прессования, производившегося из сма-
занного контейнера через коническую матрицу, а на рис. 70_-
73—через плоскую матрицу).
Рис. 67. Координатная сетка после прессования медной трубы в
коническую матрицу с различной степенью обжатия:
1 — 20°/о; 2 — т0; 3 — 6Wo, 4 — 80“/о; 5 — 90%
2. Передняя торцовая часть заготовки, с которой начинается
процесс прессования, выходит на наружную поверхность трубы;
задняя торцовая часть, которой заканчивается процесс прессова-
ния, наоборот, переходит на внутреннюю поверхность трубы,
Это видно из схемы, показанной на рис. 74 и из фотографии вну-
тренней поверхности прессованной трубы (рис. 75), полученной
путем насечки торцовых поверхностей заготовки 139]. Вот почему
необходима тщательная обработка поверхностей трубной заго-
товки.
3. Если трубная заготовка сделана из нескольких концентри-
ческих трубчатых слоев, то выпрессованная труба состоит из та-
ких же более тонких концентрических слоев. Такая заготовка
и труба из двух слоев — медного и латунного — показаны на
рис. 76. Эта важная особенность прессования используется в
промышленности для производства биметаллических труб [40].
Рис. 68. Координатная сетка после прессования трубы из сплава
Л62 в коническую матрицу:
1 _ обжатие 20'/.; 2 — 40'/.; 3 — 60'/.; 4 — 80*/.; 5 — 90%
Рис. 69. Координат-
ная сетка после прес-
сования трубы из
сплава БрОФ4-0,25 в
коническую матрицу:
/ — обжатие 20%; 2 —
80°/«; 3— 90%
Рис. 70. Координатная сетка после прессования медной трубы
в плоскую матрицу:
/ — обжатие 20'/.; 2 — 40%; 3 — 60'/.: 4 — 80%>; 5 ЭО’.’о
Рис. 71. Координатная сетка после прессования трубы из
сплава Л62 в плоскую матрицу:
/ — обжатие 20°/»; 2 — 40%; 3 — 60"/»; 4 — 8О"/о; 5—90"/.
Рис. 72 Координатная сетка после прессования трубы из спла-
ва БрОФ4-0,25 в плоскую матрицу:
1 —обжатие 20%; 2 — 40'/.; 3 — 60"/.; 4 — 80%; 5 — 90%
Рис. 73. Координатная сетка после прессования трубы из спла-
ва МНЖМц-30-0,8-1,0 в плоскую матрицу;
1 — обжатие 20»/о; 2 — 80"/о; 3 — 90% [19]
Рис. 74. Схема перехода
торцовых поверхностей
полой трубной заготовки
на внутреннюю и наруж-
ную поверхности трубы:
/ — заготовка; 2 — передняя
торцовая поверхность;
3 — задняя торцовая поверх-
ность; 4 — труба
—Направление истечения
Рис. 75. Наружная и внутренняя поверхность трубы (на торцовых по-
верхностях заготовки сделана насечка)
92
Теоретические основы прессования
r.ru
4. Смазка контейнера при прессовании труб имеет такое же
положительное значение, как и при прессовании прутков. Как
видно из рис. 77, углубления на слитке, сделанные до прессова-
ния, скользят по поверхности смазанного контейнера, в то вре-
мя как при прессовании из несмазанного контейнера они втяги-
ваются в слиток.
Рис. 76. Разрез двухслойной
трубы с прессостатком
Рис. 77. Прессостаток латунного
слитка после прессования из сма-
занного (а) и несмазанного кон-
тейнера (б) [26]
Прессование труб с рубашкой не производится, так как при
этом неизбежно неравномерное срезание рубашки, что приводит
к изгибу иглы и, следовательно, к разностенпости трубы.
§ 3. ТЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ПРЕССОВАНИИ ТРУБ ИЗ СПЛОШНОГО
СЛИТКА ЧЕРЕЗ МАТРИЦУ С ВМОНТИРОВАННОЙ ИГЛОЙ
Течение металла при прессовании труб через матрицу с вмон-
тированной иглой принципиально мало отличается от течения
металла через многоканальную матрицу. Небольшое различие
заключается лишь в наличии на матрице с вмонтированной иг-
лой ножа, разделяющего металл на два, а иногда и на несколь-
ко потоков, что видно из рис. 78, на котором приведены фотогра-
фии прессостатков, заимствованные из работ С. Н. Тарантова [99].
Как уже было указано, нож матрицы создает подпор, снижая
скорость течения центральных слоев слитка и способствуя умень-
шению или почти полному исчезновению прессутяжки. Образо-
Рис. 78. Прессостатки при прессовании труб из
сплава АВ через матрицу с вмонтированной иглой;
длина прессостатка [99]:
а - 125 л<л<; б — 103 мм: в — 70 мм
r.ru
94 Теоретические основы прессования
вавшиеся отдельные потоки металла входят в кольцевую щель,
образуемую матрицей и иглой, там снова встречаются и свари-
ваются, образуя трубу. Надежная сварка их может быть достиг-
нута только при достаточно большом гидростатическом давле-
нии. Этому способствуют достаточно высокая степень деформа-
ции и широкий калибрующий поясок матрицы, силы трения ко-
торого повышают гидростатическое давление в очаге деформа-
ции.
Ухудшают сварку швов низкая температура металла и попа-
дание в швы окислов и загрязнений. Как уже отмечалось, в ми-
ровой практике до настоящего времени освоено прессование
труб через такие матрицы только из сплавов на алюминиевой
и магниевой основе. Очевидными преимуществами прессования
труб через матрицы с вмонтированной иглой являются: возмож-
ность вести прессование труб на обычных прутковых прессах без
прошивного устройства; повышение выхода годного благодаря
сокращению отходов на образование пробки; уменьшение раз-
ностенности трубы.
Обширное исследование процесса прессования труб из алю-
миниевых сплавов через матрицы с вмонтированной иглой про-
ведено С. Н. Тарантовым.
§ 4. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ПРЕССОВАНИИ
ПОЛОГО ПРОФИЛЯ НЕКРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ
Полые профили некруглых сечений могут иметь одно или
несколько замкнутых отверстий круглой или некруглой формы,
осесимметричных, с одной или несколькими плоскостями сим-
метрии или совершенно не симметричных. На рис. 79 приведен
пример полого профиля несимметричной формы с несколькими
отверстиями. Основной особенностью течения металла при прес-
совании полых, как и сплошных профилей сложных форм попе-
речного сечения, является большая неравномерность скорости
истечения отдельных участков профиля, часто приводящая к ко-
роблению, разрывам, незаполнению отверстия матрицы, к пере-
мещению (уводу) иглы, изменяющему размеры профиля по срав-
нению с заданными. Чем меньше у поперечного сечения профи-
ля плоскостей симметрии, тем, в общем случае, больше неравно-
мерность скоростей течения металла, тем эффективнее должны
быть мероприятия для возможного выравнивания этих скоростей.
Мерами, способствующими некоторому выравниванию ско-
ростей течения, являются:
а) такое расположение профиля на матрице, при котором
обеспечивается более или менее одинаковое питание каждого
участка профиля от соответствующего ему участка слитка, ина-
че говоря, более или менее одинаковые вытяжки по участкам.
Течение металла при прямом прессовании труб и полых профилей 95
Это особенно важно на участках с отверстиями;
б) применение дополнительных (паразитных) отверстий;
в) применение двух- трехочковых матриц;
г) изменение ширины калибрующих поясков на разных
участках профиля, как это было изложено выше для случая,
прессования сплошных профилей различного сечения через мно-
гоканальную матрицу.
Рассмотрим для примера течение металла при прессовании
картера вала авиационного двигателя (рис. 80) без применения
мероприятий по выравниванию скоростей. Центр О отверстия
Рис. 79. Полый профиль несимметрич-
ной формы сечения с несколькими от-
верстиями
Лолка профиля
Рис. 80. Разрез картера
расположен на оси иглы и слитка. В этом положении профиля
на матрице площадь первой половины профиля значительно
меньше площади его второй половины. Поэтому так называемая
«естественная» 1 вытяжка в первой половине будет больше, чем
во второй. Но так как естественной вытяжке мешает целостность
профиля, то при прессовании часть металла первой половины за-
готовки вынуждена перетекать во вторую половину. При таком
течении металла неизбежно перемещение иглы ко второй поло-
вине и тем самым уменьшение толщины h полки. Если разрезать
пропрессованный полый профиль, то можно видеть следующую
картину: передний конец картера имеет толщину полки до 20 мм\
к середине толщина постепенно уменьшается и доходит до 14—
15 мм, а к заднему концу нижняя полка снова утолщается до
18—20 мм на заднем срезе. Утолщение объясняется тем, что по
мере укорочения слитка игла своим основанием приближается к
Матрице и начинает в большей степени сопротивляться изгибу
(уводу), в результате чего толщина нижней полки вновь увели-
чивается.
Для выравнивания течения металла и устранения изгиба иг-
лы, как было указано, применяют дополнительные отверстия в
* «Естественной» называют условно возможную вытяжку при таком про-
цессе, когда каждая часть профиля как бы образуется только из соответствую-
щей ей части слитка, без учета силовых связей между этими частями, обуслов-
ленных целостностью слитка.
Теоретические основы прессования
chipmaker.ru
96
соответствующей части матрицы. Пример подобного решения во-
проса показан на рис. 81. Для выравнивания скорости истечения
при прессовании профиля междуанкерных соединений в матрице
сделано дополнительное отверстие а, которое компенсирует из-
лишнее истечение металла в «ножку» б профиля и устраняет по-
водку иглы и изгиб всего профиля по его длине. В результате
Рис. 81. Чертеж матрицы для
прессования профиля междуан-
керных соединений
Рис. 82. Матрица для прессова-
ния несимметричного полого про-
филя
прессованное изделие получается прямолинейным и имеет по-
стоянное сечение по длине профиля. Другой пример матрицы для
прессования несимметричного полого профиля с дополнительным
паразитным отверстием, выравнивающим скорости течения ме-
талла, показан на рис. 82. Прессование полых профилей слож-
ных форм удобнее вести через уменьшающие разностенносгь
матрицы с вмонтированной иглой. Однако применение таких
матриц для тяжелых металлов и сплавов пока не освоено.
ГЛАВА VII
ТЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ОБРАТНОМ ПРЕССОВАНИИ
§ 1. ТЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ПРЕССОВАНИИ ПРОФИЛЕЙ
СПЛОШНЫХ СЕЧЕНИЙ
Ранее было показано, что при методе обратного прессования
слиток в течение всего процесса остается неподвижным относи-
тельно контейнера. Поэтому здесь отсутствуют силы трения ме-
талла о стенки контейнера, что уменьшает усилия прессования
по сравнению с методом прямого прессования и изменяет харак-
тер течения металла.
Рис. 83. Прессостатки на разных этапах прессования обратным методом
98
Теоретические основы прессования
При прессовании методом прямого прессования зона дефор-
мации часто распространяется на всю длину слитка, при методе
обратного прессования зона деформации сосредоточивается око-
ло матрицы, а вся основная масса металла остается неподвиж-
ной и не меняет ни своей структуры, ни свойств до подхода
к матрице. Это подтвержда-
Рис. 84. Изменение координатной сетки
при прессовании обратным (/) и пря-
мым (2) методами
ют макроструктуры пресс-
остатков (а—д) на различ-
ных этапах процесса, пред-
ставленные на рис. 83. При
прямом прессовании кон-
тактное боковое трение за-
тормаживает движение по-
верхностных слоев слитка и
создает у входа в обжимаю-
щую часть очага деформа-
ции большие упругие зоны.
При обратном прессовании
до самого подхода к матри-
це наблюдается равномер-
ное движение металла поч-
ти без образования упругой
зоны у матрицы. Это на-
глядно видно из рис. 84, где
приведены координатные
сетки при прессовании обо-
ими методами [41]. Прессо-
вание в многоочковую мат-
рицу дает такую же кар-
тину.
На рис. 85 показаны мак-
роструктуры продольного
разреза прессостатка спла-
ва ЛС59-1. В первом случае
(рис. 85, а) слиток диаметром 150 мм прессовался в шесть ручь-
ев диаметром 10,6 мм (показан продольный разрез слитка через
два противолежащих прутка); во втором случае (рис. 85, б) тот
же слиток пропрессован в один ручей диаметром 29 мм; и там,
и здесь зона деформации находится около .матрицы.
Сосредоточение зоны деформации при методе обратного прес-
сования вблизи матрицы резко уменьшает прессутяжку и позво-
ляет вести процесс с самым .минимальным прессостатком.
Однако этот метод имеет и свои недостатки. Отсутствие уп
ругой зоны у торца матрицы приводит к тому, что окислы и дру-
гие дефекты с поверхности слитка могут попадать на поверх-
ность прессованного изделия, ухудшая его качество. Такой пере-
Рис. 85. Продольный разрез прессостатков сплава ЛС59-1 при прессова-
нии обратным методом
chipmaker.ru
I
Рис. 86. Схема изготовления труб большого диаметра методом об-
ратного прессования:
/ — ввод заготовки в контейнер; 2— прессование; 3 — установка противника;
4 — отделение прессостатка
Рис. 87. Координат-
ные сетки, характе-
ризующие движение
металла при прес-
совании труб методом
встречного течения
при степени вытяжки
к = 2 (а) и Х= 3,8 (б)
(по материалам инж.
В. В. Дикова)
Течение металла при обратном прессовании
101
ход дефектов с поверхности слитка на прессованное изделие
можно исключить прессованием с рубашкой. Однако обратное
прессование с рубашкой также имеет свои отрицательные сто-
роны.
1. Металл, как известно, всегда течет в направлении наи-
меньшего сопротивления. При обратном прессовании и зазоре
между матрицей и контейнером металл может течь не только в
этот зазор с образованием рубашки, но и в рабочее отверстие
матрицы, тогда как при прямом прессовании металл у пресс-
шайбы может течь только в зазор между нею и контейнером.
Поэтому для получения полноценной рубашки при обратном
прессовании ее толщина должна быть заметно больше, чем при
прямом, что понижает выход годного.
2. Продолжительность некоторых отдельных операций и осо-
бенно удаления прессостатка и рубашки увеличивается.
3. Некоторые металлы и сплавы, например алюминиевые,
вообще нельзя прессовать с рубашкой.
Поэтому метод обратного прессования не получил достаточ-
ного распространения. Однако имеются все основания полагать,
что механизация и автоматизация прессов позволяют применить
метод обратного прессования для большинства тяжелых цветных
металлов и сплавов.
§ 2. ТЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ ПРЕССОВАНИИ ТРУБ
В производстве труб метод обратного прессования применяет-
ся для получения труб больших диаметров, примерно 300 мм
и более (схема этого процесса показана на рис. 86); при прессова-
нии труб крупных и средних размеров методом совмещенного
прессования для неполной прошивки, без образования пробки;
при производстве тонкостенных стаканов (ударное прессование).
На рис. 87 приведены координатные сетки прессостатков, ха-
рактеризующие движение металла в рассматриваемом процессе.
Эти рисунки показывают, что как и во всяком процессе об-
ратного прессования, зона деформации сосредоточена вблизи
выходной щели; высота этой зоны уменьшается с увеличением
степени деформации или вытяжки (Ах, >Лх„,); поверхностные
дефекты слитка выходят на поверхность трубы или стакана.
При этом методе прессования возможен изгиб пуансона,
вследствие чего труба или стакан получаются с большой раз-
ностенностью, неравномерной по длине (большей у входного кон-
ца и меньшей у конца трубы, вблизи донной части прессован-
ной гильзы).
Только последующая обточка, обычно применяемая в тех-
нологии производства крупных труб, устраняет указанные де-
фекты.
chipmaker.ru
102 Теоретические основы прессования
ГЛАВА VIII
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ О ПРОЦЕССЕ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА
ПРИ ПРЕССОВАНИИ ПРУТКОВ, ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ
В гл. IV—VII были рассмотрены закономерности течения ме-
талла при различных способах прессования прутков, профилей и
труб. Обобщая сходные черты и отличительные особенности каж-
дого способа прессования, можно сделать следующие основные
выводы:
1. Во всех разновидностях процесса прессования вид дефор-
мированного состояния очага деформации определяется двумя
главными активными деформациями укорочения и одной мак-
симальной главной деформацией удлинения, являющейся в боль-
шей части очага деформации пассивной, но в некоторых услови-
ях процесса переходящей в активную (главным образом вбли-
зи контактных поверхностей).
2. Во всех разновидностях процесса прессования вид напря-
женного состояния очага деформации определяется в большей
его части тремя главными нормальными напряжениями сжатия
и иногда в меньшей его части, преимущественно у контактных
поверхностей, двумя главными нормальными напряжениями
сжатия и одним главным нормальным напряжением растяже-
ния. Лишь в редких случаях ненормального течения процесса та-
кой вид напряженного состояния появляется в центральных сло-
ях очага деформации.
3. Все процессы прессования протекают при сравнительно
большой неравномерности деформации как по длине, так и по
поперечному сечению прессизделия. Главные деформации удли-
нения, как правило, растут от центральных слоев прессизделия к
периферийным и от переднего конца к заднему.
Также изменяются деформации простого сдвига в направле-
нии, параллельном оси прессованного изделия. Передний конец
прессованного изделия, как правило, подвергается весьма не-
большим деформациям.
4. Во всех процессах прессования неравномерность деформа-
ции, определяемая величиной искривлений ранее прямых попе-
речных линий координатной сетки или, что то же самое, макси-
мальными сдвиговыми деформациями в осевом направлении,
тем ниже (при прочих равных условиях), чем меньше напряже-
ния контактного трения на всей или на части контактной поверх-
ности, поверхность скольжения, угол наклона образующей об-
жимающей части канала матрицы, геометрическая вытяжка.
В связи с таким влиянием перечисленных факторов наблю-
даются:
а) наибольшая неравномерность при прессовании методом
прямого прессования через плоскую матрицу без смазки;
Основные выводы о процессе течения металла при прессовании 103
б) наменьшая неравномерность при обратном прессовании
через коническую матрицу со смазкой;
в) средняя неравномерность при прямом прессовании через
коническую матрицу со смазкой;
г) увеличение (до некоторого предела) неравномерности де-
формации при прямом прессовании с увеличением длины слитка.
При повышении напряжений трения эта предельная длина блит-
ка возрастает;
д) увеличение неравномерности деформации с уменьшением
прочностных свойств прессуемого металла (ввиду относительно-
го увеличения напряжения трения) и наоборот.
5. Неравномерность деформаций повышется с увеличением
неравномерности механических свойств слитка или заготовки.
Поэтому необходимо стремиться к созданию таких условий прес-
сования, при которых прессуемый сплав состоял бы из мини-
мально возможного количества фаз (предварительная гомогени-
зация, температурный режим) и по возможности не охлаждался
бы инструментом (подогрев контейнера).
6. Скорость прессования (и истечения), оказывая влияние на
напряжение трения, температуру очага деформации и степень ее
равномерности по очагу деформации, оказывает часто очень
сильное влияние на степень неравномерности деформаций. Поэ-
тому каждому комплексу условий прессования соответствует
свой оптимальный скоростной режим.
7. Неравномерность деформаций увеличивается при прессова-
нии некруглых профилей из круглого слитка. Симметричность
профиля уменьшает неравномерность деформации. Для умень-
шения неравномерности деформаций при прессовании профилей,
близких к прямоугольным, целесообразно применять прямоу-
гольные слитки и контейнеры.
8. Прессование через многоочковую матрицу, по сравнению с
одноканальной, увеличивает неравномерность деформаций, но не
вносит принципиальных изменений в характер течения процесса
прессования.
9. При прессовании через круглую одноочковую матрицу ско-
рость движения элементарных объемов в осевом направлении
уменьшается от центра к периферии.
10. Скорость истечения отдельных участков некруглого про-
филя неодинакова: она, как правило, уменьшается с увеличени-
ем удельной поверхности, падающей на единицу объема, т. е. тол-
стостенные участки вытекают быстрее тонкостенных.
Скорость истечения отдельных участков профиля можно вы-
равнять изменением ширины калибрующего пояска матрицы на
соответствующем участке. Чем тоньше участок профиля, т. е. чем
больше его удельная поверхность на единицу объема, тем короче
Должен быть калибрующий поясок.
104 Теоретические основы прессования
11. При прессовании через многоканальную матрицу скорос-
ти истечения из каждого канала в общем случае 'неодинаковы.
Скорости истечения одинаковы только при одних и тех же разме-
рах каналов и их симметричном расположении относительно оси
слитка. Скорость истечения из центрального канала (если он
имеется) может быть и больше и меньше скоростей истечения из
периферийных каналов в зависимости от расположения перифе-
рийных каналов относительно оси слитка и стенок контейнера, а
также от их количества, иначе говоря, от величины тех частей
объема слитка, которыми питаются соответствующие каналы:
чем больше объем, питающий канал, тем больше скорость исте-
чения.
12. У входа в обжимающую часть очага деформации незави-
симо от формы матрицы, образуется упругая зона (мертвый объ-
ем). Величина и форма этой упругой зоны зависят от формы ма-
трицы, напряжений трения, метода прессования и степени дефор-
мации. При прямом прессовании упругая зона больше, чем при
обратном, поэтому изгиб продольных линий периферийных слоев
координатной сетки при обратном прессовании более интенсивен,
чем при прямом. С увеличением степени деформации изгиб гра-
ниц упругой зоны, представляющих собою поверхности скольже-
ния, увеличивается. Величина упругой зоны тем больше, чем вы-
ше напряжение контактного трения.
13. Упругая зона препятствует выходу на поверхность прессо-
ванного изделия дефектов боковой поверхности слитка; с увели-
чением поверхности скольжения, разделяющей упругую и плас-
тичную зоны, чистота поверхности прессованного изделия уве-
личивается. Поэтому для получения очень чистой поверхности
применяют плоскую матрицу, а прессование ведут без смазки.
14. При методе обратного прессования вследствие резкого
уменьшения упругой зоны на поверхность прессованного изде-
лия выходит значительно больше дефектов слитка, чем при пря-
мом истечении.
15. Для предотвращения выхода поверхностных дефектов
слитка на поверхность прессованного изделия часто применяют
прессование с рубашкой. Рубашка при обратном истечении обра-
зуется труднее, чем при прямом. Поэтому толщина ее стенки
больше и соответственно увеличиваются потери на ее образова-
ние.
Рубашки не применяются при прессовании вязких сплавов,
при которых затрудняется образование тонкостенных рубашек,
а также сплавов, легко схватывающихся с инструментом, так как
затрудняется последующее извлечение рубашки из контейнера.
16. В конечном периоде прессования, когда длина слитка ста-
новится заметно меньше его диаметра, процесс прессования пе-
реходит в процесс, аналогичный осаживанию, с тем лишь разли-
Основные выводы о процессе течения металла при прессовании Ю&
чием, что металл течет от периферии к оси. В этот период начи-
нается питание канала матрицы периферийными слоями слитка
и наблюдается интенсивное скольжение металла не только по
контактной поверхности матрицы, но и по прессшайбе. В резуль-
тате образуются центральная и боковые прессутяжки.
Для предотвращения попадания поверхностных дефектов
слитка, задержанных упругой зоной в прессованные изделия и
образования прессутяжек необходимо оставлять прессостаток.
17. Образовние прессутяжек начинается тем раньше, чем
больше неравномерность деформации. Поэтому прессизделие в
наибольшей мере бывает поражено прессутяжками обоих видов
при прямом прессовании без смазки через плоскую матрицу, и в
наименьшей степени — при обратом прессовании через коничес-
кую матрицу со смазкой.
Уменьшение неравномерности деформации одновременно вле-
чет уменьшение прессутяжек.
При прессовании с рубашкой прессутяжка уменьшается. Дли-
на слитка, если она превышает примерно его диаметр, практи-
чески не влияет на величину прессутяжки. Поэтому следует при-
менять слитки максимально возможной длины.
18. Возможность появления на некоторых участках очага де-
формации растягивающих напряжений требует ведения процес-
са в температурных зонах максимальной пластичности металла
при растяжении. В противном случае возможны как периферий-
ные, так и осевые разрывы в прессованном изделии.
19. При прессовании труб неравномерность деформации по
поперечному сечению меньше, чем при прессовании прутков.
Вследствие перехода торцовых поверхностей слитка на на-
ружную и внутреннюю поверхность трубы необходима тщатель-
ная обработка торцовых поверхностей слитка или заготовки.
При прессовании труб прессостатки по сравнению со сплош-
ными профилями получаются меньше.
20. При полной прошивке слитков перед прессованием труб
На внутренней поверхности образуются межкристаллитные раз-
рывы, ухудшающие качество внутренней поверхности труб. Поэ-
тому в сплавах с малой пластичностью при растяжении, а также
йри прессовании трубных заготовок для тонкостенных труб (на-
пример, радиаторных) осевую полость в заготовке образуют
пред в а р ител ьным сверлен и ем.
21. Процесс прессования необходимо вести при оптимальных
температурно-скоростных режимах, соответствующих заданным
Условиям процесса и свойствам прессуемых металлов и сплавов.
chipmaker.ru
106
Теоретические основы прессования
ГЛАВА IX
УСТАНОВЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-СКОРОСТНОГО
РЕЖИМА ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Основными технологическими параметрами большинства го-
рячих процессов обработки металлов давлением являются сте-
пень деформации, температура и скорость деформации._,Эти па-
раметры ^определяют термомеханический режим процесса. При
прессовании степень деформации не является определяющим
технологическим^факторомГТгак как напряженное состояние (в
основном трехосное сжатие) позволяет вести процесс с какой
угодно “большой степенью деформации, которая ограничивается
“ не технологическими свойствами сплава, а техническими возмож-
Постями оборудования в создании больших напряжений на пресс-
шайбе Поэтому основными технологическими параметрами
процесса прессования считаются температура и скорость дефор-
мации, объединяемые обычно в одно понятие температурно-ско-
ростной режим прессования. Такое объединение основано на тес-
ной связи этих двух параметров между собою в процессе прес-
сования. Как известно из предыдущего, процессы прессования
ведутся при несравнимо более высоких степенях деформации,
чем при других процессах обработки металлов давлением. Высо-
кие степени деформации вызывают образование больших коли-
честв тепла, повышающего температуру деформируемого метал-
ла в очаге деформации, и чем больше скорость прессования или
истечения, тем выше поднимается температура. Поэтому темпе-
ратура нагрева металла перед прессованием (в сочетании со ско-
ростью прессования) должна быть такой, чтобы в очаге дефор-
мации и особенно на его боковых контактных поверхностях тем-
пература деформируемого металла находилась в интервале мак-
симальной пластичности при растяжении. Соблюдая это усло-
вие, можно обеспечить такое течение процесса прессования, при
котором поверхностные слои прессуемого металла не будут раз-
рушаться. Необходимость соблюдать это условие вытекает из то-
го, что на периферийных слоях деформируемого прессованием
металла появляются дополнительные растягивающие напряже-
ния, которые могут перевести трехосное сжатие в другой вид на-
пряженного состояния с одним растягивающим напряжением,
при котором пластичность металла падает, а способность его к
разрушению возрастает.
Таким образом, научное обоснование оптимального режима
прессования требует определения таких температурно-скорост-
ных условий, при которых достигается максимальная пластич-
ность прессуемого металла при заданной степени деформации.
Температурно-скоростной режим процесса прессования
107
Определение таких условий встречает большие трудности,
так как не только процессы растяжения или сжатия цилиндри-
ческих образцов, но даже моделирование процесса прессования
не может полностью воспроизвести всех условий производствен-
ного процесса, определяющих пластичность прессуемого металла.
Поэтому наиболее надежным способом определения пластично-
сти является испытание металла или сплава на обычном произ-
водственном оборудовании в реальных условиях деформации.
Такие испытания весьма трудоемки, а иногда и трудно осущест-
вимы; поэтому предварительному определению поддаются лишь
ориентировочные температурно-скоростные интервалы, подлежа-
щие уточнению в заводских условиях. Такие определения ведут-
ся на основе анализа диаграмм пластичности или диаграмм де-
формируемости с учетом некоторых основных закономерностей,
относящихся к влиянию температуры на структуру и свойства
прессованных изделий и на течение процесса прессования.
§ 2. ДИАГРАММЫ ПЛАСТИЧНОСТИ И ДЕФОРМИРУЕМОСТИ
Диаграмма пластичности представляет собой сводную диаг-
рамму, получаемую различными методами определения пластич-
ности в различных условиях деформации. Обычная диаграмма
пластичности состоит из нескольких кривых, показывающих ре-
зультаты следующих испытаний:
1) осаживание образцов при различных температурах при
медленном воздействиии сил и установление границ появления
трещин на осаженном образце;
2) осаживание образцов при различных температурах при
быстром воздействии сил и установление границ появления тре-
щин на осаженном образце;
3) испытание на растяжение при высоких температурах и оп-
ределение относительного удлинения образца 6 (%) и относи-
тельного сужения поперечного сечения Ф (%);
4) динамические испытания и определение ударной .вязкости
а.к (кгм/см2) в зависимости от температуры.
На рис. 88 показаны типичные диаграммы пластичности маг-
ния и сплава МА2. На такой диаграмме можно ориентировочно
Определить температурный интервал максимальной пластичности
при горячей деформации металла. Ниже в разделе «Технология
прессования» будут приведены диаграммы пластичности боль-
шинства цветных металлов и сплавов.
С. И. Губкин ввел в науку о деформации твердого тела поня-
тие деформируемости (421 Под деформируемостью понимается
показатель, учитывающий одновременно как способность метал-
лов к пластическому формоизменению, так и характер наблюдае-
мого при этом разрушения [43]. Количественное представление о
chipmaker.ru
108
Теоретические основы, прессования
деформируемости дают показатели пластичности совместно с по-
казателями сопротивления пластическому формоизменению. Та-
кое совмещение указанных показателей привело к введению по-
нятия «деформируемости». Различают единичную и среднюю де-
формируемость. Под единичной понимается деформируемость,
полученная при одном каком-то определенном виде нагружения,
например при растяжении.
Рис. 88. Типичные диа-
граммы пластичности маг-
ния (/) и сплава МА2 (2)
Единичная деформируемость МД определяется выражением
МП — емакс-)-кр (емакс—1)> (1 — IX)
где емакс — максимальная степень пластического формоизмене-
ния, получаемая при заданных условиях нагруже-
ния. Максимальная степень формоизменения пред-
ставляется выражением, изменяющимся от 0 до 1.
При растяжении это будет сужение поперечного се-
чения образца— сужение шейки:
ф =
Y fo
где f0—площадь сечения образца до растяжения;
fp— площадь сечения шейки после растяжения.
При сжатии максимальная степень деформации
И- hTp
емакс — и j
П
где Н— высота образца до испытания;
Лтр — высота образца при появлении трещины.
Если Лтр = 0, то это значит, что образец при сжатии не разруша-
ется и емакс = 1. Если образец разрушается без следов пласти-
ческой деформации, то /гтр =Н и емакс=0.
Коэффициент кр в формуле (I—IX) — это коэффициент вида
разрушения. Он изменяется в пределах от 0 до 1. Для вязкого
разрушения kp =0, для хрупкого kp = 1. При смешанном раз-
Температурно-скоростной режим процесса прессования
109
рушении kp имеет промежуточные значения, которые опреде-
ляются по величине площади вязкого разрушения излома. По
требованиям практики вполне достаточно определять единичные
деформируемости при линейном растяжении и линейном сжа-
тии, т. е.
МР2~^МР^М-Рс-,
2
где tAD-i — средняя механическая деформируемость, определен-
ная по методу двух показателей;
М£)р—единичная механическая деформируемость при рас-
тяжении;
М£)с— единичная механическая деформируемость при
сжатии.
Диаграмма деформируемости при различных температурах,
так же как и диаграмма пластичности, дает возможность устано-
вить ориентировочный температурный интервал прессования, со-
ответствующий максимальной деформируемости.
В приложении II приведены сведения о деформируемости не-
которых промышленных цветных металлов и сплавов.
§ 3. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ
НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕССОВАННЫХ
ИЗДЕЛИЙ
Проследим влияние температурного режима прессования на
структуру и механические свойства весьма распространенного
сплава ЛС59-1.
Механические свойства — предел прочности аь, (кг/мм2) и от
носительное удлинение б(%) были определены на прутках, про-
прессованных в одних и тех же постоянных условиях: температу-
ра контейнера 140—170°, поддерживаемая при прессовании на-
гревом прессовавшихся слитков; состав сплава, отвечающий сред-
нему содержанию меди 58—59%; толщина рубашки 1 мм; ско-
рость прессования 65-—70 мм/сек; постоянные высота прессостат-
ка и геометрические факторы: диаметр слитка 175 мм, длина
450 мм, диаметр прессуемого прутка 30 мм. При прессовании в
одно очко это соответствует вытяжке А = 34,0 и степени обжатия
Ф = 97,1%.
В этих опытах переменным был один только фактор — темпе-
ратура слитка перед началом прессования, которая изменялась
в широком пределе 620—770°.
Влияние температуры нагрева слитка на механические свой-
ства приведено в табл. 3.
Эти результаты показывают, что механические свойства прес-
сованных прутков почти не зависят от изменения температуры
нагрева слитка в рассмотренных пределах.
chipmaker.ru
110 Теоретические основы прессования
Таблица 3
Механические свойства прессованных прутков сплава JIC59-1
Темпера- тура слитка °C Передняя часть Средняя часть Конечная часть
аь, кг/мм* г,. % г, % кг/мм* %
620 45,0 32,3 45,2 31,8 47,7 21 8
670 45,3 34,5 46,6 32,0 47,4 21,3
720 42,9 34,7 44,1 32,9 47,5 24,7
770 45,4 32,7 46,5 30,3 47,9 24,8
На рис. 89—92 приводятся микроструктуры прессованных
прутков из сплава ЛС59-1 при различных температурах нагрева
слитка.
Микрошлифы изготовлены в продольном направлении перед-
ней а, средней б и конечной в части прессованного прутка по
середине его сечения.
На всех приведенных микрофотографиях видны две фазы:
а и (3.
Однако после прессования при низкой температуре (—620°)
большое развитие получила строчечная структура не только в
задней части, но и в середине прутка. Прессование при темпера-
туре слитка 670° дает строчечность только в задней части прут-
ка; при прессовании в области температур 720—770° строчечность
отсутствует. Более того, при температуре 770° по всей длине пру-
тка наблюдается микроструктура, близкая к микроструктуре ли-
того сплава. Эти результаты указывают на необходимость
вести прессование при температурах, превышающих температуру
фазовых превращений.
§ 4. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ И СОСТОЯНИЯ ПРЕССУЕМОГО МЕТАЛЛА
ИЛИ СПЛАВА НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИНТЕРВАЛ ПРЕССОВАНИЯ
Классическое исследование процесса истечения металлов,
проведенное h. С. Курнаксвым и С. Ф. Жемчужным 15, 44] и по-
следующие капитальные работы С. И. Губкина и П. А. Захарова
[45] К. Ганзера [46]; Е. М. Савицкого [47] и др. позволяют сделать
следующие общие выводы относительно температурного интер-
вала прессования:
1. Чистые металлы могут прессоваться в широком интервале
температур, если в этом интервале не претерпевают аллотропи-
ческих превращений.
2. Примеси в чистых металлах в значительной степени огра-
ничивают интервал температур прессования.
। chipmaker.ru
I
I
I
Рис. 91. To же, что на рис. 89. Температура Рис. 92. То же, что на рис. 89. Температура
слитка 720° слитка 770о
Температурно-скоростной режим процесса прессования
113
3. Сплавы различных металлов с точки зрения величины ин-
тервала температур прессования можно разделить на три боль-
шие группы 1481:
а) сплавы-смеси неоднородные, состоящие в твердом состоя-
нии из двух или более фаз;
б) сплавы однородные — твердые растворы, состоящие из од-
ной фазы;
в) сплавы с интерметаллическими соединениями.
В первой группе сплавов (неоднородных смесей) может поя-
виться необходимость значительно понизить температуру прессо-
вания в связи с образованием в них эвтектик с низкой температу-
рой плавления. Для таких сплавов температурный интервал зна-
чительно уже, чем для прессования чистых металлов.
Для второй группы сплавов (твердые растворы) температур-
ный интервал шире, чем для сплавов первой группы, но несколь-
ко уже, чем для чистых металлов.
В третьей группе сплавов (интерметаллические соединения)
прессование может вестись только в узких интервалах темпера-
тур, преимущественно высоких.
Практика показывает, что образование в сплаве интерметал-
лического соединения значительно сужает температурный интер-
вал прессования.
Например, при добавке в медь олова образуются соединения
меди с оловом СщДп, Cu3Sn, и поэтому прессование меднооло-
вянных сплавов типа БрОФ6,5-0,15, БрОФ4-0,25 может вестись
только в узких температурных интервалах. Медноцикковые
сплавы имеют сравнительно широкий интервал температур прес-
сования. Однако добавка олова к этим сплавам значительно су-
жает этот интервал. Только значительное повышение содержа-
ния цинка в оловосодержащих латунях, обусловливающее пере-
ход сплавов в область |3-фазы, позволяет легко обрабатывать их
прессованием в широком интервале температур. Это объясняется
тем, что меднооловянные соединения, не растворимые в а-лату-
ни, растворимы в (3-латунях [49].
Иное наблюдается в группе медноцинковых сплавов, содер-
жащих свинец. Известно, что свинец не образует с медью ни
твердых растворов, ни химических соединений; при охлаждении
медносвинцовых сплавов свинец кристаллизуется почти в эле-
ментарном виде. Точно так же не растворяется свинец и в а-ла-
туни, образуя легкоплавкие прослойки по границам зерен.
Поэтому .прессование а-латуни, содержащей низкоплавкий
свинец, сильно затруднено. Однако свинец, не растворяясь и в
(3-латуни, большей частью располагается внутри зерен, чем и
ослабляется его вредное действие [172]. Поэтому (3-латуни и спла-
вы этого типа с добавкой свинца легко обрабатываются прессо-
ванием .в широком интервале температур.
r.ru
114 Теоретические основы прессования
§ 5. УСТАНОВЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО
ИНТЕРВАЛА ПРЕССОВАНИЯ
Температурный интервал прессования определяется мини-
мальной и максимальной температурами отдельных участков
прессуемого металла в очаге деформации в течение всего процес-
са прессования. Оптимальным температурным интервалом счи-
тается такой, при котором заданные качественные характеристи-
ки прессизделия получаются при минимальной стоимости прессо-
вого передела. Стоимость прессового передела, как известно, за-
висит от производительности пресса, выхода годного, расхода
энергии на прессование, прогрев слитка и подогрев контейнера.
Но при этом следует иметь в виду, что иногда улучшение одного
какого-либо фактора, определяющего стоимость передела, может
вызвать ухудшение другого. Примером такого противоположно-
го действия отдельных факторов на результаты прессования мо-
жет служить целесообразность уменьшения температуры нагре-
ва слитков дюралюминия с целью прессования его на повышен-
ных скоростях, при которых сильно возрастает температура ме-
талла в очаге деформации. Между тем такое понижение темпера-
туры нагрева слитка ведет к повышению рабочих напряжений и.
следовательно, к повышению затрат энергии на прессование.
Этот пример указывает на сложность определения комплекса ус-
ловий, определяющих оптимальный температурный интервал.
Однако во всех случаях в самом начале необходимо найти
вообще возможный температурный интервал прессования. Этот
интервал находится по диаграмме пластичности или по диаграм-
ме деформируемости с учетом диаграммы состояния прессуемого
металла. Но при этом необходимо иметь в виду следующее. В на-
чальный момент прессования, когда из матрицы выходят первые
порции металла, они имеют несколько более низкую темпера-
туру, чем последующие. Это объясняется охлаждением металла
вследствие отдачи тепла более холодной матрице и несколько по-
ниженной температурой металла у переднего торца слитка. Да-
лее, из матрицы начинает выходить металл из средней части
слитка с более высокой температурой, подогреваемый теплом ра-
боты деформации и контактного трения.
Так продолжается до тех пор, пока из матрицы не начнет вы-
текать несколько остывший в контейнере металл с понижающей-
ся температурой. При прессовании тяжелых металлов и сплавов
такое понижение начинается после выхода 70—80% прессован-
ного изделия (в зависимости от температуры подогрева контей-
нера и скорости деформации). Понижение температуры при исте-
чении может повести к образованию строчечной структуры. Это,
заставляет повышать нижний предел температурного интервала.
Иногда диаграммы пластичности или деформируемости ука-
Температурно-скоростной режим процесса прессования
115
зывают на целесообразность вести прессование при сравнительно
пониженных температурах. Примером может служить дюралю-
миний. Однако понижение температуры прессования, вызывая
повышение сопротивления деформированию, хотя и уменьшает
неравномерность деформаций, но одновременно ведет к увели-
чению необходимого усилия прессования, что может быть огра-
ничено силовыми характеристиками пресса. Поэтому прессование
приходится вести при более высоких температурах, чем те, кото-
рые указывают диаграммы пластичности и деформируемости.
При высоких температурах нагрева некоторые металлы и
сплавы 1интен'сивно окисляются и образуют большое количество
окалины, как например медь, медноникелевые и титановые спла-
вы. В этом случае необходимо вести процесс при низких темпе-
ратурах, так как при большом количестве окалины прессованное
изделие получается недоброкачественным — окалина появляется
не только на его поверхности, но запрессовывается и во внутрен-
ние слои.
При высоких температурах у некоторых металлов (например,
алюминиевые сплавы, алюминиевые бронзы) появляется повьн
шенная способность прилипания к инструменту. При прессова-
нии таких сплавов также приходится понижать температурный
интервал.
Таким образом, устанавливая температурный интервал прес-
сования, необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на ре-
зультат прессования, и в каждом отдельном случае применять
режим, обусловливающий получение оптимальных производ-
ственных показателей по производительности оборудования, вы-
ходу годного, заданным свойствам и качеству прессованных .из-
делий. Выбор температуры нагрева слитка перед прессованием.
требует учета изменения при прессовании,
"особенно в^ломент выхода металла из очага деформации—
В прилОЖёИйй’ТУ приведены применяемые в производстве
температуры нагрева слитков некоторых металлов и сплавов пе-
ред прессованием.
§ 6. ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ И СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ
НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ И СИЛОВЫЕ УСЛОВИЯ ПРЕССОВАНИЯ
Важными факторами, оказывающими решающее влияние на
температурные и силовые условия прессования, являются сте-
пень и скорость деформации. При прочих равных условиях уве-
личение степени и скорости деформации ведет к двум противо-
положным последствиям: с одной стороны, увеличивается коли-
чество выделяющегося в единицу времени тепла работы дефор-
мации и трения, что повышает температуру очага деформации
и понижает сопротивление прессуемого металла пластическому
Iеоретические основы прессования
chipmaker.ru
116
деформированию; с другой стороны, возрастает интенсивность
процесса упрочнения, и так как для процесса разупрочнения
остается меньше времени, то сопротивление пластическому де-
формированию увеличивается.
Взаимодействие этих двух конкурирующих процессов опре-
деляют основные условия прессования. Этим обусловлена необ-
ходимость изучения влияния отдельных факторов на скорость
деформации.
Скоростью деформации W, как известно, называется степень
деформации, выраженная через максимальную главную дефор-
мацию и отнесенная к продолжительности деформации, т. е.
W = . 62—IX)
dt&
Скорости деформации отдельных элементарных объемов оча-
га деформации не одинаковы. Определение этих скоростей весь-
ма трудоемко и неэффективно, поэтому в инженерных расчетах
обычно ограничиваются определением средней скорости дефор-
мации (W'c) по всему очагу, полагая ее равной
I (3-IX)
где в — максимальная главная деформация;
ta — общая продолжительность процесса деформации.
В расчетах по прессованию за главную максимальную де-
р _______________________________________р
формацию принимают либо обжатие t s---------- , либо инте-
рн
тральный показатель 1пХ в зависимости от данных, имеющихся
в распоряжении расчетчика. В том и другом случае принимае-
мая максимальная главная деформация соответствует централь-
ным слоям деформируемого металла. Все остальные слои име-
ют главные максимальные деформации, превышающие рассмат-
риваемую, однако это превышение невелико. Такая неточность,
как и осреднение скорости деформации по всему очагу, допусти-
мы, потому что, как известно из прикладной теории пластично-
сти [501, только очень большие изменения скорости деформации
оказывают заметное влияние на температурные и особенно си-
ловые условия процесса пластического деформирования. Так,
например, по Н. С. Курнакову и С. Ф. Жемчужному [5], повыше-
ние скорости деформации в десять раз повышает давление исте-
чения всего в 1,7 раза. ' ~
Продолжительность процесса деформации определяется из
отношения
• <4“1Х)
^сек г к^ист
Температурно-скоростной режим процесса прессования
117
Объем обжимающей части очага деформации В оч прходится
определять также лишь приближенно.
И. Л. Перлин 151] рекомендует определять Воч исходя из сле-
дующих допущений:
1. При прессовании сплошного круглого профиля через кони-
ческую матрицу обжимающей частью очага деформации являет-
ся усеченный конус, ограниченный боковой поверхностью матрш
цы и торцовыми плоскостями АИ Бн и А кБк (рис. 93, а). При таком
допущении
__ ДрЧ =---------------- Di; ) (х 4~ X -f- 1 ) (5_IX)
Вс£к 6tg а1'ист
И
W ___ _______6tg аУцст е_____
(O„-DK) (х-|УГ+1)
2. При прессовании сплошной, круглого профиля через пло-
скую матрицу обжимающей часть.э очага деформации являет-
ся шаровой пояс АВСД (рис. 93, б). При таком допущении
где
у _ Воч
Д~ R
CfcK
3D2
(6-ix;
(7-IX)
£н-^2(-~°н-а)
3. При прессовании сплошного круглого профиля через пло-
скоконическую или радиальную матрицу следует пользоваться
формулами (6—IX) и (7—IX).
4. При прессовании некруглых профилей в одну или несколь-
ко ниток, а также при прессовании труб обжимающая часть оча-
га деформации равна обжимающей части очага при прессовании
равновеликого круглого профиля, т. е. применяется метод равно-
великих круглых сечений.
Формулы (5—IX), (6—IX) и (7—IX) показывают, что при
неизменных Уист и DK увеличение степени деформации ведет к
увеличению длительности процесса обжатия и уменьшению ско-
рости деформации и наоборот. Объясняется это тем, что в рас-
chipmaker.ru
118
Теоретические Основы прессования
сматриваемом случае степень деформации изменяется медленнее
объема Воч . При неизменной степени деформации и скорости ис-
течения, уменьшение (и, следовательно, уменьшение £>н) ве-
дет к увеличению скорости деформации.
Это значит, что в общем случае прессование профилей ма-
рке. 93. Схемы к определению
объема обжимающей части оча-
та деформации в конической (о)
и плоской матрице (б)
лых сечений ведется при боль-
ших скоростях деформации,
чем прессование профилей
крупных сечений.
Оба эти обстоятельства
весьма важны, так как помога-
ют правильно объяснять на-
блюдаемые различия в темпе-
ратурных и силовых условиях
прессования.
Определение количествен-
ных изменений температуры
очага деформации в связи с
изменениями степени и скоро-
сти деформации весьма затру-
днительно, так как практичес-
ки почти невозможно сколько-
нибудь точно определить коли-
чество отводимого тепла. По-
этому при соответствующих
расчетах приходится пользо-
ваться данными практики.
с изменением степени и скоро-
Изменение силовых условий
сти деформации при прессовании прямо связано с возможными
изменениями сопротивления деформированию (т. е. предела те-
кучести при пластическом растяжении). Количественное изме-
нение этой величины может быть определено по результатам
соответствующих испытаний, представляющих собою кривые
зависимое™ сопротивления деформированию при зарекристал-
Лизационных температурах от степени и скорости деформации или
от степени .и продолжительности деформации (см., например, 'ра-
боту Н. С. Кузьминой [52], в которой приводятся такие кривые
для сплава МН5). При отсутствии таких данных для ориенти-
ровочных расчетов может быть использована таблица скорост-
ных коэффициентов упрочнения, предложенная И. Л. Перлиным
[53] и приведенная в приложении VII ’.
1 Последние исследования показывают, что в ряде случаев при очень
больших относительных деформациях данные И. Л. Перлина заметно зани-
жены.
Температурно-скоростной режим процесса прессования
119
§ 7. УСТАНОВЛЕНИЕ СКОРОСТИ ИСТЕЧЕНИЯ
Формулы (5—IX), (6—IX) и (7—IX) показывают, что ско-
рость деформации при неизменной степени деформации изме-
няется прямо пропорционально скорости истечения. Отсюда воз-
никает прямая связь между скоростью истечения и температур-
ными условиями прессования. Следовательно, скорость истечения
(или скорость прессования) необходимо устанавливать одновре-
менно с назначением температуры нагрева металла перед прес-
сованием, учитывая условия деформации, т. е. геометрическую
степень деформации, наличие и величину дополнительных дефор-
маций, форму профиля, температуру нагрева контейнера, вели-
чину сопротивления деформированию, форму и состояние прес-
сового инструмента, смазку и т. п. факторы, влияющие на тем-
пературные условия прессования.
Кроме перечисленных чисто технологических факторов, на
выбор скорости истечения оказывают влияние технические и
экономические факторы. К техническим факторам, влияющим
на скорость истечения (и, следовательно, прессования) относят-
ся главным образом параметры привода пресса. Увеличение
скорости истечения, уменьшающее при прочих равных условиях
процесса продолжительность нахождения прессуемого металла
в очаге деформации, часто приводит к повышению сопротивле-
ния деформированию и тем самым к увеличению рабочих на-
пряжений и полного давления. Таким образом, с увеличением
скорости истечения одновременно могут увеличиться оба мно-
жителя произведения, определяющего мощность .привода (сила
и скорость). Это обстоятельство, при имеющемся приводе, мо-
жет технически ограничить скорость движения металла пр,и за-
данных условиях деформирования.
Особенно чувствителен к скоростным условиям гидропри-
вод, так как в общем случае развиваемые им скорость движе-
ния инструмента и давление при прочих равных условиях свя-
заны между собою строгой зависимостью: повышение скорости
увеличивает потери на трение рабочей жидкости во всей гидро-
системе и этим уменьшает рабочее давление и наоборот.
Технические ограничения могут создавать и другие второсте-
пенные факторы, как например скорость движения моталки для
сматывания выпрессованного изделия, скорость движения лету-
чих ножниц и т. п.
Прессование является процессом полунепрерывным, поэтому
Длительность полного цикла прессования Т является суммой
Длительности рабочего процесса tp и вспомогательных опера-
ций /в, т. е. Т=/р+/в.
Если tp<^tB, то увеличение скорости движения инстру-
мента и металла оказывает весьма незначительное влияние на
chipmaker.ru
120
Теоретические основы прессования
производительность, но требует соответствующего повышения
мощности привода; если tp лишь немного меньше tB, а тем
более, если tp<^tB, увеличение скорости дает весьма замет-
ное повышение производительности пресса', компенсирующее
увеличение мощности привода'
В первом случае целесообразно придерживаться технологи-
ческого минимума скорости, а во втором — технологического
максимума скорости. Так экономический фактор влияет на
скорость истечения.
Множественность факторов, обусловливающих скорость
истечения, объясняет встречающееся в практике прессования
большое разнообразие числовых значений этих скоростей, кото-
рые приходится принимать в зависимости от характеристик
действующих установок. Однако для выбора скоростей истече-
ния существуют некоторые общие закономерности, которые сво-
дятся к следующему:
1. Чем шире температурный интервал зоны пластичности
или деформируемости, тем шире интервал возможных скоро-
стей истечения;
2. При прочих равных условиях деформирования и одина-
ковых гомологических (соответственных) температурах чистые
металлы в большинстве случаев могут прессоваться быстрее,
чем их сплавы; сплавы, быстро упрочняющиеся, прессуются
медленнее и наоборот.
3. В порядке уменьшения скоростей истечения основные ме-
таллы и сплавы располагаются следующим образом:
Алюминий БрАЖ9-4 ЦАМ
Л С. 9-1 БрАЖМцЮ-3-1,5 МА1
Л62 БрАЖН 10-4-4 МА8
Медь Ml М2 БрКМнЗ-1 Д1
М?дь М3 МН95-5 В95
ЛЖМц59-1-1 АВ Д16
ЛМц58-2 АМц МА2
Л062-1 АМг МАЗ
4. Металлы и сплавы с высоким температурным интервалом,
например легированные стали, титан и его сплавы, прессуются
при очень высоких скоростях истечения (от 1,0 до 10.0 м/сек).
5. При прочих равных условиях быстрей прессуЮтбя профи-
ли круглых сечений, медленнее профили сложных форм, особен-
но тонкостенные и неосесимметричные.
6. Прессование со скольжением слитка по втулке контейне-
ра (прямое прессование) ведется медленнее прессования без та-
кого скольжения (обратное прессование).
7. Применение смазки и другие мероприятия, уменьшаю-
щие контактное трение, позволяют увеличить скорость истече-
ния.
Свойства и структура прессованных изделий
121
8. С уменьшением веса слитка, т. е. с увеличением его по-
верхности на единицу объема, а следовательно, более интенсив-
ным охлаждением прессуемого металла, скорости должны уве-
личиваться.
9. Подогрев контейнера позволяет увеличить скорость исте-
чения.
10. С увеличением размеров пресса и его максимального
полного давления развиваемые прессом скорости при одном и
том же гидроприводе уменьшаются; в противном случае возни-
кает необходимость в установке очень мощного гидропривода;
11. В общем случае на прессах с индивидуальным приводом
без аккумулятора прессование .ведется медленнее, чем при нали-
чии аккумулятора.
В приложении V приведены скорости истечения, применяе-
мые в практике прессования.
Следует иметь в виду, что эти скорости являются средними
расчетными, полученными делением длины деформируемой ча-
сти слитка или полученного прессизделия на продолжитель-
ность процесса без учета периодов нарастания скорости в нача-
ле процесса и уменьшения в конце. Поэтому фактически достиг-
нутые скорости несколько выше средних. Кроме того, следует
иметь в виду, что в ряде случаев скорость ограничивается тех-
ническими и экономическими факторами и не является макси-
мально возможной. Например, чистая медь может прессоваться
быстрее сплава ЛС59-1, однако получающееся при этом не-
большое увеличение производительности не может компенсиро-
вать затрат, связанных с заметным увеличением давлений, вы-
зываемых повышением скорости. Поэтому .в практике при прес-
совании меди применяются скорости меньшие, чем при прессо-
вании ЛС59-1.
ГЛАВА X
СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Большая неравномерность деформаций и изменение темпе-
ратурных условий в очаге деформации приводят к обязательно-
му появлению остаточных напряжений, к неравномерности
структуры и механических свойств прессизделий как по их дли-
не, так и по сечению.
§ 1. ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЯХ
При нормально протекающем процессе прессования, когда
температура центральных слоев не ниже температуры перифе-
chipmaker.ru
122
Теоретические основы прессования
рийных, в последних возникают дополнительные растягиваю-
щие напряжения, вызываемые их отставанием от центральных.
Это приводит к тому, что абсолютная величина гидростатиче-
ского давления (равного среднему арифметическому суммы
трех главных нормальных давлений) центральных слоев
превышает давление периферийных слоев.
к Поэтому после выхода прессизделия из очага де-
tllK формации и разгрузки его от внешних сил упру-
- 'Ey - гие Деформации центральных слоев превышают
упругие деформации периферийных слоев и в
-----1-- первых возникают продольные остаточные напря-
жения сжатия, а во вторых — остаточные напря-
жения растяжения. На рис. 94 приведена схема
продольных остаточных напряжений в круглом
прессованном прутке. Величина таких остаточ-
ных напряжений сравнительно невелика, особен-
Рис. 94
"Схема
продольных
остаточных
напряжений
в круглом
прессован-
ном прутке
но в тех случаях, когда прессование ведется в
температурном интервале, превышающем темпе-
ратуру отжига. Значительно больше величина
остаточных напряжений при неравномерности
свойств прессуемого металла и значительных на-
пряжениях трения на контактной поверхности.
Результатом возникновения больших остаточных
напряжений является коробление прессизделия.
Помимо остаточных напряжений в прессизделии
могут возникнуть значительные термические на-
пряжения от его неравномерного охлаждения
после выхода из очага деформации. Кроме того,
большие напряжения могут быть созданы в вы-
прессованной трубе вследствие охвата ею несжи-
мающейся иглы. Такие напряжения могут
вызвать появление трещин по образующей
трубы.
Назначение параметров процесса прессования
должно учитывать возможность появления оста-
точных напряжений, ухудшающих качество прессизделия.
§ 2. НЕРАВНОМЕРНОСТЬ СТРУКТУРЫ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Одним из видов неравномерности структуры прессизделия
является строчечная структура как результат ненормального
ведения процесса прессования в интервале температур фазовых
превращений. Однако и при нормальном процессе может воз-
никнуть неоднородная структура в виде резкого различия в ве-
личине зерен как по сечению, так и по длине прессизделия.
Основная причина изменения величины зерна по сечению —
Свойства и структура прессованных изделий
123
увеличение дополнительных сдвиговых деформаций от центра к
периферии. В соответствии с этим и зерна становятся мельче в
этом же направлении. Изменение величины зерна по длине
объясняется изменением температурных условий при прессова-
нии, чаще всего — некоторым охлаждением заднего участка
прессизделия. В соответствии с этим величина зерна умень-
шается от переднего конца прессизделия к заднему (рис. 95).
Рис. 95. Микроструктура прессованного прут-
ка сплава БрАЖМц 10-3-1,5. (Х1С0):
а — передняя часть; б — середина; в — концевая часть
При прессовании профилей из дюралюминия участки с сильно
измельченным зерном после термообработки превращаются в
ободки крупнокристаллического строения вследствие попада-
ния в зону так называемого второго максимума диаграммы ре-
кристаллизации. Это видно из рис. 46, где показано изменение
структуры прессованного прутка дюралюминия после закалки
(заимствовано из работы П. А. Сарычева [16]).
Систематизированное исследование влияния температуры на
среднюю величину зерна прессизделий из медных сплавов про-
chipmaker.ru
124 Теоретические основы прессования
ведено М. Б. Таубкиным. Образцы для изучения микрострукту-
ры вырезались из средней части прессованных труб.
Прессование производилось на гидравлическом вертикаль-
ном прессе при скорости прессования 30 мм1сек. Температура
слитка перед прессованием изменялась в пределах от 600 до
900°, а степень обжатия — от 20 до 95%.
Трубы через 50—60 сек. после прекращения истечения зама-
чивали в холодной воде.
Была исследована микроструктура меди марки М3, сплавов
Л96, Л68, Л62, ЛО70-1, ЛН65-5, МНЖМцЗО—0,8—1,0 и
БрОФ4-0,25. Микроструктура определялась в поперечном сече-
нии средней части трубы. Замер зерна производился на микро-
скопе МИМ-5.
Средняя величина площади зерна а определялась по фор-
муле
где F— площадь круга (микрошлифа),
<SC — среднее число зерен.
Общее число зерен So, расположенных на данной площади,
подсчитывалось по формуле
So = x + -^,
где х— число зерен, полностью расположенных в круге;
у — число зерен, пересеченных границей круга.
Результаты замера приведены в табл. 4.
Диаграммы изменения величины зерна при прессовании ме-
ди и латуней Л68 и Л62 в зависимости от степени деформации и
температуры прессования приводятся на рис. 96. Микрострукту-
ры некоторых исследованных сплавов представлены на
рис. 97—101.
Приведенные результаты исследования показывают, что раз-
мер зерна меди и ее сплавов на прессованных изделиях зависит
от природы сплава или металла, температуры прессования и
степени деформации.
Повышение степени деформации способствует измельчению
зерна, а повышение температуры, наоборот, приводит к увели-
чению размера зерна. При этом повышение температуры в пре-
делах 600—900° значительно больше сказывается на росте зер-
на, чем понижение степени деформации в пределах 95—20%-
Влияние температуры прессования особенно резко сказывается
у таких металлов и сплавов, которые имеют низкую температу-
ру начала рекристаллизации — например медь, Л96.
Свойства и структура прессованных изделий
125
Таблиц;! 4
Размеры зерна на прессованных трубах, мк2___________
Темпера- * тура прессо- вания °C Степень обжатия % Сплавы
ЛС8 ю сч е о & Л96 Л62 М3 JIH65-5 МНЖМцЗО-0,8-1,0 ЛО70-1
600 20 5037 1153,3 523,5 825,0 382,7 1448,0 2737
40 4523 983,2 467,3 735,0 369,4 1267,0 — 2431
60 4216 934,0 401,8 6*8,0 351,2 1154,0 — 2146
8J 3825 870,1 394,2 581,0 338,5 1028,0 — 1764
95 3099 687,4 367,5 427,0 290,2 356,0 — 1032
700 20 8965 2524,0 1210 2513,0 901,2 2622,0 654,0 7862
40 7201 2348,0 1052 2142,0 820,4 2327,0 563,0 6534
60 6562 2250,0 825,4 1573,0 706,5 1987,0 425,0 5897
80 5897 2035,0 632,3 1121,0 595,6 1748,0 341,0 4306
95 4835 1059,0 501,0 847,0 402,4 1125,6 251,0 2572
800 20 15201 3254,0 2825,0 1623,0 3229,0 4948,0 1233,0 10698
40 11146 2792,0 2235,0 3932,0 2659,0 3454,0 820,0 9348
60 9854 2531,0 2024,0 3229,0 2051,0 2826,0 736,0 7595
80 8337 2399,0 1811,0 2379,0 1521,(. 2262,0 640,0 6854
95 6716 2203,0 1065,0 2003,0 £83,4 1516,0 493,0 5763
900 20 16903 5213 7291,0 5665,0 6633,0 7556,0 2427 11564
40 14601 4325 6459,0 4593,0 5652,0 6174,0 1894 10423
60 12089 3914 4968,0 3611,0 5024,0 5497,0 1249 9655
85 10074 3524 3831,0 3225,0 4221,0 4029 987 8560
95 8628 3115 2695,0 2452,0 3430 3454,0 726,0 6988
§ 3. НЕРАВНОМЕРНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Неравномерность структуры прессизделий вызывает соответ-
ствующую неравномерность их механических свойств. Во всех
сплошных профилях, не подвергнутых термической обработке,
предел прочности, как правило, повышается от центра к
периферии и от переднего конца к заднему (см. схему на
рис. 102). Такая неравномерность механических свойств являет-
ся отрицательной особенностью процесса прессования. Неравно-
мерность свойств по сечению может быть значительно снижена
"Применением высоких деформаций. Это основано на том извест-
ийкгтфакте, что интенсивность роста предела прочности и одно-
временного падения удлинения уменьшается с увеличением сте-
| chipmaker.ru
Свойства и структура прессованных изделий
12?
пени деформации. Сближение механических свойств прессизде-
лия по сечению с увеличением степени деформации может быть
проиллюстрировано на примере сплава с 90% Mg и 10% А1,
как показано на рис. 103 154].
Из этого рисунка видно, что вначале, пока степень дефор-
мации не достигала примерно 20%, предел прочности в наруж-
Рис. 97. Микроструктура прессованного спла-
ва Л68. Х147:
а — 600°. 95% обжатия, средняя площадь зерна
3099 мк-; б — 600°, 20%. 5037 мкг: в — 900°. 20%
16903 мк1
ных и внутренних зонах прутков одинаков; относительное удли-
нение имеет одинаковую величину до обжатия около 35%. За-
тем разница в этих величинах возрастет, достигая максимума
при степени деформации 60% для <*ь 11 ПРИ 67% для 6. Далее
различие в свойствах по сечению уменьшается и полностью
устраняется при степени деформации около 90%• Примерно
такой же характер изменения механических свойств наблю-
дается у прессизделий из других металлов и сплавов. Поэтому
изделия «на выход», т. е. такие, которые не подлежат значи-
тельной обработке давлением при дальнейших операциях, прес-
r.ru
Рис. 98. Микроструктура прессованного спла-
ва БрОФ4-0,25 Х280:
а — 600°, 95°/« обжатия, средняя площадь зерна
687 «к=; 6 — 900° 95»/о. 3115 в — 600°, 20«/.
1153 мк-; г —900°, 20«/«, 5213 мк2
Свойства и структура прессованных изделий
129
суют при обжатии не ниже_29%, что соответствует минималь-
ной десятикратной вытяжке.
В полых прессизделиях (трубы) неравномерность механиче-
ских свойств по сечению принципиально такая же, как и в
сплошных. Различие заключается лишь в том, что здесь цен-
тральными слоями являются средние слои трубы, а периферий-
ными— наружные, а также внутренние слои, примыкающие к
игле.
Рис. 99. Микроструктура прессованного спла-
ва Л96. Х280:
а — 600°. 95% обжатия, средняя площадь зерна
367 лк2; 6 — 900°, 95%, 2695 лк®; в — 900°, 20%,
7291 мкг
Опыт показывает, что механические свойства прессованных
изделий из чистых металлов (медь, алюминий, магний, никель
и др.) в большинстве случаев мало изменяются по длине и се-
чению прутка, тогда как механические свойства прессованных
изделий из сплавов, как правило, менее равномерны по длине
прутка. Неравномерность свойств определяется природой спла-
ва, методом и условиями прессования.
chipmaker.ru
Рис. 100. Микроструктура прессованного
сплава Л62. Х280:
а—600°, 95*/в обжатия, средняя площадь зерна
427 мк’; 6 — 900°, 95%, 2452 мк2; в — 600°. 20*/».
825 мк2; г —900°, 20%, 5665 мк1
Рис. 101. Микроструктура прессованной ме-
ди М3. Х280:
о_600°, 95’/» обжатия, средняя площадь зерна
290 мк’; б — 900’, 95"/., 3430 жк»; в — 600°, 20‘/«
382 мк’; г-900°. 20%. 6633 «к1
chipmaker.ru
Рис. 102. Схема изменения предела
прочности по длине и поперечному
сечению прессованного прутка:
/—периферийные слои; 2 — центральные
слои
Рис. 103. Изменение механических свойств прес-
сованного прутка из магниевого сплава (90%
Mg и 10% А1) в зависимости от степени об-
жатия:
1 — пробы от поверхностных слоев; 2 — пробы от цен-
тральных слоев
Chipmaker.ru
Свойства и структура прессованных изделий
133
Это можно проследить по данным, приведенным ранее в
табл. 2, относящимся к изменению механических свойств прес-
сованного прутка из сплава ЛС59-1 в зависимости от темпера-
туры слитка, а также места выбора образцов по длине прутка.
Значительна неравномерность механических свойств и прес-
сованных прутков из алюминиевой бронзы БрАЖМц-10-3-1,5,
как видно из табл. 5.
Таблица 5
Механические свойства прессованных прутков сплава
БрАЖМц10-3-1,5
Химический состав, % 1 т Температура прессования 1 °с Передняя часть Конечная часть
Си Fe А1 Мп Zn % кг1м.м* «. % "в. кг, ммг % кг'мм* «, % "в кг/мм*
83,22 2,67 9,17 1,08 3,67 870 60,5 26,1 121 68,7 13,0 148
85,40 3,36 9,60 1,61 — 910 59,4 30,7 114 71,4 26,7 134
86,01 2,8С 9,50 1,45 — 890 63,2 30.0 121 79,2 19,3 148
85,12 2,81 8,10 1,19 — 880 59,3 33,0 114 64,8 и,з 138
85,82 2,67 8,75 1,22 — 880 60,2 37,3 114 67,2 19,3 148
84,32 3,12 11,02 1,43 — 945 61,2 20,7 134 80,4 18,7 148
85,89 3,84 8,68 1,53 — 905 63,2 25,0 138 75,0 11,7 138
85,27 3,22 10,12 1,36 — 850 67.1 28,0 138 70,5 25,3 159
84,94 3,22 10,22 1.45 —. 820 71,0 24,0 138 58,7 4,0 138
§ 4. ШИФЕРНАЯ СТРУКТУРА ИЗЛОМА
В прессованных изделиях часто наблюдается слоистая
структура, получившая название «шиферной». Выявляется эта
структура на поверхности излома прессованного изделия. По-
этому такую структуру для краткости часто называют «шифер-
ным изломом».
Особенностью, отличающей шиферный излом от хорошего
бархатистого излома прессованных изделий, является 'слоистая
поверхность с трещинами и уступами. Эти трещины и уступы
ухудшают механические свойства изделий в поперечном направ-
лении.
На рис. 104 и 105 показаны примеры шиферного излома, на-
блюдавшегося на прессованных изделиях сплава БрАЖМцЮ-З-
1,5. Шиферный излом обнаруживается на многих сплавах п
природа его еще недостаточно точно установлена. Его можно
наблюдать на медноцинковых сплавах, сплавах на магниевой и
алюминиевой основе и др.
chipmaker.ru
Рис. 104. Прессованная труба из сплава БрАЖМц 10-3-1,5
с шиферным изломом
Рис 105. Пруток сплава БрАЖМц 10-3-1,5 с шиферным изломом:
а — передняя часть; б, в — конечная часть
Свойства и структура прессованных изделий
135
Некоторые считают, что причиной шиферного излома явля-
ются внутренние пустоты в слитке, вытягивающиеся при прессо-
вании. Это до некоторой степени подтверждается тем, что ши-
ферный излом встречается не только в прессованных изделиях,
но также в кованых и прокатанных. Работы, по изучению ши-
ферного излома на прессованном материале [55, 56] установили,
что основной причиной возникновения этого дефекта являются
газовая и усадочная пористость, а также шлаковые включения,
присутствующие в слитке.
Шиферный излом не изменяет механических свойств спла-
вов в продольном направлении. Об этом свидетельствуют дан-
ные табл. 6, относящиеся к сплаву БрАЖМц 10-3-1,-5.
Таблица 6
Механические свойства в продольном направлении прутков
нз сплава БрАЖМц 10-3-1,5 с шиферным изломом и без него
Характеристика слитка Вид излома прутков аь, кг!лмг ”, %
Хороший слиток с мелкозернистым
’ строением Бархатистый 64,3 30,7
То же, со среднезернистым строением » 70,7 20,0
То же, с крупнозернистым строением . . 70,0 19,0
Слиток с усадочной рыхлостью ... Слоистый 68,3 27,3
Слиток с газовой рыхлостью Сильно слои- 63,3 21,3
стый
Слиток с посторонними включениями,
. усадкой и газовой пористостью . Л . Слоистый 62,7 28,3
То же » 66,0 25,7
> > 70,8 20,3
Вместе с тем результаты испытаний, приведенные в табл. 7,
показывают явное ухудшение механических свойств прутков из
этого сплава в поперечном направлении. Особенно сильно пони-
жается относительное удлинение.
Испытание на гидравлическое давление втулок с наружным
диаметром 25 мм, длиной 70 мм и толщиной стенки 1,0 мм пока-
зало, что втулки, выточенные из прутка с шиферным изломом,
разрушаются при давлении на 30% ниже, чем втулки, выточен-
ные из прутков с бархатистым изломом.
При прессовании слитков из сплава БрАЖМцЮ-3-1,5, произ-
водившемся при различных температурах, начиная от 740 до
940°, не замечено влияния температуры на образование шифер-
ного излома.
При прессовании латуни ЛС59-1 наблюдается образование
шиферного излома при температурах свыше 750°. Часто излом,
r.ru
136
Теоретические основы прессования
Таблица 7
Механические свойства в продольном и поперечном направлениях прутков
из сплава БрАЖМ 10-3-1,5 с шиферным изломом
Поперечные образцы
Продольные образцы
№
образца
Gfr, кг/мм2
кг!мм2
кгм.см*
а&, кгм]см
1
2
3
4
5
6
7
8
9
59,7
57,1
60,3
56,5
48,7
53,3
55,7
56,5
53,5
н.о
19,3
18,2
14,3
8,9
11,2
12,0
19,5
17,8
4,1
5,97
5,0
5,5
4,9
4,96
5,04
6,32
65,5
62,4
52,4
66,1
63,7
63,9
64,5
61,6
65,1
21,8
25,6
24,6
21,0
22,1
20,3
20,0
27,2
21,6
4,93
7,04
7,02
6,84
5,95
6,90
6,81
8,58
похожий на шиферный, показывает прессутяжка. Такой излом
легко отличить от шиферного, потому что прессутяжка всегда
находится в заднем конце прутка, тогда как шиферный излом,
наоборот, наблюдается, как правило, на передней части прутка,
причем по направлению к прессостатку отмечается уменьшение
участков с шиферным изломом. Объясняется это, по-видимому,
тем, что вследствие остывания слитка в контейнере деформа-
ция задней части прутка 'идет с большим измельчением зерна
[56].
В производственных условиях шиферный излом появляется
в прессизделиях из сплава БрАЖМц10-3-1,5, в том случае,
когда он приготовлен из меди, содержащей повышенное коли-
чество окислов, или когда применяется железная лигатура с
высоким содержанием железа (20%).
Отжиг и ковка не устраняют шиферную структуру, появив-
шуюся при прессовании. Шиферная структура наблюдается и
на прессованных изделиях из алюминиевых сплавов. В сплавах
АВ и АК5 шиферный излом — широко распространенное явле-
ние; в сплавах Д1, Д16 и В95 он встречается реже. В исследова-
нии С. М. Воронова и др. [57] было установлено, что наличие
шиферной структуры в сплаве АВ зависит от режима термиче-
ской обработки прессованного изделия — температуры нагрева
под закалку, температуры закалочной среды и температуры
старения. Понижение температуры закалки изделия устраняет
шиферный излом или в значительной степени уменьшает его.
Свойства и структура прессованных изделий
137
Первопричиной появления шиферного излома в алюминие-
вых сплавах считается содержание марганца в сплаве. Деталь-
ные исследования этого явления показали, что шиферный излом
сплава АВ 'наблюдается лишь пр.и небольших добавках марганца
(0,2—0,4%); при более 'высоком содержании его (0,8% и выше)
шиферность исчезает. Марганцовистые соединения, залегающие
по границам волокон, образуют слои различной прочности и
пластичности, которые и являются при-
чиной шиферного излома.
Образцы прессованных изделий из
алюминиевых сплавов без марганца
при всех температурах закалки и ре-
жимах старения имеют зернистый из-
лом без шиферности.
§ 5 ПРЕССЭФФЕКТ
Прессэффект — явление наблюдае-
мое на прессованных изделиях из алю-
миниевых сплавов и заключающееся в
том, что прессованное изделие в про-
дольном направлении обладает повы-
шенной прочностью и пониженной пла-
стичностью по сравнению с прочностью
и пластичностью материалов, получен-
ных другим способом обработки дав-
лением (прокатка, волочение и др.)
при одинаковых условиях термообра-
ботки (закалка и старение).
На рис. 106 приводятся кривые из-
менения механических свойств сплава
Содержание мп,7^6н]
Рис. 106. Изменение ме-
ханических свойств
прессованных и холод-
нотянутых прутков Д16
в зависимости от содер-
жания марганца
Д16, прессованного при степени деформации 86% и температуре-
4900 и дополнительно холоднодеформированного волочением
(степень деформации 18%) в зависимости от содержания мар-
ганца [581.
Прессэффект наблюдается на сплавах Д1, Д16, АВ, АК5,
АК6, АК8 и высокопрочных сплавах типа В95 и обусловливает-
ся присутствием в сплаве марганца. Алюминиевые сплавы без
марганца, но содержащие хром, титан, ванадий и цирконий, так-
же обнаруживают прессэффект 1591 Характерный признак
прессэффекта — наличие текстуры деформации. Появление
прессэффекта объясняется следующими особенностями диа-
грамм состояния алюминия с марганцем или другими указанны-
ми элементами:
1) наличие определенной растворимости второго компонен-
та (вызывающего прессэффект) в алюминии при температурах,
J 38
Теоретические основы прессования
близких к температуре плавления алюминия (см. в качестве
примера рис. 107);
2) очень малый интервал кристаллизации твердых раство-
ров;
3) резкое снижение растворимости второго компонента в
алюминии с понижением температуры. ’ - i
В процессе прессования алюминиевых сплавов, содержащих
марганец, происходит интенсивный распад твердого раствора
Рис. 107. Диаграмма состояния системы
А1 —Мп
марганца в алюминии с выделением дисперсных частиц марган-
цовистых интерметаллических соединений. Эти частички выде-
ляются во всем объеме зерен твердого раствора, но, по-видимо-
му, наиболее предпочтительно на плоскостях скольжения и-на
границах зерен.
Присутствие в структуре термически обработанных прутков
большого количества дисперсных включений марганцовистых
интерметаллидов, а также ориентированность кристаллов твер-
дого раствора (текстура деформации) приводят к значительно-
му повышению прочности прутка вообще, а в продольном на-
правлении в особенности.
3 6. НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ПОПЕРЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ ПРЕССОВАННЫХ
ИЗДЕЛИЙ ПО ДЛИНЕ
Поперечные размеры прессованных изделий отличаются от
размеров калибрующей части матрицы и иглы, если она имеет-
ся. Это отличие объясняется следующими тремя основными
причинами:
Определение усилий при прессовании и прошивке
139
а) термической усадкой, вызывающей уменьшение размеров
изделия при охлаждении;
б) деформацией матрицы вследствие 'больших гидростати-
ческих давлений, возникающих в очаге деформации;
в) внеконтактной деформацией, несколько уменьшающей
размеры поперечного сечения изделия после выхода его из об-
жимающей’части очага деформации.
Вследствие неизбежного изменения температурного режима
процесса прессования изменяются по длине изделия его темпе-
ратура, а также силовые условия, а следовательно, и гидроста-
тическое давление в очаге деформации. Это приводит к неоди-
наковой термической усадке изделия по его длине, изменению
деформации матрицы в процессе прессования, а в итоге к не-
равномерности поперечных размеров прессованных изделий по
длине. Эта неравномерность тем меньше, чем меньше угол об-
разующей матрицы и ширина ее калибрующего пояска, а также
чем ниже скорость дефофмацииГтак как все это обусловливает
понижение гидростатического давления. Уменьшение угла обра-
зующей матрицы, кроме того, приводит к уменьшению внекон-
тактной деформации. Некоторое влияние оказывают и инерци-
онные силы, зависящие от скорости истечения. С их уменьше-
нием неравномерность поперечных размеров также уменьшает-
ся. Множество факторов, влияющих На неравномерность попе-
речных размеров прессованных изделий, приводит к разным
проявлениям этой неравномерности. Так, проведенное нами изу-
чение размеров прессованных прутков из латуни ЛС59-1 и ме-
ди показало, что диаметр латунного прутка, начиная от его пе-
реднего (выходного) конца, уменьшается по направлению к
прессостатку примерно на расстоянии V4 всей длины прутка, а
Дальше повышается. При прессовании через коническую матри-
цу максимальное уменьшение диаметра прутка колеблется в
пределах 0,8—1,2% от диаметра очка матрицы. На медных
прутках диаметр непрерывно увеличивается от выходного конца
К1 прессостатку.
ГЛАВА XI
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ПРИ ПРЕССОВАНИИ
И ПРОШИВКЕ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Необходимость в 'определении усилий при прессовании и
прошивке возникает либо при проектировании технологического
процесса прессования (определение размеров слитка, темпера-
турно-скоростного режима) применительно к действующей црес-
140 Теоретические основы прессования
r.ru
совой установке, либо при выборе прессовой установки для за-
проектированного технологического процесса.
В обоих случаях на основе выбранных параметров техноло-
гического процесса и прочностных характеристик прессуемого
металла определяют усилие, необходимое для осуществления
процесса. По результатам такого определения либо вносят в
процесс требующиеся изменения, которые приводят необходи-
мое усилие в соответствие с возможностями оборудования, ли-
бо составляют техническую характеристику оборудования.
Непосредственным определением усилий, возникающих при
прессовании различных металлов и сплавов в различных усло-
виях прессования, занимались многие исследователи. Однако
опубликованный фактический материал не всегда может быть
использован из-за отсутствия достаточно полных указаний об
условиях процесса, при которых определялись усилия, или
вследствие того, что эти условия не соответствуют заданным.
В связи с этим часто возникает необходимость определять
усилия (прессования в условиях, совпадающих с заданными,
или, по возможности, близких к ним. Такие определения можно
вести либо экспериментальным, либо аналитическим (расчет-
ным) путем. Расчетный способ основан на использовании зако-
номерностей теории пластических деформаций и анализе резуль-
татов экспериментальных материалов. Очевидным преимущест-
вом аналитического метода определения усилий является его
незначительная трудоемкость и возможность сравнительно бы-
стро сопоставлять результаты при различных вариантах про-
цесса. Аналитический метод дает формулы, определяющие уси-
лия и напряжения, которые кратко и с исчерпывающей яс-
ностью описывают характер влияния основных факторов .на уси-
лия. Его недостатком является невысокая точность, обусловлен-
ная несовершенным состоянием прикладной теории пластично-
сти и отсутствием полных сведений о прочностных характери-
стиках металлов и сплавов в различных условиях деформиро-
вания. Эта неточность в наиболее теоретически обоснованных
аналитических методах оценивается примерно и ±15%, что при-
емлемо для очень многих случаев практических расчетов.
§ 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ
ПРЕССОВАНИЯ
Экспериментальное определение усилий прессования можно
проводить на моделях (в лабораторных условиях) и в натуре.
Моделями являются слитки, геометрически подобные, но зна-
чительно уменьшенных размеров, из металлов и сплавов, для
которых необходимо определить силовые параметры. Оборудо-
ванием служат лабораторные прессовые установки сравнитель-
Определение усилий при прессовании и прошивке
141
но небольшого тоннажа и мощности. Моделирование горячих
процессов, как известно [60], связано с некоторым неизбежным
отступлением от натуры в температурном режиме. Это отступ-
ление вызывается тем, что в геометрически подобных объемах
удельная поверхность, т. е. поверхность, приходящаяся на еди-
ницу объема, тем больше, чем меньше объем. Поэтому при всех
прочих равных условиях деформирования через поверхности,
ограничивающие очаг деформации, уменьшенной по сравнению
с натурой модели, тепла в единицу времени проходит больше,
чем в натуре. Иначе говоря, в процессе деформирования мо-
дель либо (что чаще всего встречается) охлаждается значи-
тельно интенсивнее натуры, либо нагревается значительно ин-
тенсивнее натуры, как например при подводе тепла к очагу де-
формации во время самого процесса (подогрев контейнера до
температуры, превышающей температуру нагрева прессуемого
металла). Теоретически можно подобрать такой переменный
режим подвода тепла к очагу деформации, при котором тем-
пературы модели и натуры во время процесса прессования
были бы одинаковыми. Но выполнить это практически почти
невозможно, особенно при моделировании процесса прессова-
ния металлов с высокой температурой нагрева. Поэтому ре-
зультаты всех многочисленных исследований силовых условий
при горячем прессовании, выполняемых на моделях, при их пе-
реносе на натуру приводят к неточностям. Это неточности боль-
шей частью сравнительно невелики, и результаты моделирова-
ния могут быть практически использованы, особенно в тех слу-
чаях, когда температурные условия .моделирования, несмотря на
различие удельных поверхностей удается приблизить к натуре.
Для достижения тождественного распределения температуры по
'всему объему модели и натуры А. А. Ильюшин [61] рекомендовал
увеличить скорость движения инструментов и других приспо-
соблений, контактирующих с прессуемым металлом во столько
раз, во сколько характерный размер модели меньше соответст-
вующего размера натуры. Эта рекомендация, основанная на не-
правильном предположении, что изменение скорости деформа-
ции, вызванное увеличением скорости инструмента, не влияет
на сопротивление деформированию, не дала приемлемых ре-
зультатов и в практике исследований не применяется. С. И. Губ-
кин [60], а затем Л. В. Прозоров [62] показали необоснованность
предложения А. А. Ильюшина.
Определение силовых параметров в условиях, аналогичных
производственным, т. е. в натуре, дает, разумеется, более точ-
ные результаты. Но определение в натуре часто невыполнимо,
особенно при применении уникального (а тем более проекти-
руемого) оборудования или определении силовых параметров
прессования новых сплавов, составы которых исследуются и
chipmaker.ru
142
Теоретические основы прессования
уточняются. Наиболее удобным, а иногда единственным спосо-
бом установления силовых закономерностей или при экспери-
ментальной проверке закономерностей, вытекающих из теоре-
тических соображений, является моделирование. На рис. 108
показана конструкция устройства для моделирования процессов
горячего прессования. Измерение усилий прессования как при
Рис. 108. Конструкция
устройства для модели-
рования процессов го-
рячего прессования:
/ — контейнер; 2 — матрица
моделировании, так и в натуре может
производиться разными способами. Пер-
вым, наиболее часто применяемым спосо-
бом измерения усилий является измере-
ние давления жидкости в рабочем ци-
линдре пресса по показаниям или запи-
сям манометра. На рис. 109, заимство-
ванном из книги Л. В. Прозорова 1621.
приведена схема установки для измере-
ния усилий прессования с помощью само-
пищущих манометров с отметчиком вре-
мени. Эта установка позволяет измерить
давление прессуемой модели на пуансон
и на матрицу, для чего в подставке, нахо-
дящейся на столе пресса и служащей для
установки контейнера, имеется устройст-
во, состоящее из гидроцилиндра с плун-
жером и стойки. Усилие, воспринимаемое
матрицей, через клинья, опорное кольцо
и стойку передается на плунжер гидро-
цилиндра, давление в котором регистри-
руется манометром. На этом же рисунке
показан контейнер, конструкция которо-
го позволяет измерить давление на его
стенки, возникающее при прессовании.
На рис. 110 показана типовая индика-
торная диаграмма .изменения давлений при прессовании с пря-
мым истечением, записанная манометром с круговым движением
диска [63].
Следует иметь в виду, что усилие, определяемое по давле-
нию жидкости в рабочем цилиндре, всегда больше усилия, не-
посредственно воспринимаемого инструментом, на величину си-
ловых потерь ст трения в узлах прессовой установки, а иногда
также на величину усилий, необходимых для выталкивания
жидкости из цилиндров обратного хода.
Более точным, особенно при быстро протекающих процес-
сах, позволяющим измерить непосредственное давление металла
на инструмент, является способ применения динамометров (мес-
доз) различных конструкций с записью их показателей при по-
мощи осциллографа. Эти динамометры устанавливаются у пу-
Рис. 109. Установка для измерения усилий прес-
сования и давления металла на стенки контей-
нера
chipmaker.ru
Рис. ПО. Типовая индика-
торная диаграмма измене-
ния давления при прессо-
вании, записанная мано-
метром с круговым движе-
нием листа (прессование
сплава БрАЖМц 10-3-1,5)
[63]
Рис. 111. Схема установки для измерения усилий прессова-
ния с помощью месдоз и осциллографа [64]:
1 — месдоза; 2 — пуансон; 3 — контейнер; 4 — термопара; 5 — подвиж-
ной контакт; С — проволока (сопротивление); 7— трансформатор и ста-
билизатор напряжения; 8 — автотерморсгулятор; 9— мост Уитстона;
10 — шлейф осциллографа; 11- осциллограф
Определение усилий при прессовании и прошивке
145
ансона (между ним и плунжером)) и в необходимых случаях у
матрицы. На рис. 111 [64] приведена схема такой эксперимен-
тальной установки, а па рис. 112 показана типичная осцилло-
грамма изменения давления по ходу пуансона с кривой скоро-
сти его движения. Усилия, возникающие при прессовании, мож-
но определять по упругим деформациям основных деталей прес-
совых установок, например станин или стяжных колонн. Мето-,
ды определения таких деформаций, а по ним и усилий, под-
робно описаны в книге Н. П. Раевского [65].
Рис. 112. Типичная осциллограмма изменения усилия
(/) и скорости движения иуансО1на (2) при прямом
прессовании
При исследовании силовых условий прессования иногда воз-
никает необходимость определения нормальных напряжений,
возникающих на отдельных участках стенок контейнера, прес-
шайбы и матрицы. Для определения давления на стенки контей-
нера Л. В. Прозоров [62] применял контейнер, составленный из
нескольких колец (см. рис. 109). Величина давления на стенки
этого контейнера определяется по окружным (кольцевым) де-
формациям колец. Более точные результаты определения дав-
лений дает установка на соответствующих участках контейне-
ра, матрицы или прессшайбы штифтовых .месдоз [66]. На
рис. ИЗ показана схема описанного в работе Е. Г. Томсона [67]
прибора для моделирования процесса обратного прессования
прутка и трубы с установкой такой месдозы на боковой поверх-
ности контейнера.
§ 3. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА УСИЛИЕ ПРЕССОВАНИЯ
Влияние различных факторов на силовые условия прессова-
ния изучали Г. Закс [68], Э. Зибель [24], В. Эйсбейн [23],
С. И. Губкин и П. А. Захаров [11], И. Л. Перлин [69], Л. В. Про-
зоров [62], В. В. Жолобов [14], Е. Г. Томсон [67] и др. Эти ис-
следования позволили установить ряд важных закономерностей,
chipmaker.ru
146
Теоретические основы прессования
определяющих характер изменения усилий прессования по хо-
ду процесса и зависимость силовых условий прессования от сле-
дующих основных факторов:
а) прочностных характеристик металла в условиях прессо-
вания;
б) геометрической (условной) степени деформации;
в) продольного и поперечного профиля матрицы;
г) формы и размеров слитка или заготовки;
д) условий трения на контактных поверхностях.
Рис. 113. Схема прибора для определения усилия при прессовании
прутка (а) и труб (б) методом обратного прессования с штифтовой
месдозой для определения давления слегка на стенки контейнера:
1 — плита пуансона; 2 — полый пуансон; 3 — направляющие; 4 — матрица; 5 —
контейнер; 6 — пруток; 7 — матрнцедержатель; 8 — упорная плнта; 9— штифто-
вые месдозы; /0 —слиток; 11 — нгла; 12 — труба
Все эти факторы в той или иной мере влияют на величину
одной или нескольких составляющих усилия прессования (
7"м> ТП, 1 Кр).
Всеми исследованиями установлено, что усилие прессования
в установившемся процессе (не считая периодов распрессовки
и заполнения матрицы) в общем случае не постоянно и изме-
няется по ходу пуансона. На рис. 114 показаны схемы типич-
ных индикаторных диаграмм «давление—ход пуансона». На
схеме а даны диаграммы давлений при прессовании методом
прямого прессования сплошного профиля в условиях, когда тем-
Определение усилий при прессовании и прошивке
147
пература в обжимающей части очага деформации заметно не
изменяется. В этих условиях кривая давлений на матрицу (кри-
вая 2) в течение третьего периода прессования (между линия-
ми 3 и 4) остается практически параллельной оси абсцисс.
Только в самом начале, при быстром доведении скорости прес-
сования до рабочей, образуется «горбик», связанный с инерци-
онными силами, с изменением условий контактного трения (пе-
реход от трения покоя к трению скольжения) и с влиянием ско-
рости деформации на сопротивление деформированию. При пе-
реходе в четвертый период (за линию 4) давление на матрицу
увеличивается, в связи с изменением характера деформации в
Рис. 114. Схемы типичных индикаторных диа-
грамм «усилие — ход пуансона»
очаг деформации начинает поступать металл с боковых участ-
ков слитка и резко увеличивается скорость скольжения на кон-
тактных поверхностях прессшайбы и матрицы. Кривая дав-
лений на пуансон (кривая /) на участке между линиями 3—4
показывает постепенное падение давлений по ходу пуансона
вследствие уменьшения поверхности бокового трения слитка о
контейнер. При переходе в четвертый период прессования вме-
сте с повышением давления на матрицу увеличивается давле-
ние и на пуансон. В начале третьего периода на кривой также
может быть «горбик». На участке между линиями 3—4 кри-
вая 1 может быть либо почти прямой, либо вогнутой.
В первом случае уменьшение усилия прямо пропорциональ-
но уменьшению боковой контактной поверхности при практиче-
ски постоянном напряжении контактного трения. Во втором слу-
чае (кривая 1а) усилия понижаются вследствие уменьшения
контактной поверхности, а также напряжения трения при прак-
тически постоянном коэффициенте трения (по нормальному
Давлению) [70].
chipmaker.ru
148
Т еоретические основы прессования
На схеме рис. 114, б показаны диаграммы давлений при
прессовании методом прямого прессования сплошного профиля
в условиях, когда температура в обжимающей части очага де-
формации снижается, или при прессовании трубы на подвиж-
ной игле.
В этом случае давления на матрицу (кривая 2) увеличи-
ваются либо вследствие роста сопротивления прессуемого ме-
талла деформированию, либо из-за увеличения поверхности и
сил трения иглы о внутреннюю поверхность выпрессованной
трубы, либо за счет того и другого. Давления на пуансон (кри-
вая 1) начинают здесь повышаться значительно раньше начала
перехода в четвертый период прессования. Обе кривые по ра-
нее изложенным причинам могут иметь «горбики». На рис.
114, в показана диаграмма давлений на матрицу и пуансон
при прессовании методом обратного истечения. Линия 1 отно-
сится к случаю прессования при неизменном тепловом режиме
в очаге деформации, а линия 1а — при охлаждении очага де-
формации. Во всех процессах переход в четвертый период вызы-
вает резкое повышение давлений также и из-за значительного
остывания металла в контейнере к концу прессования.
Приведенные диаграммы определяют лишь
характер изменения усилий прессования в зависимости от
условий процесса. Что касается количественных связей между
усилием прессования и перечисленными ранее факторами, то
влияние каждого из них можно охарактеризовать следующим
образом.
Прочностные характеристики металла в со-
стоянии прессования оказывают прямое влияние на усилие прес-
сования. Чем больше сопротивление деформированию, т. е.
истинный предел текучести металла .в состоянии прессования,
тем больше при прочих равных условиях и усилие прессования.
На рис. 115 приведена кривая изменения давления истечения
при прессовании сплава БрАЖН 10-4-4 при вытяжке Х = 4,0 в
зависимости от температуры прессования. Общеизвестно также,
что усилие прессования уменьшается с повышением температу-
ры, вызывающим понижение прочностных характеристик спла-
ва, а также при переходе от более прочного сплава, например
Д1, к менее прочному АМц и к еще менее прочному алюминию
или при переходе от более прочной латуни Л68 к менее проч-
ной латуни Л62 и т. д.
Степень деформации также оказывает прямое влияние на
усилие прессования. Чем выше степень деформации, тем выше
усилие прессования. На рис. 116—119 приведена зависимость
усилия прессования или напряжения на прессшайбе от степени
деформации для различных металлов и сплавов. Во всех слу-
чаях наблюдается повышение усилий и напряжений с ростом
Определение усилий при прессовании и прошивке
149
степени деформации. Во многих [6, 24, 20, 32, 41] исследованиях
показано, что усилие и напряжение прессования у начала обжи-
мающей части очага деформации, т. е. усилие или напряжение
на прессшанбе без учета сил трения на боковой поверхности
контейнера или на матрице при обратном истечении, практиче?
ски прямо пропорционально степени деформации, выраженной
интегральным показателем 1пХ. Эта зависимость вытекает так-
же из данных диаграмм, представленных на рис. 116—119. Если
произвести соответствующий расчет для данных рис. 116 и 117,
то эта зависимость подтверждается достаточно точно.
Рис. 115. Изменение давле-
ния истечения при прессо-
вании сплава БрАЖН10-4-4
в зависимости от измене-
ния температуры (вытяж-
ка X = 4,0). Определено в
заводских услозиях (по
В. В. Жолобову)
Температура, °C
Такая зависимость подтверждается и теоретическими иссле-
дованиями, которые рассмотрены дальше.
Влияние продольного профиля матрицы в
общем сводится к тому, что имеется зона оптимальных углов
наклона образующей канала матрицы к ее оси, при которой
усилие прессования, при прочих равных условиях процесса име-
ет минимальную величину. По данным П. А. Захарова [11], при
прессовании круглых прутков из круглого слитка эта зона на-
ходится в 'пределах 45—65°. К такому же выводу пришли
С. И. Губкин и С. И. Добровольский [29], изучавшие процесс
прессования поляризационно-оптическим методом при прессова-
нии прямоугольной полосы из прямоугольного слитка. Наличие
такой оптимальной зоны углов а объясняется тем, что изменение
угла наклона образующей матрицы оказывает противополож-
ное влияние на составляющие усилия /?м и Ты. С увеличением
угла а возрастают дополнительные сдвиговые деформации, что
влечет за собою увеличение составляющей RM (на осуществле-
ние деформации без учета контактного трения), но одновремен-
но уменьшается контактная поверхность в обжимающей части
очага деформации и, следовательно, величина составляющей
Тм (т. е. силы на преодоление трения на контактной поверх-
ности обжимающей части очага деформации).
chipmaker.ru
Расстояние от основания контейнера. мм
0 5 Ю 15 20 25 30 35 4Z?
Ход пуансона, мм
Рис. 116. Влияние степени деформации иа
величину давления прессования при пря-
мом истечении свинца [24]
Рис. 117. Изменение на-
пряжения иа прессшай-
бе при прессовании
слитка латуни Л 58
0170 и разных степе-
нях деформации; разме-
ры диаметров прутков:
[24]
/ — 32 мм\ 2 — 52 мм\ 3 —
72 мм; 4 — 102 мм
i 6 8 1012 14 16 18 2D 22 24 26 28 30 h 34 36 38
Степень бытямги й
Рис. 118. Изменение давления истече-
ния при прессовании меди в зависимо-
сти от степени вытяжки. Температура
850—870° (по В. В. Жолобову)
Рис. 119. Изменение давления прессования при прессова-
нии труб (диаметр контейнера 80 мм, скорость истечения
48 см]сек, угол а = 60°, ширина рабочего пояска матрицы
I — 8 мм, графитовая смазка):
/ — БрОФ4-0,25; 2 — МНЖМцЗО-0,8-1,0; 3 — Л96; 4 — медь; 5 — Л62.
Температура прессования; 1, 3, 4 и 5 — 650°; 2 — 850°
chipmaker.ru
152
Теоретические основы прессования
Так как составляющие Т„ и Ткр при этом не изменяются, то
неминуемо образование зоны минимальных значений суммы
Дм + Тм усилия прессования, что схематически показано на
рис. 120. Из изложенного следует, что прессование через пло-
ские и плоско-конические матрицы вызывает увеличение уси-
лий. Это же наблюдается и при прессовании через радиальные
матрицы, которые можно считать коническими с переменными
углами а, частично выходящими за пределы зоны оптимальных
канала матрицы к ее оси
Рис. 120. Схема изменения
составляющих усилий прес-
сования и Ты и их
суммы в зависимости от
величины угла а
углов. В практике прессования час-
то с таким увеличением усилий не
считаются и прессование ведут че-
рез плоские и радиальные матрицы,
так как при этом улучшается ка-
чество прессизделия и повышается
стойкость матрицы.
1 В л и я н ,и е ф о р м ы п о п е р е ч-
i н о г о выходного профиля
(матрицы состоит в том, что с
увеличением сложности формы воз-
растают усилия прессования. Слож-
ность формы до некоторой степени
можно охарактеризовать отноше-
j 'нием периметра профиля к длине
окружности равновеликого кругло-
го профиля. Чем оно больше, тем больше и необходимое усилие
ввиду увеличения дополнительных сдвиговых деформаций и сил
Ти иГ„.
Влияние формы поперечного сечения слитка
или заготовки сводится, как это очевидно, к тому, что чем
ближе по своей форме поперечное сечение слитка к поперечному
сечению прессизделия, тем меньше, при прочих равных услови-
ях, усилие прессования. Поэтому в последнее время профили,
близкие по своей форме к прямоугольникам, например монолит-
ные панели для самолетостроения, прессуют из слитков прямо-
угольного сечения.
Влияние длины слитка. Длина слитка оказывает
двоякое влияние на усилие. Чем больше длина, тем длительнее
процесс и вероятнее охлаждение металла в конечной стадии
прессования, а следовательно, и рост сопротивления деформи-
рованию. Это справедливо для всех способов прессования. Кро-
ме того, при прямом прессовании увеличение длины слитка со-
провождается ростом усилий, необходимых для преодоления
сил трения металла о стенки контейнера. Рассмотренные ранее
схемы индикаторных диаграмм «давление — ход пуансона» по-
казывают, что при отсутствии охлаждения прессуемого металла
обязательно снижаются усилия прессования в пределах третье-
Определение усилий при прессовании и прошивке
153
го периода, причем это снижение может быть очень заметным,
достигая 20—50% всего усилия прессования. На рис. 121 при-
водятся кривые изменения усилия прессования труб из ряда
медных сплавов в зависимости от длины слитка. Из этих кривых
видно, что увеличение длины слитка неизбежно ограничивается
силовыми возможностями прессового оборудования.
Влияние контактного трения сводится к общеиз-
вестному положению о том,
усилие прессования понижа-
ется с уменьшением степени
шероховатости контактной
поверхности так же, как и
при наличии смазки, пос-
кольку в этих случаях
уменьшаются напряжения
контактного трения. Следует
заметить, что часто, особен-
но при прессовании без
смазки или при больших
степенях деформации (Х>
>10), на большей части об-
щей контактной поверхно-
сти (контейнера и матрицы)
возникают напряжения тре-
ния, которые по своей вели-
чине не соответствуют из-
вестному закону трения Ку-
лона — Аммонтона, требую-
щему прямой пропорцио-
нальности между нормаль-
ными напряжениями и на-
пряжениями трения, и бли-
же подходят к закону посто-
янного напряжения трения
[701. Это подтверждается
следующим.
Значительная часть ин-
Рис. 121. Изменение давления прес-
сования труб в зависимости от дли-
ны заготовки (диаметр контейнера
80 мм, скорость истечения 48 см/сек,
угол а = 60°, /п = 8 мм. графито-
вая смазка)
1 _ ВрОФ-О.25; 2 — МНЖМц-31-O.S-l .0.
3 — Л96; 4 — медь; 5 — Л62
дикаторных диаграмм «усилие — ход пуансона» имеет прямоли-
нейные участки, характеризующие зависимость силы трения 7%
лишь от одного фактора, которым может быть только величина
контактной поверхности, при практически постоянном напряже-
нии трения по всей контактной поверхности контейнера. 1акую
линейную зависимость силы 7% от длины слитка получил в
своих исследованиях Л. В. Прозоров [62].
Определяя средние значения коэффициента трения по вели-
чине нормального давления (т. е. по закону Кулона), И. Кочиш
154
Теоретические основы прессования
[64], Л. В. Прозоров [62] и Ф. Гатто [167] получили эти значе-
ния в пределах 0,03—0,08, что для горячих процессов совершен-
но не соответствует обычно получаемым величинам, колеблю-
щимся в пределах 0,25—0,35 [9]. Особенно убедительны иссле-
дования Л. В. Прозорова, проведенные им при помощи описан-
ного ранее составного контейнера, позволившего замерить не
только напряжения трения, но и соответствующие им нормаль-
ные напряжения.
Если применить закон Кулона и обычные коэффициенты
трения для горячих процессов, то часто на контактной поверх-
Ход пуансона, мм
Рис. 122. Влияние скорости прессования латуни
Л58 на давление прессования (температура 700°,
диаметр слитка 170 мм, диаметр прутка 50 мм,
длина слитка 750 мм)
ности получаются расчетные напряжения трения, в 3—5 и более
раз превышающие предел текучести материала, что совершенно
невероятно.
Напряжения трения на поверхности контейнера по резуль-
татам исследования [62, 64] повышаются с увеличением скоро-
сти скольжения, а не наоборот, как это принято считать по за-
кону Кулона.
Таким образом, в большинстве случаев при расчете усилий
прессования приходится отказаться от привлечения закона тре-
ния Кулона и основываться на законе постоянного напряжения
трения [70, 71].
Скорость прессования (истечения) изменяет
прочностные характеристики прессуемого металла, что соответ-
ственно влияет на усилие прессования.
На рис. 122 приведены кривые давления прессования латуни
Л58 при различных скоростях истечения — от 7 до 97 см!сек. В
начальный момент прессования отчетливо видно повышение
давления с увеличением скорости истечения; однако в дальней-
шем, по ходу плунжера, давление прессования при малых ско-
ростях повышается вследствие быстрого остывания слитка. В
Определение усилий при прессовании и прошивке
155
результате получается, что прессование слитка с малой ско-
ростью (7 см!сек) заканчивается при более высоком давлении
истечения, чем прессование слитка с начальной высокой ско-
ростью истечения.
На рис. 123 показано изменение давления прессования лату-
ни Л68 при скоростях истечения от 11,5 до ПО см!сек (вытяжка
11,5). И в этом случае давление прессования в начальный мо-
мент тем больше, чем больше скорость истечения.
Рис. 123. Зависимость давления прессования от скоро-
сти прессования латуни J168 при 650° (по Г. Заксу)
Наконец, на рис. 124 приводится зависимость давления прес-
сования от скорости истечения при прессовании на вертикаль-
ном гидравлическом прессе труб из некоторых медных сплавов.
§ 4. АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ
ПРИ ПРЕССОВАНИИ
Множественность факторов, определяющих усилие прессова-
ния, невозможность точного установления количественных вели-
чин некоторых из этих факторов в процессе (например, среднее
значение сопротивления деформированию в пределах очага де-
формации, напряжение трения и т. д.), а также известное не-
совершенство теории пластических деформаций пока еще не
позволяют разработать метод точного аналитического (расчет-
ного) определения усилий прессования. Поэтому приходится
пользоваться упрощенными расчетными методами, основанными
на некоторых допущениях, уменьшающих точность расчетных
результатов.
Предложенные до сих пор аналитические методы можно раз-
делить на две группы. К первой группе, более ранней, относят-
ся методы, основанные на осреднении главных напряжений по
поперечным сечениям очага деформации, ко второй — методы,
основанные на теории линий скольжения и общих дифференци-
chipmaker.ru
156
Теоретические основы прессования
альных уравнениях равновесия элементарных объемов. Харак-
теристики этих дифференциальных уравнений являются уравне-
ниями линий скольжения, поэтому методы второй группы назы-
вают иногда методами «характеристик». Эти более прогрессив-
ные методы разработаны пока недостаточно и до практическо-
го использования не доведены, поэтому здесь они не приводят-
Рис. 124. Влияние скорости
истечения на давление
прессования медных спла-
вов: диаметр контейнера
80 мм, угол а = 60°, 1П —
= 8 мм, графитовая смазка):
— БрОФ4-0.25; 2 — МНЖМц-
30-0,8-1.0 3 — Л96: 4— медь; 5 —
Л62
ся (соответствующий материал приводится, например, в трудах
А. Д. Томленова [72], В. В. Соколовского [73], Р. Хилла [74],
В. Прагера и Ф. Ходжа [75]).
Разработкой методов первой группы с использованием раз-
ных дополнительных допущений и законов трения занимались
Э. Зибель, Г. Закс, С. И. Губкин и И. Л. Перлин и др. Г. Закс
[68] и С. И. Губкин [8] применяли осреднение главных нормаль-
ных напряжений по плоским поперечным сечениям очага дефор-
мации (так называемая гипотеза плоских сечений) и закон тре-
ния Кулона. Э. Зибель [24], а затем в своих более поздних тру-
дах С. И. Губкин [9] использовали гипотезу плоских сечений и
закон постоянного напряжения трения. И. Л. Перлин в своем
исследовании [69] применил гипотезу плоских сечений и гипоте-
зу максимального напряжения трения, а в более поздних тру-
дах [77] отказался от гипотезы плоских сечений, заменив ее ги-
потезой сферических поперечных поверхностей, более близкой к
характеру течения металла в очаге деформации.
Результаты расчетов, выполненных каждым из указанных
методов, разумеется, не совпадают и иногда имеют весьма за-
метные числовые расхождения. Это послужило причиной дискус-
сии, проведенной в 1951—1955 гг. [69, 78—81].
Не останавливаясь на ряде других расчетных методов, мы
приводим здесь лишь последние формулы, предложенные С. И.
Определение усилий при прессовании и прошивке
157
Губкиным, и наиболее новые из опубликованных И. Л. Перли-
ным. Поверочные расчеты по формулам И. Л. Перлина, выпол-
ненные нами [82] и К. В. Гаген-Тюрном [83], показали, что эти
приближенные формулы в проверенных условиях дают приемле-
мые для практики результаты.
Формулы С. И. Губкина [76]
Напряжение 'на прессшайбе при прямом прессовании круг-
лого прутка определяется по формуле
ал = Z • п? • ®0, (1— XI)
где
4u I
т* = 1 ф btg« ф ctga Ч- —с0= SJn X.
Здесь Z — коэффициент неоднородности деформации, который
лежит в пределах от 1,5—2,0 при прессовании с на-
гревом и от 1 до 1,4 при прессовании без нагрева.
Максимальные значения Z отвечают наименее каче-
ственному металлу и наиболее неравномерному .рас-
пределению температуры в очаге деформации.
Значения (ф приведены в приложении VIII.
Формулы И. Л. Перлина [77]
Эти формулы дают усилие прессования Р на прессшайбе
или пуансоне как сумму составляющих/?м Ф Тм ф Тп ф Ткр.
Их выражения для различных видов процесса приведены в
табл. 8.
Следует иметь в виду, что сходимость результатов вычисле-
ний по всем приведенным формулам в очень большой мере за-
висит от правильности назначения величины /гкр; kM.c, 5Д.С
и ^д-к-
Величина /гкр, как было показано ранее, зависит не только от
свойств прессуемого металла и температуры на контактной по-
верхности, но и от скорости перемещения металла относительно
контейнера, причем с увеличением скорости величина kKp
остается постоянной, либо возрастает. Наиболее точное пред-
ставление о величине kKp дает анализ индикаторных диаграмм
при прессовании прямым методом сплошных профилей. Линии
установившегося процесса на этих диаграммах практически
всегда полностью или частично прямые (см. рис. 114, 116, 117).
* При пользовании этой формулой следует иметь в виду, что она не учи-
тывает сил трения, возникающих на контактной поверхности пояска матри-
цы. Прим. ред.
chipmaker.ru
158
Теоретические основы прессования
Выражения для составляющих усилия
Составляющие усилия прессова- ния, Р Виды прес
из круглого слитка из прямоугольного слитка прямоуголь- ная полоса
круглый профиль в один канал круглый профиль—в не- сколько каналов, иекруг- ЛЬ'Й Профиль— в один и несколько каналов
й со сч К Q О | СЧ 00 1 г. N о 00 о и 0,9 (1-Н ) V Т доп' 2 О а дД- с CCS2 — 1,151а abSP-c sin а * *
т м Sin а н м- с ел 3 00 R 0.4 Ь s КЗ ЙГ а . ' abku с sin а с
т п Т^Л^п 5Д.К ^Т. П Iх ^д. к Х рт. п Нп$д. к
г*** кр r,DLk н н кр 2 (а + b) L k Л ' 1 ' н кр
Рис. 125. Схема очага дефор-
мации при прессовании трубы
• При ступенчатой игле считать как при
“ Если Л > Ло д, то Л, = Ло д и й2 = со.
**• При обратном истечении во всех про.
Примечание. В формулах:
а и b — размеры поперечного сечения пря
Ло д — высота очага деформации, при вы
"н +
а по Перлину ~ ;
2 П
<р — угол между осью канала и линия
ности давлений очага деформации
h — текущая длина слитка.
«с.проф ~ средневзвешенная толщина стенки
выпрессованного профиля
Определение усилий при прессовании и прошивке
159
Таблица 8
прессования по И. Л. Перлину
сизделий
из круглого слитка
X / круглая труба *(игла на пуансоне)* круглая труба (матрица с вмонтирован- ной иглой) круглый стакан (встречное течение на пуансон)
0,91 cos2 - ’I 1 в 1 <n 22 1.75<^5д.с
2 9 COS2 2
Ь6 „2 (^11 — Sin а / ( D*-~d* \ №\DK-dK J ^M. c 1’6PHln(«DK-dK /“ с "(»нАо.д/^ + d3 Р3 \ 24 h± 24 ft2 1 и с
^к + ^'п^д.к
"(°н+*кИАр
к (D -4- d ) L k
' н 1 к' II кр
Прямой, имеющей диаметр ступени меньшего сечения.
Если h < ho Д, то fiL = h и h2 ~ h.
Нессах Т =. о.
кр
Chlpmaker.ru
Моугольного слитка: I « In X
.^•вливании стакана на пуансон, равная, по С. И. Губкину, слО.ЗР,
« 1/" л Я F
^ion = ln——---------- ;
£ ас. проф
jRi соединякщими вершину конуса матрицы с точками, лежащими на пересечении поверх-
«Мглой (только при прессовании труб/, (см. рис 125);
chipmaker.ru
160
Теоретические основы прессования
Измерив путь прессшайбы /, соответствующий прямому участ-
ку, и перепад силы трения Т на этом участке и зная диаметр
слитка после распрессовки D„, можно определить kKp по фор-
муле
kK0 =
Р
Т
Г2-Х1)
Следует иметь в виду, что для определения kKp могут быть
использованы диаграммы только таких процессов, в которых
силовые условия в очаге деформации во время установившего-
ся процесса остаются неизменными. Для этой цели нельзя
использовать, .например, диаграммы процесса прессования труб
с применением иглы, закрепленной на пуансоне, так как при
этом в матричном очаге деформации силы трения металла об
иглу вследствие продвижения ее вместе с готовой трубой будут
постепенно увеличиваться и этим оказывать влияние на форму
индикаторной диаграммы. В табл. 9 приведены некоторые чис-
ловые значения &кр, полученные расчетом прямолинейных уча-
стков индикаторных диаграмм.
Таблица 9
Сдвигающие напряжения на контактной поверхности- контейнера
Прессуемый металл или сплав Температура, °C Скорость пе| сме- щения пресс- шайбы мм сек лкр кг мм2 Литера- турный источник
металла контей- нера
Алюминий 450 400 10 1,75 [64]
АМц 400 400 10 3,75 164]
Д1 400 400 4 4,1 [64]
Д16 450 400 3 4,25 164]
Л58 650 300 20 1,0 132]
ЛС59-1 680—700 300 30 0,4
При отсутствии подходящих индикаторных диаграмм в пер-
вом приближении можно принять,
Лкр ~0,5Хд.с.
f3-XI)
В обжимающей части очага деформации имеется большая
неравномерность напряженного состояния, вызываемая нерав-
номерностью степени деформации по длине и сечению очага
и, следовательно, различной степенью упрочнения разных объ-
емов металла; разупрочнением, зависящим от времени пребы-
Определение усилий при прессовании и прошивке
161
вания металла в очаге деформации; тепловым эффектом; теп-
ловым влиянием инструмента и окружающей металл среды;
интенсивным изменением скорости скольжения металла вдоль
образующей очага деформации.
Это, как и в других процессах обработки металлов давле-
нием, приводит к необходимости гипотетического осреднения
рабочих температур, скоростей и степени деформации, а следо-
вательно, и величин максимального сдвигающего напряжения
kKp, так же как и значений £д.с.
Рабочей температурой приходится считать среднеарифмети-
ческое значение температур металла в момент начала прессо-
вания и выхода металла из очага деформации. За средние ско-
рости скольжения металла на боковой поверхности обжимаю-
щей части очага приходится принимать скорости в среднем се-
чении очага, равные > за среднюю степень деформа-
ции— степень деформации среднего сечения, т. е.
В связи с таким осреднением возникает необходимость для
kK.c назначать максимальное напряжение трения при средней
скорости скольжения, равной . Эту величину можно по-
лучить из данных для при тех же скоростях скольжения.
При отсутствии таких данных приходится значение &м.с назна-
чать путем экстраполирования кривых kKp—vnp. В крайнем
.случае принимают ku.c = 0,5 £д.с.
Для 5Д.С следует назначать среднее геометрическое значе-
ние из величин £д.н и 5Д.К, т. е.
(4-XI)
где £д.н—истинное сопротивление деформированию металла в
момент начала обжатия, т. е. у начала обжимающей
части очага деформации, равное пределу текучести
металла в слитке в состоянии начала прессования,
которое практически берется по данным приложе-
ния VI;
С—। коэффициент упрочнения или скоростной коэффи-
циент, зависящий от степени и длительности дефор-
мации, т. е. продолжительности пребывания металла
в очаге деформации, который принимается по резуль-
татам соответствующих исследований или, при их
отсутствии, согласно приложению VII.
Продолжительность деформации в обжимающей части очага
деформации, необходимую для определения коэффициента уп-
рочнения С, находят по формулам гл. IX, § 6.
chipmaker.ru
16Й Теоретические основы Прессования
§ 5. УПРОЩЕННЫЕ ФОРМУЛЫ
Ввиду того что величина напряжения пластического растя-
жения (предела текучести) 5Д , скоростного коэффициента С
и напряжений или коэффициентов трения на контактных по-
верхностях для многих металлов и сплавов в условиях прес-
сования точно не определены, некоторые исследователи пред-
лагают вести расчеты по упрощенным формулам со специаль-
ными коэффициентами или константами, определенными экспе-
риментально.
Как уже было показано, сумма усилий (RM + Тм ) при про-
чих равных условиях прямо пропорциональна степени дефор-
мации, выраженной интегральным показателем 1пХ. Поэтому
сумму этих усилий можно представить в следующем виде:
Ru + T„ =- F„Mn\nk,
где М„ — величина с размерностью напряжения, учитываю-
щая все условия прессования, кроме степени дефор-
мации, и представляющая собой величину рабочего
напряжения на поверхности давления, падающую на
единицу степени пластической деформации (1пХ).
Поэтому величина Л4П может быть условно названа моду-
лем рабочего напряжения при прессовании. Иногда эту вели-
чину называют «константой» прессования, а также модулем
прессования. Экспериментальное определение модуля рабочего
напряжения Мп дает возможность вести дальнейшие расчеты
по формуле
Р = Ткр + FK М„ In X + Та , (5-Х1)
где силы Ткр и Т„ определяются по данным табл. 8.
Такой метод расчета рекомендуют И. Кочиш [64] и др. Не-
которые исследователи еще больше упрощают расчеты, пред-
лагая для них формулу
FHM'lnX, (6—XI)
В этом выражении в величину Л4П' включены и силы Ткр и
Тп. Точность расчетов по этой формуле, естественно, снижает-
ся, и она может быть применена только для самых ориентиро-
вочных подсчетов. Величины Л4П для некоторых алюминиевых
сплавов, сталей, бериллия, циркония, урана и других металлов
и сплавов приведены в соответствующих главах третьего раздела.
§ 6. УСИЛИЕ ПРИ ПОЛНОЙ ПРОШИВКЕ
Неполная прошивка, т. е. прошивка без образования проб-
ки, представляет собою процеср обратного прессования трубы.
Влияние различных факторов на усилие прессования при та-
Определение усилий при прессовании и прошивке
163
ком процессе было рассмотрено раньше. Поэтому выясним
роль некоторых факторов на усилие при полной прошивке с
образованием пробки. Этот процесс характеризуется в основ-
ном срезом. Опыт, описанный П. С. Истоминым [32], подтверж-
дает, что форма торцовой части иглы оказывает на усилие про-
шивки лишь незначительное влияние, которым можно прене-
Расстонние от основания контейнера/лм
Рис. 126. Изменение усилия прошивки в зависимости
от формы применяемой иглы при прессовании свинца
[24]:
1 — плоский; 2 — полукруглый; 3 — круглый
бречь (рис. 126). Поэтому усилие при полной прошивке может
быть представлено простым выражением:
* ---ЧТ /7 / . Т
прош исреза »
а напряжение на игле
4тг d„ LB тср да 4ЛН
~ ~ тсреза >
(7-XI)
(8—XI)
Эти выражения показывают, что основным фактором, влия-
ющим на усилие прошивки, является состояние прошиваемого
металла в течение прошивки, определяемое его сопротивлением
срезу, которое, как известно, равно тсреза ~ (0,5—0,6) . Сле-
дует иметь в виду, что прошивка часто производится на пред-
варительно деформированном металле (при неполной прошив-
ке). Поэтому при определении полного усилия прошивки проч-
chipmaker.ru
164 Теоретические основы прессования
костная характеристика должна учитывать предварительное
упрочнение металла.
Напряжение в поперечном сечении иглы зависит от отноше-
ния длины слитка к диаметру отверстия. Чем выше это отно-
шение, тем больше, при прочих равных условиях, напряжение.
Поэтому с увеличением длины слитка или заготовки приходит-
ся в общем случае увеличивать диаметр отверстия.
Большие напряжения также могут возникнуть в неподвиж-
ной игле при скольжении по ней прошитой заготовки. В прак-
тике нередко наблюдаются случаи разрыва иглы из-за высоких
напряжений от сил трения. Чтобы предупредить разрушение иг-
лы, особенно при прессовании толстостенных труб с небольшим
внутренним диаметром, в последнее время стали применять
ступенчатые или бутылочные иглы.
Раздел третий
ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕССОВАНИЯ
ГЛАВА XII
ОБЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕССОВАНИЯ
§ 1. СОРТАМЕНТ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИИ
Благоприятное напряженное состояние при прессовании
(преимущественно трехосное сжатие) позволяет обрабатывать
этим методом материалы любой пластичности, любые металлы
и сплавы. Получение заданных результатов зависит только от
правильного подбора термомеханического режима, т. е. темпе-
ратуры, степени деформации и скорости истечения или прессо-
вания. Однако практически далеко не все металлы и сплавы
обрабатываются прессованием. Не прессуются совсем или прес-
суются сравнительно редко: хрупкие металлы и сплавы, обла-
дающие малой пластичностью при растяжении (чугун), а так-
же металлы и сплавы, обладающие даже при повышенных тем-
пературах высоким сопротивлением деформированию (воль-
фрам, молибден). Причины этого заключаются в следующем.
Хрупкие металлы и сплавы могут прессоваться только при
очень небольших скоростях, что резко повышает стоимость пе-
редела. Прессованные изделия из металлов и сплавов с вы-
соким сопротивлением деформированию обладают сравнитель-
но однородными механическими свойствами только при прес-
совании с большими степенями деформации. Для их получе-
ния требуется весьма жаропрочный и жаростойкий инструмент
и прессы, развивающие большие усилия при высоких скоростях
прессования. Все эти обстоятельства препятствовали примене-
нию метода прессования для получения деформированных из-
делий из указанных металлов и сплавов. Однако в связи с дос-
тижениями техники прессования в последние годы развивает-
ся применение прессования для получения профилей и труб
из легированных аустенитных сталей и титановых сплавов, об-
ладающих высоким сопротивлением деформированию. Прес-
сованием .можно получить сплошные и полые профили разных
поперечных размеров. Однако и здесь по техническим причи-
нам возникают определенные ограничения. Для прессования из-
делий с большими линейными размерами поперечных сечений
необходимы прессы с большими контейнерами, большими уси-
chipmaker.ru
166
Технология прессования
лиями и мощностями. Прессование изделий с малыми линей-
ными поперечными размерами (например, проволока малых
диаметров или тонкостенные трубы) из металлов и сплавов со
сравнительно высокими температурами обработки сопровожда-
ется быстрым охлаждением металла в очаге деформации, осо-
бенно на выходе, что создает высокие напряжения в инстру-
менте. Значительная часть таких изделий получается с по-
мощью дальнейшей холодной обработки — прокаткой и воло-
чением. Таким образом, часть прессованных прутков и труб вы-
пускается в виде готовых изделий, а часть — ib виде заготовок для
дальнейшей обработки давлением. В приложении I приведен,
по данным нескольких крупных прессовых цехов, групповой
сортамент готовых прутков, профилей и труб, получаемых прес-
сованием в промышленных масштабах. Значительная часть
указанных здесь прессованных изделий получается прессова-
нием и последующей холодной обработкой давлением. Более
подробные сведения о сортаменте прессованных изделий даны
в специальных главах по технологии.
§ 2. РАЗМЕРЫ СЛИТКА ИЛИ ЗАГОТОВКИ
Размер слитка или заготовки является важнейшим техно-
логическим фактором, от которого зависит качество прессиз-
делия. Очевидно, что для всех видов прессования целесообраз-
но применение слитков или заготовок максимально возможно
го объема, так как в этом случае экономическая эффективность
прессового передела будет наиболее высокой. Объем слитка оп-
ределяется его поперечным сечением и длиной. Оба эти парамет-
ра выбирают с учетом обеспечения доброкачественности прессо-
ванных изделий (минимальная неравномерность свойств) и, кро-
ме того, исходя из силовых условий, зависящих от вида процесса
прессования. Доброкачественность прессизделий требует, чтобы
поперечное сечение слитка после его распрессовки имело некото-
рую минимальную величину, обеспечивающую допустимую
минимальную вытяжку металла. Для прессованных изделий,
которые не подвергаются дальнейшей более или менее значи-
тельной деформации, минимальная вытяжка, как было указа-
но ранее, должна быть примерно не менее 10, т. е. X > 10
Для прессованных изделий, подвергающихся дальнейшей
обработке прессованием, ковкой (штамповкой), допускается
5.
Вместе с тем прессование с очень большими вытяжками тре--
бует применения больших усилий и вызывает высокие напря-
жения в прессовом инструменте. В связи с этим приходится
ограничивать не только минимальное значение вытяжки, но и
ее максимальную величину.
Общие элементы технологии прессования
167
В приложении IX приводятся наибольшие вытяжки, редко
превышаемые при прессовании различных цветных металлов и
сплавов.
Доброкачественность прессованных изделий и силовые ус-
ловия прессования требуют также ограничения длины слитка.
При всех видах прессования большая длина слитка связана с
вероятностью заметного охлаждения металла к концу процес-
са и со значительной неравномерностью механических свойств
и структуры изделия, особенно при прессовании многофазных
сплавов. Кроме того, большая длина слитка при прямом прес-
совании может привести к заметному увеличению составляю-
щей усилия 7’кр , а следовательно, — к увеличению общего уси-
лия прессования Р, ограниченного возможностями пресса. При
малой длине слитка уменьшается выход годного, увеличивает-
ся вероятность попадания прессутяжки в прессованное изделие.
В случае прессования методом прямого истечения при за-
данных объеме слитка и поперечном сечении прессизделия су-
ществует оптимальное сечение слитка, при котором силовые за-
траты на прессование минимальны. Это вытекает из следующих
соображений.
Составляющая усилия прессования Ткр при прочих равных
условиях находится в линейной зависимости от величины кон-
тактной поверхности контейнера; сумма всех остальных состав-
ляющих этого усилия, т. е. /?м -КЛ, + ТП, почти прямо .пропор-
циональна степени деформации In X.
Объем круглого слитка с отверстием для иглы равен
4 4
•где dK — диаметр иглы.
Боковая поверхность такого слитка равна
Т'ткр = 51 Фи+^и) Бн = ,
т. е. при постоянных объеме .слитка и диаметре иглы увеличе-
ние D, а значит и вытяжки, приводит к уменьшению г . Та-
ким образом, с увеличением вытяжки возрастает сумма +
+ 7’м 4-Тп, а уменьшение F ведет к уменьшению состав-
ткр
ляющей ^р.
На рис. 127 показана схема изменения составляющих уси-
лия прессования в зависимости от степени деформации при не-
изменном объеме. Из этой схемы видно, что кривая полного
Усилия Р имеет минимум. При прессовании трубы из прошито-
го слитка минимум усилия Р сдвигается в сторону увеличения
степени деформации вследствие дополнительного трения ме-
168
Технология прессования
талла об иглу. Поэтому в трубных слитках отношение —
всегда меньше, чем в слитках для сплошных изделий. Но прес-
сование с минимальным усилием Р в подавляющем большин-
стве случаев осуществить практически невозможно, так как для
каждого изделия пришлось бы иметь не только слиток, но и
контейнер специальных размеров. С целью нормализации раз-
меров и уменьшения сортамента слитков и контейнеров обыч-
но для каждого пресса подбирают по 3—4 контейнера разных
диаметров. Диаметр наименьшего контейнера £) , естест-
венно, должен удовлетворять условию
Г) 1 4^эф
«МИИ I/ , 1 ’
1 71
где [стсж] — допустимое сопротивление на сжатие пуансона;
Лф—максимальное эффективное усилие, т. е. макси-
мальное усилие на плунжере пресса.
Рис. 127. Схема изменения полно-
го усилия прессования Р, состав-
ляющей усилия прессования 7кр
и суммы остальных составляю-
щих этого усилия (/?м Тм +
+ ТП) в зависимости от 1пХ
Диаметр наибольшего контейнера обычно превышает диа-
метр наименьшего в 1,5—2 раза.
Диаметр слитка для облегчения ввода его в контейнер дела-
ют таким, чтобы ,в нагретом состоянии, т. е. с учетом термиче-
ского расширения, он был меньше диаметра контейнера при-
мерно на 1%. Из-за множественности факторов, обусловливаю-
щих оптимальные размеры слитка, нормали этих размеров
приходится устанавливать на основе статистической обработки
данных о количественном выпуске прессованных изделий раз-
личных видоразмеров. В приложении III приведены нормали
размеров слитков, применяемых некоторыми крупными прессо-
выми цехами. Из этих данных видно, что отношение длины
слитка к его диаметру колеблется в пределах от 2 до 3 для
сплошных изделий и от 1,5 до 2 — для полых.
Таким образом, размеры слитка для заданного изделия вы-
бирают в следующем порядке:
1. Определяют длину прессованного изделия, а в соответст-
вии с этим назначают вес и объем слитка с учетом прессостатка
(приложение X).
Общие элементы технологии прессования
169
2. По справочным данным или данным практики выбирают
минимальную вытяжку, а затем минимальное поперечное сече-
ние слитка.
3. Задавшись несколькими величинами поперечных сечений
(превышающих минимальное) слитков, определяют соответ-
ствующие им длины слитков, и для каждого из таких размеров
слитка находят величины усилий Т’кр, Тк, и Тп, а по
ним — оптимальные размеры слитка, отвечающие минимальному
усилию.
4. Получив оптимальные размеры слитка, подбирают наибо-
лее подходящие по установленным нормалям.
В последнее время, главным образом в производстве медных
труб, все шире применяют процесс волочения на свободной
(плавающей) оправке. Использование такой оправки позволяет
обрабатывать трубы большой длины (100 м и более). При этом
заметно снижаются потери металла на захватки и уменьшается
затрата времени на вспомогательные операции. В связи с этим
требуются прессованные заготовки больших размеров, вслед-
ствие чего и слитки имеют размеры, больше, чем это указано'
в приложении III.
§ 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЧЕСТВА СЛИТКОВ И ПОДГОТОВКА ИХ
К ПРЕССОВАНИЮ
Качество слитка или заготовки характеризуется:
1) соответствием химического состава заданному по ГОСТ
или техническим условиям. Метод установления этой характе-
ристики не требует пояснений;
2) равномерностью структуры и механических свойств по
сечению и длине слитка; отсутствием ликвационных выделений,
что выявляется изучением макро- и микроструктур 'выборочных
темплетов;
3) качеством боковой и торцовых поверхностей слитка (от-
сутствие засоров, раковин, трещин, окислов и т. п. ). При прес-
совании изделий без рубашки существенное значение имеет
отсутствие на поверхности слитка окислов, а при прессовании
труб особенно важна чистота торцовых поверхностей слитка.
Качество поверхности большей частью определяется эталонами
допустимых и недопустимых дефектов.
Перечисленные характеристики качества слитков определяют
способы подготовки их к прессованию, которая состоит из: за-
чистки отдельных поверхностных дефектов; полной или частич-
ной (в зависимости от состояния поверхности) обточки слитков,
сверловки, если слиток предназначен для прессования без про
Шивки; равномерного нагрева перед прессованием, а в необходи-
мых 'Случаях гомогенизации слитков, очистки от окалины, если
она образуется во время нагрева.
chipmaker.ru
170
Технология прессования
Тщательность подготовки слитков в большей мере зависит от
назначения прессованного изделия и возможностей последующе-
го контроля качества готового изделия. Слитки для медных
и латунных труб обычного назначения, как правило, не обраба-
тывают, ограничиваясь лишь зачисткой местных дефектов; заго-
товки (шашки) для тонкостенных труб, например радиаторных,
подвергают полной обточке во избежание появления свищей
и плен в готовой трубке.
§ 4. ТЕМПЕРАТУРНО-СКОРОСТНОЙ РЕЖИМ ПРЕССОВАНИЯ
Ранее было показано, что температурно-скоростной режим
прессования зависит от природы сплава, его состояния, степени
деформации, формы и размеров прессованного изделия. Темпе-
ратурно-скоростной режим должен быть выбран так, чтобы ме-
талл в очаге деформации находился во время прессования в пла-
стическом состоянии. Определить температурно-скоростной ре-
жим расчетом практически невозможно; для этой цели прихо-
дится пользоваться накопленными практикой материалами.
В приложениях IV и V приведены данные о температурно-ско-
ростном режиме прессования различных металлов и сплавов.
С точки зрения подбора материала для прессового инструмен-
та целесообразно разбить металлы и сплавы на следующие три
группы в зависимости от температурного режима прессования:
1) алюминиевые, магниевые, цинковые сплавы — температура
прессования до 500°; 2) медные сплавы — свыше 500 до 900°;
3) никелевые, железные и титановые сплавы — свыше 900
до 1250°.
§ 5. ВЫБОР ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ МАТРИЦЫ И ИГЛЫ
Форму продольного профиля матрицы для каждого видораз-
мера изделия выбирают с учетом влияния профиля на характер
течения прессуемого металла и на усилие прессования. При этом
должно быть принято во внимание следующее:
1. Величина упругой зоны у торца матрицы растет с увеличе-
нием угла а образующей канала. Это значит, что формы матриц
по степени увеличения упругой зоны располагаются в следующем
порядке: коническая, плоско-коническая, радиальная, плоская.
В этом же порядке, в зависимости от формы матрицы, улучшает-
ся качество поверхности прессованного изделия.
2. С увеличением угла а выше оптимума растет и усилие
прессования;
3. Применение матриц с углами меньше аоптим явно не ра-
ционально, так как качество поверхности ухудшается, а усилие
прессования увеличивается.
Общие элементы технологии прессования
171
Форма продольного профиля иглы должна способствовать
уменьшению трения прессуемого металла по ее поверхности, по-
этому иглу делают слегка конической с углом наклона образую-
щей oj 2—3°. Иногда для удаления окалины с внутренней поверх-
ности предварительно просверленного слитка диаметр конца
иглы делают немного больше диаметра отверстия заготовки;
торец иглы при этом имеет острые кромки, которые при движе-
нии иглы срезают внутреннюю поверхность и удаляют окислы,
образовавшиеся при нагреве заготовки [851.
§ 6. СМАЗКА ИНСТРУМЕНТА
Назначением смазки является улучшение характера течения
металла. Уменьшая трение металла о стенки контейнера и мат-
рицы, замедляя охлаждение поверхностных слоев слитка вслед-
ствие контакта металла с холодными частями прессового инстру-
мента, смазка в конечном счете уменьшает неравномерность
деформации по сечению и длине слитка. Тем самым она пони-
жает усилие прессования, дает возможность увеличить длину
слитка, повысить степень деформации и скорость прессования.
Кроме того, смазка уменьшает износ инструмента вследствие
уменьшения трения и предохранения инструмента от чрезмер-
ного нагрева.
Но применение смазки имеет и свои недостатки. Главный
недостаток состоит в том, что несгоревшие остатки смазки выхо-
дят на поверхность прессованного изделия, ввиду чего в процес-
се дальнейшей обработки приходится вводить дополнительную
операцию шабровки или строжки. Кроме того, увеличивается
вероятность получения в изделии пузырей от запрессованных
газообразных продуктов сгорания или возгонки смазки.
Основной составной частью смазки служит графит. Делались
попытки применять тальк, каолин, окись алюминия и другие
вещества, но все они показывают меньшую смазывающую спо-
собность, чем графит. Использование в качестве смазки смеси
солей хлористого натрия и хлористого калия также не имело
успеха.
Входящий в смазку пластинчатый серебристый графит тон-
кого помола (менее 200 меш) должен содержать не более 8°/о
золы. Измельчение графита способствует получению лучшей
кроющей способности смазки, а также обеспечивает наилучшую
взвешенность частиц графита в эмульгаторе — машинном масле.
В качестве эмульгатора может служить любое масло, содер-
жащее минимальное количество влаги (не более 2%) и имею-
щее низкую температуру вспышки (не более 180—200°). Иногда
в машинное масло добавляют канифоль, которая делает смазку
гУЩе и облегчает нанесение графита на контактную поверх-
ность.
, chipmaker.ru
172 Технология прессования
Удобство и быстрота нанесения смазки требуют, чтобы смаз-
ка была жидкой. Поэтому в качестве смазки применяют либо
эмульсии с быстровоспламеняющимся и сгорающим эмульгато-
ром (масло), оставляющим на контактных поверхностях по-
рошкообразные пленки смазывающего элемента, либо смазы-
вающие вещества с очень высокой температурой воспламенения
(жидкое стекло). Наиболее часто применяется смазка, состоя-
щая из смеси машинного масла, пластинчатого графита и кани-
фоли в соотношении 10 : 1 : 1 по весу. В зимнее время в смазку
добавляют керосин с целью лучшего загорания смазки при
нанесении ее на горячий инструмент.
При прессовании легированных сталей и титановых сплавов
многие исследователи рекомендуют применять стеклянные
смазки.
Прессовый инструмент смазывают один раз через несколько
прессовок в зависимости от свойств смазки, состояния инстру-
мента и пр. При прессовании с рубашкой смазка не применяется,
так как в этом случае трения металла о стенки контейнера не
происходит.
§ 7. ВЕЛИЧИНА ПРЕССОСТАТКА
Прессостаток необходим для того, чтобы предотвратить попа-
дание прессутяжки в прессованное изделие. В прессостатке за-
ключена основная часть потерь металла при прессовании. Его
величина определяет тем самым выход годного. Величину
прессостатка определить расчетом практически невозможно, так
как она зависит от ряда факторов, связанных с образованием
прессутяжки и часто непостоянных (температура в очаге дефор-
мации, величина контактного трения и т. п.), а потому не под-
дающихся точному учету. Поэтому даже при одном и том же
способе прессования наблюдаются значительные колебания ве-
личин прессостатков, а нормали на них определяются методом
статистической обработки многочисленных данных практики
прессования. Результаты такой обработки позволяют установить
некоторые закономерности, относящиеся к величине прессостат-
ка, согласные с теорией течения металла при прессовании. Эти
закономерности в общем сводятся к следующему:
1. При прочих равных условиях высота прессостатка hn (от
прессшайбы до торцовой поверхности матрицы или, что то же
самое, до передней торцовой поверхности контейнера) меньше:
а) при обратном прессовании, чем при прямом;
б) при прессовании полых изделий, чем сплошных;
в) при прессовании со смазкой, чем при прессовании без
смазки.
Общие элементы технологии прессования
173
2. Высота слитка три прочих равных условиях не влияет на
величину hn (в пределах практически применяемых высот слит-
ков: LCJI = (1,5—3,0) DH )
3. При неизменном поперечном сечении прессованного изде-
лия и при вытяжке Л > 5 увеличение диаметра слитка ведет
к уменьшению h„ ; объем прессостатка при этом практически не
уменьшается, так как в формулу, определяющую объем ци-
линдра, его диаметр входит во второй степени, а высота —
в первой.
4. При неизменном начальном сечении слитка (при X > 5)
уменьшение поперечного сечения прессованного изделия сопро-
вождается уменьшением Лп.
5. Высота прессостатка составляет 5—30% диаметра слитка.
В приложении X приведены нормали прессостатков, состав-
ленные по данным ряда прессовых цехов.
§ 8. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЧЕСТВА И ВИДЫ БРАКА
ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Основными общими характеристиками качества прессован-
ных изделий являются:
а) химический состав;
б) линейные размеры поперечного сечения;
в) структура в различных участках прессованных изделий по
длине и поперечному сечению;
г) механические свойства (оь , б, Нв) в различных участ-
ках по длине и поперечному сечению изделия;
д) качество поверхности, определяемое видом и количеством
дефектов на единице поверхности.
Характеристики качества и методы их определения установ-
лены соответствующими ГОСТ, техническими условиями или
внутризаводскими нормалями, если прессованное изделие яв-
ляется полуфабрикатом завода.
Все прессованные изделия, качество которых не удовлетво-
ряет установленным требованиям, являются браком и направ-
ляются на переплавку или переработку.
Различные виды брака прессизделий возникают в результате
применения либо неправильного процесса прессования, либо
недоброкачественного слитка.
Неправильный процесс прессования может привести к сле-
дующим видам брака:
1. Трещины на поверхности прессованного изделия; причи-
ной этого вида брака является неправильный температурно-ско-
ростной режим.
174
Технология прессования
2. Внутренние трешины и расслоения. Такие нарушения
сплошности могут возникнуть вследствие проникновения в прес-
сованное изделие прессутяжки или недостаточного прогрева
центральных слоев слитка.
3. Продольные трещины на трубе, вызванные интенсивным
охлаждением ее наружных слоев после выхода из очага дефор-
мации на практически несжимающейся игле.
4. Загрязнения на внешней поверхности прессованного изде-
лия, появившиеся в результате применения смазки или недоста-
точного объема упругой зоны, создаваемой у входа в матрицу.
5. Загрязнения на внешней поверхности переднего конца
трубы и на внутренней поверхности заднего конца трубы, возник-
шие из-за плохой обработки торцовой поверхности слитка.
6. Запрессовка в изделие всевозможных загрязнений.
Рис. 128. Пузыри на трубе из сплава Л62, возникшие вследствие запрессов-
ки газообразных продуктов сгорания смазки
В образовании этих видов брака наиболее важное значение
имеет окалина. Иногда такая запрессовка вызывается не окали-
ной, а продуктами сгорания смазки. На рис. 128 показаны пузы-
ри на трубе сплава Л62, пропрессованной на вертикальном
прессе со смазанным контейнером. Газовые пузыри могут воз-
никнуть в результате запрессовки не только газов от смазки, но
и вследствие попадания в контейнер воды или запрессовки
воздуха при прессовании заготовок малого диаметра по сравне-
нию с диаметром контейнера.
7. Ликвационные выделения из-за недостаточной гомогениза-
ции слитка.
8. Строчечная структура, являющаяся прямым следствием
низкой температуры прессования и протекания в этот момент
фазовых превращений.
9. Неравномерность структуры по длине прессованного изде-
лия как результат охлаждения слитка во время прессования
(длинный слиток, недостаточный нагрев контейнера и т. д.).
10. Большие колебания значений механических свойств,
главным образом по длине прессованного изделия, вследствие
охлаждения слитка в процессе прессования.
Общие элементы технологии прессования 175
11. Несоответствие формы и размеров изделий из-за повреж-
дения или неправильного выбора инструмента.
12. Разностенность трубы, являющаяся следствием непра-
вильной установки инструмента или сборки пресса.
Различные виды брака изделий могут появиться и в том слу-
чае, когда слиток имеет следующие дефекты:
а) загрязнения в виде включений и шлака;
б) неоднородность и в том числе ликвационные участки;
в) раковины, свищи;
г) внутренние трещины, приводящие к образованию трещин
в изделии;
д) нерастворившиеся окислы и неплотности, не видимые при
разрезке, обусловливающие образование шиферной структуры,
излома.
Несоответствие химического состава слитка, разумеется, так-
же приводит к браку изделий.
Для выявления таких видов брака, как наружные и внутрен-
ние трещины и расслоения, ломают задний конец прессованного
изделия и осматривают излом. Но следует иметь в виду, что при
ломке сплошность прессованного изделия может быть нарушена
и при отсутствии прессутяжки в результате неправильной уста-
новки прессованного изделия или применения неподходящего
ломающего инструмента. Как показало исследование (861, пои
двустороннем надрезе прутка перед ломкой в прутке появляются
трещины, не возникающие при одностороннем надрезе. Такие
трещины, как правило, не имеют ничего общего ни с прессутяж-
кой ни с шиферным изломом.
Если расстояние между опорами при ломке менее 3 d прутка,
то в изломе появляются трещины, не связанные с прессутяжкой;
при ломке на одной опоре трещин, не вызываемых прессутяж-
кой, образуется меньше, чем при ломке на двух опорах; на об-
разование трещин в изломе влияет форма пуансона для лом-
ки [87].
Характер запрессовок в изделие всевозможных загрязнений
и особенно окалины у разных сплавов различен. Прочность при-
липания окалины к металлу и стенкам контейнера, пластичность
окалины и покрытого окалиной слоя металла зависит от приро-
ды сплава.
В исследовании Хегедюша [88] дана классификация запрес-
совок на основании металлографического анализа шлифов.
В табл. 10 приведены характерные свойства запрессованных
окислов.
Исследованием было установлено, что в латуни а + Р загряз-
нения находятся только в центре прутка. В чистой меди запрес-
сованные окислы размещаются всегда вблизи поверхности,
У алюминиевых сплавов запрессованные окислы могут быть и на
chipmaker.ru
I
176 Технология прессования
Таблица 10
Свойства различных окислов
Окисел и его цвет при визуальном наблюдении Вид окисла Свойства окисла при полировке
в поляризованном свете в темном поле
СиО, синий1 Си2О, синий ZnO, светло-серый А12О8, темно-серый Синевато-черный анизотропный Ярко-красный анизотропный Коричнево-оранже- вый анизотропный Светится и не гаснет Черный Ярко-красный Коричнево-оран- жевый Светится белым светом Выкрошивается Лучше полируется, чем СиО Сильно крошится при полировке Выкрошивается
1 Частично восстановлена до СиаО.
поверхности и в центре изделия. На размещение загрязнений
величина усилий и скорость прессования влияют незначительно,
чем меньше обжатие, тем в большем количестве и крупнее за-
прессованные окислы.
Вероятность запрессовки загрязнений уменьшается с увели-
чением гладкости стенок контейнера и улучшением поверхности
слитка.
Особые характеристики качества прессизделий и виды брака,
характерные лишь для некоторых сплавов или видоразмеров
изделий, описаны далее в главах специальной технологии по
каждой группе сплавов.
§ 9. СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА
ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
При изготовлении труб, прутков и профилей на горизонталь-
ных прессах после операции прессования изделие разрезают на
части длиной, необходимой для дальнейшего волочения. Прутки
диаметром от 5 до 15 мм наматывают на барабан в бухты. Прав-
ка прессованных изделий, как правило, производится в горячем
виде на желобе пресса. Для удаления прессутяжины на задней
части прессованное изделие после правки надрезают на одну
треть диаметра и надрезанную часть ломают на прессе.
При изготовлении труб на вертикальном прессе схема техно-
логического процесса .может быть различной, как видно из
рис. 129.
Общие элементы технологии прессования
177
В том случае, когда прутковую заготовку для труб получают
на большом горизонтальном прессе, прессованный пруток после
правки в горячем виде на желобе пресса поступает на холодную
правку на правильный пресс; после правки заготовку режут на
дисковой пиле на части необходимой длины. Длина заготовки
для вертикального пресса определяется диаметром трубы, кото-
рую необходимо получить. При прессовании мерных труб заго-
товку — шашку для вертикального пресса — режут также мер-
ной длины с допусками ± 1,0 мм. Затем нарезанная заготовка
поступает в нагревательную печь и подается в пресс.
Слиток
Двукратное
прессование
[Однократное
[прессование
прокатка в
ручьевом стане
Прессование
без прошивки
Прессование Прессование
с прошивкой прошивки
Прессование
с прошивкой
прессование
без прошивки
Прессование
с прошивкой
Прессование полой
шашки на горизон-
тальном прессе
Сверление
Центровка
Сверление
Центровка
I
[ Сверление шашки |
1
Предварительная
прошивка на другом
оборудовании
Прошивка
на другом
оборудовании
Горячая
керновка
Без центровки
прошивка
на другом
оборудовании
Горячая
керновка
Без центровки
Рис. 129. Схема методов прессования труб на вертикальных прессах
Если заготовка для вертикального пресса получается отлив-
кой и имеет диаметр, близкий к диаметру контейнера, а также
в том случае, когда ее изготовляют прокаткой или из предвари-
тельно пропрессованного прутка, во всех этих случаях из заго-
товок должны быть изготовлены шашки, из которых затем прес-
суют изделия. В операции по изготовлению шашек входят раз-
резка заготовок на шашки, сверление их с диаметром отверстия,
близким к диаметру отверстия трубы, и, наконец, обточка
наружных и торцовых поверхностей шашки. В настоящее время
все эти операции — сверление, обточка, отрезка готовой шаш-
ки — совмещены и производятся на современных станках в одну
операцию.
Готовые шашки поступают в нагревательную печь у пресса
и далее на прессование. Примерная схема технологического про-
цесса производства прессованных труб с предварительным прес-
сованием заготовок приведена в табл. 11.
Нормативно-технологическая карта № 1
Изделие: трубы прессованные
1. Цех: прессовый.
2. Откуда поступает заготовка: из литейного цеха.
Х5Оо’л?7'' '----г
Средний вес заготовки: 146 кг.
о тт ---J----- no jiHicwHuru цеха.
d. паимеисванне и размер заготовки: слитки 0 200*
V HI ИI U U
4.
Таблица 11
30x26x2100 мм из сплава J168.
5. Средний вес готовой трубы: 3,2 кг.
6’ иЖМа Расхода заготовки на 1 т готовых изделий:
IOZv KZ.
7. Выход годного от слитка: 65,5%.
II № операции | Наименование операции Механизм Технологическая характеристика операции Размер изделий, мм н a а> 1« Норма отходов и потерь металла, % Заправочный коэффи- 1 циент* Норма выра- ботки за 8 час. Норма рас- ходов иа 1 m готовых изделий
длина диа мет] К О потери всего всего по отно- шению к началь- ной заготовке всего с началь- ной операции до данной
наружный виутренний
S Е станко-часов 1 человеко- й Э г
1 2 3 4 5 । Подвозка Нагрев Прессование Правка Резка на 15 шашек Электрокара Нефтяная печь Пресс 3000 m Эксцентри- ковый пресс Дисковая пила _ Температура 775—825° Прессостаток 205x35 мм 16 резов по 6 мм, сбрезка концов: перед- него 40 мм, заднего 120 мм 550 550 2120 2120 120 200 200 97,5 97,5 97,5 — 146 146 136 136 7,7 6,8 15,0 0,3 0,3 0,3 0,3 6,8 15,0 0,3 0,3 6,8 13,9 0,3 0,3 7,1 21,0 1520 1515 1413 200 70 360 15 8,75 2,76 0,77 1,21 3,5 , 5,39 2,42 3,5
Продолжение табл. 11
№ операции 1 Наименование операции Механизм Технологическая характеристика операции Размер изделий, мм Вес 1 шт. кг 1 Норма отходов и потерь металла, % X е е m О X « X т о и , О. Я t S п я 1196 1090 1000 юос Норма выра- ботки за 8 час. Норма рас- ходов на 1 m готовых изделий
. длина диаметр отходы X о. О с всего 1 всего по отно- шению к началь- 1 ной заготовке со to to всего с наиаль- I 4^ оо ной операции 11 сл оэ до данной
S Е С О X й - человеко- часов
наружный внутренний
6 7 8 9 10 Нагрев Прессование Резка в меру на 2 части Приемка Внутрицехо- вой транс- порт Электриче- ская печь Пресс 600 m Дисковая пила Электрокаре Температура 770—820° Прошивка 0 30—60 мм Обрезка задних и передних кон- цов (всего 400 мм) — 120 4600 2100 2100 97,5 30 30 30 26 26 26 7,7 7,0 3,2 3,2 9,1 8,5 0,3 0,3 9,1 8,5 о,3 7,2 6,0 — 2,07 2,07 4,36 3,94 17,47 3,94
Всего 13,78 32,69
иа 1 т годного.
• Вес необходимого металла
Технология прессования Общие элементы технологии прессования^
chipmaker.ru
180
Технология прессования
ГЛАВА XIII
ПРЕССОВАНИЕ МЕДИ
§ 1. СОРТАМЕНТ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
В подавляющем большинстве случаев медные прессованные
изделия являются заготовками для дальнейшего производства
прутков, профилей и труб различными методами обработки
давлением (прессованием, холодной прокаткой, волочением).
Заготовки для прутков прессуются диаметром примерно от 14
до 120 мм. Заготовки для труб имеют наружный диаметр при-
мерно от 20 мм (при минимальной толщине стенки 1,5 мм)
и до 400 мм (при минимальной толщине стенки 15 мм). Макси-
мальные линейные размеры поперечных сечений прессованных
заготовок для сплошных некруглых профилей колеблются в пре-
делах 15—150 мм, а минимальные — в пределах 2—10 мм.
В приложении I приведен сортамент медных заготовок для труб
и прутков. Медные трубы, прутки и профили изготовляют из
меди марок МО, Ml, М2, М3 и из бескислородной меди в зави-
симости от требований, предъявляемых к готовым изделиям.
Медные прутки производят по ГОСТ 1535—48, а медные тоу-
бы — ПО ГОСТ 617—53.
§ 2. ОСОБЕННОСТИ ХАРАКТЕРА ТЕЧЕНИЯ МЕДИ
Медь отличается высокой теплопроводностью, что обусловли-
вает при прессовании небольшой перепад температур между пе-
риферийными и центральными слоями слитка, а также сравни-
тельно небольшую неравномерность деформации. Уменьшению
неравномерности деформации способствует и то обстоятельство,
что появляющаяся при нагреве медная окалина при высоких
температурах значительно мягче меди, даже тонкий слой окали-
ны, подобно смазке, положительно влияет на усилия прессова-
ния. На рис. 130, показывающем различные этапы прессования
меди, видно, что прессутяжка образуется лишь на незначитель-
ном расстоянии прессшайбы от матрицы. Поэтому медь большей
частью прессуют без смазки и без рубашки. Образование рубаш-
ки при прессовании меди возможно лишь при высоких степенях
деформации, когда смазывающее действие медной окалины ста-
новится мало заметным, а напряжение трения на поверхностях
контейнера достигает больших величин и этим способствует
удержанию наружных слоев слитка на стенках контейнера 1151.
§ 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИНТЕРВАЛ ПРЕССОВАНИЯ И ПОДГОТОВКА
СЛИТКА К ПРЕССОВАНИЮ
По данным о деформируемости (см. приложение II), а также
из диаграммы изменения механических свойств с изменением
температуры, (рис. 131) видно, что наилучшим интервалом горя-
Прессование меди
181
чей обработки меди являются температуры в пределах 550—800°.
Однако при этом необходимо учитывать, что при нагревании вы-
ше 650° окисляемость меди резко увеличивается. Из рис. 132
видно, что если степень окисляемости меди при 500° принять за
единицу, то при температурах 700—750° окисляемость возрастет
в 4—6 раз, а при температурах 850—900°— в 12—16 раз.
Поэтому с точки зрения окисляемости прессование меди вы-
годнее вести при температурах 650—550°. Однако при таких
температурах возрастает сопротивление деформированию меди
Рис. 130.
Разрезы
прессостат-
ков и прут
ков диамет-
ром 69 мм
из меди
1111
и необходимые усилия пресса. Поэтому при возможности полу-
чения на прессе больших усилий применяются низкие темпера
турные интервалы. Так, например, на вертикальных прессах, где
давления могут достигать 100 кг/мм2 и более, прессование меди
ведется при температурах 575—650°, а на горизонтальных прес-
сах при большом контейнере (например, 408 мм), когда разви-
ваемое прессом напряжение не превосходит 25 кг/мм2, медь
прессуют при температуре 875—925° (см. приложение IV)
Температура конца прессования не имеет существенного зна-
чения, так как фазовых превращений у меди нет, а получаю-
щееся упрочнение легко снимается вследствие низкой темпера-
туры рекристаллизации меди.
В целях уменьшения окисления нагрев меди перед прессова-
нием целесообразно производить индукционным методом или
в печах с защитной атмосферой, не содержащей водорода. При
нагреве в воздушной атмосфере 'необходимо во избежание про-
явления водородной болезни вести нагрев в окислительной среде
несмотря на увеличение окалины. При этом приходится нагретые
слитки перед подачей их в контейнер очищать от окалины и тща-
тельно следить за состоянием контейнера, периодически прочи-
щая его контрольной прессшайбой, так как налипший слой ока-
лины может увлекаться следующим слитком и запрессовываться
в изделие.
chipmaker.ru
182
Технология прессования
§ 4. СКОРОСТИ ИСТЕЧЕНИЯ
В соответствии с широким температурным интервалом прес-
сования меди скорости истечения, а следовательно, и прессова-
ния меди могут изменяться в широком интервале. Так, ско-
рость истечения медных труб достигает 5 м/сек, а при прессо-
вании прутков — еще выше (см. приложение V). Практически
скорости истечения меди часто
ограничиваются скоростью пере-
движения больших .масс глав-
ного плунжера, а также кон-
струкцией приемных устройств.
Рис. 131. Зависимость механических
свойств меди от температуры испы-
тания
Рис. 132. Влияние темпе-
ратуры одночасового на-
грева на окисляемость ме-
ди (по С. А. Кушакевичу)
§ 5. ФОРМА ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
В целях задержания окалины в прессостатке применяются
плоские матрицы или матрицы с большим углом конуса а (до
80°). При прессовании труб матрицы с вмонтированной иглой
не применяют, так как сварка швов трубы не происходит
вследствие попадания окислов меди в карманы матрицы в про-
цессе истечения.
Прессование латуни
183
ГЛАВА XIV
ПРЕССОВАНИЕ ЛАТУНИ
§ 1. СОРТАМЕНТ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИИ
Прессованием обрабатывается очень большое количество ла-
туней как простых (Л96, Л90, Л85, Л80, Л62, ЛС59-1 и др.), так и
специальных (ЛН65-5, ЛО70-1, ЛО62-1 ЛМц58-2, ЛЖМц59-1-1,
ЛАН59-3-2, ЛА77-2, ЛО90-1, ЛК80-3 и др.). Большинство сплавов
Содержание ?.п, %
Рис. 133. Диаграмма состояния системы Си — Zn
прессуется на заготовки для труб, прутков, проволоки и некруг-
лых профилей. Некоторые сплавы прессуют в виде готовых прут-
ков и труб диаметром примерно от 30 до 200 мм (ГОСТ 2060—48,
прутки латунные; ГОСТ 494—52, трубы латунные круглые).
§ 2. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЛАТУНЕЙ
Приведенная на рис. 133 диаграмма состояния системы
Си—Zn показывает, что обрабатываемые прессованием сплавы
меди с цинком обладают различной структурой (а, а + ₽, 3), что
обусловливает различие в их свойствах. Так, при прочих равных
। chipmaker.ru
184
Технология прессования
условиях сопротивление деформированию сплава Л68 значитель-
но выше, чем у сплавов Л62 и Л59 (см. приложение VI). Значи-
тельно отличаются они и по теплопроводности, о чем свидетель-
ствуют следующие данные:
Рис. 134. Деформированная коор-
динатная сетка на прутках 0
60 лои из сплавов Л68 («) и Л62
(б) (диаметр контейнера 155 jitjw,
прессование без смазки)
контактного трения. Поэтому
преосостатками, примерно равными по величине прессостаткам,
принятым для меди, тогда как для а + 0-латуней прессостатка
должны быть значительно большими (см. приложение X).
Латунная окалина смазывающего действия не оказывает и не
мешает образованию рубашки. Поэтому в целях улучшения ка-
Марка
сплава
Тепло- Тепло-
проводность, Марка проводность,
кал/см сек СС сплава Кил/смсек“С
Л96 0,55—0,60 л68 0,20—0,26
Л90 0,27—0,34 Л62 0,19—0,20'
Л80 0,25—0,30 Л59 0,17—0,18
Различие в свойствах опре-
деляет и различный характер
течения этих сплавов при
прессовании. Так, сплав Л96,
обладая, как и медь, высокой
теплопроводностью, течет поч-
ти также, как и медь, т. е. с
малой неравномерностью. С
несколько большей, но все
еще сравнительно невысокой
неравномерностью прессуются
сплавы Л90 и Л80; у сплава
Л68 она повышается, а у спла-
вов Л62 и Л59 неравномер-
ность становится очень боль-
шой. На рис. 32 была пока-
зана фотография прутков из
сплава ЛС59-1 с деформиро-
ванной координатной сеткой.
На рис. 134 приведены фото-
графии таких же прутков из
сплавов Л62 и Л68. Эти фото-
графии показывают, что чем
больше в сплаве цинка, тем
ниже равномерность истече-
ния. Это объясняется, с одной
стороны, уменьшением тепло-
проводности сплава, а с дру-
гой, повышением напряжений
прессование а-латуни ведется с
Прессование латуни
185.
чества прессованных изделий латунь часто прессуют с рубашкой.
В последнее время в целях уменьшения величины прессостатка
начали применять метод обратного прессования латунных прут-
ков с рубашкой (11. Прессование специальных латуней аналогично
прессованию простых латуней. Чем.больше цинка в специальной
латуни, тем больше нарушается равномерность истечения сплава,
причем а-латуни (ЛН65-5, Л070-1) текут более равномерно, чем
а + р-латуни (ЛАН59-3-2, ЛЖМц59-1-1).
Рис. 135. Осадка медноцинковых
сплавов при ковке, в % (по
К- Ганзеру)
Рнс. 136. Сужение поперечного
сечения образца при разрыве мед-
«оцинковых сплавов (по К- Ган-
зеру)
§ 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИНТЕРВАЛ ПРЕССОВАНИЯ
Пластичность медноцинковых сплавов при различных темпе-
ратурах зависит от состава и структурного состояния сплава. Из
наиболее крупных работ по исследованию прочностных и пласти-
ческих свойств различных медноцинковых сплавов следует ука-
зать на работу К. Ганзера (461, который исследовал предел проч-
ности, сужение поперечного сечения образца при разрыве, а так-
же осаживаемость сплавов меди с цинком при разных темпера-
турах. На рис. 135 показана величина осадки при ковке стандарт-
ных образцов диаметром 20 мм высотой 30 мм при одинаковой
силе удара бойком весом 10 кг, падающим с высоты 3 м.
На рис. 136 приведено сужение поперечного сечения образца при
разрыве. Из этих двух диаграмм, так же как и из диаграммы за-
Технология прессования
chlpmaker.ru
186
висимости давления истечения медноцинковых сплавов от темпе-
ратуры (рис. 137), полученной С. И. Губкиным и П. А. Захаро-
вым 145], можно видеть, что область пластичности а-латуни
лежит в пределах 700—825° и что интервал пластичности а+3-ла-
туни более широк — от 500 до 850°. Поэтому а-латунь (сплав
Л68) прессуется при температуре от 700 до 825°. Прессование
а+3-латуни (сплав Л62) допускается в интервале 675—850°.
Латунь ЛС59-1 прессуется при температуре 650—750°; при более
высоких температурах прессования этого сплава растет пресс-
утяжка и увеличивается прессостаток. Прессование латуней при
более низких температурах может повести к образованию на
задней части прессованного изделия строчечной структуры,
Рис. 137. Изменение давле-
ния истечения сплавов
Cu-Zn в зависимости от
состава и температуры (по
С. И. Губкину и П. А. За-
харову)
увеличивающей неравномерность механических свойств изделия.
Такое влияние низкой температуры прессования иллюстрирует-
ся микроструктурами латунных прутков ЛС59-1, припрессован-
ных при разных температурах (см. рис. 89—92).
Добавки алюминия, марганца, железа и никеля к а-латуни не
понижают ее пластичности, тогда как свинец и олово влияют
отрицательно, ограничивая и так достаточно узкий интервал пла-
стичности латуни. Присутствие последних двух элементов в
а+3-латуни не сказывается на температурном интервале пла-
стичности сплавов.
§ 4. СКОРОСТИ ИСТЕЧЕНИЯ
Вследствие различной величины температурных интервалов
пластичности латуней разных составов скорости истечения их
колеблются в широких пределах: от 10—50 см! сек для латуни Л68
и до 600 см/сек для ЛС59-1 (см. приложение V), т. е. а-латуни
прессуются при низких скоростях истечения, а а-}-(3-латуни — при
высоких скоростях. Такое различие значений скоростей истечения
обусловлено тем, что сопротивление деформированию а-латуни
выше, чем у а+3-латуни. Давление истечения достигает максиму-
ма при содержании в сплаве 12% Zn (рис. 137).
Прессование бронз
•87
§ 5. ФОРМА ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
Ввиду того что латуни большей частью прессуются с приме-
нением рубашки, матрицы имеют коническую или плоскокониче-
скую форму с оптимальным углом а, обеспечивающим минималь-
ное усилие прессования.
ГЛАВА XV
ПРЕССОВАНИЕ БРОНЗ
§ 1. СОРТАМЕНТ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Прессованием обрабатываются бронзы различных составов.
Основными из них являются: алюминиевые (марок БрА5,
БрАЖ9-4, БрАЖМц10-3-1,5, БрАЖН10-4-4, БрАМц9-2), оловян-
но-фосфористые (БрОФ6,5-0,15, БрОФ4-0,25), алюминиево-
никелевые (БрНА14-3 и БрН6-1,5), кремнистые (БрКМцЗ-1,
БрКН1-3, БрКНО, 5-2), бериллиевые (БрБ2) и др.
Значительная часть этих бронз поставляется потребителям в
прессованном состоянии в соответствии с ГОСТ 1208—54;
1065—41; 5222—50; 6511—53; 1628—48 и ТУ ГЦМО 309-46;
383—48; 3008—51; 1319—54 и др.
Из бронз (алюминиевых, оловянно-фосфористых) изготов-
ляются втулки и другие трущиеся детали. Частично бронзы прес-
суются для дальнейшего волочения на прутки, проволоку, трубы.
В состоянии после волочения бронза употребляется для пружин
(оловянно-фосфористая, бериллиевая, алюминиево-никелевая
бронзы). Бронзы применяются в морском судостроении и многих
других отраслях промышленности и сельского хозяйства. Сорта-
мент прессованных изделий из наиболее распространенных алю-
миниевых бронз (БрАЖМц 10-3-1,5, БрАМц9-2, БрАЖН 10-4-4)
охватывает очень широкий круг размеров — прутки диаметром
от 16 до 160 мм и трубы диаметром 50—250 мм с толщиной стенки
5—50 мм. Бронзы других марок, имеющие специальное назначе-
ние, изготовляются в более узком интервале размеров.
§ 2. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ БРОНЗ
При прессовании алюминиевых бронз возникают высокие
напряжения трения. Это повышает неравномерность течения и
в результате дает сильно развитую прессутяжку. Поэтому алю-
миниевые бронзы, как правило, прессуют с рубашкой, оставляя
188
Технология прессования
большие прессостатки. Иногда применяется прессование со смаз
кой, что также уменьшает неравномерность истечения бронз этой
группы.
Бронзы остальных составов трудно привариваются к ин-
Рис. 138. Пруток с
деформированной
координатной сет-
кой из бронзы
БрОФб,5 = 0,15
(диаметр контей-
нера 155 мм, прута
0 60 мм)
струменту и, будучи сравнительно высокотеп-
лопроводными, деформируются с меньшей не
равномерностью, что позволяет вести прес-
сование их без применения рубашки и со
сравнительно небольшими прессостаткамн.
На рис. 138 показан пруток с деформирован-
ной координатной сеткой из сплава БрОФб,
5-0,15. Так как оловянно-фосфористые бронзы
обладают высоким сопротивлением срезу, то
для прессования труб из этих сплавов слиток
предварительно просверливают.
§ 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИНТЕРВАЛ
ПРЕССОВАНИЯ И ПОДГОТОВКА СЛИТКА
Алюминиевые бронзы обладают сравни-
тельно широкой зоной пластичности, а следо-
вательно, и большим температурным интер-
валом прессования. На рис. 139, а показана
диаграмма пластичности сплава БрАЖ9-4
при различных температурах [89]. Изменение
пластичности различных алюминиевых бронз
в зависимости от температуры при ударном
осаживании на копре бойком весом 22,5 кг,
падающим с высоты 150 см, приведено в
табл. 12. Эти испытания показывают, что
наиболее высокая пластичность сплавов при
осаживании наблюдается при температуре вы-
ше 800° и что сплавы, содержащие менее
8°/о А1, обладают высоким сопротивлением
деформации.
С увеличением содержания алюминия
пластичность сплавов возрастает, но лишь при
высоких температурах. Повышение содержа-
ния железа улучшает пластичность сплава,,
если в нем имеется 8—9% А1, а в присутствии
марганца пластичность бронз несколько по-
нижается.
На основании этих исследований температурный интервал
прессования алюминиевых бронз принят в пределах 750—900°.
Оловянно-фосфористые бронзы при высоких температурах
обладают чрезвычайно небольшой зоной пластичности (рис. 139)
[89].
190
Технология прессования
r.ru
Таблица 12
Испытание алюминиевых бронз иа копре методом ударного осаживания
Химический состав, % Твердость по Бри- > иелю кг 1мм** Осадка г, % при температуре, °C
Си AI Fe Мп 20 700 800 900
89,5 7,0 2,0 1,5 114 10,1 16,3 21,7 51,5
88,5 7,0 3,0 1,5 103 12,8 17,3 21,9 35,0
87,5 7,0 4,0 1,5 107 Н,1 16,7 21,6 34,7
87,5 8,0 3,0 1,5 103 11,5 16,2 24,9 57,4
86,5 8,0 4,0 1,5 114 13,8 17,4 26,2 58,3
87,5 9,0 2,0 1,5 121 10,0 24,9 45,8 70,5
86,5 9,0 3,0 1,5 138 8,8 23,3 46,6 71,5
85,5 9,0 4,0 1,5 134 9,2 19,2 44,3 73,2
86,5 10,0 2,0 1,5 143 9,2 38,4 56,6 68,8
85,5 10,0 3,0 1,5 165 7,1 40,1 61,1 68,4
84,5 10,0 4,0 1,5 154 7,6 33,9 55,7 66,0
85,5 11,0 2,0 1,5 218 Образец раскололся 40,3 61,8 73,0
84,5 н,о 3,0 1,5 185 5,6 42,6 54,8 70,1
83,5 и,о 4-0 1,5 212,5 5,4 трещины на образце 39,5 58,8 72,1
91 9 — — НО 10,6 трещины на образце 28,9 57,0 75,3
89 11 — — 237 Образец раскололся 47,2 63,7 73,3
88 9,0 3,0 — 134,0 9,2 21,8 46,8 72,4
87 10,0 3,0 — 134 8,4 35,5 61,0 72,9
86 11,0 3,0 — 218 Образец раскололся 43,4 59,0 71,4
89,5 9,0 — 1,5 116 10,6 23,8 47,7 71,5
88,5 10,0 —. 1,5 149 8,8 38,7 57,3 71,7
87,5 н,о — 1,5 223 Образец раскололся 39,7 62,4 72,6
• Диаметр шарика 10 мм, нагрузка 1 000 кг.
В соответствии с этим оловянно-фосфористые бронзы прес-
суют в интервале 650—750°.
Температурный интервал прессования бериллиевой бронзы
также ограничен сравнительно узкими пределами: 700—780°, что
видно из рис. 139, в, на котором приведена зависимость механи-
ческих и пластических свойств сплава БрБ2 от температуры
испытания [891. Методом ударного осаживания на копре бойком
весом 22,5 кг, падающим с высоты 150 см, была определена плас-
тичность нескольких бронз с различным содержанием бериллия
190]. Как видно из рис. 140, пластические свойства бериллиевых
бронз находятся в зависимости от содержания в сплаве берил-
Прессование бронз
191
лия. Следует заметить, что промышленная практика прессова-
ния бериллиевой бронзы с содержанием более 2,3% Be часто
приводит к появлению поверхностных трещин на прессованном
изделии из-за большой склонности таких сплавов к перегреву.
Зависимость ударной вязкости алюминиево-никелевой бронзы
БрНА14-3 от температуры показана на рис. 141; температурный
интервал прессования этой
бронзы находится в пределах
Рис. 140. Изменение пластично-
сти бериллиевых бронз в зависи-
мости от температуры:
/—1,87% Be; 2 — 2,554, Be; 3 — 3,10’/» Be
850—950°.
Рис. 141. Изменение ударной вяз-
кости бронзы БрНА14-3 в зави-
симости от температуры
Для прессования прутков и труб из пластичных бронз (алю-
миниевых, алюминиево-никелевых, кремнистых) применяются
сплошные слитки, без механической и предварительной терми-
ческой обработки. Слитки из оловянно-фосфористых бронз перед
прессованием подвергаются гомогенизирующему отжигу в тече-
ние 8—24 час. Трубы из оловянно-фосфористых бронз и берил-
лиевой бронзы изготовляются из полого слитка или полой заго-
товки.
§ 4. СКОРОСТИ ИСТЕЧЕНИЯ
Алюминиевые, кремнистые и алюминиево-никелевые бронзы
обладают повышенной пластичностью и сравнительно широким
интервалом температур прессования; поэтому для этих бронз
Допускаются высокие скорости истечения.
Бронзы оловянно-фосфористые и бериллиевые имеют невысо-
кую пластичность, узкий интервал температур прессования и
невысокие скорости истечения. В приложении V приводятся до-
пускаемые скорости истечения для различных бронз.
chipmaker.ru
192
Т ехнология прессования
§ 5. ФОРМА ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
Вследствие высокого коэффициента трения прессование алю-
миниевых бронз ведется в конические матрицы.
Иногда наблюдается прилипание металла к игле в момент
прошивки; это приводит к образованию внутренних задиров на
Рис. 142. Задиры на внутренней поверхности труб из сплава
БрАЖЮ 4-4, образовавшиеся вследствие прилипания металла к игле
в процессе прошивки слитка
прессованных трубах из бронзы БрАЖН 10-4-4. Вид такого дефек-
та показан на рис. 142. Увеличение конусности иглы в полтора-
два раза больше обычного уменьшает возможность прилипания
и устраняет образование этого вида брака.
Прессование никелевых сплавов
193
ГЛАВА XVI
ПРЕССОВАНИЕ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ
§ 1. СОРТАМЕНТ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИИ
Прессованием обрабатываются чистый никель, сплавы меди
и никеля М.НЖМцЗО-0,8-1, МН 19, МН95-5, монель-металл
НМЖМц28-2,5-1,5, нихром Х20Н80 и др.
Из никеля и мельхиоров изготовляются трубы диаметром от
30 до 200 мм с толщиной стенки от 3 до 15 мм; трубы сплава
МН95-5 имеют наружный диаметр от 6 до 250 мм при толщине
стенки 1—4 мм. Обычно эти трубы поставляются после волоче-
ния. Из монель-металла и нихрома изготовляются прутки диа-
метром от 6 до 50 лои.
§ 2. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ
При обычном нагреве слитков никеля и его сплавов перед
прессованием, производимым в пламенных печах или печах элек-
тросопротивления, образуется большое количество трудно уда-
ляемой твердой окалины. В связи с этим в процессе прессования
повышается контактное трение и резко увеличивается неравно-
мерность истечения. На рис. 143 показана макроструктура пресс-
остатка, полученного при прессовании слитка диаметром 200 мм,
длиной 400 мм медно-никелевого сплава МНЖМц30-0,8-1,0 на
пруток диаметром 82,5 мм, а на рис. 144 — изменение коорди-
натной сетки после прессования прутка диаметром 75 мм из
контейнера диаметром 205 мм. Эти рисунки характеризуют тече-
ние металла при прессовании как очень неравномерное, сходное
с прессованием алюминия из несмазанного контейнера.
Трубы диаметром до 30 мм из этого сплава, так же как и из
других сплавов, прессуют методом двойного прессования из за-
готовок, отпрессованных на горизонтальном прессе. Прессование
заготовок ведется из слитка длиной 400—450 мм; в некоторых
случаях заготовки из сплава МНЖМц30-0,8-1,0 прессуют на
горизонтальном прессе из слитка большой длины (600 мм и боль-
ше), используя густую графитовую смазку 1911; это повышает
экономичность процесса. Очевидно, что применение других спо-
собов подготовки заготовки (ковка на молоте, прокатка на ручь-
евом стане) при производстве труб диаметром до 30 мм более
целесообразна, так как при этом отпадают большие потери на
прессостаток.
Прессование других никелевых сплавов приходится вести с
повышенными размерами прессостатка вследствие большой
неравномерности течения этих сплавов. Неравномерность тече-
ния при прессовании уменьшается при нагреве в индукционных
электрических печах или в печах с защитной атмосферой.
chipmaker.ru
Рис. 143. Макрострукту-
ра прессостатка сплава
МНЖМцЗО-0,8-1,0 после
прессования без смазки
Рис. 144. Пруток и
прессостаток с деформп
рованной координатной
сеткой из сплава
МНЖМц30-0,8-1,0
Прессование никелевых сплавов
195
§ 3. ТЕМПЕРАТУРНО-СКОРОСТНОЙ ИНТЕРВАЛ ПРЕССОВАНИЯ
На рис. 145 показана зависимость ударной вязкости ак от
температуры меднопикелевых сплавов МН 19, МНЖМц30-0,8-1,0,
чистого никеля марки Н1 и монель-металла НА\ЖМц28-2,5-1,5
[43, 841. И чистый никель Н1 и мельхиор МН 19 показывают по-
вышение ударной вязкости при температурах свыше 800°. Пони-
жение ударной вязкости у сплавов МНЖМц30-0,8-1,0 и
НМЖМц28-2,5-1,5, наблюдающееся при температурах свыше
Рис. 145. Изменение ударной вязкости никеля и его сплавов в зависимости
от температуры:
а—никель марки Hl (1) и сплав НМЖМц28-1,5 (2); б —сплавы МН19 (3) и
и МНЖМц30-0.8-1,0 (4) [43, 84]
700°, мало отражается на пластичности этих сплавов. Никелевые
сплавы, обладающие высокой пластичностью, прессуются с вы-
сокими скоростями истечения. Температурный интервал прессо-
вания никеля и его сплавов лежит в пределах 1000—1300°, медно-
никелевых сплавов — в интервале 825—1000° (см. приложения
IV и V).
§ 4. ФОРМА ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
Прессовый инструмент при прессовании никеля и его сплавов
находится в очень тяжелых условиях. Одновременное действие
высокой температуры нагрева и высоких давлений прессования
обусловливает применение матриц специальной конструкции с
двойным конусом — передним и задним. Передний конус облег-
чает течение металла, а задний делает матрицу более устойчи-
вой.
Прессшайбы имеют также специальную конструкцию: углы
У прессшайбы срезают, что предохраняет ее от «обсасывания»
кромок, т. е. от износа в процессе работы.
.'196
Технология прессования
ГЛАВА XVII
ПРЕССОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
§ 1. СОРТАМЕНТ ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Прессованием обрабатывается как чистый алюминий, так и
многие его сплавы разных составов: АД, АД1, Д18, ДЗП, Д1, Д6,
Д16, В95, АМг, АМгЗ, АМг5, АМц, АВ, АК2, АК4, АК5, АД6, АК8
и другие по ГОСТ 4784—53 и специальным техническим усло-
виям. Прессованными изделиями являются заготовки для прут-
ков, проволоки, труб, кованых и штампованных деталей, а также
сплошные и полые профили разнообразных форм и сечений, на-
чиная от простых до весьма сложных. Расширению сортамента
прессованных изделий из алюминия и его сплавов значительно
способствовали новые способы прессования, разработанные и
освоенные в последнее десятилетие, а именно:
а) прессование полых изделий в язычковую матрицу;
б) прессование с законцовкой, а также сплошных и полых
профилей переменного по длине изделия сечения;
в) прессование ребристых монолитных панелей сложных кон-
фигураций.
Прессование алюминия и его сплавов в настоящее время на-
столько освоено, что комбинацией процесса прессования с дру-
гими методами обработки металлов давлением (ковка, штампов-
ка, волочение и др.) из алюминиевых сплавов можно получать
такие сложные изделия, изготовление которых другими спосо-
бами (клепка, сварка, механическая обработка и т. п.) значи-
тельно сложнее и дороже. Кроме того, изделия, получаемые
комбинированием процесса прессования с ковкой и штамповкой,
'более устойчивы и прочны, что позволяет снижать их вес без
потери прочности и тем самым экономнее расходовать металл
при конструировании какой-либо машины, узла или детали. По-
этому стандартизованный сортамент прессованных изделий из
сплавов алюминия очень велик:
1) прутки диаметром от 6 до 280 мм;
2) трубы наружным диаметром от 25 до 280 мм, с толщиной
стенки от 5 до 32,5 мм;
3) угловые профили: равнобокий угольник—высота полки
от 12 до 60 мм при толщине ее от 1,0 до 6,0 мм; разностенный
(неравнобокий угольник с высотой полки от 15 до 75 мм и тол-
Чциной от 1,5 до 7,0 мм; бульбугольники с высотой полки от 20
до 100 мм и толщиной ее от 1,5 до 50 мм; фитинговые угольники
с высотой полки 65 и 100 мм, шириной (основанием) полки 29 и
45 мм, толщиной высокой части 2—3,5 мм и толщиной основа-
ния 6 и 15 мм;.
Прессование алюминия и его сплавов W
4) зетовые профили: нормальный зет — с высотой полки от 20
до 50 мм, шириной основания от 15 до 35 -мм и толщиной полки
от 1,2 до 6,0 мм; фасонный зет — с высотой 16 и 35 мм, шириной
основания 13 и 30 мм и толщиной 1 и 2 мм;
5) тавровые и двутавровые профили: тавр равностенный,—“
высотой от 15 до 45 мм, основанием от 25 до 50 мм и толщиной
полок от 1,0 до 4,0 мм; тавр разностенный — высотой от 20 до
35 мм, основанием от 30 до 40 мм и толщиной полок от 1,5 до
4,0 мм; двутавровый профиль — высотой от 23 до 60 мм, основа-
нием от 30 до 70 мм и толщиной полок от 1,5 до 5,0 мм;
6) швеллерные профили: швеллер обычный — высотой от 25
до 80 мм, основанием от 15 до 40 мм и толщиной от 1,5 до 5,0 мм;
швеллер отбортованный — высотой от 14 до 35 мм, шириной от
23 до 40 мм, шириной отбортованной части от 11 до 20 мм и тол-
щиной полок от 1 до 3,0 мм.
Различные сложные сплошные и полые профили с законцов-
кой переменного по длине сечения изготовляются по специаль-
ным техническим условиям. На рис. 146 приводится фотография
простейших прессованных профилей из алюминиевых сплавов.
Процесс прессования позволяет получать цельные профили слож-
ных форм взамен сваренных, склепанных или соединенных дру-
гими способами, а также не требующих дальнейшей обработки
резанием, что помимо снижения стоимости обработки уменьшает
потери металла.
Примеры таких профилей показаны на рис. 147. На рис.
147, а представлен профиль, составленный из четырех профилей,
соединенных клепкой и сваркой; он может быть получен непосред-
ственно прессованием (правая часть рисунка). Рис. 147, б дает
пример получения профиля прессованием вместо сварки, что
уменьшает стоимость производства детали, увеличивает проч-
ность и повышает точность ее изготовления. На рис. 147, в пока-
зан прессованный профиль (правая часть рисунка), заменяющий
профиль, полученный гибкой (на рисунке слева); при этом жест-
кость прессованного профиля выше. Рис. 147, г иллюстрирует за-
мену цельным прессованным профилем профиля трубчатого
сечения, полученного загибкой кромок нескольких профилей. Та-
кая замена дает выигрыш в прочности, жесткости и стоимости
обработки изделия. На рис. 147, д и е справа представлены цель-
ные прессованные профили, не требующие последующей механи-
ческой обработки, что значительно удешевляет стоимость де-
тали. На рис. 147, ж показана возможность замены штампован-
ных деталей нарезанными из соответствующего профиля.
Целесообразность применения специальных прессованных
профилей определяется экономией металла, получаемой при пере-
ходе на прессованный профиль (см. рис. 147, а, б, г), и техниче-
ской возможностью получения данного профиля прессованием'.
chipmaker.ru
198
Технология прессования
§ 2. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ;
ВИДЫ ПРЕССОВАНИЯ
При отсутствии смазки алюминий и его сплавы легко при-
вариваются к стенкам контейнера и матрицы. Это приводит при
методе прямого прессования к повышенной неравномерности де-
Рис. 146. Типы прессованных профилей из алюминия и его
сплавов
формации и, как следствие, к развитию прессутяжки и необходи-
мости увеличения прессостатка, высота которого на крупных
слитках доходит до 70 мм, что составляет 7—10% от длины слит-
ка (см. приложение X).
Прессование алюминия и его сплавов
199
На рис. 148 приведены фотографии искажения линий коорди-
натной сетки сплава Д1 при прессовании прутка 0 124 мм из
слитка 0 380 мм методом прямого прессования без смазки кон-
тейнера. Применение смазки большей частью исключается высо-
кими требованиями к качеству поверхности, особенно тех прессо-
ванных изделий, которые в дальнейшем не подвергаются обра-
ботке, улучшающей качество поверхности, хотя смазка суще-
ственным образом изменяет характер истечения алюминиевых
сплавов как это видно из рис. 149 [16] (слиток сплава Д1 0
200 мм пропрессован на пруток 0 70 мм).
Прессование с рубашкой алюминия и его сплавов не удается,
так как приварка металла к стенкам контейнера затрудняет уда-
ление рубашки из контейнера, а возможность попадания ее остат-
chipmaker.ru
200
Технология прессования
ков в прессованное изделие при последующем цикле прессования
может повести к появлению в изделии недопустимых дефектов.
Прессование алюминия и его сплавов ведется большей частью
методом прямого истечения без смазки контейнера через плоскую
матрицу из предварительно обточенного слитка. Лишь для срав-
нительно небольшого количества прессованных изделий, на ко-
торых допустимы некоторые поверхностные дефекты, или в тех
случаях, когда прессованием обрабатываются крупные слитки и
Риа. 148. Искажение координатной сетки при прессовании сплава Д1 мето-
дом прямого прессования без смазки контейнера:
а—слиток пропрессоваи иа */> длины слитка; б—то же, на 2/з длины слитка
необходимо снизить усилие прессования, применяют метод
обратного прессования, подвергая, если это требуется, прессо-
ванное изделие дополнительной обработке.
Налипание металла на иглу и большие напряжения, возни-
кающие в игле при полной прошивке прочных алюминиевых спла-
вов, а также образование на внутренней поверхности прошитого
слитка межкристаллических разрушений обусловливают необ-
ходимость образования полости в слитке предварительной свер-
ловкой.
Сильно повышенная деформация на поверхности прессован-
ного изделия образует «чулок» мелкозернистого металла, кото-
рый три дальнейшем нагреве под закалку образует крупнозерни-
стый ободок по .всей длине изделия (см. рис. 46). Толщина такого
ободка увеличивается от переднего конца прутка к прессостатку.
Образование крупнокристаллического ободка наблюдается не
только на прочных алюминиевых сплавах типа Д1, но его можно
обнаружить и на мягких алюминиевых сплавах типа АМг [93].
Прессование алюминия и его сплавов
20Г
Образование крупнокристаллических ободков описано П. А. Са-
рычевым [16], Вальбертом [94], Цеерледером [95] и др.
Прочностные свойства сплава в зоне крупнокристаллического-
ободка понижены и возможности устранения его на прессован-
ных изделиях из алюминиевых сплавов посвящены многие ра-
боты 1961.
Хорошие результаты
показало применение
втулки контейнера с на-
резанными канавками на
ее внутренней поверхно-
сти. Предварительно ка-
навки на внутренней по-
верхности втулки запол-
няются алюминием путем
прессования одного слит-
ка из чистого алюминия.
Алюминий, остающийся в
канавках на внутренней
поверхности втулки, пред-
Рис. 149. Искажение координатной сетки
при прессовании сплава Д1 методом пря-
мого прессования со смазкой контейнера
отвращает непосредствен-
ное соприкосновение де-
формируемого сплава с
поверхностью этой втул-
ки и оказывает действие, подобное смазке. При этих условиях
прессования деформация значительно более равномерна и на
прессованных в таких условиях профилях крупнокристалличе-
ский ободок отсутствует. При этом давление прессования заметно
понижается. Хорошие результаты дает также прессование с алю-
миниевой шайбой и плакированием слитка алюминиевым ли-
стом [96].
Неравномерное течение при прессовании алюминиевых спла-
вов приводит к повышенной неравномерности механических
свойств по сечению и длине прессизделия, о чем свидетельст-
вуют данные табл. 13 и 14.
Таблица 13-
Механические свойства по сечению прутка из сплава Д1
Зона прутка Пруток I Пруток 2 Пруток 3
о^, кг/лои* г, % кг/мм* г. % кг; мм* 5, %
Периферия Центр 37,8—42,6 50,5—46,2 24 0—20 2 13,2—15,1 37,8—41,6 51,5—45,1 28,2—19,7 14,0—16,0 42,8—46,3 42,8—50,5 18,6—14 0 16,3—13,&
chipmaker.ru
202 Технология прессования
Таблица 14
Механические свойства по длине прутка из сплава Д11
№ образца Механические свойства № образца Механические свойства
ст^, кг(ммг S. % 4, % кг/мм2 % 4. %
1 35,8 26,2 36,1 11 42,4 18,0 20,1
2 36,2 25,8 32,2 12 42,5 20,0 21,0
3 36,7 24,6 30,0 13 42,7 18,4 23,4
4 37,3 22,8 31,4 14 43,3 18,8 24,4
5 37,5 22,2 25,9 15 41,8 18,2 29,8
6 38,6 24,4 27,9 16 41,1 18,2 23,1
7 40,5 20,2 — 17 43,7 16,1 18,1
8 41,3 24,0 23,8 18 44,6 16,0 33,1
9 41,8 20,0 22,3 19 48,9 15,8 26,4
10 42,0 19,6 25,6 20 54,5 16,4 24,5
1 Образцы взяты через каждые 500 мм по длине прутка и испытаны после закалки.
Из этих данных видно, что в сечении прутка имеются две
зоны: поверхностная — в виде кольца с крупнокристаллической
структурой — и центральная зона, имеющая сравнительно одно-
родную мелкокристаллическую структуру. Как видно из
табл. 13, в одном и том же сечении прутка предел прочности
колеблется от 37 до 51 кг/см2 и удлинение от 28 до 13% соответ-
ственно. Крайне неравномерны механические свойства и по длине
прутка; наибольшей прочностью обладает конечная часть, близ-
кая к прессостатку.
§ 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИНТЕРВАЛ ПРЕССОВАНИЯ
И ПОДГОТОВКА СЛИТКА
Алюминиевые сплавы по их пластичности в одинаковом со-
стоянии можно разбить на две группы:
а) мягкие сплавы —АД, АД1, АМг, АМгЗ, АМц, АВ, чистый
алюминий всех марок;
б) жесткие сплавы Д18, ДЗП, Д1, Д6, Д16, АМг5, АК2, АК4,
АК5, АК6, АК8 и В95.
На рис. 150 показаны диаграммы пластичности сплава
АМц — представителя первой группы и сплава Д16 — предста-
вителя второй группы сплавов [97]. Из диаграммы видно, что
сплавы первой группы можно прессовать практически во всем
интервале температур до 500° включительно, тогда как сплавы
второй группы целесообразно прессовать в сравнительно узком
интервале температур — от 350 до 475°. В соответствии с этим
сплавы первой группы перед прессованием нагревают обычно
до температуры 400—450° (для уменьшения сопротивления де-
формированию) и только при очень высоких скоростях деформа-
Прессование алюминия и его сплавов
203
ции нагрев снижают до 350—400°, чтобы не поднять температу-
ру в очаге деформации выше 500°.
Большинство сплавов второй группы нагревают перед прес-
сованием только до 350—400°, так как их повышенное сопротив-
ление деформированию и контактное трение приводят к боль-
шому выделению тепла в очаге деформации, заметно повышая
Рис. 150. Диаграммы пластичности:
а — сплава АМц; б — сплава Д16 [97]
температуру металла, особенно на выходной стороне. Сплавы
второй группы прессуются со сравнительно низкими скоростя-
ми, однако работами последнего времени выяснилась возмож-
ность заметно повышать скорости, снижая температуру нагрева
слитка перед прессованием до 250—275°, что исключает пере-
грев металла в очаге деформации; соответственно подогревают
контейнер пресса. Следует иметь в виду, что сплавы второй
группы должны прессоваться только в гомогенизированном со-
стоянии. Гомогенизация осуществляется либо в специальных
нагревательных устройствах, либо она может быть совмещена
с нагревом перед прессованием. В приложении 1У приведены
температуры прессования различных алюминиевых сплавов.
Прессование изделий торгового назначения ведется из необ-
точенного слитка. Изделия ответственного назначения прессу-
ются после обточки слитка до удаления всех неровностей, имею-
щихся на его поверхности.
§ 4. СКОРОСТЬ ИСТЕЧЕНИЯ
В соответствии с изложенным в предыдущем параграфе
скорость истечения сплавов первой группы ограничивается
лишь силовыми возможностями прессовой установки. Особенно
1 chipmaker.ru
204 Т ехнология прессования
высокие скорости истечения допускает чистый алюминий. При
прессовании проволочной заготовки из алюминия (диаметр
слитка 300 мм; диаметр заготовки 6—8 мм; ^=1400—2500) из-
вестна скорость истечения, равная 25 м/сек [981.
Скорости истечения сплавов второй группы значительно ни-
же. Они колеблются в пределах от 1 до 10 см/сек (см. приложе-
ние V). Повышение скоростей прессования этой группы сплавов
часто также ограничивается силовыми возможностями прессо-
вых установок. В общем случае и здесь с увеличением размеров
заготовок и номинального усилия пресса скорости снижаются.
Точно так же (при прочих равных условиях) снижаются скоро-
сти прессования с увеличением сопротивления деформированию
сплавов, причем в порядке уменьшения скоростей прессования
сплавы второй группы располагаются следующим образом:
Д18, ДЗП, АМг5, АК5, АК6, Д1, Д6, АК2, АК4, АК8, Д16, В95.
§ 5. ОСОБЕННОСТИ ПРЕССОВАНИЯ ПРОФИЛЕЙ
В прессовании профилей из алюминиевых сплавов необхо-
димо отметить следующие особенности.
Все типы профилей прессуют через плоские матрицы без
смазки контейнера, так как необходимость получения поверх-
ности высокого качества требует применять такую технологию,
которая исключала бы появление каких-либо дефектов на по-
верхности изделий.
Техническая возможность прессования профилей зависит от
отношения периметра к площади поперечного сечения изделия.
Чем больше это отношение, тем труднее идет процесс. По данным
Де Паоло [921, техническая возможность прессования профилей
характеризуется коэффициентом прессуемости Кп. Этот коэф-
фициент уменьшается с увеличением диаметра окружности,
описанной 1вокруг профиля. Коэффициент прессуемости Кп
определяется формулой
^ = 21,2-^-,
г к
где П—периметр сечения изделия, мм;
FK — площадь сечения, мм2.
Допустимые значения коэффициента прессуемости К„ для
различных алюминиевых сплавов в зависимости от диаметра
окружности, описанной вокруг профиля, приведены в табл. 15.
Для различных сложных конструкций применяются профили
переменного сечения или со ступенчатым изменением сечения,
либо с непрерывным плавным изменением сечения по длине.
На рис. 151 показаны профили переменного сечения первого
типа, так называемые профили с законцовками. Иногда закон-
цовки делают с обоих концов профиля. На рис. 152 показаны
Прессование алюминия и его сплавов
205
Примечание. Более логичным было бы принять за коэффициент прессуемости
Кп отношение периметра сечеиия прессизделия к длине окружности с площадью, равной
площади прессованного изделия, т. е принять К =-----------. В этом случае величина К
г£) п
была бы безразмерной, что исключило бы возможность ошибок в расчетах при иесоблю
деиин размерностей, при которых получены значения Кп в таблице.
профили переменного сечения второго типа, т. е. с плавным из-
менением сечения профиля по длине. Схема прессования профи-
лей со ступенчатым переменным сечением приведена на рис.
153. Первоначально прессование идет в разъемную матрицу 2
с отверстием для меньшего сечения профиля. Затем после оста-
новки пресса и удаления матрицы 2 продолжается прессование
большего сечения профиля через матрицу 3. Работа по этой схе-
ме связана с остановками пресса на разборку инструмента, что
понижает производительность оборудования. Более совершенна
технология, предусматривающая применение матриц с подвиж-
ными элементами [4]. С помощью особых гидравлических ци-
линдров, установленных между контейнером и передней травер-
сой пресса (рис. 154), отдельные элементы матрицы передви-
гаются во время прессования, изменяя размеры матричного
отверстия.
Перед прессованием профиля плунжеры гидравлических
цилиндров и подвижные элементы матрицы устанавливают в
положение, соответствующее минимальному сечению профиля.
После завершения первого этапа прессования, т. е. получения
минимального сечения профиля, подвижные элементы создают
в матрице новое большое отверстие для прессования макси-
мального сечения профиля. При непрерывном наперед задан-
ном передвижении элементов матрицы получается профиль с
плавно переменным сечением. Применение таких матриц значи-
тельно облегчает труд и повышает производительность пресса.
chipmaker.ru
Рис. 151. Различные виды профилей с законцовками
Рис. 152 Виды профилей с плавным изменением
сечения по длине:
а — изменение сечеиия в двух направлениях; б — изме-
нение сечения в трех направлениях; в — с двумя закон-
цовками
Рис. 153. Схема прессования профилей
со ступенчатым изменением сечения (с
законцовками):
/ — прессованный профиль; 2 — первая матри-
ца; 3 — вторая матрица; 4— слиток; 5 — пуаи-
сои
Прессование алюминия и его сплавов
20Т
Из сплавов на алюминиевой основе делают монолитные па-
нели, применяемые в современном самолетостроении и пред-
ставляющие собой прямоугольные ребристые плиты шириной
до 1000 мм и более и длиной до 15 м и более. Момент прессова-
ния такой панели показан на рис. 155. Чтобы получить такие
панели штамповкой, необходимы прессы чрезвычайно большой
мощности до 150 000 т, тогда как прессование их требует значи-
тельно меньших усилий. Так, например, панель шириной 700 мм
и длиной 12 м получается на прессе с максимальным усилием
5000 т. Кроме уменьшения усилий установок, прессование поз-
воляет изготовлять панели с ребрами таких форм, которые в
конструктивном отношении более рациональны (например, Т-
образные ребра) и не могут быть получены штамповкой. В за-
висимости от размеров пресса и контейнера существует не-
сколько вариантов прессования панелей (рис. 156): а — прямой,
когда ширина панели заметно меньше диаметра контейнера;
б — V-образный, когда ширина панели близка к диаметру кон-
тейнера, т. е. немного больше или немного меньше его; в —
трубный вариант — ширина панели заметно превышает диаметр
контейнера.
После прессования по второму варианту панель должна
Подвергаться разгибанию и правке не только по длине, но и по
ширине, а при третьем варианте — разрезке по образующей с
последующим разгибанием и правкой. В табл. 16 приведены
данные о возможной ширине панели при различных вариантах
прессования и мощностях пресса.
Таблица 16
Ширина панели при различных способах прессования
из круглого контейнера
Давление пресса m Давление контейнера мм Максимальная ширина панели, мм Прессование ребристых труб
1-й вариант V-обеазный вариант диаметр трубы, мм ширина панели, мм
5000 360 300 430 225 700
500 400 570 350 1100
12000 650 550 780 400 1250
850 700 1000 500 1570
Толщина стенки панели 6—10 мм. При увеличении мощности
пресса до 20000 т и контейнера диаметром 1200 мм ширина па-
нели при трубном варианте может быть получена до 2500 мм.
. chipmaker.ru
I
I
I
Рис. 154. Матрица с гидравлическим устройством для измене
ния сечения профиля [4]
I
I
1
j
I
Рис. 155. Прессование монолитной панели на мощном прессе
Прессование алюминия и его сплавов
209
Для увеличения ширины панели прессование по первому и
второму вариантам целесообразно вести, применяя не круглый,
а плоский контейнер и плоский слиток (см. рис. 156, г и д). При
этом, как показывают данные табл. 17, сильно уменьшается вы-
тяжка, а с нею понижается усилие прессования.
Таблица 17
Усилие прессования панелей шириной 600 мм с площадью
поперечного сечения 11000 мм2 при различной форме контейнера
(по расчету)
Форма и размер контейнера мм Поперечное сеч1нне контейнера мм1 Показатели деформации Напряжение у прессшайбы □п, кг!мм1 Усилие прессования Р, т
X In X
Круглый 0 700 Плоско-овальный 385000 35 3,55 40 15500
200x700 135000 12 2,5 35 4800
При прессовании профилей, в особенности сложных несим-
метричных сечений, существенное значение имеет конструкция
матрицы, о чем подробно изложено ранее. Обычно комплект
г д
Рис 156. Схема вариантов прессования монолитных панелей:
а—прямой: б—V-образный; е — трубный; г — прямой (из плоского
контейнера); д—U-образиый (из плоского контейнера)
профильной матрицы состоит из собственно матрицы, подстав-
ки или тумбочки и матрицедержателя. Профильная матрица из-
готовляется минимальных размеров и по диаметру, и ио тол-
щине. Подставка, работающая в более легких условиях, может
быть изготовлена из простой стали. Все это дает экономию до-
рогостоящей специальной стали.
chipmaker.ru
210
Технология прессования
§ 6. ОСОБЕННОСТИ ПРЕССОВАНИЯ ТРУБ
И ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
Прессование трубных заготовок из алюминия и сплавов на
алюминиевой основе имеет свои особенности.
Существенную роль играет налипание металла на иглу.
Кроме того, при прошивке слитка образуются межкристаллит-
ные разрушения. Поэтому трубы из жестких сплавов (Д1, Д16.
АК2, АК4, АК5, АК6, АК8, В95) прессуют из полой заготовки;
отверстие в ней либо получается при отливке, либо образуется
сверлением или расточкой.
Прессование мягких сплавов (АД, АМг, АМц, АВ, алюми-
ний всех марок) может вестись из сплошной заготовки с про-
шивкой отверстия перед прессованием. Так как алюминий и его
сплавы могут хорошо свариваться под давлением, то для про-
изводства труб из этих сплавов применяется метод прессования
через язычковую матрицу. Исследования процесса прессования
труб из алюминиевых сплавов через язычковые матрицы пока-
зали, что надежная сварка швов трубы получается только при
определенном минимальном значении вытяжки, зависящей от
сплава и температуры в очаге деформации; при малой вытяж-
ке швы трубы не свариваются.
По данным С. Н. Тарантова [99] из сплавов Д1, АВ, АМц и
алюминия можно прессовать трубы наружным диаметром 40
75 мм с толщиной стенки 10—4 мм из контейнера 230 мм; из
контейнера 150 мм могут быть получены трубы диаметром не
более 40 мм.
Трубы АМг наружным диаметром 8—30 мм с толщиной
стенки 1—5 мм прессуются из контейнера диаметром не менее
95 мм.
Трубы из сплава АМг по сравнению с трубами из других
алюминиевых сплавов имеют лучшую по однородности структу-
ру шва; трубы из алюминия, как правило, содержат большее
или меньшее количество включений, по-видимому, окиси алю-
миния А1гО3 [991.
Улучшение качества сварки может быть достигнуто увели-
чением длины цилиндрического пояска матрицы, так как при
этом увеличивается гидростатическое давление в очаге деформа-
ции.
При любых, даже очень высоких давлениях в оча.’е дефор-
мации хорошее качество сварки швов может быть получено
только при отсутствии в очаге деформации окисленных частиц
металла или каких-либо загрязнений, особенно следов смазки.
Это требует тщательной очистки контейнера и матриц от пресс-
остатка.
П рессование алюминия и его сплавов
211
Легкая свариваемость чистого алюминия давлением позво-
ляет получать трубы практически неограниченной длины. Для
этого процесс необходимо вести через матрицы с вмонтирован-
ной иглой без удаления прессостатка. Такой процесс начинает
внедряться и, в частности, применяется при наложении алюми-
ниевой оболочки на электрические кабели [100].
Рис. 157. Схема прессования труб
с переменным сечением полости
I — пуансон; 2 — конусная игла; ?
матрица; 4 — внутренний диаметр пере-
менного сечения; 5 — прессованная тру
ба; 6 — слиток
Для получения трубы с полостью переменного сечения при-
меняется конусная игла (рис. 157). Разрезы полой прямоуголь-
ной трубы с полостью переменного сечения, полученной таким
способом, приведены на рис. 158.
Рис 158. Разрезы прямоугольной трубы
с полостью переменного сечения
Легкая свариваемость под давлением алюминиевых спла-
вов позволяет получать полые профили прессованием через ма-
трицу с вмонтированной иглой (язычковую), описание которой
было дано ранее. На рис. 159 приводится конструкция такой
матрицы для одновременного прессования двух профилей, а на
рис. 160 — ее фотография.
Из сплавов на алюминиевой основе делают трубы очень
больших диаметров (1500 мм и выше) и длиной 15 м и более.
При производстве труб таких диаметров весьма эффективным
становится метод встречного течения, при котором усилия прес-
сования могут быть в два и более раза меньше, чем при прямом
прессовании.
chipmaker.ru
I
I
Рис. 159. Матрица для одновременного прессования двух полых
профилей
Ш
Рис. 160 Фотография матрицы для
прессования двух полых профилей
Прессование алюминия и его сплавов
213
§ 7. НЕКОТОРЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА РАБОЧИХ
НАПРЯЖЕНИЙ
Лауэ и Горнауэр I101J, а также И. Кочиш [64] применительно
к упрощенной формуле (5—XI) определили модуль рабочих
напряжений при прессовании круглых прутков из сплавов на
алюминиевой основе в плоские матрицы без смазки.
Рис 161. Номограмма для определения модуля рабо-
чих напряжений А1П при прессовании круглых прутков
из некоторых алюминиевых сплавов [101]
На рис. 161 приведена эмпирическая номограмма Лауэ и
Горнауэра для определения величины Л1п для группы сплавов
на алюминиевой основе в зависимости от температуры, степени
деформации и скорости истечения. Порядок расчета Л1п по этой
номограмме можно проследить на следующем примере. Пусть
необходимо определить величину Л4П при прессовании кругло-
го прутка из сплава AlMg7 при вытяжке 7 = 20, скорости исте-
chipmaker.ru
Технология прессования
214
чения vD —2 м/мин и температуре 400°. На левой части номо-
граммы приводится ордината, соответствующая абсциссе >- = 20
до ее пересечения с наклонной прямой семейства линий скоро-
стей истечения, соответствующей оис =2 mJmuh (точка Л). Из
этой точки проводится горизонталь до пересечения с наклонной
прямой семейства линий сплавов, соответствующей сплаву
Рис. 162. Напряжение трения о стенки контейнера (а) и
модуль рабочих напряжений (б) при прессовании круг-
лых прутков через плоские матрицы некоторых алюми-
ниевых сплавов в зависимости от температуры (при
средних скоростях прессования: алюминий и сплав
АМц — 8—12 мм/сек, сплав Д1 —4—8 мм] сек) [64]
AlMg7 (точка В). Из этой точки проводится линия, параллель-
ная оси ординат до ее пересечения с наклонной прямой темпе-
ратур, соответствующей температуре 400° (точка С). Ордината
этой точки на нижней части номограммы покажет для рассмат-
риваемого примера искомое значение МП, равное 14,6 кг/мм2.
На рис. 162 приведены определенные И. Кочишем для алю-
миния и сплавов АМц и Д1; а — средние значения напряжений
трения на стенках контейнера ккр, по которым определяется
усилие Ткр; б— значение модуля рабочих напряжений М „,
по которым определяется сумма Вы+Ты.
Особенности прессования цинковых и магниевых сплавов
215
ГЛАВА XVI/I
ОСОБЕННОСТИ ПРЕССОВАНИЯ ЦИНКОВЫХ
И МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
§ 1. ЦИНКОВЫЕ СПЛАВЫ
Цинковые сплавы являются преимущественно заменителями
латуней и антифрикционных бронз. Наиболее распространены
для прессования сплавы цинка с медью и алюминием, извест-
ные под маркой ЦАМ, ЦА и ЦМ следующих составов:
ЦАМО2-4 . . . .0,2% А1 и 4% Си
ЦАМ2-5........2,0% А1 и 5% Си
ЦАМ4-1........4,0% А1 и 1% Си
ЦАМЭ-1,5 . . . .8—11,0% А1
ЦАМ 10-5 . . . .9—12,0% А1
и 4—5% Си
и 1—2% Си
ЦА15..........15,0% А1
ЦМ1 ..........1% Си
ЦМ4 ..........4% Си
Рис. 163. Изменение пластических
свойств цинка с температурой [63]
В соответствии с назначением цинковых сплавов из них
прессуют заготовки для проволоки, прутки, профили и трубы
сравнительно небольших размеров (максимальные линейные
размеры поперечных сечений
не превышают 150 мм).
Цинк и его сплавы имеют
гексагональную кристалличе-
скую решетку и, следователь-
но, пониженное количество си-
стем скольжения. Поэтому та-
кие сплавы не выдерживают
заметных активных деформа-
ций удлинения при нормаль-
ных и пониженных температу-
рах. Подогрев их до 150—200°
улучшает пластичность спла-
вов вследствие появления но-
вых систем скольжения и по-
вышения способности сплавов
противостоять действию растягивающих напряжений. На рис.
163 показано изменение пластических свойств цинка (ак и 6%)
с изменением температуры. Максимальные значения этих
свойств соответствуют 170—175°; предварительный 'нагрев цинка
до этой температуры улучшает его способность обрабатываться
давлением.
Эти свойства цинка и определяют режим прессования рас-
сматриваемой группы сплавов. Температура прессования цинка
лежит в пределах 170—200°; сплав цинка с алюминием — 250—
300°; сплавов цинка с алюминием и медью и сплавов цинка с
медью — 300—350°.
216
Технология прессования
Скорость истечения, при которой прессуются цинковые спла-
вы, невысока—не более 5—40 см1сек. Максимальная сте-
пень вытяжки, которую допускает цинк, достигает 200; сплавы
цинка с алюминием ЦА и с медью ЦМ— 60; сплавы цинка с
медью и алюминием ПАМ— 50 11021.
Рис 164. Отрезок профиля из магниевого спла-
ва — корпус фотоаппарата «Любитель»
§ 2. МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
Магниевые сплавы—хороший конструкционный материал,
так как они обладают малым удельным весом и высокими меха-
ническими свойствами. Поэтому эти сплавы имеют широкое
применение в самых разнообразных отраслях промышленности,
нередко заменяя алюминиевые сплавы. Прессованием обраба-
тываются магниевые сплавы марок MAI, МА2, МА4, МА5, МА7
и МА8. Из них изготовляют прутки, полосы, трубы, профили, в
том числе и весьма сложной формы (рис. 164).
Магний и его сплавы имеют гексагональную кристалличес-
кую решетку и поэтому, аналогично цинковым сплавам, они
могут легко прессоваться лишь при нагреве, обусловливающем
образование при температурах свыше 212—225° дополнитель-
ных систем скольжения [103]. Большие экспериментальные
Особенности прессования цинковых и магниевых сплавов 217
работы в области прессования магния и его сплавов выполне-
ны под руководством С. И. Губкина 110. 43, 103], В. А. Боброва
(61 и других исследователей. Как видно из этих работ, с повыше-
нием температуры пластичность магния и его сплавов растет, од-
новременно резко понижается давление прессования. Измене-
ние пластичности магниевых сплавов с температурой зависит от
их состава (рис. 165). Так, например, ударная вязкость магния
значительно выше его сплавов с алюминием, причем она тем ни-
же, чем больше в сплаве алюминия. Кроме того, как видно
из рис. 165, максимум температурной кривой с увеличением со-
держания алюминия сдвигается в сторону низких температур
Рис. 165. Зависимость ударной вязкости магния (а) и сплавов
магния с алюминием (б) от температуры испытания [10]
(для 4% А1—300° и для 8%—250"). Так же влияет добавка к
магнию цинка — ударная вязкость магниевых сплавов с повы-
шением содержания цинка понижается. Одновременная добав-
ка к магнию алюминия и цинка еще больше понижает пластич-
ность сплава. Сплавы магния с марганцем в пределах макси-
мальной растворимости марганца в магнии в твердом состоянии
(2,5% Мп) обладают большей пластичностью, чем сплавы ма-
гния с алюминием и цинком (1041. Наиболее существенно на
пластичности магниевых сплавов сказывается скорость истече-
ния. Сплавы МА1 и МА8 допускают скорость истечения до
50 см/сек, тогда как для сплавов МА2, МАЗ и МА7 допуска-
емая скорость истечения не превышает 4 см!сек (1051.
Температурно-скоростные интервалы прессования различ-
ных магниевых сплавов приведены в приложениях IV и V. Спла-
вы МА1 и МА8 допускают более высокие скорости истечения и
имеют наиболее широкий интервал температур прессования;
сплав МА5 может прессоваться при очень низких скоростях
истечения и лишь в узком интервале температур.
Прессование магниевых сплавов ведется методом как пря-
мого, так и обратного истечения с подогревом и смазкой контей-
нера смесью машинного масла с чешуйчатым графитом 1104].
chipmaker.ru
218
Технология прессования
Прессование из предварительно прессованной заготовки нес-
колько улучшает пластичность сплавов, но в ряде случаев двой-
ное прессование не дает особо заметных результатов.
Как показала работа Л. Н. Могучего [191, течение металла
при прессовании магниевых сплавов идет сравнительно равно-
мерно, и поэтому достаточно оставлять прессостаток, равный по
весу примерно 10% от веса слитка. Перед прессованием слитки
подвергают обточке для удаления дефектов литья. Для прессова-
ния магниевых сплавов применяется такой же инструмент, как и
для прессования алюминиевых сплавов [1051. Предварительная
гомогенизация слитков способствует уменьшению давления при
прессовании. В табл. 18 приведены данные, характеризующие
влияние условий нагрева на удельное давление прессования
труб размером 41X44 мм из сплава МАЗ; размер слитка 42Х
Х98Х150 мм [1041.
Таблица 18
Удельное давление прессования сплава МАЗ в зависимости
от условий нагрева слитка
Термическая обработка слитков до нагрева перед прессованием Нагрев перед прессованием Удельное давление кг1мм?
температура °C продолжи- тельность час.
Не было 380—350 1 25-30
> » 380—350 3 21—26
» > . . 380—350 6 18—22
» > 340—300 1 32—40
» » 340—300 3 25—30
» » ... ... 340—300 6 20—25
350°, 12 час. 340—300 1 19—25
То же 340—300 3 17—20
> » 340—300 6 15-18
350°, 24 час 340—300 1 17—22
То же 340—300 3 16—20
» > 340— 300 6 13—17
Особенности прессования свинца и его сплавов 219
ГЛАВА XIX
ОСОБЕННОСТИ ПРЕССОВАНИЯ СВИНЦА
И ЕГО СПЛАВОВ
Прессованием обрабатываются чистый свинец и его сплавы с
сурьмой, оловом, торием и другими легирующими элементами.
Прессованными изделиями являются трубы (особенно для хи-
мической промышленности), трубная оболочка, выпрессовывае-
мая на электрический кабель, заготовка для проволоки (плав-
кие предохранители силовых электрических сетей), заготовка
для пульных наполнителей и т. д. Свинцовые трубы имеют на-
ружный диаметр от 15 до 170 мм и толщину стенки 3—10 мм.
Особенностями прессования свинца являются:
1. Возможность прессования жидкого металла путем пред-
варительной заливки его в контейнер. Чтобы уменьшить окис-
ление свинца и исключить попадание окислов в толщу метал-
ла, особенно при наложении оболочек, металл в контейнер за-
ливают под вакуумом.
2. Возможность непрерывного прессования благодаря хоро-
щему свариванию между собой отдельных порций металла. При
этом устраняются потери на прессостаток.
3. Свинец и его сплавы обладают очень высокой пластич-
ностью даже при комнатной температуре. Кроме -того, в этих
условиях они практически не упрочняются, так как быстро ре-
кристаллизуются, поэтому прессование можно вести и без по-
догрева. Таким образом, температурный интервал прессования
свинца и его сплавов очень широкий — от 20 до 300° и соответ-
ственно этому широк интервал скоростей истечения — от 15 до
100 см/сек. Наиболее сложным из всех процессов прессования
свинца и его сплавов является наложение оболочки на элек-
трический кабель. Ввиду того, что этот процесс представляет
собой самостоятельную отрасль техники, мы не касаемся дета-
лей этого процесса, описанного в специальных монографиях
1106, 107].
chipmaker.ru
220 Т ехнология прессования
ГЛАВА XX
ОСОБЕННОСТИ ПРЕССОВАНИЯ СТАЛЕЙ, ТИТАНА
И ЕГО СПЛАВОВ
§ 1. ПРЕССОВАНИЕ СТАЛЕЙ
Прессование сталей начали применять в последние десять-
пятнадцать лет для производства малых серий профилей и труб
сложных форм преимущественно из малопластичных сталей.
Прессованием обрабатывают углеродистые стали марок 20,
35, 45, 50, У7, У8, [108], конструкционные ЗОХГСА, 40ХН, 20,
жаропрочные стали Я1Т, ЭИ69, ЭИ435 и др. высоколегирован-
ные хромоникелевые стали с 14—28% Сг и 9—22% Ni, никеле-
вые нержавеющие стали, содержащие до 40% Ni, и хромистые
стали, содержащие до 28% Cr Е109, 1101. Прессованные изделия,
как правило, дальнейшей обработке давлением не подвергают-
ся и сдаются потребителю в прессованном состоянии. Размеры
прессованных изделий пока еще не установились. На действу-
ющих производствах выпускаются трубы внутренним диамет-
ром от 30 до 165 мм при толщине стенки от 2 до 10 мм, профи-
ли с толщиной полки из конструкционных сталей — до 2 мм, из
жаропрочных сталей — до 2,5 мм, с линейными размерами по-
перечных сечений, не превышающими 200 мм. Есть указание
11111 о том, что в случае применения стеклянных смазок можно
получать трубы внутренним диаметром 20 мм и более с толщи-
ной стенки 1,0 мм.
Технология прессования сталей подробно изложена в двух
монографиях Л. В. Прозорова 120, 621. Поэтому далее изложе-
ны лишь основные особенности этого процесса. Основными
особенностями прессования сталей являются высокая темпера-
тура нагрева прессуемого металла и большие напряжения,
возникающие в прессовом инструменте вследствие высокого
сопротивления деформированию сталей, особенно малопластич-
ных марок. Это приводит к чрезвычайно тяжелым эксплуатаци-
онным условиям, в которых находится прессовый инструмент.
Понижение температуры прессуемой заготовки во время прес-
сования и одновременный разогрев инструмента при длитель-
ном контакте его с металлом требуют быстрого проведения про-
цесса. Поэтому прессование сталей ведут, как правило, с высо-
кими скоростями истечения металла—1—2 м/сек для высоко-
легированных сталей и 3—6 м/сек для низколегированных при
сравнительно небольших вытяжках X < 30. С повышением вы-
тяжки при неизменной скорости истечения увеличивается про-
должительность процесса, что по указанным причинам недопу-
стимо.
Особенности прессования сталей, титана и его сплавов
221
Температурный интервал нагрева стали перед прессованием,
по данным Хабарова и др., лежит в следующих пределах: ста-
ли углеродистые марок 20, 35, 45, а также конструкционные —
30ХГСА и др.— 1100—1280°; стали жаропрочные Я1Т, ЭИ69,
ЭИ435 и другие высоколегированные стали—1150—1230°. Кон-
тейнеры перед прессованием нагреваются до 500—550°. Наи-
большее затруднение возникающее при прессовании стали, —
низкая стойкость матриц. Наилучший результат получается
при изготовлении матриц из жаропрочных сплавов, напри-
мер марки ЖС6. Этот сплав в настоящее время применяется
при прессовании как углеродистых, так и нержавеющих и жа-
ропрочных сталей. Так как механическая обработка жаропроч-
ных сплавов типа ЖС6 затруднительна, то целесообразно де-
лать матрицы разъемными, что облегчает их механическую об-
работку. Различные типы разъемных матриц показаны на рис.
166, а. Для экономии сталей и уменьшения стоимости обработ-
ки иногда применяют матрицы-вставки, отлитые из сплава ЖС6
(рис. 166,6), а также изготовленные из инструментальной ста-
ли ЗХ2В8 с наплавленным слоем твердого сплава ВК2 или ВКЗ,
увеличивающим стойкость матрицы (рис. 166, в). Матрицы с во-
дяным охлаждением, конструкция которых показана на рис.
166 г, тоже обладают повышенной стойкостью. Такие матрицы
изготавливаются из стали ЭИ617 и ЗХ2В8, при этом получается
очень высокое качество поверхности прессованных изделий.
Весь остальной инструмент, применяемый при прессовании
стали — прессшайбы, матрицедержатели, пуансоны, втулки кон-
тейнера,— делают из сталей марок ЗХ2В8 и 5ХНВ.
В связи с тем что при нагреве сталь сильно окисляется, а
стальная окалина ухудшает условия прессования, предвари-
тельный нагрев заготовок и слитков целесообразно вести как
можно быстрее, а также применять защитные атмосферы и сре-
ды. Наиболее быстрым является индукционный нагрев. Безо-
кислительный нагрев,может осуществляться в соляных ваннах,
например 80% ВаС12+20% КС1 (температура плавления 750°,
рабочая температура 850—1300°). Для предохранения от обез-
углероживающего действия солей в ванну добавляют 3—4%
K4Fe(CN)6-3H2O и 3% ферросилиция.
Нагрев в соляных ваннах несколько осложняет условия эк-
сплуатации, так как при этом необходима специальная вентиля-
ция. Безокислительный нагрев примерно до 1400° можно про-
изводить и в газовых печах.
Важной особенностью прессования сталей является необхо-
димость обильной смазки прессового инструмента, в частности
контейнера и матрицы, что не только повышает стойкость ин-
струмента, но и замедляет охлаждение слитка. Коэффициент
chipmaker.ru
I
a
Ф80----------J
Рис. 166. Матрицы для прес-
сования стальных профилей:
а — разъемные; б — вставки не-
большой толщины из сплава
ЖС6, отлитые прецизионным
методом: в — из инструменталь-
ной стали с наплавленным слоем
твердого сплава; г — водоохлаж-
даемые матрицы
Особенности прессования сталей, титана и его сплавов
223
трения по нормальному давлению понижается от 0,12 до 0,04
[ЦП, Наилучшие результаты дает стеклянная смазка с темпе-
ратурой размягчения на 200—300° ниже температуры нагрева
слитка с составом 4—5% AI2O3, 60—72% SiO2, 8—14% СаО,
8—14% Na2O 162, 1121.
Стеклянные смазки наносятся на поверхность нагретого
слитка перед подачей его в контейнер. Для этого его катают по
столу, на котором разложено стеклянное волокно, вата либо
порошок. Толщина слоя такой смазки, колеблющаяся около
0,025 мм, обеспечивает хорошую изоляцию между слитком и
контейнером и повышает стойкость матриц. Матрицу смазыва-
ют, накладывая стеклянную ткань на переднюю торцовую по-
верхность слитка, а иглу смазывают, надевая на нее стеклян-
ный чехол.
Применение стеклянных смазок имеет особое значение при
прессовании изделий из легированных сталей.
Для прессования труб или полых профилей из жаропрочных
сталей часто применяется метод Южин-Сежурне 1110, 111 ,113,
114]. Сущность этого метода заключается в том, что прошивка
слитка или заготовки ведется отдельно на особом прессе, а для
процесса прессования применяется стеклянная смазка.
Для расчетного определения рабочих напряжений у пресс-
шайбы при прессовании стали Л. В. Прозоров [62] дает следую-
щую эмпирическую формулу:
\ /
где 5Д— истинное сопротивление деформированию металла в ус-
ловиях прессования, равное пределу прочности оь при
статическом нагружении;
рл—коэффициент трения металла об инструмент (для
стали равен 0,08);
с — постоянная, учитывающая прочие условия прессова-
ния, различная для разного типа матриц: для прутков
и профилей простой формы поперечного сечения рав-
на 4, для гладкостенных труб и труб с небольшими
ребрами — 5, для профилей с большими ребрами, об-
разующими полузамкнутые полости, — 5, для труб с
большими ребрами, образующими дополнительные
полузамкнутые полости, — 6.
Формула (1—XX) принадлежит к типу наиболее упрощен-
ных [см. формулу (6—XI)]. Величину 5Д с (1 + «„—-) можно
Он
считать модулем рабочих напряжений применительно к этой
упрощенной формуле при прессовании сталей.
chipmaker.ru
224 Технология прессования
§ 2. ПРЕССОВАНИЕ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ
Замечательные свойства титана, а именно: малый удель-
ный вес, высокая удельная прочность, высокая антикоррозион-
ная стойкость в самых различных агрессивных средах обусло-
вили резкое расширение его производства и применения за по-
следние 8—10 лет. Металлургия титана находится еще в та-
кой стадии, когда исследуются и разрабатываются процессы
получения металлического титана (электротермия и электро-
лиз), методы получения изделий различных видов и размеров.
В настоящее время в промышленном масштабе обрабатывает-
ся и выпускается титан дуговой плавки ВТ1Д, а также осваива-
ется ряд сплавов титана с алюминием, хромом, ванадием. В
отечественной промышленности имеются следующие сплавы ти-
тана: ВТЗ — сплав титана с 2—3% Сг и 4—5% Al, ВТ4—сплав
титана с 3—4°/0 Al, ВТ5 — сплав титана с 4—5,5°/0 А1 и ВТ6 —
сплав титана с 5,5—6,5% А1 и 3,5—4,5% V. Стойкость инстру-
мента (матриц) в производстве прессованных титановых полу-
фабрикатов крайне низка. Поэтому прессование применяется
только для изготовления сложных тонкостенных профилей, в
малых сериях; в производстве круглых прутков и несложных
профилей способ прессования нерентабелен [115, 116, 117].
Прессованием изготовляют профили с толщиной полки свы-
ше 3,0 мм, длиной до 4,5 м, с линейными размерами сечения,
вписывающимися в окружность не более 115 см. Предполага-
ется увеличение длины профиля до 7,0 м, уменьшение толщины
полки до 1,0 мм и увеличение линейных размеров до 150 мм
при соотношении несимметричных полок 4: 1 (118]. В малых се-
риях изготовляются любые размеры.
Изучением пластических свойств титана занимались многие
исследователи [119, 163].
На рис. 167 показана зависимость механических свойств ти-
тана индукционной и дуговой плавки от температуры испытания.
Изменение пластических свойств сплава титана с алюминием в
зависимости от температуры представлено на рис. 168. Из этих
исследований видно, что титан обладает достаточной пластич-
ностью при температурах 800—900°, а сплав ВТ5Д — при тем-
пературах 850—1000°. Практически это — температурные интер-
валы прессования титана и его сплавов. Однако температурный
интервал прессования должен учитывать не только пластич-
ность металла, но и фазовые превращения, происходящие в нем
и влияющие на механические свойства прессизделия. Сплавы
титана, обладающие структурой а+Р, имеют более низкое от-
носительное удлинение, если они прессуются в области Р-фазы
Поэтому прессование этих сплавов необходимо заканчивать при
температуре значительно ниже фазового перехода а + р->р.
Особенности прессования сталей, титана и его сплавов
225
Титан и его сплавы довольно быстро окисляются. Особенно
интенсивное окисление наблюдается при температурах выше
700°, как видно из рис. 169. Поэтому нагрев титана перед прес-
Рис. 167. Зависимость механических свойств титана от температу-
ры испытания-
а — титан индукционной плавки с 0,88“/о С [119]; б — титан дуговой плав-
ки ВТ1Д, содержащий 0,01“/« Ог, в — то же. с 0.20% Ое [631
Рис. 168 Измене
ние пластичности
сплава титана с
алюминием
(ВТ5Д) при оса-
живании, выражен-
Н
ной In , в зави-
h
симости от темпе-
ратуры [173]
сованием рекомендуется вести очень быстро, лучше всего в ин-
дукционных печах или в печах с защитной атмосферой. Часто
применяют электрические и пламенные печи с окислительной
chipmaker.ru
226
Технология прессования
атмосферой. В этом случае нагрев до 700° ведут с обычной ско-
ростью, а дальше — до 900° и более с весьма повышенной. При-
меняется также нагрев в соляных ваннах из хлористых солей.
Но расплавленные соли растворяют титан, и поэтому слитки или
заготовки помещают в специальные коробки, которые затем по-
гружают в расплавленную соль [П8].
Понижение пластичности и резкое увеличение сопротивле-
ния деформированию титана и его сплавов при понижении тем-
пературы исключает допустимость быстрого охлаждения слит-
Рис. 169. Прирост веса образца технического ти-
тана в зависимости от температуры и времени вы-
держки при нагреве [174]
ка в контейнере. Поэтому прессование титана ведется при боль-
ших скоростях истечения, достигающих 4 м!сек. Те же скорости
истечения необходимы и для сплавов титана.
Прессование титановых сплавов всегда ведется со смазкой.
Применяются жирные смазки с графитом или стеклянные смаз-
ки. Состав жирных смазок: машинное масло, сало и графит с
добавками сернистого молибдена, талька, слюды и алюминие-
вого порошка. Иногда в смазку добавляют бентонитовый жир,
т. е. глину с кальциевым и натриевым мылом.
Составы жирных смазок: 25—35% графита, 5% слюды, 15—
25% M0S2 (сернистого молибдена), 45—60% мыла, бентони-
тового жира.
Состав стеклянных смазок и способ их нанесения те же, что
и при прессовании стали. Применение той или иной смазки дает
различный результат. Если профили должны иметь точные до-
пуски размеров поперечного сечения и хорошую внешнюю по-
верхность. то лучшие результаты дают жирные смазки. Сте-
Особенности прессования сталей, титана и его сплавов
227
клянные смазки применяют при прессовании труб и других из-
делий, для которых хорошая внешняя поверхность не обяза-
тельна. Стеклянные смазки лучше предохраняют инструмент от
износа, чем жирные. Иногда прессование ведут в медной ру-
башке, выполняющей роль смазки [120].
Рис. 170. Макроструктура прессостатка при прес-
совании титана:
с —в коническую матрицу с углом 2а 130е;
б — в плоскую матрицу
Поверхность слитков перед прессованием должна быть обто-
чена, кромки должны иметь закругления. Прессование труб ве-
дется из полых слитков. Прошивка производится отдельной
операцией; совмещение прошивки с прессованием нерациональ-
но. Короткие толстостенные трубы изготовляют методом встреч-
ного прессования.
Существенное значение при прессовании титана и его спла-
вов имеет профиль матрицы. При прессовании в плоскую
матрицу (рис. 170) металл, образующийся в мертвых углах, за-
chipmaker.ru
228 Технология прессования
тягивается в матрицу и в конце операции прессования образует
отслоения на изделии (рис. 170, б). Лучшие результаты дает
коническая матрица с углом а = 65°. Профили также лучше
прессовать через конические матрицы, хотя для разных сечений
профиля необходимо делать различную высоту рабочего пояс-
ка, а стало быть и различную величину угла матрицы. Изготов-
ление таких матриц очень сложно, так что целесообразно де-
лать их разъемными 11211.
Титан прессуется при высокой температуре, поэтому даже
лучшие марки стали ЗХ2В8, 4ХВ2С и другие низковольфрами-
стые стали, обычно применяемые для инструмента, в данном
случае непригодны. Они быстро разогреваются в процессе исте-
чения, их твердость и прочность снижаются, и под действием
высоких удельных давлений инструмент теряет свою форму и
размеры. Даже высокие скорости истечения и хорошие стеклян-
ные смазки не облегчают работу матриц; их стойкость чрезвы-
чайно низка — одна, иногда две прессовки. Наибольший износ
наблюдается на кромках очка матрицы. Естественно, что рабо-
та при такой низкой стойкости матриц невозможна. Поэтому
матрицы приходится изготовлять из высоковольфрамистых
сталей; наилучшая из них — быстрорежущая сталь марки Р18,
содержащая 16—18% W. Применяют также твердые сплавы
ВК8 и матрицы с наплавкой твердых сплавов. Вставки твердых
сплавов типа ВК8 устанавливают в стальную обойму из высоко-
вольфрамистой стали, как показано на рис. 171. Такие матрицы
обладают наибольшей устойчивостью. При прессовании труб
срок службы матриц значительно больше, чем при прессовании
профилей. Прессовать трубы можно и через матрицы, изготов-
ленные из стали ЗХ28В. Эта же сталь применяется и для игл.
Прессование в медной оболочке также повышает стойкость
матриц.
Титан имеет низкую теплопроводность, в связи с чем течение
его при прессовании отличается очень большой неравномерно-
стью, а в прессованных изделиях в высокой степени развита
прессутяжка. На рис. 172 представлен разрез прутка вблизи
прессостатка, ясно видна большая прессутяжка. На рис. 173 по-
казана половина прессостатка, полученного при прессовании
трубы. На рисунке ясно видны недеформированные объемы 1 и
2, лежащие вблизи иглы и в мертвом углу 2, а также затянутая
в трубу прессутяжка 3. Исследования показали, что применение
различных смазок может изменить характер истечения титана
при прессовании. На рис. 174 ясно виден чрезвычайно неравно-
мерный характер течения технического титана при прессовании
с графитовой смазкой. На рис. 175 показано изменение коорди-
натной сетки при прессовании титана со стеклянной смазкой и
с эмалью. Стекло было изготовлено из стеклянного порошка со-
Рис. 174. Координатная сетка пос-
ле деформации титана с графито-
вой смазкой (диам. контейнера
50 мм, прутка 16 мм)
Рис. 173. Макроструктура пресс-
остатка при прессовании трубы из
титанового сплава
230
Технология прессования
r.ru
става: 60% SiO2, 15% СаО, 17% Na2O + K2O, 4%А12О3> 3%В2О3
и 1% CaF2; состав эмали: 16% SiO2, 77% РЬО и 7% В2О3. Как
видно из рис. 175, б, характер течения титана с применением
Рис. 175. Координатная сетка пос-
ле прессования титана из контей-
нера 0 85 мм иа пруток 0 23 мм:
а —смазка 80»/. стекла +20% графита:
б — смазка эмалью
I эмали более равномерен, чем со стеклом и тем более с графито-
вой смазкой. Неравномерный характер течения титана обуслов-
ливает необходимость оставлять при прессовании большие
j П'рессостатки—не менее 10% по весу.
Особенности прессования бериллия, циркония, урана и тория
231
ГЛАВА XXI
ОСОБЕННОСТИ ПРЕССОВАНИЯ БЕРИЛЛИЯ, ЦИРКОНИЯ,
УРАНА И ТОРИЯ [140]
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Чистые и легированные бериллий, цирконий, уран и торий в
виде прессованных прутков, профилей и труб применяются боль-
шей частью для изготовления ядерных реакторов. Бериллий в ка-
честве замедлителя тепловыделения, цирконий — для оболочек
тепловыделяющих элементов, уран и торий — для изготовления
самих тепловыделяющих элементов. Линейные размеры прессиз-
делий невелики: в большинстве случаев поперечное сечение их
не превышает 75 мм.
Ввиду повышенной окисляемости этих металлов при темпера-
турах горячей обработки их нагревают в защитной атмосфере или
в соляных ваннах, а прессуют в защитных оболочках: стеклян-
ных, графитовых (образуемых возгонкой летучих составляющих
графитовых эмульсий) и металлических. Эти оболочки, особен-
но металлические, хорошо предохраняют прессизделия от окисле-
ния до момента их полного охлаждения, они служат одновремен-
но смазками, улучшающими процесс истечения и предохраняю-
щими прессуемый металл от схватывания (приварки) с инстру-
ментом. Материал металлических оболочек должен удовлетво-
рять следующим трем основным требованиям: 1) при температу-
рах нагрева и прессования он не должен образовывать каких-
либо продуктов взаимодействия (сплавы, химсоединения) с прес-
суемым металлом; 2) пластические свойства и сопротивление
деформированию обоих металлов при прессовании должны быть
близкими между собой; 3) поверхность прессизделия после уда-
ления оболочки должна быть по возможности ровной.
В зависимости от свойств прессуемых металлов материалом
для оболочек может служить медь, латунь, мягкая сталь, а также
биметаллическая — например медная с железной фольгой или
покрытая хромом, если соприкосновение меди с прессуемым ме-
таллом недопустимо. В зависимости от свойств оболочек их. уда-
ляют механическим путем или травлением в растворах, не дейст-
вующих на прессуемый металл. Сравнительно высокое сопротив-
ление деформированию таких металлов, как бериллий и уран,
затрудняет применение метода обратного прессования из-за воз-
никновения больших напряжений в полом пуансоне, ввиду чего
эти металлы большей частью прессуют методом прямого прессо-
вания через коническую матрицу с промежуточными вставками
из сравнительно дешевых материалов (графит, медь), снижаю-
щих потери на прессостаток.
chipmaker.ru
232
Технология прессования
Чтобы предупредить разрыв металлической оболочки во вре-
мя прессования, переднему концу заготовки придают форму ко-
нуса матрицы. Самый же конус матрицы часто делают пристав-
ным и греют вместе с заготовкой до температуры прессования,
Рис. 176. Схемы прессования в металлической оболочке с промежу-
точной вставкой для образования прессостатка:
а—прутков: 1 — пуаисои; 2—промежуточная вставка для прессостатка;
В — металл; 4 — стальная оболочка; 5 — нагретый контейнер; б — матрица;
7 — матричная воронка; 6 — труб: 1 —плунжер; 2 — иглодержатель; 3 — прес-
суемая заготовка в оболочке; 4 — матрицедержатель; 5 — матрица;’ б — игла;
7 — матричная воронка; В — промежуточная вставка для прессостатка; 9
контейнер [1281
что замедляет охлаждение металла в очаге деформации. На
рис. 176 показана схема прессования прутков и труб в металли-
ческих оболочках с промежуточными вставками.
Рис. 177. Схема устройства для закалки прутка в
процессе его истечения:
/ — заготовка; 2 — матрица; 3 — матричная воронка;
4 — контейнер; 5 — матрицедержатель-, 6 — прессуемый
пруток; 7— резиновая прокладка; 8—закалочная труба
Возникающая иногда необходимость .в закалке прессизделия
осуществляется немедленно после выхода его из матрицы по схе-
ме, приведенной на рис. 177.
Особенности прессования бериллия, циркония, урана и тория
233
§ 2. ПРЕССОВАНИЕ БЕРИЛЛИЯ
Заготовками для прессования бериллия являются сплошные
или полые шашки из компактного бериллия, полученные из бе-
риллиевого порошка путем холодного прессования и последую-
щего спекания в защитной атмосфере или путем горячего прес-
сования
Температурный интервал прессования прутков, профилей и
труб из компактного бериллия определяется диаграммой пла-
стичности, приведенной на оис. 178 [129]. Из этой диаграммы вид-
Рис. 178. Диаграмма
пластичности компакт-
ного бериллия
но, что наибольшей пластичностью при растяжении компактный
бериллий обладает в двух температурных интервалах: 350—
450° и 750—800°.
В связи с этим в практике прессования бериллия применяются
два температурных режима: «теплое» при 450° и «горячее» прес-
сование при 900—1000°.
«Теплое» прессование ведется с графитовой оболочкой, срав-
нительно легко образующейся наложением на заготовку перед ее
нагревом нескольких слоев графитовой эмульсии, но требует по-
вышенных давлений. Такой режим применяется при прессовании
прессизделий малых поперечных сечений. «Горячее» прессование
ведется в металлических, большей частью стальных оболочках
(мягкая сталь толщиной 1,5—3 мм), так как графитовые, разры-
ваясь на поверхности прессизделия, не предохраняют его от окис-
ления во время охлаждения при высоких температурах. Харак-
тер напряженного состояния процесса прессования (трехосное
сжатие) в сочетании с металлической оболочкой, повышающей
пластичность бериллия во время деформации, позволяет вести
процесс при температурах на 200—250° выше второго темпера
турного интервала пластичности при растяжении — 750—800°.
Повышение температуры прессования заметно снижает сопро-
тивление деформированию бериллия (рис. 178) и соответственно
снижает рабочее давление.
234
Технология прессования
Поэтому «горячее» прессование бериллия применяется для по-
лучения прессизделий средних и сравнительно больших попереч-
ных сечений. Скорость истечения колеблется в пределах от 10 до
25 см/сек в зависимости от тепловой инерции заготовки. Угол
наклона образующей матрицы к ее оси колеблется в пределах
30—45° [130], а иногда в горячих процессах для уменьшения
прессостатка повышается до 60°.
Для уменьшения неравномерности истечения и предупрежде-
ния образования на прессизделии поперечных трещин часто при-
меняется противодавление.
Рис. 179. Зависимость от
температуры модуля ра-
бочих напряжений .Мп
при прессовании кругло-
го прутка бериллия через
коническую матрицу в
интервале скоростей ис-
течения 10—25 см!сек
(122]
Промежуточные графитовые вставки (рис. 176) снижают по-
тери на образование прессостатка.
Графитовые и металлические оболочки удаляются с прессиз-
делия большей частью механическим путем.
На рис. 179 приведена диаграмма изменения модуля рабо-
чих напряжений М„ при прессовании компактного бериллия на
круглые прутки через коническую матрицу в зависимости от
температуры. При наличии противодавления модуль соответст-
венно увеличивается. По данным Крейтца и Туринского, берил-
лий с добавкой до 1% Ti или до 3% AI хорошо прессуется.
Нагрев заготовок перед прессованием ведется в обычных на-
гревательных устройствах часто без применения защитных ат-
мосфер, поскольку такая защита осуществляется оболочками.
§ 3. ПРЕССОВАНИЕ ЦИРКОНИЯ
Чистый цирконий имеет две аллотропические модификации а
и 0; температура аллотропического превращения 862°. Модифи-
кация а имеет плотноупакованную гексагональную решетку (до
862°), а модификация 0— объемноцентрированную кубическую
решетку [126]. При малейших следах примесей или легирующих
Особенности прессования бериллия, циркония, урана и тория
235
добавок образуется структура из а-+0-фаз, существующих в до-
вольно широком интервале температур. Это указывает на целесо-
образность прессования циркония при температурах 900—1100°,
тем более что в этом интервале металл, помимо высокой пластич-
ности, обусловливаемой его решеткой, имеет небольшое сопро-
тивление деформированию (1—0,5 кг/мм2). Однако в практике по
причинам, указанным далее, прессование циркония часто прихо-
дится вести при температурах 730 4- 800°.
В зависимости от способа получения различают цирконий
магниетермический (губчатый) и йодидный (плотный); при прес-
совании этих обеих разновидностей металла заготовками служат
сплошные или полые шашки, полученные плавкой преимущест-
венно в дуговых печах или предварительным брикетированием
губки, а также прутки йодидного циркония.
В связи с большой способностью циркония при высоких тем-
пературах поглощать кислород, азот и водород, нагрев и прес-
сование его ведут так, чтобы исключалось соприкосновение ме-
талла с этими газами.
Литые заготовки нагреваются и прессуются большей частью в
защитных медных или латунных оболочках, если прессование
производится при 720—800°. При этом нагрев ведется в безводо-
родной атмосфере, поскольку водород может проникать через
оболочку в цирконий. Иногда для повышения температуры на-
грева перед прессованием между цирконием и медной оболочкой
прокладывают слой железа или мягкой стали. Нагрев проводится
в обычных пламенных или электрических печах. Оболочка с
прессизделия удаляется механически или растворением в азотной
кислоте (50%-ный водный раствор), которая на цирконий не
действует. Иногда применяют нагрев в соляных ваннах (хлори-
стый бериллий, карбонаты лития и калия), а прессование ведут
с обильно нанесенной жидкой стеклянной пленкой, но при темпе-
ратурах 1000—1100° [127].
В лабораторных условиях защитной атмосферой при нагреве
может служить аргон.
Вследствие небольшого сопротивления деформированию цир-
коний можно прессовать методом обратного истечения, причем
при изготовлении труб для образования внутренней полости у
отпрессованной гильзы достаточно поместить между заготовкой и
пуансоном медный диск. Так прессуют толстостенные гильзы раз-
мером 61 X 48 мм из сплава циркония с 1,45% Sn [128]. Для
уменьшения прессостатка при прессовании методом прямого ис-
течения применяются промежуточные вставки, главным образом
из меди или графита (в зависимости от температуры прессова-
ния). Высокая п’ластичность обеих разновидностей циркония
обусловливает большой диапазон скоростей прессования. Ниж-
ний предел ограничивается тепловой инерцией заготовки и тем-
23b
Технология прессования
пературой подогрева контейнера. Что касается верхнего предела,
то известны процессы со скоростью истечения около 1 м!сек.
Рабочие напряжения при прессовании циркония и его сплавов
сравнительно невелики, о чем свидетельствует приведенная на
рис. 180 кривая зависимости модуля рабочих напряжений спла-
вов циркония с оловом при прессовании круглых прутков.
§ 4. ПРЕССОВАНИЕ УРАНА
Уран имеет три аллотропические модификации: а, (3 и у. Пере-
ход из а в 3 происходит при 660°, а из (3 в у — при 770°. а-уран
имеет ромбическую, (3—тетрагональную, а у-уран — кубическую
объемноцентрированную решетку.
Рис. 180. Изменение модуля
рабочих напряжений Л4П
циркония, легированного
оловом, при прессовании
круглых прутков в медной
оболочке при температуре
760° [128]
Рис. 181. Изменение твердости Нв
и осадки Bi (при статическом
осаживании) урана в зависимости
от температуры; напряжение оса-
живания 16,5 кг/мм2, исходная вы-
сота образца 18 мм [131, 134]
Представление о прочностных и пластических свойствах ура-
на в различныу состояниях дают диаграммы, приведенные на
рис. 181 —183. Очевидно, что с точки зрения пластических и проч-
ностных свойств прессование целесообразнее всего вести в со-
стоянии у-фазы.
Однако затруднения, возникающие при прессовании у-урана,
часто заставляют вести прессование его в состоянии а-фазы.
Только (3-уран, отличающийся большой прочностью и малой пла-
стичностью, не прессуют.
Основным затруднением прессования урана в у-фазе является
то, что при температуре выше 735° уран быстро сплавляется с
железом, никелем и некоторыми другими металлами.
Особенности прессования бериллия, циркония, урана и тория
237
Вследствие образования сплавов уран-железо при этих темпе-
ратурах обычный прессинструмент из жаропрочных сталей бы-
стро изнашивается, а прессованное изделие часто становится не
пригодным для использования. Избежать эти затруднения мож-
но несколькими способами. Первый способ заключается в при-
Рис. 182. Изменение ме-
ханических свойств ура-
на в зависимости от
температуры; образцы
на растяжение 013,8 мм.
длина 70 мм, ударная
вязкость определена иа
надрезанных образцах
10X10x55 мм [131]
менснии оболочки, которая защищает металл от соприкоснове-
ния с прессинструментом. В качестве материала для оболочки
может служить, например, медь (при температуре до 950°) или
медь с циркониевой прокладкой.
Рис. 183. Измене-
ние осадки В2 урана
(при динамическом оса-
живании) от температу-
ры; вес груза 18 кг, ис-
ходная высота образца
15 мм [131]
Второй способ заключается в изготовлении инструмента из
такого материала, с которым уран не взаимодействует. Этим тре-
бованиям удовлетворяют матрицы из твердых сплавов на основе
карбидов вольфрама и контейнеры, изготовленные из стеллита
или из стали, наплавленной стеллитом.
Прессованные трубы мож1но производить обычным спосо-
бом — прошивкой иглой. С материалом иглы возникают те же
трудности, что и с матрицей и контейнером. Удовлетворительные
238
Технология прессования
chipmaker.ru
1
Рис. 184. Схема конструкции
прессового инструмента для
прессования у-урана:
/ —« пуансон; 2 — твердосплавная
прессшайба; 3 — надставка нз не-
ржавеющей стали; 4 — прессуемая
заготовка: 5 — контейнер; 6 — гиль-
за из нержавеющей стали; 7— сталь-
ная прокладка; 8 — матрица твердо-
сплавная; 9 — подкладка — коль-
цевое дно; 10— слой графита [129]
результаты дают стеллитовые иглы. Хорошо показали себя иглы
из твердого сплава на основе карбида титана, если они не подвер-
гаются действию значительных изгибающих напряжений. Особые
предосторожности нужны при извлечении твердосплавной иглы
из трубы. Независимо от того, прессуется ли уран в a-фазе или в
у-фазе, прессованный пруток или трубу после выхода из матрицы
следует защищать от окисления.
Для этой цели можно использо-
вать специальный приемник, на-
полненный аргоном. Приемник
закрепляют у матрицы, и аргон
при избыточном давлении прохо-
дит через контейнер, защищая
от окисления заготовку, нагре-
тую перед прессованием. Прием-
ник можно наполнить водой, про-
изводя в случае необходимости
закалку прутков и труб непо-
средственно после выхода из
матрицы (рис. 177).
Модуль рабочих напряжений
у-урана при температуре 875“
составляет, по Кауфману [129]
примерно 4.5 кг/мм2. Очень низ-
кое сопротивление деформирова-
нию у-урана при температуре
900—1000° можно использовать
для нагрева урана в оболочке из
нержавеющей стали с графито-
вой прокладкой.
На рис. 184 показана схема
такого комплекта прессинстру-
мента. Прессинструмент состоит
из стакана 6 из нержавеющей
стали, подкладки 9, поддержива-
ющей твердосплавную матрицу
8, и прессшайбы 2. Толщина сте-
нок стакана должна быть достаточной, чтобы обеспечить пере-
носку нагретой до 1000—1100° заготовки из печи в контейнер
пресса. В холодном состоянии зазор между матрицей и гильзой
равен нулю. При температуре 1000° он должен быть весьма
значительным вследствие разницы в коэффициентах линейного
расширения стали и твердого сплава. Чтобы предотвратить за-
текание урана между нагретой матрицей и гильзой, между ними
укладывают прокладку 7 из нержавеющей стали. Гильзу при-
винчивают к подкладному кольцу 9, на которое устанавливают
Особенности прессования бериллия, циркония, урана и тория
J39
матрицу. Для получения равномерного кольцевого зазора меж-
ду слитком и гильзой на торцовой части слитка вытачивают
центрирующий цилиндрический выступ, который входит в очко
матрицы. Перед нагревом гильзу, матрицу, прессшайбу, про-
кладку и подкладное кольцо смазывают коллоидальным графи-
том. Смазка предохраняет детали инструмента от непосред-
ственного контакта с ураном и облегчает их разборку для сле-
дующей прессовки. В качестве дополнительной предосторожно-
сти некоторые стальные детали прессинструмента подвергают
молибденированию. В кольцевой зазор между заготовкой и ста-
каном засыпают порошкообразный графит, чтобы избежать ка-
кого-либо контакта между заготовкой и гильзой. На заготовку
накладывают прессшайбу 2, которую накрывают из нержавею-
щей стали 3 для устранения термического удара вследствие
контакта с холодным пуансоном пресса. В собранном виде этот
комплект загружают в печь и нагревают в атмосфере аргона до
1000—1100°. Нагрев в такой оболочке предотвращает окисление
урана и во время переноса заготовки из печи в контейнер.
При температуре ~ 1000° на 80-т прессе можно спрессовать
пруток диаметром 30 мм из слитка диаметром 100 мм.
Прессизделия из урана, отпрессованные в состоянии у-фазы,
отличаются чрезвычайно неоднородной микроструктурой. Вели-
чина зерна колеблется от 5 до 500 мк, иначе говоря, прессован-
ный в у-фазе уран мало отличается от литого.
Прессование урана в состоянии a-фазы позволяет применять
прессинструмент из обычных жаропрочных сталей. Однако рабо-
чие напряжения, необходимые при прессовании а-урана, значи-
тельно выше. Так, модуль рабочих напряжений при прессовании
урана при температуре 600°, по данным Кауфмана [129], состав-
ляет около 28 кг!мм2, по данным Хоу ИЗО] он доходит до
40 кг!мм2, т. е. в 7—10 раз превосходит модуль рабочих напря-
жений при прессовании урана в у-фазе при температуре 870°.
Для уменьшения окисления а-уран часто прессуют в медной за-
щитной оболочке, полученной электролизом. Чтобы снизить поте-
ри на прессостаток пользуются графитовыми промежуточными
вставками.
В необходимых случаях можно прессовать уран в виде порош-
ка. Это может быть осуществлено в оболочке, например цирко-
ниевой, и без оболочки, но в состоянии a-фазы, когда уран не
сплавляется со стальным прессинструментом.
Схема одного из вариантов прессования порошкообразного
урана показана на рис. 185. На матрицу 6 укладывают диск 11 из
компактного, ранее спрессованного урана. Затем в контейнер за-
сыпают урановый порошок, вводят пуансон и после нагревания
выдавливают его в приемник, заполненный аргоном.
240
Технология прессования
§ 5. ПРЕССОВАНИЕ УРАНОВЫХ СПЛАВОВ
Режим прессования сплавов на основе урана несколько отли-
чается от режима прессования нелегированного урана. Это раз-
личие тем больше, чем больше легирующий элемент изменяет
температуру аллотропических превращений урана. Не обнару-
жено ни одного элемента, который заметно растворялся бы в
твердом состоянии в а-уране. Поэтому обрабатываемость спла-
вов в a-фазе определяется степенью упрочнения, которое вызы-
вается второй фазой. Если вторая фаза представляет собой хруп-
кое интерметаллическое соединение, то
пластичность сплава будет уменьшаться
с увеличением содержания легирующего
элемента, и обработка сплава в состоя-
нии a-фазы может стать нецелесообраз-
ной. В некоторых случаях, однако, интер-
металлическая фаза не обладает хруп-
костью и, таким образом, существенно
не изменяет свойств урана.
Рис. 185. Схема конструкции инструмента для
прессования порошка урана:
/ — плунжер пресса; 2 — пуансон; 3 — нагревательная
камера; 4 — контейнер; 5 — урановый порошок; 6 — мат-
рица; 7 — термоизоляционная прокладка; 8— упорный
цилиндр; 9— термопара; 10 — нагревательные элементы;
11 — диск из компактного урана; 12 — упорная плита из
жаропрочного материала; 13 — упорное кольцо; 14 — тер-
моизоляционная прокладка; 15 — приемная труба;
16 — упорная крестовина пресса; [130]
Растворимость легирующих элементов в 0-уране также весьма
ограничена. Пока неизвестны добавки, которые облегчили бы об-
работку (3-урана. По-видимому, сплавы, содержащие вторую фа-
зу, еще труднее обрабатываются в (3-фазе, чем нелегированный
уран. Некоторые элементы, как например молибден, цирконий,
ниобий, ванадий и тантал, обладают способностью в значитель-
ных количествах растворяться в y-уране. Такие элементы облег-
чают обработку при температурах выше 770°, так как они, упроч-
няя уран, не уменьшают его высокой пластичности при этих тем
пературах. В некоторых случаях повышение содержания леги-
рующего элемента, например молибдена, понижает температуру
фазового превращения (З^у, и, таким образом, становится воз-
можной обработка объемноцентрированной кубической у-фазы
при температурах ниже 770°.
Особенности прессования бериллия, циркония, урана и тория
241
В табл. 19 приводятся, по Кауфману [129], модули рабочих на-
пряжений некоторых урановых сплавов при различных темпе-
ратурах прессования.
Таблица 19
Значения модуля рабочих напряжений при прессовании круглых
прутков из урана и некоторых урановых сплавов [129]
Металл или сплав % (вес.) Темпера- тура, °C "п кг/мм* Металл или сплав % (вес.) Темпера- тура, °C "п кг/мм*
Уран 590 870 28,0 4,5 99,9% U, 0,1 % Сг 635 33,7
97,5% U, 2,5о% Сг 600 800 43,3 20,4
98% U, 2% Zr 590 650 700 735 35,1 31,6 19,7 11,2
95% U, 5о/о Сг 600 675 850 47,8 30,9 21,8
50% U, 50% Zr 610 650 732 760 815 35.1 29,5 22,5 20,4 19,7
96% U, 4% Мо* 600 900 66,1 24,6
20% U, 80% Zr 650 760 850 910 28,8 19,0 11,2 10,5
92% U, 8% Мо 600 900 49,9 40,8
88% U, 12% Мо* 600 900 66,1 44,3
8% U, 92% Zr 760 815 870 927 28,1 21,8 22,5 21,1
99,9% U, 0,1 % Si 635 31,6
93,5о/о U, 5% Zr, 1,5о/о Nb 620 650 677 705 732 760 788 28,1 24,6 21,1 18,3 16,2 14,1 11,9 97,5о/о и, 2,5% Si** 600 800 60,5 23,9
96,2% U, 3,8% Si *** 850 38,7
• Отпрессовать изделие не удалось.
•• Поессовались литые заготовки.
**• Прессование производилось после термообработки заготовки до Е-фазы.
При прессовании этих сплавов применялись следующие смаз-
ки: ряд графитовых препаратов (суспензия графита в различных
16 В. В. Жолобов и Г. И. Зверев
242
Технология прессования
средах), порошкообразный дисульфид молибдена, а также сус-
пензия порошкообразного свинца в густом масле. Из этих смазок
наиболее удачной оказалась последняя.
§ 6. ПРЕССОВАНИЕ ТОРИЯ
Торий (температура плавления 1750°) имеет кубическую гра-
нецентрированную решетку до 1400° и кубическую объемноцен-
трированную при температурах выше 1400°, удовлетворительно
прессуется в широком температурном интервале 500—1000° и в
широком интервале скоростей истечения (от 50 до 1000 мм/сек и
более).
Прессование тория производится в медной или железной обо-
лочке. Так как торий реагирует с медью при 917° с образованием
пирофорного соединения, то в случае применения медной оболоч-
ки требуются специальные меры предосторожности. Разработаны
следующие методы предотвращения этой реакции:
а) электролитическое хромирование внутренней поверхности
медной оболочки;
б) покрытие ториевой заготовки окисью бериллия.
Торий также прессуется и без оболочки. Однако в этом слу-
чае в связи с его интенсивным налипанием на инструмент тре-
буются более высокие усилия прессования. С повышением тем
пературы прессования без оболочки резко увеличивается износ
прессинструмента.
Несмотря на то, что торий реагирует с кислородом и азотом
воздуха, крупные ториевые заготовки перед прессованием можно
нагревать в обычных пламенных печах.
В прессованных ториевых изделиях наблюдается текстура.
На текстуру прессованных изделий влияет скорость прессования.
При низких скоростях прессования возникает двойная текстура с
направлениями (111) и(100), причем направление (111) является
доминирующим. При больших скоростях прессования вследствие
значительного теплового эффекта происходит рекристаллизация в
процессе прессования.
Изделия, прессованные с большими скоростями, имеют про-
стую текстуру с направлением (114).
Вследствие теплового эффекта происходит значительное ра-
зупрочнение тория, прессованного с большими скоростями. Поэ-
тому изделия, прессованные при малых скоростях, значительно
прочнее изделий, полученных при больших скоростях прессова-
ния [138].
Уран и торий вредно воздействуют на человека, особенно при
попадании пылевидных частиц внутрь организма через дыхатель-
ные и пищевые пути. Следует принимать специальные меры пре-
дохранения, указанные в соответствующей литературе [168].
Раздел четвертый
УСТАНОВКИ
ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ
ГЛАВА XXII
КЛАССИФИКАЦИЯ УСТАНОВОК
§ 1. ДВА ТИПА ПРИВОДА
Разнообразие обрабатываемых прессованием металлов и
сплавов с их различными механическими свойствами требует
применения соответствующего оборудования, позволяющего из-
менять условия обработки (давление, скорость).
В настоящее время для прессования получили распростране-
ние два типа привода:
1. Установки с механическим приводом.
2. Установки с гидравлическим приводом.
В свою очередь установки с гидравлическим приводом целе-
сообразно разделить на:
а) установки с групповым гидравлическим приводом от насос-
но-аккумуляторной станции и
б) установки с индивидуальным насосным приводом.
Прессы с механическим приводом, осуществляемым от элек-
тродвигателя соответствующей мощности, не получили большо-
го распространения для прессования металлов и работают обыч-
но как ковочные, штамповочные или правильные.
В настоящее время для прессования металлов наибольшее
применение получили гидравлические прессы как с индивидуаль-
ным приводом, так и с приводом от групповой насосно-аккуму-
ляторной установки.
Целесообразность применения того или иного вида привода
зависит от ряда факторов, как-то: продолжительности процесса
прессования, вида продукции, количества устанавливаемых прес-
сов и т. п., которые должны учитываться при его выборе.
Более подробные данные для обоснования выбора привода
приведены ниже.
Типовая гидравлическая установка для прессования металлов
состоит из следующих основных устройств:
1. Гидравлических прессов различных типов п усилий.
16*
244
Установки для прессования металлов
2. Насосов высокого давления с соответствующими приво-
дами.
3i Резервуаров для рабочей жидкости, питающей насосы.
4. Холодильной установки для рабочей жидкости.
5. Аккумулятора высокого давления (при аккумуляторном
приводе).
6. Компрессора высокого давления (при аккумуляторном
приводе).
7. Аккумулятора низкого давления (бака наполнения).
8. Трубопроводов высокого и низкого давлений.
9. Механизмов управления, блокировки и автоматики.
10. Вспомогательных устройств для обслуживания прессов.
В соответствии с указанной выше классификацией рассмот-
рим основные типы гидравлических установок для прессования
металлов.
§ 2. ПРЕССЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРИВОДОМ
ОТ НАСОСА
Равномерность хода гидравлического пресса, т. е. равномер-
ность движения его главного плунжера, зависит от степени по-
стоянства скорости подачи рабочей жидкости в цилиндр пресса.
Обычно применяемые в гидравлических установках для прес-
сования металлов трехплунжерные кривошипные насосы не мо-
гут осуществлять равномерную подачу рабочей жидкости, что
обусловливает неравномерность давления пресса.
Этот вопрос более подробно освещен при разборе конструк-
ции и работы подобных насосов. Здесь же необходимо указать,
что при работе кривошипного насоса непосредственно на пресс
для создания более равномерной подачи рабочей жидкости при-
меняют насосы повышенной производительности с тем, чтобы
уменьшить колебание давления и получить равномерное движе-
ние главного плунжера.
В прессовых установках, где неравномерность давлений и хо-
да плунжера не влияет на процесс прессования (правильные
прессы, прессы для пакетирования отходов, для гидравлического
испытания трубопроводов и сосудов и др.) используют непосред-
ственное питание пресса от кривошипного насоса.
‘ На рис. 186, а приведена схема такой установки. Питание
мощных гидравлических прессов для прессования металлов осу-
ществляется ротационно-плунжерными насосами различных ти-
пов, которые обеспечивают равномерную подачу рабочей жид-
кости и постоянство давлений.
Ротационные насосы, допускающие регулирование расхода
рабочей жидкости и давлений, в ряде случаев более экономичны,
чем аккумуляторные установки с трехплунжерными насосами.
Классификация установок
245
На рис. 187 показан 1200-т гидравлический пресс с питанием
от ротационно-плунжерного (аксиального) насоса [141].
Для удобства обслуживания и регулирования подачи рабочей
жидкости выгоднее разделить приводной насосный агрегат мощ-
б
Рис. 186. Схемы гидравлических установок:
с — без аккумулятора; о — с грузовым аккумулятором; в — с воздушно-
гидравлнческнм поршневым аккумулятором; г —с воздушногидравлнче-
ским беспоршневым аккумулятором
г
1
ного пресса на несколько более мелких установок, которые мо-
гут включаться и выключаться в зависимости от потребности.
В настоящее время к мощным гидропрессам (обычно ковоч-
ным) устанавливают индивидуальные насосы со встроенным ма-
ховиком, закрытым в кожухе насоса. Такие насосы позволяют
chipmaker.ru
246 Установки для прессования металлов
автоматически регулировать отдаваемую энергию пропорцио-
нально развиваемому усилию.
Заметим, что при применении насосов с маховиками жид-
кость в гидравлической системе находится под давлением толь-
ко тогда, когда прикладывается усилие. При аккумуляторной
системе рабочая жидкость все время находится под полным дав-
лением.
§ 3. ПРЕССЫ С ПРИВОДОМ ОТ НАСОСНО-АККУМУЛЯТОРНОЙ
УСТАНОВКИ
Для создания равномерности подачи рабочей жидкости и вы-
равнивания хода главного плунжера в гидравлическую схему
прессовой установки необходимо ввести устройство, которое
Рис. 187. 1200-г комбинированный пресс с насосным приводом
должно принять на себя сглаживание толчков рабочей жидкости,
подающейся насосами, с одновременным аккумулированием
; энергии в периоды перерывов в работе пресса.
Такими устройствами в гидравлических установках являются
! аккумуляторы жидкости высокого давления различных конструк-
! ций.
; Различают следующие типы аккумуляторов:
i а) грузовые;
I б) воздушно-гидравлические поршневые;
; в) воздушно-гидравлические беспоршневые. ,
Рассмотрим каждый из этих типов аккумуляторов.
Классификация установок
247
Гидравлические установки с грузовым аккумулятором
Схема такой установки показана на рис. 186, б. Горизонталь-
ный гидравлический пресс 1 приводится в движение от насоса 2,
работающего на грузовой аккумулятор 3. Управление прессом
осуществляется через распределительное устройство 4 (дис-
трибутор) обычно клапанного типа. Вспомогательные движения
плунжера пресса осуществляются жидкостью низкого давления
от аккумулятора низкого давления — бака наполнения 5. Насос
получает жидкость от питательного бака 6.
Гидравлические установки с воздушно-гидравлическим
поршневым аккумулятором
Громоздкость грузовых аккумуляторов, трудность регулиров-
ки создаваемого давления, необходимость тщательно и постоян-
но наблюдать за исправным состоянием уплотнений системы
«поршень — цилиндр» — являются основными недостатками ус-
тановки этого типа. Дальнейшее развитие грузового аккумуля-
тора нашло свое осуществление в конструкции поршневого воз-
душно-гидравлического аккумулятора, в котором грузовая
часть заменена воздушной подушкой, находящейся под необхо-
димым регулируемым давлением.
Как видно из рис. 186, в, в установке пресса грузовой аккуму-
лятор заменен поршневым воздушно-гидравлическим 3, который
включен в линию высокого давления, идущую к прессу. В отли-
чие от грузового аккумулятора здесь применена конструкция
двухразмерного рабочего плунжера, на большую площадь ко-
торого подается давление сжатого воздуха от компрессорной ус-
тановки. При этом по мере подъема плунжера аккумулятора воз-
дух, находящийся в верхнем цилиндре, дополнительно сжимает-
ся, увеличивая давление в сети.
Этот тип аккумулятора также не получил распространения,
так как уплотнений движущихся деталей в нем больше, чем в
грузовом аккумуляторе, а уплотнение воздушного цилиндра еще
более сложно и ненадежно.
Гидравлические установки с воздушно-гидравлическим
беспоршневым аккумулятором
Основным преимуществом беспоршневых воздушно-гидрав-
лических аккумуляторов является полное отсутствие каких-либо
движущихся частей, требующих уплотнений и постоянного над-
зора.
Несмотря на большую стоимость таких установок, они полу-
чили преимущественное распространение. Схема такой установ-
ки приведена на рис. 186, г.
chipmaker.ru
248
Установки для прессования металлов
Обычно такой аккумулятор состоит из жидкостных 3 и воз-
душных баллонов. Жидкостные баллоны включаются в трубо-
провод, идущий от насосов к прессам. Для создания практиче-
ски постоянного давления в гидравлической системе установки
рабочая жидкость в жидкостных баллонах находится под давле-
нием воздуха, поступающего от батареи баллонов, число кото-
рых зависит от необходимого объема воздуха. По мере расхода
жидкости из баллонов уровень ее снижается, и поэтому для вы-
равнивания давления в гидравлической сети и поддержания его
на относительно постоянном уровне объем воздушных баллонов
должен быть достаточным.
Установки с воздушно-гидравлическим беспоршневым акку-
мулятором снабжаются автоматическими устройствами различ-
ных систем для управления работой всей насосно-аккумулятор-
ной установки.
Во всех приведенных выше гидравлических схемах установ-
лены резервуары-аккумуляторы низкого давления. Работа этих
аккумуляторов заключается в использовании рабочей жидкости,
уходящей из цилиндров пресса при обратных ходах. При обрат-
ном ходе главного плунжера пресса жидкость поступает в ре-
зервуар, находящийся под давлением воздуха. По мере наполне-
ния резервуара давление в нем повышается и в зависимости от
уровня жидкости устанавливается в пределах от 6 до 8 ат. Жид-
] кость под таким давлением в дальнейшем используется для про-
изводства предварительных (нерабочих) ходов пресса, кроме
обратного хода главных плунжеров. Это эконом,ит жидкость вы-
сокого давления.
-
ГЛАВА XXIII
КЛАССИФИКАЦИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
। Классификация прессов в зависимости от принятого метода
прессования и их конструктивного выполнения приведена в
табл. 20.
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕССОВ ПО МЕТОДУ
ПРЕССОВАНИЯ
Все действующие конструкции прессов разделяются на две
1 большие группы в зависимости от метода прессования: прямого
или обратного.
При прямом прессовании контейнер пресса вместе со слитком
остается неподвижным, а движение получает главный плунжер
пресса, причем в этом случае на прессах можно изготовлять и
Классификация гидравлических прессов
249
Классификация прессов для прессования металлов
chipmaker.ru
250
Установки для прессования металлов
Классификация гидравлических прессов 251
трубы, если в их конструкции предусмотрено прошивное устрой-
ство.
Метод встречного, а также совмещенного прессования может
быть осуществлен на обычных прессах прямого прессования.
Прессы, работающие по методу обратного прессования, в своей
кинематической и гидравлической схеме предусматривают дви-
жение контейнера на неподвижно установленный пуансон пресса.
В настоящее время специальных прессов для метода обратного
прессования не строят. Для этой цели строят комбинированные
прессы, конструктивно предусматривающие работу как по ме-
тоду прямого, так и обратного 'прессования.
В последнее время появились специальные прессы с движу-
щимся контейнером и со специальным гидравлическим устрой-
ством, позволяющим осуществлять метод совмещенного прессо-
вания.
§ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕССОВ ПО ИХ КОНСТРУКЦИИ
В зависимости от конструкции прессы, работающие по мето-
ду прямого прессования, делятся на горизонтальные и верти-
кальные.
Прессы, работающие по методу обратного прессования и ком-
бинированные, строят только горизонтальными; они могут отли-
чаться также и наличием или отсутствием самостоятельного
(независимого) прошивного устройства. Прессы горизонтальные
без прошивного устройства предназначаются для изготовления
прутков и профилей.
Вертикальные прессы бывают с самостоятельным (незави-
симым) прошивным устройством, а также без него, но в обоих
случаях они обычно работают как трубные прессы.
Как будет указано дальше при разборе конструкции прес-
сов, передняя крестовина пресса с контейнером должна быть
соединена с главным цилиндром пресса. Конструктивно это мо-
жет быть осуществлено как одно целое в виде общей жесткой
рамы или при помощи стяжных колонн. Число колонн, соеди-
няющих переднюю крестовину с его главным цилиндром, а так-
же их взаимное расположение может быть различным.
На рис. 188, а приведена конструкция двухколонного гори-
зонтального пресса с прошивным устройством. Благодаря боко-
вому расположению верхней! колонны смена контейнера и ин-
струмента в этом прессе удобна, тогда как в прессах трехколон-
ного типа, подобно указанному на рис. 188, б, выполнение такой
операции довольно сложно.
Несмотря на это неудобство трехколонные прессы получили
более широкое распространение и производятся до настоящего
времени. Более удобна для обслуживания, особенно при смене
chipmaker.ru
Рис. 188 Гидравлические горизонтальные прессы:
а двуколонный (старый тип); б — трехколенный для метода обратного прессования
Классификация гидравлических прессов
253
контейнера и крупного инструмента, конструкция 5000-т четы-
рехколонного пресса, фотография которого в момент монтажа
представлена на рис, 189,
На рис. 190 приведен чертеж 3000-т прутково-трубного ком-
бинированного пресса, изготовленного Уральским заводом тя-
желого машиностроения (УЗТМ).
Дальнейшее улучшение конструкций горизонтальных гидрав-
лических прессов идет главным образом по пути автоматизации
процесса управления прессами. Вместе с тем непрерывно воз-
растает их мощность (до 25 000 г).
Рис. 189 ЧетырехколонНый горизонтальный гидравлический
пресс мощностью 5000 т
Уже разработаны конструкции полуавтоматического и пол-
ностью автоматического управления всех операций процесса
прессования, начиная от подачи заготовки в нагревательную
печь и до уборки готового полуфабриката.
§ 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕССОВ ПО НАИБОЛЬШЕМУ УСИЛИЮ
Разнообразие механических свойств металлов и сплавов и
их различная обрабатываемость при оптимальных температур-
ных режимах прессования, а также разнообразие выпускаемых
в настоящее время прессованных изделий, естественно, требуют
различных удельных давлений прессования и, следовательно,
прессов с разными максимальными усилиями прессования.
Строящиеся в настоящее время горизонтальные гидравличе-
ские прессы для обработки металлов имеют максимальное уси-
лие от 600 до 25000 т и выше; наиболее распространены прессы с
максимальным усилием 1000, 1500, 2500, 3000, 3500 и 5000 т.
chipmaker.ru
Рис. 190. Горизонтальный гидравлический пресс 300 т Уральск
/ - стальная сварная фундаментная рама; 2 — передняя станина; 3 — задняя
станина; 4 — корпус контейнера; 5 — контейнер; 6—фланец для укрепления
контейнера в корпусе: 7 — матрица; 8 — матрицедержатель; 9— головка ма-
трицедержателя; 10— замок; И — цилиндр замка; 12—цилиндры для пере-
движения контейнера; 13— штокн цилиндра 12; 14—подвижной цнлнндр подъ-
емного столика, 15 — полая скалка, питающая цнлнндр 14; 16 — цилиндр для
вывода головки матрнцедержателя; 17 — подвижной цнлнндр для ввода го-
ловки; 18 — пила прн прессовании по прямому n
стяжные болты с разъемными гайками 21; 22 — г
ный плунжер; 24 — цилиндры обратного хода глав
цилиндра 24; 26 — предохранительные кожухи; 27-
лы; 28 — плунжер цилиндра 27; 29 — штанга игло;
тель; 31 — нгла; 32 — прессшайба; 33 — головка
фланец для укрепления пуансона; 35 — конусное к
В. В. Жолобов и Г. И Зверев
chipmaker.ru
Рис. 190. Горизонтальный гидравлический пресс 300 т Уральского завода тяжелого машиностроения (УЗТМ):
рама; 2 — передняя станина; 3 — задняя
•контейнер; 6—фланец для укрепления
8 — матрнцедержатель; 9 — головка ма-
хиндр замка; 12—цилиндры для пере-
1индра 12; 14—подвижной цилиндр подъ-
|Итающая цилиндр 14; /6 — цилиндр для
17 — подвижной цилиндр для ввода го-
ловки; 18 — пнла при прессовании по прямому методу; 19 — ножницы; 20 —
стяжные болты с разъемными гайками 21; 22 — главный цнлнндр; 23 — глав-
ный плунжер; 24— цилиндры обратного хода главного плунжера; 25— скалки
цилиндра 24; 26 — предохранительные кожухи; 27 — цнлиидр прямого хода иг-
лы; 28 — плунжер цилиндра 27; 29 — штанга иглодержателя; 30 — иглодержа-
тель; 31— игла-. 32 — прессшайба; 33 — головка главного плунжера; 34—
фланец для укрепления пуансона; 35 — конусное кольцо; 36— цилиндрическое
кольцо для той же цели; 37 —
цилиндры иглы 27; 39 — тягн,
цилиндра; 40 — подвижные цг
ки, питающие цилиндры 40; 4
дельные гайки, лимитирующие
лы; 46 — привод к указателю
иглы; 48 — призматические на
chipmaker.ru
сс 300 г Уральского завода тяжелого машиностроения (УЗТМ):
анни по прямому методу; 19 — ножницы; 20 —
I гайками 21; 22— главный цилиндр; 23 —глав-
обратного хода главного плунжера; 25 — скалкн
гельные кожухи; 27 — цилиндр прямого хода иг-
7; 29 — штанга иглодержателя; 30 — нглодержа-
1Йба; 33— головка главного плунжера; 34 —
она; 35 — конусное кольцо; 36 — цилиндрическое
кольцо для той же цели; 37 — пуансон; 38 — задняя стойка, поддерживающая
цилиндры иглы 27; 39 — тяги, скрепляющие стойку 27 с корпусом главного
цилиндра; 40 — подвижные цилиндры обратного хода иглы; 4/ — полые скал-
ки, питающие цилиндры 40; 42 — подвижная на ролике 43 траверса; 44 — пре-
дельные гайкн, лимитирующие ход иглы; 45— указатель хода пуансона и иг-
лы; 46 — привод к указателю хода пуансона; 47 — привод к указателю хода
иглы; 48 — призматические направляющие для движения головкн главного
плунжера
chipmaker.ru
254
Установки для прессования металлов
Вертикальные прессы строятся на наибольшее усилие от 300
до 1000 т, причем наиболее распространен 600-г пресс.
Надо иметь в виду, что при прессовании максимальное уси-
лие, которое может развить пресс (термин «мощность пресса»
применяется условно), передается на слитки только в моменты,
когда скорость движения главного плунжера равна нулю, а в
главный цилиндр подано полное давление рабочей жидкости,
которое развивает насосно-аккумуляторная станция. Во все ос-
тальное время процесса прессования используется только часть
максимального усилия, которое может развить пресс. Это уси-
лие подсчитывают по давлению рабочей жидкости в главном ци-
линдре в каждый момент прессования.
Передача давления от цилиндра до обрабатываемого изделия
связана с преодолением трения в уплотнениях плунжера, рас-
ходом давления на выталкивание воды из цилиндров обратного
хода, преодолением трения в направляющих пресса и т. д. Та-
ким образом, часть мощности пресса расходуется на различного
рода потери.
Давление на плунжер пресса Р равно
Р = рР„кг, (1—ХХШ)
где Р — удельное давление жидкости в цилиндре, кг! см2;
Fn — площадь плунжера, см2.
Потери давления на преодоления сопротивлений по пути до
изделия слагаются из следующих величин:
Pi — расход давления на преодоление трения в уплотняю-
щих устройствах главного плунжера и плунжеров об-
ратного хода;
Р2 — расход давления на выдавливание жидкости из цилин-
дров обратного хода в магистраль низкого давления;
Рз — расход давления на преодоление трения главного плун-
жера при его движении по направляющим плитовинам
пресса.
Следовательно, общая сумма потерь давления, развиваемого
главным плунжером, будет
Р' =- Рз + Рг + Р3 кг.
Поэтому действительное давление на слиток равно
Р, = Р — Р'
или
Р, =0,785 D„p— Р' кг,
где Dn — диаметр главного плунжера.
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
255
Обычно давление рабочей жидкости в аккумуляторе низкого
давления равно 6—8 кг/сх2 (6—8 ат), что уже достаточно для
движения главного плунжера. Следовательно, потери давления
горизонтального пресса при рабочем удельном давлении в глав-
ном цилиндре, например, р — 200 кг {см2, составят
p, = _8_WL = 4o/o.
200
Этот подсчет, очевидно, является весьма ориентировочным,
так как в нем учтены только основные потери давления. «Мощ-
ность» пресса обычно определяется по давлению на главный и
прошивные плунжеры пресса, а не по давлению на изделие.
Так, например, если полное давление на главный плунжер прес-
са составляет 3000 т, а на плунжер прошивного устройства 500 т,
то давление пресса условно обозначается в виде дроби 3000/500
или 3000/3500 (последний вид обозначения менее распростра-
нен).
ГЛАВА XXIV
КОНСТРУКЦИИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
ПРЕССОВ
§ 1. ТИПОВОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС
Типовой горизонтальный гидравлический трехколонный пресс
представлен на рис. 191 и 191А, давление пресса 1500 т. Пресс
имеет самостоятельное прошивное устройство давлением 160 т.
Главный цилиндр пресса 1 с главным плунжером 2 является
основным узлом пресса любого типа. В
главного цилиндра пресса вмонтированы
хода главного плунжера 4 с плунжерами
боковых приливах 3
цилиндры обратного
обратного хода 5, за-
крепленными в поперечине 6 головной части главного плунжера.
Цилиндр прошивного устройства 7 с плунжером 8 закрепляется
в хвосте пресса в неподвижной хвостовой траверсе 9, соединен-
ной с главным цилиндром пресса двумя тягами 10. Головная
часть плунжера прошивки соединяется с подвижной траверсой
11, являющейся опорой для штока 12 прошивного устройства.
Рассмотренные узлы пресса несут на себе основные детали
подвижной части пресса.
Неподвижная часть пресса, так называемая передняя кре-
стовина (плита), 13 соединяется с главным цилиндром пресса
тремя мощными тягами — колоннами 14, укрепленными в про-
r.ru
256
Установки для прессования металлов
ушинах передней крестовины и главного цилиндра при помощи
специальных гаек 15.
Назначение передней крестовины пресса — размещение за-
готовки и крепление необходимого для прессовки инструмента
неподвижного узла.
Инструмент для прессования разделяется на инструмент по.
движного и неподвижного узла. Первый закрепляется в головной
Рис. 191. Современный горизонтальный гидравлический
пресс мощностью 1500 т с прошивным устройством (общий
вид установки со стороны прошивного устройства)
части главного плунжера пресса и штока прошивного устрой-
ства.
К передней крестовине 13 прикрепляется держатель прием-
ника слитка — контейнеродержатель 16 с контейнером 17 для
слитка.
В передней крестовине вмонтировано также специальное 'за-
мыкающее устройство для удержания инструмента неподвиж-
ного узла (на рисунке не показано).
17 В. В. Жолобов м Г. И. Зверев
chipmaker.ru
258 Установки для прессования металлов
Замок передвигается при помощи гидравлического устрой-
ства 18.
Со стороны выхода отпрессованных заготовок в передней кре-
стовине расположена горловина для каретки матрицедержателя с
матрицей. После каждого цикла прессования каретка матрице-
держателя вместе с выходным желобом, находящимся на прием-
ном столе 19, выдвигается из горловины пресса для отделения
прессостатка. Прессостаток может быть отделен при помощи бо,
ковых ножниц 20 или специальных вертикальных ножниц 21. Бо-
ковые ножницы присоединяются непосредственно к передней крет
стовине пресса, как указано на чертеже.
Вертикальные ножницы в виде отдельного устройства уста-
навливаются на приемном столе пресса.
При прессовании сплавов, обладающих высоким пределом
прочности, для отделения прессостатка устанавливают дисковую
пилу 22.
Каретка матрицедержателя вместе с подвижным желобом для
приема отпрессованного изделия после отделения прессостатка ц
уборки изделия йозвращается в горловину пресса для следующе-
го цикла прессования.
Отпрессованная заготовка специальным транспортером оттяги-
вается по неподвижному желобу и затем передается на попереч-
ные стеллажи для охлаждения и контроля.
Все детали и узлы пресса устанавливаются на массивных
фундаментных плитах, причем обычно фундаментная плита сот
стоит из трех частей, соединенных болтами: плиты под переднюю
крестовину 23, плиты под главный цилиндр с направляющим
устройством для главного плунжера 24 и хвостовой фундамент-
ной плиты 25 под хвостовую часть главного плунжера, крестови-
ну цилиндра прошивки и подвижную траверсу прошивного
устройства.
Основные части пресса закрепляются на фундаментных пли-
тах только при помощи специальных шпоночных креплений. На
рис. 191 хорошо .видно расположение всех основных частей
пресса. В стороне—бак для жидкости низкого давления (винд-
кессель). Пресс показан со стороны его хвостовой части и ци-
линдра прошивного устройства.
§ 2. СХЕМА ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИИ
Для выяснения назначения основных узлов и деталей пресса,
а следовательно, преимуществ той или иной конструкции их, не-
обходимо подробно разобрать рабочий цикл процесса прессова-
ния и взаимодействие отдельных узлов пресса.
Рассмотрим рабочий цикл прессования полых изделий (труб
и полых профилей), так как схема прессования прутков без уча-
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
259
стия прошивного устройства является лишь частью цикла рабо-
ты пресса.
На рис. 192 приведены последовательно все этапы процесса
Прессования трубной заготовки.
Слиток 1, подлежащий прессованию, подается из печи специ-
альным устройством к загрузочному столу пресса. Шплинтон 4
подвижного узла пресса проталкивает слиток 1 в отверстие
внутренней втулки 3 контейнера 2 (рис. 192, а, б).
В отверстие внутренней втулки с левой стороны входит ма-
трицедержатель 5 с матрицей 6, закрепляемой в подвижной го-
ловке 7, которая от продольных перемещений закрывается кли-
новым затвором 8.
При прессовании шплинтон давит на слиток через прессшай-
бу 9, которая должна быть установлена после слитка специ-
альным подающим механизмом 10 и движением шплинтона
вдвинута в отверстие контейнера (рис. 192, в, г,).
После небольшого обжатия слитка по диаметру контейнера
в слитке прошивается отверстие прошивной иглой 11, закрепля-
емой в иглодержателе 12 и имеющей самостоятельное от глав-
ного плунжера 13 движение (рис. 192, д). После прошивки игла
11 останавливается в отверстии матрицы 6, образуя кольцевой
зазор, соответствующий необходимым размерам готовой про-
дукции.
При движении шплинтона 4 слиток продавливается через
кольцевой зазор, образуя требуемую заготовку необходимых
размеров. Прессование трубы идет до тех пор, пока головная
часть главного плунжера не достигнет ограничителя хода 14,
который регулирует размер и ед опрессовки слитка (преос-
остатка).
Для удаления прессостатка 15 вместе с прессшайбой 9 кли-
новой затвор 8 поднимается, поднимается также и ограничи-
тель хода 14.
Движением шплинтона вперед преооостаток вместе с пресс-
шайбой, а также вся подвижная головка выталкиваются из
контейнера и специальным гидравлическим устройством вы-
двигаются из горловины пресса (рис. 192, ж), где готовая тру-
ба 16 отделяется от прессостатка. Шплинтон пресса отходит на-
зад и прессшайбой большого диаметра очищает контейнер от
рубашки 17, которая иногда остается в контейнере (рис. 192,
з, и).
Главный плунжер пресса вместе со шплинтоном вновь от-
ходит назад, а после возвращения подвижной головки вместе с
матрицедержателем и матрицей и закрытия клинового затвора
пресс готов для нового цикла прессования (рис. 192, к).
«7*
chipmaker.ru
Рис. 192. Схема процесса прее
а — подача слитка к прессу; б — подача слитка к контейнеру; в — подача пресс-
трубы; ж — выталкивание прессостатка и его обрезка; з — очистка контейнера
инструмента, начало
Chipmaker.ru
3 15 9
сования трубных изделий:
шайбы; г — осаживание слитка; д — прошивка отверстия; е — прессование
от металла (рубашки); и — уборка прессшайбы; к — охлаждение и смазка
нового никла
chipmaker.ru
262 Установки для прессования металлов
§ 3. НЕПОДВИЖНЫЙ УЗЕЛ ПРЕССА
К моменту подачи слитка неподвижный узел пресса (рис.
192) должен находиться в следующем состоянии. Контейнер-
приемник 2 неподвижного узла должен иметь втулку 3 с внут-
ренним диаметром, соответствующим размеру прессуемого слит-
ка. Обычно каждый завод, исходя из принятых размеров слит-
ков, устанавливает размеры контейнеров пресса. Определяя
размеры слитков, а следовательно, и размеры контейнеров,
следует учитывать необходимость сокращения количества этих
размеров для уменьшения числа изложниц и прессового инстру-
мента. Нужно также иметь в виду возможность использования
изношенного инструмента путем его расточки, перековки и т. п.
Перед прессованием контейнер в большинстве случаев по-
догревают до 250—300° специальными подогревательными
устройствами (конструкции их приведены ниже) или нагреты-
ми слитками, закладываемыми в контейнер.
В конструкции контейнера предусматриваются приборы для
контроля температуры его нагрева как перед прессованием, так
и во время работы. Известно, что температура нагрева контей-
нера оказывает большое влияние на процесс прессования и по-
этому соблюдение температурного интервала нагрева обяза-
тельно. Необходимо также учитывать, что перегрев контейнера
во время работы может вызвать резкое снижение прочности ма-
териала втулки контейнера, особенно ее поверхностных слоев.
Практика работы показывает, что в этих случаях втулка вслед-
ствие отпуска деформируется: поверхностные слои ее как бы
вытекают в направлении прессования.
Поэтому желательна конструкция контейнера, автоматически
поддерживающая заданную температуру нагрева. Такая кон-
струкция контейнера является обязательным условием для прес-
сования стальных труб [20].
После нагрева контейнера внутреннюю поверхность его, если
это предусмотрено технологией, покрывают специальной смаз-
кой.
Весь инструмент, участвующий в процессе прессования, как-
то: игла, матрица и прессшайба, до начала процесса также дол-
жен быть прогрет.
Специальная сталь, идущая для изготовления прессового
инструмента, имеет малую теплопроводность и не допускает
быстрого повышения температуры при нагреве. Кроме того,
температура отпуска стали находится в определенных пределах.
При нагреве инструмента выше этого предела прочность стали
резко снижается. Следовательно, основные требования для пра-
вильного подогрева инструмента при начале работы будут сле-
дующие:
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
263
1) медленный, равномерный подогрев инструмента в специ-
альных устройствах;
2) нагрев инструмента не выше определенной для данной ста-
ли температуры (обычно нагрев до 300—350° достаточен).
Подогретый тем или иным способом инструмент устанавли-
вают на пресс и смазывают тонким слоем графитовой смазки
(если это допускается технологией). Затем в матрицедержатель
устанавливают матрицу, а матрицедержатель закрепляют в под-
вижной головке. Правильная постановка матрицы, крепление
матрицедержателя и его регулировка, обеспечивающая плотное
замыкание контейнера подвижной головки с матрицедержателем,
должны быть проверены перед началом прессования.
Конструкция подвижной головки и крепление матрицедержателя
Конструкция матрицедержателей, а также способы их закреп-
ления в подвижной головке различны. Существуют два способа
посадки матрицы: на прямой конус (I тип) и на обратный конус
(П тип).
На рис. 193, а приведен I тип подвижной головки и узла кре-
пления матрицедержателя и матрицы. Подвижная головка 1
имеет гнездо для установки и крепления матрицедержателя 2 с
матрицей 3, вставляемой в конусную расточку. С обратной сторо-
ны к головке крепится подвижный желоб 7 для приема отпрес-
сованных изделий. Матрицедержатель 2 крепится к подвижной
головке тремя болтами 5, а его положение по глубине выравни-
вается набором стальных прокладок 4. При установке
матрицедержателя должен контролироваться размер А.
Замыкающие конусы 6 и соответствующие им конусные расточки
внутренней втулки контейнера должны быть выполнены строго
по шаблону. Только правильное сопряжение этих конусов и
сохранение размера А дает хорошее замыкание подвижной го-
ловки и втулки контейнера. Для надежной работы узла болты
5 должны быть всегда закреплены, а прокладки 4 иметь равно-
мерную толщину по всей площади. Не допускается применение
конусных прокладок для исправления дефектов замыкающих
плоскостей, так как обычно это приводит к нарушению центровки
пресса и порче деталей клинового затвора. Площадь 8 подвиж-
ной головки является направляющей и опорной плоскостью кли-
нового устройства, удерживающего и прижимающего подвижную
головку к контейнеру. Эту часть поверхности головки также
необходимо систематически смазывать. Появление на ней зади-
ров и неровностей вызывает порчу клина, нарушение центровки
пресса и, как следствие, разностенность трубных изделий.
Рассмотренный тип подвижной головки с посадкой матрицы
на прямой конус в большинстве случаев обеспечивает надежность
264
Установки для прессования металлов
крепления матрицы (хотя при неправильном изготовлении ко-
нусов выпадение матрицы возможно). Этот способ крепления
создает условия, при которых матрица с повышением давления
прессования как бы обжимается, что повышает ее стойкость в
работе.
На рис. 193, б показана конструкция подвижной головки с
посадкой матрицы на обратный конус. При этом способе крепле-
ния возможность выпадения матрицы полностью исключается, но
с повышением давления прессования может ослабевать крепле-
ние матрицы (выход ее из конуса) и она разрушается. В этой
конструкции конус подвижной головки 1 имеет отъемное кольцо.
Рис. 193 Конструкции типовых подвижных головок матрицедержателя:
а—тип I (с прямым конусом); б — тип II (с обратным конусом)
2, в которое вставляется матрицедержатель 3. При смене матри-
цы 4 необходимо ослабить болты, крепящие кольцо 2, затем вы-
нуть распорное кольцо 6 и проставку 5. После установки матри-
цы узел собирают и болты 2, крепящие кольцо, вновь закрепля-
ют. Обычно для выверки размера А, как и в первой конструк-
ции головки, приходится пользоваться набором прокладок, что-
может привести к ослаблению жесткости узла в осевом направ-
лении, и тогда при повышенном давлении прессования матрица
может поломаться.
При сборке узла необходимо следить за разностью диаметров
выходных частей узла. Размер выходных отверстий должен по-
вышаться по ходу прессования (т. е. в > б > а).
Поверхность 7 должна также периодически смазываться и
не иметь задиров для обеспечения плотности замыкания клиново-
го затвора.
Продвижение головки в горловину пресса для замыкания
отверстия контейнера, а также выдвижение ее обратно после цик-
ла прессования осуществляется двумя гидравлическими цилин-
драми со штоками, расположенными под подвижным желобом в
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов 265
приемном столе. После установки предварительно нагретой ма-
трицы подвижная головка гидравлическим устройством подается
в горловину передней крестовины пресса до соприкосновения
конусной части матрицедержателя с таким же конусом во внут-
ренней втулке контейнера. Такое положение подвижной головки
должно быть зафиксировано от осевых перемещений в процессе
прессования клиновым устройством.
Конструкция передней крестовины пресса и замыкающего
устройства
Подвижная головка может быть закреплена в горловине пе-
редней крестовины пресса от осевого перемещения, как указыва-
лось выше, специальным замыкающим механизмом, движение
которого вверх и вниз осуществляется гидравлическим устрой-
ством, управляемым распределительным механизмом с цен-
трального пульта управления. Это устройство в прессах с
движущимся контейнером (комбинированные прессы) осущес-
твляется в виде цилиндрического, а не клинового затвора.
На рис. 194 показана конструкция передней крестовины прес-
са вместе с контейнером и клиновым механизмом. Подвижная
головка 1 вместе с матрицедержателем и матрицей плотно при-
жата к внутренней втулке 2 контейнера 3. Клин 4 клинового
механизма гидравлическим устройством опущен вниз. Как видно
и$ рисунка, прямая поверхность клина скользит по подвижной
головке, а косая его поверхность— по такой же плоскости опор-
ного кольца 5, вставленного в горловину. Между опорным коль-
цом 5 и контейнером 3 устанавливают так называемый инстру-
мвнтодержатель 6, внутри которого в момент прессования
помещается подвижная головка. Контейнер 3 со вставленными в
него втулками 2 и 7 помещается в контейнеродержателе 8 и 9.
Нижний корпус контейнеродержателя крепится двумя болтами к
передней крестовине 10. Клин поднимается двумя тягами 11, при-
соединенными к поперечине плунжера подъема; опускается он
при подаче воды высокого давления в полость подъемного плун-
жера. При установке контейнера положение его оси регулируется
болтами нижнего корпуса контейнеродержателя. При регулиров-
ке отдельных элементов узла необходимо помнить, что в процессе
прессования контейнер, вернее его внутренняя втулка, опирается
«а конусный венчик матрицедержателя и этим центруется
вся установка узла. Торцовые плоскости контейнера другой опо-
ры не имеют.
Это обстоятельство часто не учитывается при выяснении при-
чин появления разностенности прессованных труб, а поэтому и
способы устранения этого вида дефекта могут быть выбраны
иеправильно. При наладке пресса и появлении разностенности
chipmaker.ru
20
Рис. 194. Передняя крестовина пресса с механизмом клиново-
го устройства:
/ — головка матрицедержателя; 2—внутренняя (рабочая) втулка;
3 — контейнер; 4 — клии; 5 — подклииовое кольцо; 6 — ииструментодер-
жатель; 7 — наружная втулка; 8, 9— коитейиеродержатель; 10— перед-
няя крестовина; 11 — тяги клинового затвора; 12 — цилиндр опускания
клина; 13 — цилиндр подъема клина; 14— пружины цилиндра; 15 — тя-
ги; 16 — поперечина; 17 — плунжер подъема клина; 18 — уплотнение
плунжеров; 19 — подвод воды для подъема клина: 20 — подвод воды
для опускания клина; 21 — неподвижный шток
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
267
труб прежде чем производить регулировку пресса основными
регулирующими устройствами, которые обычно используют при
монтаже и крупных ремонтах пресса, необходимо тщательно про-
верить состояние следующих узлов сопряжения головной части
пресса'
1. Плотность и концентричность замыкания конических повер-
хностей матрицедержателя и внутренней втулки контейнера.
Эта проверка обычно производится или шаблоном, или визуаль-
но по концентричности следа замыкания на конусной части
матрицедержателя, чтобы удостовериться в том, что замыкание
идет только по внутреннему кфусу (см. рис. 193).
2. Правильность сборки подвижной головки и состояние
поверхности клинового замыкания. Проверяют гнездо матрице-
держателя, толщину прокладок и состояние опорной поверхности
гнезда. В случае обнаружения односторонней выработки опорной
плоскости гнезда или прокладок, а также при наличии косых
прокладок дефектные детали должны быть заменены или про-
точены на станке.
3, Состояние поверхностей клина и опорного кольца. Если
клин имеет одностороннюю выработку, то он должен быть про-
строган точно по размерам конуса. Выработка поверхности кли-
на может явиться результатом его неплотного закрывания при
скоплении отходов в подклиновом пространстве. Так как про-
строжка клина сложна и связана с разборкой всего узла, необхо-
димо постоянно и тщательно очищать подклиновое пространство
от попадающих туда отходов металла. Очень важно также сле-
дить за состоянием поверхности головки матрицедержателя,
замыкаемой клином, так как порча клина и возможные перекосы
обычно являются результатом отсутствия смазки поверхностей
замыкания.
4. Правильность центровки контейнера по зазорам между
внутренней поверхностью втулки и шплинтоном.
5. Концентричность матрицы и прессшайбы и их состояние.
Проверка указанных узлов пресса, а также осмотр самого
изделия и прессостатка в большинстве случаев позволяют найти
причину появившейся разностенности или иного дефекта прессиз-
делия. Разностенность труб может быть вызвана не только ука-
занными причинами, но и потерей центровки пресса вследствие
теплового воздействия прессуемого металла на переднюю кресто-
вину пресса.
Одним из условий качественной работы пресса является
постоянство геометрической оси установки неподвижного и
подвижного узлов пресса. Главный цилиндр пресса, несущий
главный плунжер с устройством для крепления инструмента,
должен быть установлен так, чтобы ось прессования сохранялась
во все время цикла.
s
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
269
В современных прессах головная часть плунжера опирается
не на стяжные колонны, как это делалось в старых конструкциях
прессов (рис. 159, а), а на призматические (V-образные)
направляющие, как указано на рис. 195, б. Эти направляющие,
или так называемые траверсные плиты, сменные, изготовляются
из серого чугуна. Они снабжены механизмом, предназначенным
для постоянной очистки этих направляющих. Тщательная и сво-
евременная смазка их, а также механизма очистки обеспечивает
длительную работу направляющих, а следовательно, и сохране-
ние осевой настройки неподвижного узла пресса.
При монтаже пресса специальными регулирующими устрой-
ствами строго выверяют совпадение осей главного плунжера и
передней крестовины. Однако интенсивный разогрев контейнера
во время работы может вызвать нарушение центровки передней
крестовины и прикрепляемого к ней контейнера вследствие те-
пловых деформаций (расширений). Поэтому конструкция пе-
редней крестовины должна предусматривать выравнивание осе-
вой центровки ее по отношению к осевой линии пресса.
На рис. 195, а передняя крестовина опирается на фундамент-
ную раму пресса и нагрев ее, естественно, приводит к односто-
ронним расширениям и смещению оси центровки в вертикаль-
ном направлении. На приведенном рисунке пунктиром показана
новая горизонтальная осевая передней крестовины и контуры
общего смещения.
Для предотвращения одностороннего смещения оси перед-
ней крестовины и контейнера необходимо обеспечить возмож-
ность радиального расширения ее и сохранение горизонтальнос-
ти осевой установки.
Расположение передней крестовины как бы в подвешенном
состоянии на опорах, идущих от специальной плиты, как видно
из рис. 195, в, обеспечивает всестороннее радиальное расшире-
ние передней крестовины и сохранение осевой настройки в
процессе работы. Крепление контейнера с центровкой его че-
тырьмя шпонками, как указано на рис. 196, сохраняет настройку
пресса, несмотря на интенсивный нагрев контейнера, так как
расширение его в радиальном направлении происходит свободно
во все стороны.
На рис. 195, в показано положение передней крестовины при
ее разогреве; хотя при этом осевая линия пресса не изменяется,
но стяжные колонны получают нежелательные дополнительные
напряжения.
Несколько иная конструкция авторегулировки передней
крестовины при температурном воздействии представлена на
рис. 195, г. Здесь передняя крестовина 2 имеет специальные при-
ливы 4, которые через шарнирные звенья 1, закрепленные в
chipmaker.ru
270
Установки для прессования металлов
специальной плите 3, находятся как бы в подвешенном состоя
нии. Температурные расширения воспринимаются этим шарнир-
ным механизмом. Горизонтальная регулировка производится
болтами 6 под нижним основанием крестовины. Болты 5 служат
для первоначальной регулировки и установки головной части
пресса (передней крестовины).
Иногда передняя крестовина с контейнером устанавливается
на скошенные призматические направляющие, грани которых
пересекаются на оси пресса. При этой конструкции температур-
Рис. 196. Крепление контейнера
к передней крестовине на шпон-
ках (а)
ные расширения также не изме-
няют центровки пресса (рис
195, д).
Оригинальная конструкция
представлена на рис. 195, е. Здесь
главный плунжер, установленный
на плитовине, центрируется ша-
ровой шпонкой 1, допускающей
небольшую качку главного ци-
линдра в продольном гнезде пли-
говины 2. Передняя крестовина с
прикрепленным к ней контейне-
ром центрируется на круглой
шпонке 3, расположенной в гнез-
де 4 плитовины пресса. При разо-
греве и расширении передней
крестовины пресс поворачивается
на шпонках / и 3 и происходит
двойная центровка как неподвижного, так и подвижного узлов
пресса.
Из всех 'рассмотренных конструкций наибольшее распрос-
транение получили конструкции, указанные на рис. 195, в и г.
Типовая конструкция гидравлического привода механизма
подъема и опускания клинового затвора приведена на рис. 194.
Цилиндр этого устройства 13 крепится к верхней части передней
крестовины пресса. Верхняя часть цилиндра имеет проушины
14, к которым через тяги 15 крепится поперечина 16, несущая
неподвижный шток опускания клинового устройства. К головной
части плунжера 17 крепятся основные тяги 11, идущие от клина.
Уплотнение плунжера и штока осуществляется при помощи нор-
мального сальникового устройства 18. При пуске рабочей жид-
кости в цилиндр 13 по трубе 19 клин поднимается; обратное опу-
скание его производится жидкостью, поступающей по трубе 20 в
шток 21. Клин обычно изготовляется из кованой стали с механи-
ческими свойствами, соответствующими марке стали 50, с после-
дующей термической обработкой. Опорное кольцо и инструмен-
тодержатель изготовляются из чугуна.
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
271
Смена контейнера
Смена контейнера трехколонного пресса при помощи крана
без предварительной довольно сложной подготовки невозможна,
так как центральное расположение верхней колонны препятству-
ет прямому вертикальному подъему контейнера из контейнеро-
держателя.
В этом случае необходимы следующие предварительные опе-
рации (рис. 197).
Верхняя крышка контейнеродержателя 1 должна быть отсо-
единена от нижней 3 и отодвинута в сторону главного цилиндра
так, как это указано справа на рис. 197. Болты 2, скрепляющие
нижнюю часть контейнеродержателя 3 с передней крестовиной,
должны быть удалены. Контейнер вместе с держателем отодви-
гается от передней крестовины и полностью выходит из горлови-
ны. Стержень 4 соответствующего сечения вставляется в проуши-
ну нижней части контейнеродержателя. Выступающие концы
стержня присоединяют к крану и контейнеродержатель вместе с
контейнером поворачивают в наклонное положение при враще-
нии контейнеродержателя вокруг нижней стяжной колонны (рис.
197, внизу). Затем тросом прикрепляют стержень к верхней
колонне. В таком положении контейнер при помощи крана
поднимают из контейнеродержателя тросом, закрепляемым за
массивный стержень 5, вставленный в отверстие контейнера.
Новый контейнер устанавливают таким же способом.
chipmaker.ru
272
Установки для прессования металлов
Для ускорения смены контейнера можно применить устрой-
ство в виде скобы, рассчитанное для подъема контейнера и его
выемки из контейнеродержателя (рис. 198).
При каждой смене контейнера необходимо предварительно
отключить нагревательное устройство и, если оно расположено
в крышках контейнеродержателя, не допускать его порчи во вре-
мя замены контейнера.
После смены контейнера и подключе-
ния нагревательного устройства необхо-
димо сначала подогреть внутренюю втул-
ку контейнера, а затем контейнер. На-
ружный нагрев контейнера может быть
подключен только после того, как внут-
ренняя втулка контейнера подогрета
вставным нагревателем или горячими
слитками, вставленными во втулку кон-
тейнера. Несоблюдение указанной после-
довательности нагрева может привести к
ослаблению крепления втулки контейне-
ра, посаженной горячей посадкой, вслед-
ствие снятия вызванных этой посадкой
сжимающих напряжений. В результате
ослабления крепления втулки стойкость
ее в работе резко снижается.
Рис 198. Скоба для сме-
ны контейнера пресса
средней мощности
пресса для отделения
Механизм подвижной головки
матрицедержателя
После каждого цикла прессования
подвижная головка должна быть выдви-
нута из горловины передней крестовины
прессостатка и других вспомогательных
операций и снова возвращена обратно для выполнения сле-
дующего цикла.
Головка передвигается двумя аналогичными гидравлическими
устройствами, состоящими из подвижных цилиндров 1, 2 и не-
подвижных штоков 3, 4 (рис. 199). Цилиндр 1 и шток 3 вы-
полняют операцию выдвижения головки из горловины пресса,
а цилиндр 2 и шток 4 — обратную операцию. Для регулирова-
ния хода подвижной головки 5, к которой крепится подвижной
Желоб для приема изделий, служат специальные упоры, оста-
навливающие головку для отрезки прессостатка ножницами и
удаления готовой продукции. Управляют этими устройствами
обычно при помощи педальных рычажных устройств.
На рис. 200 показана передняя крестовина 2500-т пресса с
выдвинутой подвижной головкой.
Гис 199. Механизм передвижения головки матрицедержателя
18 В. В. Жолобов и Г. И. Зверем
274
Установки для прессования металлов
§ 4. ПОДВИЖНЫЙ УЗЕЛ ПРЕССА
Главный цилиндр и главный плунжер пресса
Конструкция главного цилиндра, главного плунжера и всех
устройств подвижного узла пресса приведена на рис. 201.
Через соответствующие приливы в передней крестовине
пресса и в главном цилиндре проходят три мощные стяжные
Рис. 200. Передняя крестовина 2500 т пресса (на желобе
гильотинные ножницы для отделения прессостатка)
колонны 1, соединяющие крестовину с цилиндром посредством
разъемных гаек 2, 3.
Точное расположение главного цилиндра на фундаментной
плите определяется обычно установочными шпонками 4, а
крепят его при помощи длинных клиньев.
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
275
При первоначальном пуске пресса и во время его работы
необходимо периодически проверять положение установочных
шпонок и плотность посадки клинового соединения. Фунда-
ментные плиты и их крепление также следует периодически
(не реже одного раза в месяц) тщательно осматривать. Кон-
струкция фундамента предусматривает специальные пазы и ка-
налы, удобные для проведения таких осмотров и производства
креплений.
Необходимо постоянно следить за чистотой фундаментных
пазов и колодцев, не допуская скопления масла, воды, отходов,
смазки и т. п.
Как видно из рис. 201, по оси главного цилиндра расположе-
ны два больших отверстия, через которые проходят главный
плунжер пресса 5, его головная и хвостовая часть. Отверстия
снабжены сальниковым устройством, состоящим из бронзовой
грундбуксы 6, запрессовываемой внутрь цилиндра сальниковой
или специальной набивки 7, бронзового кольца 9 и сальниковой
втулки 8, запрессованной в корпус кольца. Уплотнение прост-
ранства между грундбуксой и втулкой надо выполнять только
«квадратной» набивкой, так как всякая иная набивка не
обеспечивает уплотнения, вызывает большое трение и приводит
к выработке главного плунжера. При применении специаль-
ной набивки необходимо точно выполнять порядок закладки
уплотнений и способ их затяжки, обеспечивающие плотное за-
полнение и полное прилегание сальника к уплотняющей по-
верхности.
В прессах старого типа применяется малоэффективная саль-
никовая набивка, изготовленная сквозным плетением хлопчато-
бумажных прядей, или уплотнения, состоящие из ряда концен-
трических оплеток. Эти уплотнения недостаточно надежны
в работе, так как оплетки не связаны между собой и очень
быстро выходят из строя, причем износ каждой концентриче-
ской оплетки вызывает ее отрыв, вымывание водой и наруше-
ние уплотнения. Удобнее всего пользоваться специальными
уплотнениями.
Вопрос о конструкции сальниковых уплотнений, о материале
долговечности уплотняющего устройства, их влияния на расход
мощности пресса и т. д. требует дальнейшего изучения.
Конструктивные формы главного цилиндра пресса — круп-
ной стальной отливки — должны предусматривать воздействие
сложных неравномерных напряжений, возникающих в стенках
Цилиндра вследствие резкого изменения давления при работе
пресса, так же как и воздействие рабочей жидкости на внутрен-
ние стенки цилиндра (и трубопроводов) в результате эрозии,
кавитации и т. д. До настоящего времени эти вопросы асе еще
мало изучены.
18*
chipmaker.ru
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
В практике известны случаи разрыва цилиндров, вызванные,
по-видимому, неравномерным напряженным состоянием систе-
мы, а также постепенным разрушением внутренней поверхности
(«размывом») цилиндра, что характерно для гидравлических
систем, работающих при высоких давлениях. Особенно интен-
сивно разрушается внутренняя поверхность цилиндров и труб
под действием воздуха, находящегося в рабочей жидкости
и иногда скапливающегося по верхней образующей цилиндра
или трубы, несмотря на наличие воздухоспускных пробок.
Небольшой уклон цилиндра в обратную от воздухоспуск-
ного штуцера сторону может способствовать скоплению возду-
ха, причем постоянное перемещение его по верхней образую-
щей будет, естественно, вызывать быстрое разрушение поверх-
ности цилиндра. Такой характер процесса на различных ста-
диях появления дефектов на внутренней поверхности цилиндров
был обнаружен после вскрытия и осмотра ряда прессов.
Образование «сыпи» и «промоин», обусловливающих раз-
рушение главных цилиндров при высоких неравномерных на-
пряжениях, характерно и для вертикальных прессов.
На рис. 202 указаны детали конструкции главного плунже-
ра 3000-т пресса. Само, тело плунжера имеет массивную утол-
щенную часть 1 и хвостовую направляющую часть 2 со сквоз-
ным отверстием для прохода главного штока прошивного
устройства 3. Как указывалось, обе эти части плунжера уплот-
няются в цилиндре специальным сальциковым устройством.
Рабочая утолщенная часть плунжера на переднем конце
несет поддерживающую траверсу 4. При своем движении глав-
ный плунжер скользит по V-образным направляющим 5 фун-
даментной плиты, опираясь на траверсу.. Сменные траверсные
плиты как на самой траверсе, так и на V-образной направляю-
щей по мере износа могут регулироваться или заменяться но-
выми. Механизм регулирования траверсных плит, вмонтирован-
ный в подвижную траверсу главного плунжера, позволяет
выверять ось подвижной части пресса по мере износа направ-
ляющих. Головная часть плунжера несет на себе также устрой-
ство для закрепления основного инструмента подвижного узла.
В зависимости от размеров заготовки, поступающей для прес-
сования, в головной части монтируется соответствующий
шплинтон, передающий основное давление на обрабатываемую
заготовку.
На рис. 202 показана установка шплинтона для прессования
трубных изделий. Здесь для прошивки слитка в шток прошив-
ного устройства 3 установлены при помощи резьбового сочле-
нения иглодержатель 6 и прошивная игла 7. Для предохране-
ния шплинтона от непосредственного соприкосновения с нагре-
той заготовкой при прессовании служит прессшайба 8, которая
chipmaker.ru
Рис. 202 Главный плунжер и механизм прошивного устройства
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
279
надевается на конец иглы, выступающей из полости шплинго-
на. При прессовании заготовки без прошивки (прутковые из-
делия) устанавливается сплошной шплинтон, а иглодержатель
демонтируется.
Конструкция крепления шплинтона состоит из центровочно-
го кольца 9 с внутренней конусной расточкой, совпадающей с
конусной частью основания шплинтона, и прижима резьбового
кольца 10 с торцовым креплением.
Траверса пресса, несущая узел крепления инструмента, за-
креплена длинными болтами в головной части главного плун-
жера. Главный цилиндр и главный плунжер осуществляют ра-
бочее движение пресса; возврат главного плунжера после цик-
ла прессования производится при помощи цилиндров и плун-
жеров обратного хода, расположенных по обе стороны главно-
го цилиндра пресса.
Цилиндр обратного хода И закреплен в приливах главного
цилиндра 12. Конец штока плунжера крепится в подвижной
траверсе 4 главного плунжера пресса при помощи затяжных
гаек 13.
Уплотнение штока и плунжера выполняется обыкновенным
сальниковым устройством. Выступающая часть плунжера обыч-
но защищена кожухом.
Жидкость высокого давления для питания главного цилиндра
поступает в отверстие 14, расположенное в верхней части (а в
некоторых конструкциях — в нижней части) цилиндра. К этому
отверстию через переходной патрубок 15 с соответствующим
уплотнением присоединяется клапан 16 (клапан наполнения),
конструкция которого будет разобрана ниже. Через отверстие
14 возвращается и отработанная жидкость.
При прессовании, т. е. при движении главного плунжера по
направлению к контейнеру, жидкость из цилиндров обратного
хода возвращается в бак низкого давления. Для возврата глав-
ного плунжера жидкость высокого давления поступает в ци-
линдр и давит на кольцевой выступ плунжера возврата.
Правильная эксплуатация пресса требует постоянной про-
верки состояния цилиндров обратного хода и регулярной про-
дувки их через спускные штуцеры, тем более, что в некоторых
конструкциях прессов возможно смещение их горизонтальной
оси, а следовательно, и образование воздушных «мешков» и
очагов быстрого разрушения цилиндров.
Механизм прошивного устройства
Механизм прошивного устройства состоит из четырех узлов:
1) Цилиндра и плунжера прошивного устройства;
2) цилиндра и плунжера обратного хода прошивного устрой-
ства;
chipmaker.ru
280 Установки для прессования металлов
3) прошивного штока и устройства для регулировки его
хода;
4) подвижной траверсы и тяг крепления.
Цилиндр прошивного устройства 17, закрепленный в непод-
вижной траверсе 18, расположен в хвостовой части пресса: ко-
нец цилиндра поддерживается стойкой 19. Неподвижную тра-
версу, являющуюся головной частью цилиндра, соединяют дву-
мя стяжными колоннами с главным цилиндром пресса.
Как и главные колонны пресса, тяги прошивного устрой-
ства должны быть затянуты под давлением гайками 20 в при-
ливах неподвижной траверсы.
Питание цилиндра прошивки осуществляется через так на-
зываемый клапан наполнения 21, имеющий конструкцию, ана-
логичную клапану главного цилиндра. Клапан управляется с
пульта распределительного устройства прошивки.
Плунжер прошивного устройства 22 крепится к длинному
штоку прошивки через подвижную траверсу 23. Конец штока
прошивки также закреплен в подвижной траверсе, которая мо-
жет двигаться со штоком по направляющей плите 24.
Два цилиндра обратного хода прошивного устройства 25
проходят сквозь подвижную траверсу 23. Плунжеры 26 этих ци-
линдров неподвижно закрепляются в главном цилиндре прес-
са, через них подается жидкость высокого давления.
Прошивной шток 3 проходит через весь главный плунжер
и его хвостовую часть. С одной стороны штока установлен
иглодержатель 6\ другой стороной шток прикрепляется к плун-
жеру прошивного устройства 22 и подвижной траверсе 23. Для
обеспечения надежного движения штока внутри главного плун-
жера вставляют длинные бронзовые направляющие втулки 27,
а для удержания их от продольного смещения — распорные
втулки 28. Внутри штока имеется длинное отверстие (канал) с
выводами на поверхности скольжения, служащими для смазки
штока. Смазка подается обычно из камеры, расположенной в
подвижной траверсе. При пуске пресса необходимо убедиться
в том, что эта камера и канал штока заполнены маслом.
Ход прошивного устройства регулируется следующим обра-
зом. Стяжные колонны 29 в средней части имеют резьбу 30, на
которую устанавливаются разъемные гайки 31; их назначе-
ние— регулирование хода прошивки относительного главного
плунжера пресса: при движении прошивного устройства подвиж-
ная его траверса доходит до гаек 31 и дальнейший ход прошив-
ки прекращается. При установке этих гаек строго проверяют рас-
стояние их до главного цилиндра, чтобы не допустить перекоса
траверсы.
Совместное движение главного плунжера и плунжера про-
шивки дополнительно регулируют специальной гайкой. В этом
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
281
случае после окончания прошивки подвижная траверса прошив-
ного устройства подходит вплотную к хвостовой части главного
плунжера, и дальнейшее прессование слитка происходит при
полном давлении главного плунжера и плунжера прошивки. Ес-
ли движение прошивной иглы, после того как она вошла в от-
верстие матрицы, должно быть прекращено, то регулировка про-
шивного устройства производится так, как было указано в пер-
вом случае, т. е. при помощи гаек 31.
Подвижное соединение конца главного плунжера с подвиж-
ной траверсой прошивки болтами и регулирующими гайками
позволяет обеспечить постоянное относительное расположение
штока прошивки, а следовательно, и иглы. Таким образом, игла
полностью не убирается в полый шток, вследствие чего пресс-
шайба не сбрасывается с иглы при обратных движениях про-
шивного устройства. ч
Рассмотренные регулировочные устройства имеют чрезвычай-
но большое значение. Возможность регулировать относительное
перемещение, прошивного устройства и главнбго плунжера де-
лает пресс универсальной машиной и позволяет прессовать не
только обычную, но и специальную продукцию, например полые
профили, трубы переменного сечения или с малыми отвеосги-
ями и т. п.
Главные стяжные колонны пресса
Передняя крестовина пресса соединяется с главным цилинд-
ром стяжными колоннами. В разбираемой нами конструкции
пресса таких колонн три. Ранее были показаны прессы, имею-
щие общую станину (без стяжных колонн), а также с двумя и
четырьмя колоннами. На рис. 201 видно, что колонны к прили-
вам передней крестовины и главного цилиндра крепятся разъем-
ными внутренними и внешними гайками. Высота внешних гаек,
несущих всю нагрузку при работе пресса, несколько больше, чем
внутренних.
При рассмотрении порядка монтажа пресса (см. раздел VII
«Монтаж гидравлических установок») разработаны методы
правильной установки стяжных колонн, способы проверки и ме-
тоды затяжки гаек колонн под давлением. Правильная установ-
ка колонн и надзор за ними в эксплуатации чрезвычайно важны,
так как неравномерная работа их в процессе прессования при-
водит к серьезным авариям. Исследование случая разрыва ко-
лонн большого горизонтального трехколенного пресса с усилием
прессования 2500 т на одном из заводов показало, что одной из
причин аварии являлись неравномерная затяжка, а следователь-
но, и работа стяжных колонн. Испытания по определению отно-
сительного удлинения колонн под нагрузкой показали, что зна-
282
Установки для прессования металлов
чения этой характеристики для отдельных колонн имеют боль-
шой интервал колебаний. На рис. 203 приведены результаты этих
измерений для 2500 и ISOO-r прессов. Потребовалась дополни-
тельная регулировка предварительного натяжения колонн.
Рис. 203. Диаграммы распределения напряжений в стяжных
колоннах;
•а —2500-т пресса; б — 1500-т пресса; / — первая колонна; 2 — вто-
рая колонна; 3 — третья колонна
Один из простейших приборов для определения величины де-
формации колонн показан на рис. 204. На каждую из колонн
установлены три хомута 1, 2, 3, закрепленные на одинаковом
расстоянии один от другого; стержень 4, являющийся меритель-
ной штангой, закреплен в первом хомуте и свободен в осталь-
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
283
ных. На свободный конец его устанавливают обычный индика-
тор 5 с точностью измерения до 0,005 мм. Ножка индикатора опи-
рается на хомут 3. При работе пресса колонны растягиваются,
Колонна Н*3
61.-0.0565 AL.-O.Oi55 AL.-QO560AL-00560AL-O.O555
Рис. 205. Схема распределения упругих деформаций по длине
стяжных колонн (база прибора £ = 20 лем; Р= 1353795 кг):
1—5 — точки замера
оказывая воздействие на индикатор 5. Разница в показании ин-
дикатора покажет абсолютную разницу в величине растяжения
каждой колонны, как это видно из представленной на рис. 205
схемы распределения упругих деформаций по длине колонн.
284
Установки для прессования металлов
Изменяя натяжение гаек с последующим повторным измере-
нием деформации, можно выверить напряжения в каждой колон-
ке. В настоящее время существуют разнообразные методы из-
мерения напряжений, позволяющие с большой точностью не
только измерить напряжения, но и получить запись кривой из
менения напряжений, а следовательно, иметь полное представ-
ление о характере и величине усилий, возникающих во всех де-
талях пресса. Большое распространение получили приборы для
измерения напряжений в деталях машин с помощью проволоч
ных датчиков [65, 1421.
Исследование вида напряженного состояния и величины де-
формации различных узлов и деталей пресса во время его рабо
ты может дать важный материал, как для конструктора прес-
сов, так и для технолога, поскольку деформации, например ко
лонн пресса, могут быть связаны с силовыми условиями процес-
са прессования. 4
Необходимо отметить, что даже простейшие методы исследо-
вания напряжений в деталях пресса, например на поверхности
главного цилиндра 1500-7 пресса, показали неравномерность на-
пряженного состояния по периметру цилиндра и возможное
влияние этого фактора на выход из строя цилиндров прессов.
Результаты этих измерений, проведенных с помощью экстензио-
метра, приведены в табл. 21.
Механизмы для отделения прессостатка
В горизонтальных гидравлических прессах различных типов
применяются следующие виды механизмов для отделения прес-
состатка и удаления отпрессованной заготовки из матрицы:
1) горизонтальные двухсторонние ножи;
2) вертикальный гильотинный! нож на приемном столе;
3) дисковая пила, обычно маятникового типа;
4) выталкивающее устройство (для удаления заготовки из
очка матрицы).
Как указывалось выше, после окончания прессования слитка
в контейнере остается часть слитка с прессшайбой, произво-
дившей непосредственное продавливание металла через матри-
цу. На рис. 192, ж показано это положение момента прессова-
ния.
Для освобождения отпрессованного изделия и удаления
прессостатка и прессшайбы клиновый затвор поднимают, осво-
бождая подвижную головку матрицедержателя. Движением
главного плунжера .вперед прессшайба вместе с остатком слитка,
выталкивается из контейнера. Включая распределительное
устройство у головной части пресса, механизм движения под-
вижной головки выдвигает ее из передней части горловины.
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
28.)
При давлении 200_ати; база измерения £ = 20 мм
286
Установки для прессования металлов
На рис. 206 показано положение прессостатка 1 и прессшай-
бы 2 при выдвинутой из горловины пресса подвижной головке 3.
В большинстве случаев прессшайбу ударом отделяют от пресс-
остатка и убирают со стола пресса. Направляющие стола при
удалении прессшайбы и прессостатка необходимо предохранять,
от ударов и забоин, для чего служат съемные подкладки.
Для отрезания прессостатка применяются двойные боковые-
ножи. На рис. 207 подвижная
головка, выдвинутая из горло-
вины пресса, остановлена пе-
ред ножами такой конструкции.
Цилиндры гидравлических нож-
ниц, как это видно на фотогра-
фии, привернуты к передней
крестовине пресса. К плунже-
рам, выдвигающимся из каж-
дого цилиндра, привернуты от-
резные ножи.
Конструкция ножниц пока-
зана на рис. 208. Цилиндр 1 с
одной стороны закрыт крыш-
кой 2. Плунжер 3 двойного хо-
да. Оба цилиндра ножниц
Рис. 206. Момент отрезки прес-
остатка от прессованного изде-
лия
управляются одновременно. Распределительные устройства дают
ножницам режущий ход; обратный ход ножниц не управляем
и происходит под действием постоянного противодавления в ци-
линдре обратного хода. Регулировка сближения ножей должна
обеспечивать при полном их выдвижении зазор порядка 2—3 мм
с тем, чтобы не повредить лезвия ножей. Большой зазор между
ножами также не допускается, так как при этом отход полностью
не отрезается от отпрессованного изделия.
Рычаг пульта управления ножниц всегда должен находиться
в положении полного обратного хода для того, чтобы при движе-
нии подвижной головки не поломались ножницы. Ножи по мере
износа регулируются установкой соответствующих подкладок в
крепящих пазах. Для отделения прессшайбы от прессостатка
кроме боковых ножей иногда дополнительно устанавливают вер-
тикальные гильотинные ножницы или на самом переднем столе
(см. рис. 200), или самостоятельно у передней крестовины, как
показано на рис. 209. Для отделения прессостатка его вместе с
прессшайбой устанавливают на стол, прикрепленный к верти-
кальному плунжеру гидравлического цилиндра. Отрезной нож
прикреплен неподвижно к верхней поперечине, скрепленной дву-
мя тягами с проушинами цилиндра.
Более совершенны и удобны гильотинные ножницы, распо
лагаемые на выходном столе пресса, так как отход отрезают
Рис. 207. Отрезка прессостатка боковыми ножницами на 1500-т
прессе
Рис. 208. Конструкция боковых ножниц
chipmaker.ru
288
Установки для прессования металлов
подъ
пресс-
Рис. 209. Гильотинный нож с
емным столом для отделения
остатка от прессшайбы
без дополнительной транспортировки обычно тяжелой прессшай-
бы и прессостатка.
Конструкция вертикальных гидравлических ножниц приве-
дена на рис. 210, где дан разрез передней крестовины пресса со
всеми устройствами для отде-
ления прессостатка. На мощ-
ных боковых плитовинах /
установлен цилиндр ножниц 2,
закрепленный на переднем сто-
ле пресса. Плунжер 3 пустоте-
лый, в его полость вмонтирован
цилиндр 4 и плунжер 5 подъ-
ема призмы ножниц. Рабочий
ход ножниц (вниз) осущест-
вляется водой высокого давле-
ния, направляемой в полость
главного цилиндра. К нижнему
концу плунжера 3 прикрепле-
на призма гильотинных нож-
ниц 6, скользящая по вертика-
льным направляющим 8-, к
призме прикреплен широкий
нож 7. Плунжеры имеют саль-
никовые уплотнения 9, плун-
жер подъема связан с попере-
чиной 10 и тягами, прикреп-
ленными к призме ножниц.
При прессовании прочных
сплавов для отделения пресс-
остатка пользуются специаль-
ной маятниковой дисковой пи-
лой, которая обычно монтиру-
ется на станине вертикальных
же рисунке показан поворотный
этом
гильотинных ножниц. На
стол И для облегчения переноса отдельного отхода и прессшай-
бы из зоны выходного стола. После отделения отхода прессшай-
ба должна быть возвращена по специальному устройству к мес-
ту ее подачи в контейнер. Отпрессованные изделия выталкива-
ются из матрицы на горизонтальных прессах специальным пуан-
соном.
Перед повторением цикла прессования после удаления от-
прессованной заготовки из матрицы ее осматривают, если нуж-
но — исправляют и смазывают.
При прессовании слитков меди, особенно крупных размеров,
поверхность матрицы может быть покрыта слоем окалины, ко-
торая также должна быть удалена.
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов 2кэ
§ 5. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРУТКОВО-ПРОФИЛЬ-
НЫЙ ПРЕСС С МАКСИМАЛЬНЫМ УСИЛИЕМ 5000 т
Конструкции прессов, не имеющих прошивного устройства,
более просты. В последнее время подобные прессы строят с пол-
ной механизацией всех вспомогательных и основных операций,
с возможностью работы на полном или частично автоматиче-
ском цикле.
Рассматриваемый 5000-т 4-колонный пресс (рис. 211) пред-
назначен для прессования крупных прутков и профилей. В от-
личие от конструкции 3000-т пресса, рассмотренного выше, он
имеет подвижный контейнер и, следовательно, рассчитан на ра-
боту по методу обратного прессования.
Передняя крестовина 1 имеет четыре прилива, через кото-
рые проходят стяжные колонны 2, инструментодержатель 3 с
подвижной головкой матрицедержателя 4 замыкается ци-
линдрическим затвором 5 с помощью механизма замыкания 6.
Траверса установлена на общей раме, задняя траверса прес-
са 7 выполнена отдельно от главного цилиндра 8. Главный
плунжер 9 короткий, на передней части он несет подвижную
траверсу 10 и конструкцию крепления прессового инструмента.
Задняя траверса имеет четыре прилива для стяжных колонн;
два прилива для цилиндров обратного хода 11 главного плун-
жера и два прилива для цилиндров движения контейнеродер-
жателя (на рисунке не показаны).
1 Стол для приема прессуемых изделий двигается при помощи
двойного цилиндра и длинного плунжера, а также реечного
устройства, которое позволяет увеличить в два раза длину вы-
движения стола при одной и той же длине гидравлических ци-
линдров.
В отличие от первой конструкции рассматриваемый пресс
имеет приспособление для передачи прессшайбы 12. Пресс ра-
ботает при номинальном давлении жидкости 320 ат.
Схема прессования на этом прессе такая же, как и трубных
изделий (см. рис. 192), за исключением операций, связанных с
прошивкой отверстия и всей работой прошивного устройства.
Несколько иная схема процесса прессования осуществляется
на 5000-т прутково-трубном прессе.
Исходное положение пресса (рис. 212, а) при приеме нагре-
того слитка 1 следующее. Контейнеродержатель с контейнером
2 надвинут на шплинтон 3, подвижная головка 4 вдвинута в гор-
ловину пресса, призматический затвор 5 опущен вниз и прижи-
мает подвижную головку. Рабочая прессшайба 6 специальным
Устройством поднята над контейнером. Слиток 1 специальным
устройством подается на ось прессования и останавливается
между подвижной головкой и контейнером.
19 В. в. Жолобов и Г. И. Зверев
Рис. 210. Конструкция механизмов отделения прессостатка:
1 — гильотинный иож; II — пила
chipmaker.ru
13510
chipmaker.ru
Рис. 211. Гидравлический пресс усилием 5000 т
chipmaker.ru
с. 211 Гидравлический пресс усилием 5000 т
chipmaker.ru
' 7/////////////7/Ш
Рис. 212. Схема процесса прессования
а — и — различные положения деталей
19*
на 5000 т прутково-трубном прессе:
пресса в процессе прессования
292
Установки для прессования металлов
В этом положении контейнер 2 надвигается на слиток 1 спе-
циальными гидравлическими механизмами и останавливается
автоматически на расстоянии 10—15 мм от механизма захвата
слитка 7 (рис. 212, б). Затем этот механизм убирают, а контейнер
полностью надвигается на слиток. Затем контейнер прижимается
к головке матрицедержателя, а рабочая прессшайба 6 опускается
на палец шплинтона 3 (рис. 212, в).
При движении шплинтона 3 происходит процесс прессования
слитка через матрицу (рис. 212, г). После окончания прессования
слитка давление на шплинтон снимается и призматический за-
твор 5 поднимается вверх. В этом положении прессостаток и
прессшайба прессштемпелем 3 выпрессовываются из контейнера,
при этом происходит перемещение также и подвижной головки 4
(рис. 212, д, е). Для отделения прессшайбы вся система подвиж-
ной головки вновь подается назад, движением отсекателя пресс-
шайба 6 сдвигается с прессостатка (рис. 212, ж) и специальным
устройством вновь поднимается вверх над контейнером. Подвиж-
ная головка выдвигается из горловины пресса, останавливается
для отделения прессостатка 8 (рис. 212, з), а затем вновь вдви-
гается в горловину пресса; затвор опускается и пресс готов
к следующему циклу прессования (рис. 212, и). Рассмотренная
конструкция пресса и схема прессования осуществляются при
прессовании прутков и профилей из алюминиевых сплавов. Для
тяжелых цветных сплавов схема прессования несколько иная.
Разобранные типовые схемы процесса прессования дают
представление о взаимодействии отдельных узлов и механизмов
прессов, а также о работе прессового инструмента. Эти схемы,
кроме того, дают возможность установить необходимые исход-
ные данные для приборов и аппаратов, управляющих всеми дви-
жениями гидравлических, пневматических и электрических уст-
ройств прессов.
§ 6. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ СОВРЕМЕННЫХ ГОРИЗОНТАЛЬ-
НЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
Дальнейшее развитие конструкций горизонтальных гидравли-
ческих прессов, наряду с увеличением развиваемого максималь-
ного усилия пресса (5000, 8000, 14 000, 20 000 т и выше), идет
также по линии частичной или полной автоматизации процессов
управления циклом прессования.
Распределительные устройства с ручным рычажным пере-
ключением клапанов уже, естественно, не могут быть использо-
ваны для крупных гидравлических прессов, и потому управление
современными прессами обычно переводят на пульты управле-
ния с кнопочным или иным устройством, включающим промежу-
точные механизмы, приводящие в действие клапанные распреде-
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
293
лительные устройства. Такие механизмы могут быть разных
типов: электрическими, пневматическими, механическими или
смешанного типа и будут рассмотрены далее.
Одновременно с автоматизацией управления прессами меха-
низируются и автоматизируются все вспомогательные устройства
пресса, начиная с загрузки слитков в печь, подачи их в поесс
и уборки готовых изделий.
При прессовании алюминиевых сплавов большое значение
имеет соблюдение постоянства заданной скорости истечения
прессуемого изделия, так как невыполнение этого условия приво-
дит к браку. Поэтому новые конструкции прессов предусматри-
вают специальные устройства для автоматического поддержания
установленной скорости движения главного плунжера, а следо-
вательно, и постоянства скорости истечения.
Прессование изделий из стали различных марок, а также дру-
гих металлов и сплавов с высокой температурой прессования
требует несколько иных условий для экономического ведения
процесса. Из-за высокой температуры прессования (1100—1200°)
требуется применение жаропрочных сталей для всего комплекта
инструмента. Вместе с тем прессование стали и иных прочных
сплавов ведут при больших скоростях, чтобы уменьшить время
пребывания прессового инструмента в зоне высокой температу-
ры и тем повысить его стойкость.
В связи с этим возникает потребность в гидравлических прес-
сах, позволяющих конструктивно осуществить большие скорости
движения главного плунжера. Для улучшения использования
насосно-аккумуляторного привода крупные гидравлические прес-
сы строят с несколькими рабочими цилиндрами (обычно с тре-
мя). Такие конструкции позволяют в процессе прессования под-
ключать часть или все цилиндры в работу в зависимости от тре-
бующегося усилия прессования.
Все большее распространение получают прессы с питанием
от самостоятельного для каждого пресса насоса, обычно ра-
диального или аксиального типа. Основания для выбора привода
и, в частности, его экономическая целесообразность будут рас-
смотрены ниже.
В настоящее время работают или находятся в изготовлении
тяжелые горизонтальные гидравлические прессы: 8000, 10 800,
12 000, 14 000 и 20 000-т. В большинстве своем они служат для
прессования сплавов на алюминиевой основе. Наряду с рядом
конструктивных особенностей этих прессов необходимо отметить
общую тенденцию к увеличению усилия прошивной системы
и создание конструкции ступенчатой передачи максимального
давления прессования применением 3 плунжеров.
Все прессы четырехколонного типа; движение контейнера
осуществляется при помощи специальных гидравлических
| chipmaker.ru
294 Установки для прессования металлов
цилиндров, обычно на полную длину контейнера, что позволяет
вести процесс как методом прямого, так и обратного истечения.
Максимальное усилие прошивной системы составляет для
20 000-т пресса 7000 т; для 12 000-т пресса 3000—5000 т; для
10 800-т пресса 2400—2700 т.
Кроме того, резко увеличены и усилия цилиндров движения
контейнера. Ступенчатая передача давления прессования осу-
ществляется на прессах с особо высоким усилием. Так, напри-
мер, на горизонтальном трубнопрофильном 14 000-т прессе дав-
ление на прессштемпель может передаваться от трех плунжеров,
расположенных на одной осевой линии 11431. Два из них могут
оказывать давление на прессштемпель пресса в 2850 т каждый и
третий (центральный) в 8300 т. Плунжеры соединены общей тра-
версой, в которой закреплен прессштемпель. Таким образом,
пресс может развивать усилие в 5700, 8300 и 14 000 т. Колонны
этого пресса, изготовленные из кованой стали, имеют диаметр
645 мм и длину 17,5 м. Длина контейнера 2 м при внутреннем
диаметре втулок 384, 536, 636, и 737 мм (длина слитка до
1800 мм).
Пресс предназначен для обработки алюминиевых сплавов
и может прессовать трубы диаметром 500 мм с толщиной стен-
ки 6 мм и длиной до 15 м (удельное давление в преде-
лах 100—40 кг!мм2).
Слитки перед прессованием нагревают в индукционной печи
и автоматически передают в контейнер пресса. Готовую продук-
цию правят на желобе пресса специальным правильным устрой-
ством мощностью 1400 т.
Как правило, новые прессы оборудованы механизированными
прижимами, столами-холодильниками, изделие по приемному
столу продвигается по приводному рольгангу, отдельные секции
которого имеют самостоятельное движение и управление. Пере-
дача на холодильник производится или при помощи пневматиче-
ского сталкивателя, установленного вдоль приемного желоба
(например, у пресса 5000 т Ижорского завода), или при помо-
щи электроприводного сбрасывателя в виде качающегося парал-
лелограмма (как у 3500-т пресса Уралмашзавода).
На крупных прессах применяются более сложные конструк-
ции в виде цепной передачи или шлепперного устройства.
Слитки от печи к прессу подаются также разнообразными
устройствами. Например, при прессовании стали на 5000-т прес-
се слиток катится по наклонному столу (одновременно его сма-
зывают стеклом).
Затем слиток попадает на желоб наклонного стола, откуда
боковым толкателем подается в зажимное приспособление по-
датчика слитка. Далее податчик поворачивает всю систему
на 90° и одновременно продвигается вперед на ось прессования.
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
295
На рис. 213 показан пресс мощностью 2200 т. На фотографии
видно, как подается слиток из индукционной печи по наклонному
транспортеру и далее по поперечному столу на специальную
лапу, передающую слиток на ось прессования. В конструкции
новых прессов в большинстве случаев слиток подается в проме-
жуток между отодвинутым контейнером и передней крестовиной,
контейнер надвигается на слиток. Прессостаток и прессшайбу
отрезают специальной пилой также, как правило, между кон-
тейнером и передней крестовиной. Существенные изменения
Рис. 213. Передача слитка из индукционной печи к горизонтальному
прессу 2200 т
вносятся в новых прессах и в конструкции крепления инстру-
мента. Подвижная головка матрицедержателя после цикла
прессования не выдвигается из передней крестовины пресса для
отделения прессостатка и прессшайбы, так как эти операции
производятся внутри пресса, между передней крестовиной
и отодвинутым контейнером.
Матрица крепится в подвижном устройстве, позволяющем
производить работу с двумя матрицами поочередно.
На рис. 214, а дана схема поворотного устройства для за-
крепления матриц и смены их после каждого цикла прессования.
Здесь же показано устройство подвижной дисковой пилы для
отделения прессостатка и прессшайбы. На рис. 214,6 приведены
различные конструкции пилы для прессов разной мощности.
296
Установки для прессования металлов
Все эти устройства значительно сокращают общее время
прессования, подготовки инструмента и наблюдения за ним
после каждого цикла прессования. У прутковых прессов для со-
кращения времени прессования за счет уменьшения холостых
ходов главного плунжера часто применяется подъем прессштем-
пеля вертикально вверх для загрузки в контейнер очередного
слитка. Слиток в контейнер в этих случаях заталкивают спе-
циальным пневматическим толкателем встроенным в главный
плунжер пресса. В ряде прессов предусматривается специальное
гидравлическое устройство для перемещения диска заглушки
контейнера со стороны матрицы. Такое устройство применяется
Рис. 214. Поворотная головка матрицедержателя:
а — схема конструкции поворотной головки: б — схема поворотных устройств на прессах
различной конструкции
для работы по методу совмещенного прессования, когда в мо
мент прошивки слитка иглой отверстие контейнера со стороны
матрицы должно быть закрыто. При прессовании специальных
профилей переменного сечения применяют копировальное уст
ройство, которое позволяет изменять сечение матрицы по ходу
прессования.
Применение разъемных матриц разного профиля и смена их
по ходу прессования позволяет прессовать ступенчатые профили
и профили с так называемой законцовкой.
Предложена и успешно работает конструкция пресса с под-
вижной втулкой контейнера, позволяющая вести на обычном
горизонтальном прессе с прошивным устройством процесс прес
сования, аналогичный по характеру истечения методу обратного
прессования.
Конструкции горизонтальных гидравлических прессов
297
На рис. 215 дан чертеж такой конструкции. Как видно из ри-
сунка, в головку матрицедержателя закреплен удлиненный пу-
стотелый держатель 1 матрицы, глубоко входящий в контейнер
пресса 4. Короткая втулка контейнера 6 с рубашкой 5 может
перемещаться в отверстии контейнера и при своем движении
надвигается на держатель матрицы 1.
Движение втулки 6 с рубашкой 5 осуществляется специаль-
ной шайбой 2, навинченной на конец шплинтона 3. Игла во
время прессования движется вместе со шплинтовом.
Рис. 215. Приспособление к горизонтальному прессу усилием 1500 г
для прессования со скользящим контейнером
Процесс прессования протекает следующим образом. Сли-
ток помещается в отверстие втулки контейнера; шлинтон вместе
с иглой начинает давить на втулку контейнера, которая, про-
двигаясь вперед, постепенно пропрессовывает слиток через
матрицу, вставленную в удлиненный палец держателя 1. После
окончания прессования открывается клиновый затвор, игла
выталкивает матрицедержатель с прессостатком из подвижной
втулки и подвижная головка устанавливает боковые ножи для
отделения прессостатка. Обратное движение подвижной втул-
ки осуществляется обратным движением главного плунжера.
При этом необходимо иметь запасную подвижную втулку,
так как во время работы она интенсивно разогревается и повы-
шается износ подвижной системы.
Необходимость производства крупных плоских профилей
(панелей) привела к созданию специальной оснастки и в пер-
вую очередь крупных контейнеров с плоским отверстием для
прессования профиля из прямоугольного слитка.
На рис. 216 показан пресс с максимальным усилием
11 800 т [144]
296
Установки для прессования металлов
r.ru
Пресс четырехколонный, может пресссовать плоские профи-
ли с элементами жесткости шириной 250—610 мм. Прошивное
устройство усилием 2700 т. Пресс имеет три цилиндра и может
давать ступени усилий 2700, 5950, 6900, 8700 и 11 800 т. В зави-
симости от размеров контейнера удельное давление при прессо-
вании колеблется в пределах от 35 до 90 кг!мм2. Давление рабо
чей жидкости, подаваемой от насосно-аккумуляторной установ-
ки, равно 300 ат.
Как видно из рисунка, прессом управляют с пульта. Слитки
нагреваются в индукционной печи, расположенной вдоль оси
пресса, и автоматически передаются «а ось прессования.
Рис. 216. Пресс с усилием 11800 т с пультом управления
На рис. 217, а представлена индукционная печь, обслужи-
вающая 2500-т пресс для 'Прессования алюминиевых сплавов;
производительность печи 2270 кг/час (первая заготовка нагре-
вается в течение 3—4 мин., а последующие — 0,5—1 мин.). Мощ-
ность печи 645 кет (при частоте 60 периодов).
Из печи заготовка по наклонному роликовому конвейеру
подается к качающемуся питателю, который устанавливает ее
на ось прессования (рис. 217, б). При движении подвижной
траверсы вперед слиток шплинтоном заталкивается в контейнер.
В этот момент шарнирные захваты питателя размыкаются и он
возвращается в исходное положение.
Для устранения промежуточной правки прессованных изде-
лий (Применяются разные конструкции устройств для правки
непосредственно на желобе и часто даже в момент самого про-
цесса прессования изделия. В последнем случае кунец профиля
Рис. 217. Нагрев слитков в индукционной печи перед прессо-
ванием:
а — подача слитков в печь; б — передача слитка иа ось пресса при по-
мощи качающегося питателя
300
Установки для прессования металлов
или прутка после выхода из матрицы захватывается клещевым
устройством специальной подвесной тележки и при небольшом
опережении ее движения прессуемое изделие выправляется [145].
На рис. 218 дана схема такого тягового механизма для из-
делий из магниевых сплавов.
Механизм состоит из фермы 1 для движения тяговой тележ
ки 2 и измерителя силы натяжения профиля 5. Рабочий ход
тяговой тележки производится при помощи каната 3, навиваю-
щегося на барабан 4, а возвратное перемещение осуществляет-
ся при помощи двух канатов. Тяговая тележка имеет клещевой
гидравлический зажим, управляемый с пульта установит
Рис. 218. Схема тягового устройства для гидравличе-
ского пресса
От тележки 2 канат пропускается через направляющие блоки 6
и блок 7 натяжного устройства, регистрирующего силу натяже-
ния. Блок 7 закреплен на штоке пневматического цилиндра 8.
В воздушном резервуаре 9 поддерживается постоянное дав-
ление от цеховой магистрали 10 через редукционный клапан 11.
На штоке цилиндра 8 закреплен шаблон 12, перемещающий ко-
нусный выключатель 13 управления электродвигателя тягового
механизма.
В иных конструкциях рядом с гидравлческим прессом уста-
навливают специальные гидравлические машины для правки
изделий растяжением.
Конструкции вертикальных гидравлических прессов
301
ГЛАВА XXV
КОНСТРУКЦИИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
ПРЕССОВ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПРЕССОВ
Вертикальные гидравлические прессы делятся на два основ-
ных типа:
1) прессы без самостоятельного прошивного устройства,
или, как их часто называют, с зависимым прошивным устрой-
ством, т. е. с одновременным движением прошивного и прессо-
вого устройства;
2) прессы с самостоятельным (независимым) прошивным
устройством.
Прессы первого типа более просты и в обслуживании, и в ра-
боте, но получение качественной заготовки, а также стойкость
инструмента и особенно иглы в прессах этого типа зависят от
качества подготовки прессуемого слитка — его диаметра и точ-
ности центровки отверстия.
Почти во всех случаях работы на прессах первого типа при-
меняется заготовка со сверленным отверстием. Кроме того, для
соблюдения строгой концентричности, заготовку после сверлов-
ки обтачивают под размер контейнера. Несмотря на применение
этих операций, требующих больших затрат труда, вспомогатель-
ного оборудования и к тому же снижающих выход годного,
разностенность труб, полученных на прессах этого типа — явле-
ние довольно частое.
Прессы второго типа, имеющие независимое от прессового
прошивное устройство, позволяю^ предварительно подпрессо-
вывать заготовку для заполнения контейнера (подобно горизон-
тальным прессам). Процесс прошивки происходит в этом случае
при более устойчивом положении иглы, сверловка и обточка за-
готовки на ряде сплавов не нужна, а следовательно, и потреб-
ность во вспомогательном оборудовании для ее обработки
уменьшается. Следует отметить, что самостоятельный ход про-
шивного устройства несколько удлиняет цикл прессования,
вследствие чего прессы этого типа .имеют меньшую производи-
тельность. Однако возможность предварительного обжатия и
нормальная работа иглы во время прошивки снижают, при нала-
женной работе, брак по разностенности, что часто компенсирует
снижение производительности пресса.
Система установки инструмента на прессах второго типа мо-
жет выполняться в двух вариантах. В современных прессах по-
сле каждого цикла прессования матрицу выталкивают из кон-
тейнера вместе с прессостатком и заменяют новой, что также
302
Установки для прессования металлов
удлиняет цикл прессования. В более ранних конструкциях креп-
ление матрицы в отделение прессостатка производилось так же,
как и в прессах первого типа.
§ 2. ПРЕССЫ БЕЗ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ПРОШИВНОГО УСТРОЙСТВА
Конструкции вертикальных прессов без прошивного устрой-
ства очень просты. На рис. 219, а показана наиболее распростра-
Рис. 219. Вертикальные гидравлические прессы:
а — цилиндр н станина пресса литые; б — цилиндр вы-
полнен из поковки, стаинны из листовой стали
ненная типовая конструкция вертикального пресса с усилием
прессования 600 т.
Цилиндр пресса выполнен совместно с его станиной как од-
но целое, что является одним из недостатков прессов такой кон-
струкции, так как из-за дефектов литья они довольно часто
Конструкции вертикальных гидравлических прессов
303
выходят из строя. Исследование причин, приводящих к разрыву
цилиндров, в большинстве случаев показывает наличие литейных
пороков (раковин, пористости) в головной части пресса»
обусловливающих образование трещин в цилиндрах (рис. 220)»
Рис. 220. Трещина в головной части
600-т пресса
Рнс. 221. Схема 600-т вер-
тикального пресса
На рис. 219, б представлена иная конструкция пресса, изго-
товленного УЗТМ. Как видно из рисунка, станина пресса выпол-
нена из листовой стали, цилиндр изготовлен из поковки и вмон-
тирован между боковыми щеками станин, скрепленными бол-
товыми соединениями. Как и у горизонтальных прессов,
в подвижной узел пресса входит плунжер, нижняя часть кото-
рого связана с поперечиной для крепления инструмента и при-
способлением для его направления и регулировки вертикально-
го перемещения (рис. 221). Кроме того, к поперечине главного
плунжера пресса прикреплены плунжеры обратного хода. Их
цилиндры вмонтированы в нижнее основание пресса, куда встав-
ляется подушка контейнера с матрицедержателем и матрицей..
chipmaker.ru
304
Установки для прессования металлов
Контейнер с втулкой центрируется по матрице и крепится коль-
цом. Общая центровка нижнего неподвижного узла пресса
производится регулировочными болтами, передвигающими по-
душку контейнера.
Обычно вертикальные прессы устанавливаются на уровне
пола цеха, а отпрессованные изделия поступают по желобу
соответствующей кривизны
Рис. 222. Типовая установка вертикаль-
ных прессов
в котлован, расположенный
под прессом.
На рис. 222 показана ти-
повая установка 600- иЗОО-т
вертикальных прессов.
Готовые изделия после
правки складывают в стел-
лаж и по мере накопления
поднимают из котлована
краном или другим устрой-
ством.
Иногда пресс монтируют
на эстакаде соответствую-
щей высоты, а готовая про-
дукция поступает на уро-
вень пола, либо установка
располагается во вторых
этажах цеха и готовая про-
дукция поступает в первый
этаж, откуда направляется
на дальнейшую обработку.
Хотя установка верти-
кальных прессов на уровне
пола с соответствующим
глубоким котлованом более
распространена, все же она
имеет ряд недостатков: усложняется уборка и дальнейшая раз-
делка отпрессованных изделий, вентиляция рабочего места в кот-
ловане, а также соблюдение общей безопасности и хорошего со-
держания рабочего места-
Мощная постоянно действующая приточно-вытяжная венти-
ляция, надежное насосное хозяйство— обязательные условия
установки такого типа. Отмечены случаи, когда при небрежном
содержании вентиляционных устройств и скоплении смазки про-
исходила вспышка газов в котловане и ожог обслуживающего
персонала. При устройстве вентиляции котлованов необходимо
предусматривать фильтрацию газов, не допускать скопления го-
рючих осадков в вентиляционной системе, что может привести
к воспламенению их в газоходах.
Конструкции вертикальных гидравлических прессов
305
§ 3. ПРЕССЫ С САМОСТОЯТЕЛЬНЫМ ПРОШИВНЫМ УСТРОЙСТВОМ
Изготовление и система управления прессов второго типа,
имеющих самостоятельное прошивное устройство, более
сложны.
На рис- 223 приведена фотогра-
фия такого пресса. Кроме цилин-
дров обратного хода главного плуж-
жера, пресс имеет цилиндры с плун-
жерами для движения прошивного
устройства. Подобно горизонталь-
ным прессам, прошивное устройство
может представлять собой телеско-
пическое устройство, или длинный
шток, проходящий через главный
плунжер пресса.
§ 4. КОНСТРУКЦИЯ ТИПОВОГО ВЕРТИ-
КАЛЬНОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО
ПРЕССА
На рис. 224 приведен чертеж
600-т пресса с самостоятельным
прошивным устройством. Мощная
станина 1 в головной части имеет
главный цилиндр пресса 2, изготов-
ленный как отдельная деталь, име-
ющая соответствующие крепления.
В главном плунжере 3, имеется
сквозное отверстие для прохода
штока прошивного устройства 4. Ци-
линдры 5 и штоки 6 обратного хода
прошивки расположены по бокам
пресса и находятся под постоянным
давлением. Механизм обратного хо-
да главного плунжера — его цилин
дры и плунжеры 7 и 8 — располо-
жены под углом 90° к цилиндрам
обратного хода прошивки. Контей-
Рис. 223. Общий вид установ-
ки вертикального 600-т прес-
са с прошивным устройством
нер 9 внизу замыкается специальным подвижным устройст-
вом 10, в котором расположен матрицедержатель 11. Матри-
ца 12 после каждого цикла прессования удаляется вместе с
отходом из контейнера, для чего подвижная призма 10 переме-
щается в сторону, отрезая в момент своего движения отпрессо-
ванную заготовку. Матрица 12 вместе с прессостатком падает
20 В. В. Жолобов и Г. И. Зверев
chipmaker.ru
Рис. 224. Конструкция современного 600-т вертикального гид-
равлического пресса
Рис. 225. Конструкция крепления матрицы (с клиновым
механизмом)
Конструкции вертикальных гидравлических прессов
307
под контейнер и попадает на стол подъемного элеватора к вспо-
могательному прессу для отделения отхода.
Передвижение призмы, замыкающей контейнер, производит-
ся с помощью механизма 13. Ход прошивного устройства регу-
лируется специальным механизмом 14, смонтированным на тра-
версе 15.
Несколько иной способ крепления матрицы приводится на
рис. 225. Здесь матрица, как и в прессах первого типа, устанав-
ливается постоянно. Для смены и осмотра матрицы имеется
клиновое устройство, посредством которого матрицедержатель
и матрица опускаются в окно, находящееся под прессом. Отход
отделяется специальным отсекателем.
На рис. 226 приведена схема процесса прессования сплош-
ных и полых изделий. Общий вид установки и габаритные раз-
меры вертикального 600-т пресса с полной механизацией про-
цесса работы представлены на рис. 227. В данном случае отпрес-
сованные изделия вынимаются специальным элеватором, уста-
новленным в котловане пресса.
§ 5. НЕПОДВИЖНЫЙ И ПОДВИЖНЫЙ УЗЛЫ ПРЕССА
Детали подвижного узла
К нижнему основанию главного плунжера пресса присоеди-
нен ползун 1 (рис. 228), который благодаря своим направляю-
щим 2,2 сферической формы сохраняет точную вертикальность
перемещения всего узла при движении плунжера пресса вверх
или вниз. Вертикальность перемещения ползуна является глав-
ным требованием для выверки пресса при установке комплекта
инструмента, так как даже при выполнении всех остальных ус-
ловий точной сборки подвижного комплекта прессование изде-
лий при отсутствии вертикальности перемещения не дает поло-
жительных результатов. Проверка плотности прилегания ползу-
нов 2,2 к направляющим пресса, а также регулировка «на вер-
тикальность» производятся при помощи устройства, показанного
на рис. 229, а. Как видно из этого рисунка, направляющие 2,2
не составляют с ползуном одно целое, а соединены с ним при
помощи выступов 3 и могут перемещаться перпендикулярно
оси пресса. Механизм этого перемещения состоит из конусные
клиньев 4 и болтов 5. При вращении болтов 5 в ту или иную
сторону происходит перемещение клиньев 4 и, следовательно,
прижим или ослабление направляющих ползуна.
Крепление инструмента подвижного узла, представленного
на рис. 228 и состоящего из шплинтона 8, иглодержателя 9 и иг-
лы 10, осуществляется при помощи подушки ползуна 3, сухар>1
4 (как опоры шплинтона), головки ползуна 5, скрепленной с
20*
308
Установки для прессования металлов
ползуном болтами 6, и прижимной гайкой 7. Подушка ползуна
и сухарь передают давление на шплинтон 8. Обе эти детали из-
готовляются из прочной стали с опорными частями, выполнен-
ными строго параллельно. При выверке пресса должна быть
проверена параллельность всех опорных плоскостей деталей 3,
4, 5, причем деталь 5 выверяют по внутреннему отверстию, что-
Рис. 226. Схема процесса прессования на вер
а — прутков в профи
бы сохранить и перпендикулярность плоскостей к оси отвер-
стия. Также проверяют и гайку 7. После установки головки пол-
зуна нижнюю ее плоскость — подушку 1 — выверяют во вза-
имно перпендикулярных направлениях с помощью плиты 2 и
уровня 3, как указано на рис. 229, б. Эта проверка производит-
ся при верхнем и нижнем положении плунжера.
Точно также должна быть проверена центричность положе-
ния шплинтона между направляющими пресса. Расстояния от
шплинтона до каждой из направляющих не должны отличать-
Конструкции вертикальных гидравлических прессов
309
ся одно от другого более чем на 0,2—0,3 мм. В противном слу-
чае необходима регулировка направляющих ползуна.
Для проверки вертикальности положения шплинтона служит
простое приспособление, состоящее из точного угольника, со-
единенного с уровнем. Закреплением иглодержателя 9 с иглой
10 заканчивается проверка установки подвижного узла.
тикальном прессе (начало и конец прессовки)
лей; б — полых изделий
Детали неподвижного узла
В горловину нижнего основания пресса 13 (рис. 228) сво
бодно входит подушка контейнера 16 с гнездом для установки
матрицедержателя 18, в который вставляется матрица 17. На
подушку устанавливается контейнер 11 с запрессованной в не-
го втулкой 15. Закрепление контейнера производится при помо-
щи специального кольца 12 и болтов 14. При проверке горлови-
на пресса, где помещается подушка контейнера, должна быть
10000
Рис. 227. Общий вид установки вертикаль-
ного гидравлического пресса:
! — основной пресс: 2 — бак наполнения; 3 —
вспомогательный пресс для отделения отхода;
4 — элеватор подъема матрицы с отходом; 5 —
стол элеватора; 6 — приемный котлован; 7 —
желоб; 8 — стол приемный; 9 — площадка подъ-
емного механизма; 10 — элеватор для подъема
отпрессованных изделий; 11 — распределительное
устройство; 12 — гидромеханизм клинового ус-
тройства и отрезки отпрессованных изделий
3600 -----t» ass
chipmaker.ru
312
Установки для прессования металлов
Рис. 228. Схема установки инстру-
мента вертикального пресса I типа
полностью очищена от отходов прессовки и смазки. Отверстие
В должно быть на всю глубину свободным от запрессованного
графита и смазки, попадающей в горловину, так как в против-
ном случае жидкая смазка заполнит горловину и может изме-
нить положение подушки. Основание горловины проверяется
также по уровню. Для фик-
сирования положения по-
душки в горловине пресса
служат четыре регулировоч-
ных болта 20. Установка
матрицедержателя 18 в по-
душке должна надежно пре-
дохранить ее от перемеще-
ния в осевых направлениях.
Постоянная посадка обеспе-
чивается обычно сменной
гайкой 19, которая по мере
износа может быть заме-
нена.
Как уже указывалось, на
подушку устанавливается
контейнер с втулкой, являю-
щейся приемником для прес-
суемой заготовки и одновре-
менно направлением под-
вижного узла пресса.
После термической обра-
ботки отверстие втулки дол-
жно быть отшлифовано с
припуском +0,1 jwjh против
номинального размера. Не-
обходимо проверить обра-
ботку конусов вв (рис 230)
как базы для дальнейшей
обработки наружной поверх-
ности, которую шлифуют
или протачивают с припус-
ком + 0,3—0,6 мм на диа-
метр против отверстия в контейнере (отверстие в контейнере
измеряется в холодном состоянии). Перед запрессовкой втулки
проверяют перпендикулярность осевого отверстия контейнера
его опорным плоскостям, а также точность линейных размеров
отверстия контейнера (возможность искривления поверхности
по линиям а' — а' и а" — а").
Цель горячей посадки втулки контейнера заключается в
том, чтобы создать, во-первых, плотное соединение втулки с
Конструкции вертикальных, гидравлических прессов
313
контейнером и, во-вторых, дополнительные сжимающие напря-
жения во втулке, возникающие после остывания разогретого для
посадки контейнера. Во время прессования материал втулки,
а
Рис. 229. Механизм регулировки ползуна пресса (а)
и схема выверки горизонтальности подушки ползуна (6)
растягиваясь, сначала преодолевает эти сжимающие напряже-
ния, полученные от горячей посадки, и лишь затем в нем созда-
ются растягивающие напряжения.
Рис. 230. Контейнер а и втулка вертикального пресса С>
(поверочные плоскости)
После того как все подготовленные проверки проведены,
контейнер медленно нагревают в электропечи, причем нагрев
должен быть полным (сквозным) до температуры не выше
350—400°. По окончании нагрева контейнер подается под пресс,
где запрессовывается втулка. Для того чтобы предохранить
втулку от отпуска, она вместе с контейнером интенсивно охлаж-
дается. Установкой контейнера и совместной проверкой цен-
тричности подвижного и неподвижного узлов заканчивается вы-
верка пресса.
314
Установки для прессования металлов
§ 6. СХЕМА ПРЕССОВАНИЯ НА ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПРЕССАХ
При разборе двух основных типовых конструкций вертикаль-
ных прессов указывалось на особенности процесса прессования
в каждом случае.
Заготовки для прессов с прошивным устройством обычно
предварительно отпрессовывают на горизонтальном прессе по
размеру контейнера вертикального пресса.
Отрезка отпрессованной трубы на прессах этого типа про-
изводится выдвижением опоры матрицы специальным гидравли-
ческим механизмом (рис. 226, б), а прессостаток от матрицы от
деляется на отдельном прессе, куда они поступают по специаль-
ному элеватору.
На прессах, не имеющих прошивного устройства, слиток пред-
варительно просверливается по размеру иглы (или надсверли-
вается на ‘/з по высоте); в этом случае игла в момент прессова-
ния проходит в отверстие слитка или допрошивает его.
Однако прессование без прошивного устройства не может га-
рантировать получение качественного переднего конца изделия,
так как слиток перед началом прессования обжимается по раз-
меру контейнера и, следовательно, игла может быть уведена от
центральной оси прессования. Неравномерный нагрев слитка и
связанное с этим неравномерное течение металла при прессова-
нии также могут вызывать отклонение иглы и брак изделия.
Как видно из рис. 231, после окончания прессования на прессе
без прошивного устройства между наконечником шплинтона (иг-
лодержателем) и матрицей остается небольшой толщины пресс-
остаток в виде конусной шайбы, на которой как бы висит отпрес-
сованная труба. Для отделения прессостатка в этих прессах слу-
жит специальный инструмент (отсекатель).
Отделение прессостатка и особенно извлечение его из контей-
нера при толстых прессостатках или при недопрессованном из-
делии— трудная операция. Поэтому ее обычно механизируют
таким образом, что отсекатель поднимается плунжером пресса
при его движении вверх. Смена матрицы, а также освобождение
контейнера при недопрессованных изделиях, производится так,
как указано на рис. 232.
При прессовании профилей прессостаток отрезают на поверх-
ности контейнера (рис. 233). В этом случае головка шплинтона
имеет специальный вырез в виде ласточкина хвоста.
На рис. 234 показана схема операции подъема матрицы спе-
циальным устройством. Матрицу поднимают на поверхность кон-
тейнера для отделения прессостатка, осмотра или замены ее.
На прессах, не имеющих самостоятельного прошивного
устройства при подъеме, после окончания прессования шплинто-
на с иглой, вместе с ними часто вытягивается пропрессованная
труба, приставшая к поверхности .иглы. Удаление трубы увеличи-
Рис. 231. Отделение прессостатка на прес- Рис. 232. Схема операции подъема матрицы
сах I типа: для смены (I тип пресса)
а — отрезка прессостатка; б — вырубной инстру-
мент (с прессостатком)
ru
316
Установки для прессования металлов
вает количество отходов и приводит к порче инструмента
(иглы). Поэтому в конструкции прессов обычно предусматривают
специальное устройство для задержания отпрессованного изделия
[20] или в самой игле делают второй конус, который расширяет
отверстие трубы и этим предупреждает налипание ее на иглу.
§ 7. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Для сокращения цикла прес-
сования на вертикальных прессах
и устранения тяжелых вспомога-
тельных операций на ряде прес-
Рис. 233. Схема операции отделе-
ния прессостатка при прессовке
профилей
Рис. 234. Схема операции подъема
контейнера для смены матрицы (II
тнп пресса)
сов служат специальные устройства, позволяющие частично авто-
матизировать процесс и заменить ручные работы.
Это достигнуто, в частности, введением специальной повооог-
ной головки для крепления шплинтона и вырубного пуансо-
на, предложенной В. И. Залесским и др. [172].
На рис. 235 приведена конструкция поворотной головки, уста-
новленной на обычном вертикальном гидравлическом прессе
I типа. Диск 1 поворотной головки вращается в упорном под-
шипнике 2 вокруг оси 3, закрепленной в плите 4. В гнезде диска
1 закреплены два шплинтона 6 с прошивными иглами и два пуан-
сона-держателя 7 с вырубным пуансоном для обрубки и удале-
ния прессостатка.
Конструкции вертикальных гидравлических прессов
317
Как шплинтом, так и вырубные пуансоны в диске располага-
ются диаметрально противоположно. Диск 1 поворачивается на
90° при каждом обратном ходе пресса с помощью гидравличе-
ского цилиндра, установленного на станине пресса. При таком
повороте на ось пресса устанавливается или шплинтон с иглой,
или пуансонодержатель с вырубным пуансоном.
По,еле окончания прессования пуансон 6 вместе с иглой выхо-
дит из отверстия контейнера и поворачивается диском 1 на 90°.
В этот момент на ось пресса устанавливается вырубной пуансон.
а
Рнс. 235. Револьверное устройство у вертикального 600-т пресса:
а — схема устройства; б — момент прессовання и съема прессостатка
который при движении главного плунжера пресса вниз отделяет
прессостаток от отпрессованного изделия, а при подъеме вверх
захватывает его и извлекает из отверстия контейнера. Во время
отрезания прессостатка один из шплинтонов вместе с иглой
охлаждается, а другой смазывается в специальных бачках 5,
установленных по бокам контейнера.
Следующий поворот диска 1 устанавливает на ось прессова-
ния шплинтон с иглой, прошедшей охлаждение и смазку. Снова
начинается цикл прессования изделия, во время которого выруб-
ной пуансон находится в специальном устройстве 8. При подъеме
главного плунжера прессостаток задерживается этим устрой-
ством и снимается с вырубного пуансона 7.
I chipmaker.ru
318 Установки для прессования металлов
Такое устройство позволяет резко сократить весь цикл прес-
сования (до 20 сек.при прессовании тяжелых цветных сплавов).
Подобные приспособления к прессам в сочетании с индукцион-
ными печами для нагрева слитка дают возможность сначала
частично автоматизировать процесс прессования, а в дальнейшем
при установившемся процессе обработки определенного вида из-
делия, полностью автоматизировать цикл прессования.
Рис. 236. Нагрев слитка в индукционной печи перед прессовани-
ем на 600-т прессе
На рис. 236 показана установка для индукционного нагрева
слитков перед прессованием на вертикальном гидравлическом
600-т прессе. Слитки из специального короба 1 скатываются по
направляющему желобу 2 на приемник индуктора печи и перио-
дически заталкиваются в индуктор (на рисунке индуктор не
виден).
При очередной задаче слитка в индуктор печи нагретый сли-
ток выталкивается на лоток 3 и далее к прессу. Нагревательное
устройство имеет два индуктора (один резервный). Управление—
как ручное, так и автоматическое. Дистанционное управление
распределительными устройствами по заданной программе нахо-
дит все большее распространение и для вертикальных прессов и
является дальнейшим этапом развития автоматизации гидравли-
ческих прессов.
Прессы специальных конструкций
319
ГЛАВА XXVI
ПРЕССЫ СПЕЦИАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
§ 1. вертикальные прессы с механическим приводом
Наряду с гидравлическим приводом, получившим всеобщее
распространение для прессования металлов, в настоящее время
при производстве труб и профилей из стали различного состава
применяются также прессы с механическим приводом, обычно
кривошипно-шатунным. Получение больших скоростей прессов-
ки, необходимых при прессовании стальных изделий, на обычных
гидравлических прессах затруднительно и требует изменения в
конструкции и размерах распределительных устройств, а так-
же всей аппаратуры, подводящей рабочую жидкость. Кроме то-
го, при больших скоростях движения главного плунжера пресса
необходим соответственно большой секундный расход рабочей
жидкости и, следовательно, нужна мощная насосная или насос-
но-аккумуляторная установка. Прессование изделий из стали
различных марок возможно только при сокращении времени
пребывания инструмента в зоне деформации, обычно протека-
ющей при довольно высоких температурах. Недостаточная стой-
кость инструмента долгое время не позволяла осуществить про-
цесс прессования стали.
Сейчас благодаря применению специальных высоколегиро-
ванных сталей и сплавов стойкость инструмента резко повыси-
лась.
Кроме того, внедрение специальных видов стеклянной смаз-
ки позволило с большим успехом освоить прессование изделий
из сталей разнообразных марок.
Механический, кривошипно-шатунный пресс для прессования
стальных труб показан на рис. 237 [62]. Пресс приводится в дей-
ствие от электродвигателя через редуктор с маховиком. Все вспо-
могательные операции на прессе производятся при помощи гид-
равлического устройства. Пресс имеет два ползуна — наружный
и внутренний — для раздельного прессования и прошивки.
Шплинтон 3 крепится к наружному ползуну, а прошивная иг-
ла к внутреннему 1. Контейнер-приемник пресса 5 многослойный
и предусматривает водяное охлаждение. Для отделения пресс-
остатка служит специальное гидравлическое устройство 4.
На рис. 237 А показана кинематическая схема ползунов прес-
са, дающая представление о работе прессового и прошивного
устройства.
В прессах такой конструкции часто предусматривается внут-
реннее охлаждение и прошивной иглы, и матрицы. Схема про-
цесса прессования полностью соответствует схеме прессования
на вертикальном гидравлическим прессе. Прессы такого типа
| chipmaker.ru
Рис. 237. Механический пресс для
1 — опорная часть внутреннего ползуна; 2 — наружный ползун; 3 — штемпельное
6—вилка для съема прессостатка с прошивня; 7— гидроупор; 8 — устройство для
пнческое устройство для подвода воды к цилиндру передвижного гидропресса; II—
прессования стальных труб (схема).
устройство; 4 — передвижной гидропресс для прошивки прессостатка; 5 — приемник;
душирующего охлаждения; 9 — плунжер передвижного гидропресса; W — телеско-
гидравлический привод перемещения пресса для прошивки прессостатка
21 В. В. Жолобов и Г. И. Зверев
322
Установки для прессования металлов
устанавливаются, подобно гидравлическим, над глубоким при-
ямком, куда проваливается отпрессованная заготовка.
Рис. 237 А. Кинематическая
схема ползунов пресса для
прессования стальных труб:
/ — кулаки: 2 — ролики; 3 — под-
вески ползуна: 4 — внутренний
ползун; 5 — подпятник шатуна;
6 — опорная часть внутреннего пол-
зуна; 7 — наружный ползун: 8 —
приемник
Однако механические прессы
еще не получили достаточного
распространения, так как, несмо-
тря на большую простоту по
сравнению с гидравлическими
прессами, они имеют существен-
ный недостаток — отсутствие ре-
гулировки скорости рабочего хо-
да и переменное значение этой
скорости в процессе прессования,
так как скорость хода ползуна
изменяется по синусоиде. Так,
например, у 1500-т пресса подоб-
ной конструкции скорость хода
ползуна в начале прессования
составляет 350 мм!сек, а к концу
хода уменьшается до нуля.
Таким образом, скорость исте-
чения (при коэффициенте вытяж-
ки от 20 до 40) в начале прессо-
вания равна 7000—14000 мм!сек.
что значительно превышает до-
пустимую скорость истечения для
сталей.
Скорость истечения на криво-
шипных прессах можно изме-
нить, только изменяя длину слит-
ка. Выполнять это в течение од-
ного хода прессования нежела-
тельно по технологическим при-
чинам, так как при этом для
протекания внутренних процес-
сов в металле создаются пермен-
ные условия и структура по дли-
не изделия получается неравно-
мерной.
В настоящее время разрабо-
таны и находятся в эксплуатации
вертикальные кривошипно-ша-
тунные прессы мощностью 1200 т
со специальным устройством, под-
держивающим постоянную скорость перемещения ползуна во
время рабочего хода; причем пресс имеет привод от электро-
двигателя постоянного тока и, следовательно, может произво-
Прессы специальных конструкций
323
дить прессование с различными скоростями. Кривошипно-ша-
тунный пресс имеет ряд преимуществ перед гидравлическим,
а именно: а) он проще по устройству; б) дешевле и экономич-
нее; в) обеспечивает большую скорость прессования; г) воз-
можность накопления маховиком энергии при холостом ходе
дает равномерную характеристику работы пресса.
Количество конструкций механических прессов, на которых
прессуется сталь различных марок, невелико. Для прессовки
цветных сплавов эти прессы пока не применяются.
§ 2. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРЕССЫ ДЛЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
После прессования изделие подвергается ряду технологичес-
ких операций, связанных с изменением размера его сечения (про-
катка, волочение и др.) или его механических качеств (термо-
обработка), а также различного рода правильным операциям
и резке на готовые размеры.
Оборудование этого технологического ряда обычно сосредо-
точивается на одной технологической цепи и для каждого вида
изделия может иметь свои особенности.
С приемного стола гидравлического пресса заготовка посту-
пает на холодильник, где охлаждается. Движение заготовки по
холодильнику может производиться механическим или гидравли-
ческим устройствами. Далее заготовка поступает на резку кон-
цов и на машины для правки (различных типов и назначений)
с механическим или гидравлическим приводом. Алюминиевые
сплавы обычно должны пройти еще различного рода улучшаю-
щие операции (термообработку, старение и др.), после чего раз-
резаются на мерные части.
На рис. 238 приведены принципиальные схемы расположения
комплекта оборудования цеха для прессовки изделий из стали
и алюминиевых сплавов.
Для правильных операций, помимо механических (типа кри-
вошипных) прессов, большое распространение получили различ-
ной мощности и конструкций машины для правки профилей и
прутков растяжением (мощностью 30, 100 400 и 700 т).
Фотография такой мощной гидравлической машины показа-
на на рис. 239. Обычно перед правкой необходимо раскрутить
профиль вокруг его продольной оси, что производится на той же
машине специальной раскруточной головкой. При правке круп-
ных по сечению и длинных профилей машины-прессы снабжают
механическими устройствами для загрузки изделий и выгрузки
их, а весь цикл правки автоматизируется.
Правку крупных симметричных прутков и толстостенных труб
часто производят на вертикальных гидравлических прессах со
специальными правильными столами с продольной подачей из-
делия.
21*
Рис. 238. Схема расположения установок:
а— для прессования стальных труб и профилей: 1—рабочее место для подготов-
ки матриц: 2 — насосы (4 шт.); 3—аккумуляторы; 4 — водяной бак: 5—гидрав-
лический пресс для стальных профилей; 6 — пресс для прошивки заготовок; 7 —
соляные ванны; 8 — печь для нагрева слиткоа; 9 — пила для горячей резкч; 10—
холодильник; 11 — пила для холодной резки; 12 — гидравлическая машина для
правки растяжением; б — для прессования прутков из алюминиевых сплавов; / —
насосы; 2 — пресс; 3— проходная печь; 4— машина для правил растяжением;
5 — печь для нагрева слитков; 6 — подача слнтков: 7 — пульт управления;
8 — пила
Рис. 239. Внешний вид гидравлической машины для правки прутков и
профилей растяжением
Устройства и механизмы, обслуживающие гидравлические прессы 325
Стандартные правильные прессы выпускаются нашими заво-
дами мощностью в пределах от 6—25 до 25—300 т и более.
Для испытания на герметичность труб и полых профилей при-
меняются различные установки, позволяющие проводить этот
процесс при определенном давлении и с необходимой выдержкой
при достижении заданного давления.
Рис. 240. Мощный пресс для раздачи труб перед волочением
На рис. 240 показан мощный пресс для раздачи труб перед
последующими операциями обточки и волочения. Пресс имеет
цилиндры для прямого и обратного хода главного плунжера.
Такие прессы для раздачи труб до 400 мм строят с двуххо-
довым плунжером. Мощность прессов от 100 до 1000 т.
ГЛАВА XXVII
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И МЕХАНИЗМЫ,
ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ
§ 1. МЕХАНИЗМЫ ПОДАЧИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ СЛИТКОВ
Прессование больших масс металла при значительных раз-
мерах и весе заготовок, поступающих в прессы, требует четкой
работы всех вспомогательных устройств, обслуживающих тот
или иной пресс. Механизация вспомогательных операций, свя-
занных с передвижением больших масс металла, в современной
гидравлической установке обязательна.
chipmaker.ru
326
Установки для прессования металлов
Каждый гидравлический пресс имеет следующие вспомога-
тельные устройства (механизмы), предназначенные для опера-
ций:
1) подачи слитков в нагревательную печь;
2) продвижения их в печи;
3) выдачи нагретого слитка для передачи к прессу;
4) подачи слитков к контейнеру пресса;
5) приема слитка у контейнера пресса:
6) подачи прессшайбы по путепроводам;
7) уборки прессостатка и передачи прессшайбы;
8) уборки отпрессованных заготовок;
9) обработки (разделки) заготовки на готовую продукцию.
Кроме того, имеются специальные механизмы (моталки) для
приема прутковой и проволочной заготовки.
Из большого числа существующих конструкций вспомога-
тельных устройств рассмотрим наиболее распространенные.
Механизм подачи и выдачи слитков из нагревательной печи
зависит от ее конструкции, определяющей способ передвижения
слитка в самой печи.
Конструкции нагревательных печей здесь не рассматривают-
ся и затрагиваются только в связи с механизмом загрузки, вы-
грузки и способом продвижения заготовки.
Подача и продвижение слитков в нагревательной печи
Обычно слитки того или иного размера с промежуточного
склада цеха к нагревательной печи доставляются в специальных
коробах или бункерах.
Нагревательные печи часто имеют наклонный под в сторону
выдачи слитка. Слиток в печи может продвигаться, перекаты-
ваясь по направляющим проводкам, уложенным вдоль пода пе-
чи, или если его толкают по корытообразным или круглым на-
правляющим также вдоль пода печи. На рис. 241 приведено
шесть схем механизмов подачи, которые применяются в настоя-
щее время в гидропрессовых установках. Наиболее просто сли-
ток подается при помощи пневматического подъемника 1 с кле-
щами 2, подвешенного к поворотному крану 3 (рис. 241, а). На
рис. 241, б видно, как подача производится обычным наклонным
цепным элеватором 1, поднимающим слитки 2 специальными ла-
пами.
Подъем слитка сектором, поворачивающимся при помощи
штока 1 и гидравлического цилиндра 2, изображен на рис.
241, в. Более удобный пневматический подъемник показан на
следующем рисунке (рис. 241, г). Здесь на площадку подъем-
ника может быть загружено сразу несколько слитков. Подъем
осуществляется двумя пневматическими цилиндрами.
Устройства и механизмы, обслуживающие гидравлические прессы 327
На рис. 241, д и е изображены гидравлические подъемные
площадки с нижним и верхним расположением цилиндров.
На рис. 242 сфотографирована установка 3500-т гидравли-
ческого пресса и нагревательной печи с подачей слитка двумя
цепными элеваторами.
Из всех приведенных конструкций подъемных механизмов
наиболее удобны в работе и в обслуживании подъемный стол с
Рис. 241. Типовые схемы подачи слитков в нагревательную печь:
а — пневматический подъемник на стрелке; б — цепной элеватор; в — ры-
чажный элеватор; г — пневматический подъемнник платформ; д — гидрав-
лический подъемник платформы с нижннм цилиндром; е — тоже, с верх-
ним цилиндром
двумя гидравлическими цилиндрами для тяжелых сплавов и та-
кой же стол с пневматическими цилиндрами для легких сплавов.
Для передвижения слитков в печи вдоль ее оси применяются
многоручьевые толкатели различной конструкции. Для прессо-
вания на горизонтальных прессах слиток может попадать на
стол толкателя при помощи горизонтального транспортера и
подъемных столиков, подающих слиток на уровень оси толкате-
ля. Слиток укладывается на специальный поддон, на котором и
продвигается в печи.
chlpmaker.ru
Рис. 242. Установка 3500-т пресса и нагреватель- Рис. 243. Толкатель слитков (внешний вид)
ной печи с цепной подачей слитка в печь
Устройства и механизмы, обслуживающие гидравлические прессы 32?>
На рис. 243 показан трухручьевой толкатель, под платфор-
мой которого расположен горизонтальный транспортер и подъ-
емные столы.
Толкатели подобного типа (3- или 4-ручьевые) обычно уста-
навливаются и у нагревательных печей вертикальных прессов,
но без горизонтального транспортера.
В зависимости от размера слитка и температуры нагрева его
в печи способы передвижения могут быть различными.
Для тяжелых цветных сплавов в большинстве случаев при-
меняют два способа: наклонный под и перекатывание слитка
под собственным весом, или горизонтальный под и проталкива-
ние слитка вдоль оси по специальным направляющим, уложен-
ным в 3—4 ряда на поду печи.
Для перемещения слитков из легких сплавов применяются и
другие, более сложные конструкции.
Нагрев слитков при их перекатывании по наклонному поду
более равномерен, чем при всех других методах продвижения,
однако он связан с возможным загрязнением поверхности слит-
ка при неисправном состоянии проводок и самого пода печи.
На рис. 217 и 236 изображен способ подачи слитка к нагре-
вателю и от него к прессу при индукционном нагреве.
Устройства для очистки слитков от окалины
Длительное пребывание слитков в нагревательной печи при
высоких температурах вызывает интенсивное образование ока-
лины, отрицательно влияющей на процесс прессования: повы-
шается износ инструмента и ухудшается качество изделия при
запрессовке в него окалины.
Значительное уменьшение образования окалины возможно
при нагреве в нейтральной среде, а также индукционном нагреве
токами промышленной или повышенной частоты.
Для очистки слитков от окалины перед ее подачей в пресс
применяют специальные механизмы. Очистка обычно произво-
дится перед подачей слитка на пресс, на столе выдачи нагрева-
тельной печи. Нагретый до необходимой температуры слиток
выкатывают вручную или специальным устройством на стол.
Принцип очистки от окалины в действующих установках
основан на быстром вращении слитка между двумя зубчатыми
валиками. На рис. 244 приведена схема такой установки для
1500-т горизонтального пресса при прессовке тяжелых цветных
сплавов. Валики / с насаженными дисками 2 при своем враще-
нии заставляют вращаться слиток <5; частыми ударами о зубцы
дисков окалина обивается со слитка. Число оборотов валиков 1
равно/ 120 в минуту; привод осуществляет мотора 4 с мощно-
стью 3 л. с. и редуктора 5. Подобные механизмы часто применя-
ются также и на вертикальных прессах.
chipmaker.ru
330
Установки для прессования металлов
Передача слитка от нагревательной печи к прессу
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
В простейших случаях, в частности при малом весе слитка,
передавать его к прессу можно обычными клещами, подвешен-
ными к монорельсу, идущему от печи к прессу.
Так, например, для вертикальных прессов вес слитков срав-
нительно 1мал и слиток обычно передается вручную, а печь рас-
положена в непосредственной близости к прессу.
Подача слитка к .горизонтальным прессам, имеющим доволь-
но большой вес, .в большинстве случаев механизирована, причем
-конструкции механизмов разнообразны.
Рис. 244. Схема очистки слитка от окалииы
Схема устройства с ручным перемещением слитка в специ-
альном захвате по монорельсу, идущему от печи к оси пресса,
показана на рис. 245. Тележка /, двигающаяся по монорельсу 2,
имеет вертикально подвешенный брус 3 с устройством 4 для
приема слитка. Рычажная система 5 управления позволяет
вручную убирать все устройство после подачи слитка в контейнер.
Все устройство шарнирно крепится к тележке монорельса для
поворота слитка на 90°. Этим же устройством подается в пресс
и очередная прессшайба 6 после ее доставки клешами 8. подве-
шенными на перпендикулярный монорельс 7. Такая механиза-
ция несложна, но недостаточно удобна в работе и поэтому мало
применяется.
В прессах последних конструкций слиток подается при по-
мощи наклонного рольганга, установленного с уклоном от печи
к прессу, причем у пресса слиток попадает на специальный
Устройства и механизмы, обслуживающие гидравлические прессы 331
подъемно поворотный стол, который подает его на уровень оси
контейнера.
Специальное устройство для захвата и передачи слитка на
приемный стол 3000-т пресса показано на рис. 246. Слиток по-
ступает на наклонный поворотный стол, где поворачивается на
90°. Если слитки достаточно длинны, а нагревательная печв
расположена перпендикулярно к оси пресса, то слиток подается
без поворота на 90°, как и в описанных выше конструкциях.
Рис. 245. Схема передачи слитка по монорельсу
На рис. 247 дана схема наклонного транспортера 1, идущего
от нагревательной печи 2. Слиток подается на уровень оси прес-
са специальным устройством 3, которое регулируется в зависи-
мости от диаметра слитка. Слиток задвигается в контейнер 4
шплинтоном 5.
Механизация передачи слитка конструктивно может быть
оформлена проще и удобнее в том случае, когда установка печи
относительно пресса проектируется с учетом необходимой меха-
низации этой операции.
На рис. 248 показана удачная конструкция для передачи
слитка к 3500-т прессу при помощи специального поворотного
кронштейна 1, закрепленного на верхней стяжной колонне прес-
са 2.
chipmaker.ru
д
Рис. 246. Шаржириый захват для слитка:
а — общий вид; б — схема захвата
Рис. 247. Схема механизма передачи слитка по наклонному транспортеру
с подъемом на уровень пресса
chipmaker.ru
334
Установки для прессования металлов
Слиток продвигается в контейнер этим же передающим
устройством, что не задерживает хода пресса.
Большое распространение в настоящее время получили тран-
спортирующие устройства с монорельсом и двигающейся пово-
ротной колонной с лотком для захвата слитка со стола печи
(рис. 249).
Рис. 249. Передача слитка по монорельсу специальным устройством
Во время движения подающего кронштейна к прессу его ло-
ток вместе со слитком поворачивается на 90°, подойдя к оси
пресса, лоток заталкивает слиток в контейнер.
Это устройство при достаточной мощности, соответствую-
щей весу слитка, работает надежно и удобно в обслуживании.
Устройства для приема слитка у пресса
Если транспортное устройство только подает слиток от на-
гревательной печи, не заталкивая его в контейнер пресса, то сли-
ток поступает на приемный столик у фронта контейнера.
В ранних конструкциях слиток подавался на приемный стол,
поднятый на уровень оси контейнера, и заталкивался в контей-
нер при помощи шплинтона, закрепленного в головной части
главного плунжера. При своем движении главный плунжер
действовал на рычажное устройство, которое в нужный момент
убирало подъемный столик, позволяя продолжать процесс прес-
сования.
Устройства и механизмы, обслуживающие гидравлические прессы
335
При передаче слитка от печи по наклонному транспортеру
слиток поступает на приемный стол, опущенный ниже оси кон-
тейнера, перпендикулярно к его оси. Следовательно, приемный
стол должен быть поднят на уровень оси контейнера и одновре-
менно повернут на 90°. Эта операция выполняется устройством.
Рис. 250. Устройство для подъема и поворота слитка
чертеж которого приведен на рис. 250. Слиток поступает от пе-
чи по транспортеру на промежуточный рольганг / и далее на
приемный столик 2 до регулируемого буфера 3. При помощи
штока 4 столик подымается и одновременно поворачивается на
90° при помощи специального выреза 5. Управление этими опе-
рациями производится с пульта главного аппаратчика пресса.
chipmaker.ru
336
Установки для прессования металлов
§ 2. МЕХАНИЗМЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ ПРЕССШАЙБЫ
После того как слиток подан в контейнер пресса, необходи-
мо подать прессшайбу. В современных установкаЛ осуществле-
на комплексная механизация передачи прессшайбы со стороны
выдачи готовых изделий на приемную сторону контейнера
пресса.
Конструкция такого механизма показана на рис. 251. После
отделения прессостатка прессшайба 4 падает на поворотный стол
1 и передается к желобу 2, по которому катится до упора 3,
управляемого небольшим гидравлическим устройством 5.
В момент подачи прессшайбы упор 3 срабатывает и пропус-
кает очередную прессшайбу по наклонному желобу 6 на столик
7. Затем подъемом штока 8 она подается на уровень оси пресса
и при помощи рычажного устройства 9 попадает на столик по-
дачи 10. Далее шплинтон пресса продвигает прессшайбу в кон-
тейнер, а столик подачи опускается вниз. В этот момент следую-
щая пресс-шайба скатывается на столик 7.
Это устройство отлично работает на ряде наших заводов и
вполне себя оправдало как простое и надежное приспособление,
облегчающее работу по обслуживанию пресса.
§3. МЕХАНИЗМЫ ПРИЕМА И ТРАНСПОРТИРОВКИ ОТПРЕССОВАННЫХ
ИЗДЕЛИЙ
Последним этапом цикла прессования является уборка про-
дукции с приемного желоба пресса и передача его на холодиль-
ник. В новых установках эти операции полностью механи-
зированы, однако часто они еще выполняются вручную, как и
вся дальнейшая разделка отпрессованной продукции. Поэтому
наряду с описанием механизмов и установок далее показаны пу-
ти механизации ручных операций.
Приемо-уборочные механизмы
В простейших случаях такая механизация может быть дос-
тигнута устройством роликового приемного желоба пресса на
всей его длине, а также установкой холодильника с уклоном от
желоба к столу-рольгангу, идущему к механизмам разделки
отпрессованной продукции (пилы, ножницы и др). Такая кон-
струкция приемного желоба и холодильника видна на
рис. 191, а.
Необходимо указать также на простейшее приспособление,
устраняющее искривление изделий при их выходе из подвижной
головки матрицедержателя на приемный желоб пресса.
Как уже отмечалось, ось подвижной головки расположена
довольно высоко над приемным желобом. Поэтому короткая и
22 В. В. Жолобов и Г. И. Зверев
338
Установки для прессования металлов
толстая заготовка после выхода из головки матрицедержателя
прогибается под собственным весом. Правка такого сильно ис-
кривленного после прессования изделия требует дополнитель-
ных затрат и специальных правильных прессов.
Для предупреждения такого искривления необходимо вести
прессовку с мундштуком /, закрепленным в выходной части под-
вижной головки матрицедержателя, как указано на рис. 252.
При прессовании профилей, особенно плоского сечения, на
желоб часто устанавливают приспособление в виде подвижной
тележки 2 с высотой, доходящей до выхода матрицедержателя.
Рис. 252. Схема приспособления для правки отпрессо-
ванных изделий (в момент прессовки)
Более совершенной и удобной конструкцией для передвиже-
ния отпрессованных изделий на столе-холодильнике является
качающаяся рычажно-кривошипная система, показанная на
рис. 253. Мотор 1 и редуктор 2 передают движение на длинный
вал с кривошипными устройствами 3, подающими рейки 4, рас-
положенные поперек приемного стола и холодильника. В за-
висимости от формы отпрессованной заготовки на рейки уста-
навливаются сменные толкатели. Качание реек ^-создает посту-
пательное перемещние заготовки по столу-холодильнику до
рольганга 5, передающего ее на резку или другие операции. Это
устройство хотя и сложно, но удобно и полностью механизирует
процесс.
Другая, более простая конструкция, работающая по тому же
принципу, предусматривает охлаждение заготовки (например,
плоских профилей) в специальном кармане, куда она подается
описанным выше устройством, а затем после полного охлажде-
ния вынимается краном и переносится на дальнейшие операции.
Для приема прессованной прутковой заготовки в одноочко-
вую матрицу, особенно малых диаметров, обычно на приемном
желобе устанавливают моталки, которые сматывают прессуе-
мую заготовку в бухты. В конструкции моталок должно быть,
предусмотрено устройство для регулирования скорости намотки
в зависимости от скорости прессования, которая может быть раз-
личной даже во время одного цикла прессования слитка.
Устройства и механизмы, обслуживающие гидравлические прессы 339
Механизмы для уборки изделий на вертикальных прессах
Изделия, отпрессованные на вертикальных прессах, поступа-
ют по кривому желобу на примный стол, обычно расположен-
ный в котловане около пресса. Трубная или прутковая заготов-
ка в этом случае имеет большую кривизну и обычно подверга-
ется правке на самом желобе.
Рис. 253. Шаржирно-кривошипное устройство стеллажа для приема
передвижения изделий
Для этого вдоль приемного желоба расположена правящая
линейка (обычно угольник), которая ручным или ножным ры-
чажным устройством передвигается поперек желоба, производя
правку заготовки.
Более совершенна установка, периодически подымающая за-
готовки и предигающая их на стол разбраковки. Такая установ-
ка имеет специальный элеватор с подъемно-опрокидывающейся
площадкой.
§ 4. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ РАЗДЕЛКИ ОТПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Заготовка с приемного желоба подается на стол-холодиль-
ник, откуда поступает на роликовый стол и далее к пиле или
гильотинным ножницам для отрезки концов и разрезки на час-
ти по длине. Прутковую заготовку обычно разрезают на конце-
вых гильотинных ножницах соответствующей мощности, труб-
ную заготовку — на дисковых или ленточных пилах. Конструк-
ции гильотинных ножниц, а также дисковых и ленточных пил,
общеизвестны и требуют особого рассмотрения.
22*
340
Установки для прессования металлов
Правка и ломка отпрессованной заготовки ведется иногда на
кривошипных, а в большинстве случаев на вертикальных гид-
равлических прессах малой мощности (до 300 т).
Необходимо, однако, предусматривать при ломке заготовки
под прессами специальные зажимные устройства и ограждения
для предохранения персонала, обслуживающего пресс.
В конструкции гидравлических прессов, а также при их уста-
новке, должны быть предусмотрены специальные устройства,
механизирующие процессы складирования и уборки отходов.
На такие устройства очень часто не обращается должного вни-
мания, что ухудшает обслуживание пресса, ведет к излишним
затратам и часто — к смешиванию отходов различных сплавов
В то же время приспособления для такой механизации не-
сложны и заключаются в устройстве в местах образования от-
ходов бункера или установке коробов под уровнем пола с соот-
ветствующими направляющими желобами, куда должны сбра-
сываться или проваливаться образовавшиеся отходы.
Так, например, прессостаток, а при прессовке с рубашкой и
сама рубашка могут быть убраны — сброшены — через отверс-
тие в переднем столе пресса в направляющий желоб, а с него —
в специальный короб, в приямок пресса. Пробка, получающаяся
при прошивке слитка, также может быть убрана с приемного
желоба в приямок. Отходы у дисковых и ленточных пил легко
убираются в короба, расположенные под полом цеха.
Организация уборки отходов сокращает вспомогательное
время по 'обслуживанию пресса и при правильной работе исклю-
чает смешивание отходов.
ГЛАВА XXVIII
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
ПРЕССОВ
§ I. СИСТЕМА НАПОЛНЕНИЯ
Прежде чем перейти к разбору конструкций и схем гидрав-
лического управления прессами и конструкций распределитель-
ных устройств, необходимо ознакомиться с системой наполне-
ния прессов и методами использования отработанной жидко-
сти. В разобранной ранее конструкции 1500-т горизонтального
пресса (см. рис. 191) ход главного плунжера равен 1650 мм, а
полный ход прошивного устройства 2300 мм. Обычно длина
прессуемого слитка колеблется в пределах 250—700 мм. Следо-
вательно, действительный рабочий ход, при котором происходит
Распределительные устройства гидравлических прессов
341
процесс деформации слитка, очень мал по сравнению с общим
ходом плунжеров прессовки и прошивки. Для того чтобы избе-
жать потерь жидкости высокого давления на холостые ходы
пресса, а часто и на обратный ход плунжеров, пресс работает
при холостых и обратных ходах на жидкости низкого давления
(6—8 ат). Наполняющая система гидравлического управления
пресса (см. схему на рис. 254) представлена баком низкого да-
вления 3 с арматурой, трубопроводом между баком и главным
цилиндром, а также между баком и цилиндром прошивного
устройства, с соответствующими клапанными устройствами для
обоих цилиндров (так называемыми клапанами наполнения).
Система работает следующим образом. Бак 3 наполняется
рабочей жидкостью примерно на 2/3 своего объема при установ-
ке главного плунжера прошивного устройства в положении об-
ратного хода. Давление воздуха в напорном баке должно быть
около 8 ат. При прямом холостом ходе главного или прошивно-
го плунжера жидкость низкого давления поступает из бака на-
полнения в цилиндры плунжеров 14 через клапаны наполнения
13. Как только в цилиндры 14 включается жидкость высокого
давления (с пульта управления), эти клапаны автоматически
закрываются и начинается рабочий ход. В конце хода прессова-
ния оба цилиндра содержат некоторый объем жидкости, посту-
пившей туда частью из бака наполнения, частью в процессе ра-
бочего хода (жидкость высокого давления). В течение обратно-
го хода вся жидкость из цилиндров возвращается в бак низко-
го давления.
Таким образом, бак низкого давления в течение обратного
хода получает жидкости больше, чем он выдал. Разность объ-
емов составляет объем жидкости высокого давления, поступив-
шей в цилиндры при рабочем ходе. Увеличенный объем жидко-
сти, нагнетаемый обратно в бак низкого давления, естественно,
может создать повышенное давление в воздушном простран-
стве бака. Для предохранения бака от повышения давления
более установленных 8 ат излишек жидкости сливается через
сливной клапан 15 в магистраль низкого давления, возвращая
жидкость в напорный бак насосной установки. Сливной кла-
пан устанавливается так, что он начинает сливать жидкость
при 8 ат. Таким образом, уровень жидкости в баке низкого да-
вления не может подняться выше установленного верхнего его
положения (наблюдение ведется по водомерному стеклу). Кро-
ме сливного клапана 15, имеется еще предохранительный кла-
пан 17 на давление несколько больше 8 ат.
В воздушной части бака низкого давления устанавливается
предохранительный воздушный клапан 16, который выпускает
воздух при повышенном давлении в баке. Запорные вентили
установлены на линиях, идущих от бака к цилиндрам; на этих
। chipmaker.ru
I
Рис. 254. Схема гидравлического управления прессом 1500-т
Распределительные устройства гидравлических прессов
343
же линиях имеются предохранительные клапаны (между запор-
ным вентилем и каждым цилиндром). Запорные вентили должны
быть всегда открыты; их закрывают лишь тогда, когда пресс
остановлен на значительное время или на ремонт. Предохрани-
тельные клапаны 18 начинают работать в том случае, если по
недосмотру обслуживающего персонала при начале работы за-
порные вентили не были открыты. Тогда вследствие невозмож-
ности уйти через бак наполнения в сливной клапан жидкость,
подаваемая из цилиндров пресса, выбрасывается через предо-
хранительные клапаны.
Для предохранения системы наполнения от гидравлических
ударов у каждого клапана наполнения устанавливают воздуш-
ные амортизаторы в виде отростков трубы большого диаметра.
Необходимо периодически проверять, чтобы эти амортизаторы
были заполнены воздухом.
Баки наполнения перед пуском их в работу, а также пери-
одически следует тщательно осматривать снаружи и внутри,
полностью очищая и обследуя соединения, и сдавать инспекции
котлонадзора под давлением, повышенным на 50% против ра-
бочего. При зарядке бак наполняют жидкостью немного выше
верхнего уровня указателя при заднем положении обоих плун-
жеров. После заполнения жидкостью в верхнюю часть бака пус-
кают сжатый воздух, пока манометр не покажет рабочее давле-
ние наполнения, т. е. 8 ат. Типовая конструкция и размеры ба-
ков наполнения в зависимости от их объемов приводятся в при-
ложении XI.
У главного цилиндра каждого пресса также имеются клапа-
ны наполнения; их работа описана ниже.
§ 2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРЕССОМ
Рассмотрим представленную на рис. 254 типовую систему
управления всеми гидравлическими механизмами 1500-т гори-
зонтального пресса. Система управления состоит из следующих
распределительных устройств — пультов управления (дистри-
буторов):
I. Управление главным плунжером.
II. Управление плунжером прошивки.
III. Управление клиновым затвором.
IV. Управление подвижной головкой матрицедержателя.
V. Управление боковыми отрезными ножницами.
VI. Управление механизмом подъема прессшайбы и меха-
низмом подачи болванки.
Жидкость высокого давления из насосно-аккумуляторной
станции по трубе 19 поступает в коробки 1 и 2, из которых по
соответствующим трубопроводам направляется в верхние кана-
344
Установки для прессования металлов
лы пультов управления. Отработанная жидкость из главного и
прошивного цилиндров направляется, как было указано, в бак
наполнения 3 и частично сливается в магистраль 20, ведущую
в напорный бак 4 насосной станции. Отработанная жидкость
всех остальных механизмов движения пресса также поступает
в бак 4 через сборники 5. Из схемы видно, что конструкции пуль-
тов управления различны, так как различны и задачи, которые
должно выполнять каждое распределительное устройство.
Пульт управления движением главного плунжера 1 имеет
пять клапанов; из них клапаны 6, 7, 8 управляются оператором
(аппаратчиком) при помощи рычага 9, клапан 10, так называ-
емый дроссельный клапан, управляется при помощи махови-
ка 11 (он не связан с системой управления от рычага 9); предо-
хранительный клапан 12 работает автоматически при повыше-
нии давления в соответствующей сети. Рычаг 9, связанный с ва-
лом, находящимся под пультом, при своем движении открыва-
ет или закрывает соответствующие клапаны. Главный плунжер
находится в покое при нейтральном положении рычага 9 пуль-
та управления 1, как показано на схеме. Кроме этого положе-
ния, рычаг 9 может находиться еще в трех положениях (на схе-
ме они показаны пунктиром). Каждое положение фиксируется
при помощи специальной защелки, входящей в соответствую-
щий вырез скобы, служащей направлением для рычага 9. Обыч-
но при движении этого рычага вперед (т. е. от аппаратчика) на
один зуб скобы жидкость низкого давления поступает в глав-
ный цилиндр пресса и тогда главный плунжер получает движе-
ние без использования жидкости высокого давления. Движение
рычага 9 вперед еще на один зуб скобы открывает жидкость
высокого давления, направляя ее в главный цилиндр для выпол-
нения рабочего хода прессования. При движении рычага 9 «на
себя» клапаны пульта управления устанавливаются на обрат-
ный ход. В этот момент клапан наполнения 13 главного цилин-
дра автоматически открывается и позволяет жидкости из глав-
ного цилиндра уходить в бак наполнения. В это же время жид-
кость высокого давления поступает в цилиндр обратного хода 14
и главный плунжер получает обратное движение, вытесняя жид-
кость в бак наполнения.
Проследим подробно работу клапанов 6, 7, 8 пульта управле-
ния 1. Когда рычаг 9 находится в нейтральном положении, ука-
занном на схеме, все клапаны закрыты и жидкость высокого
давления производит давление на клапаны 6 и 8 (клапан 10
всегда открыт). Дроссельный клапан 10, управляемый махо-
виком 11, регулирует подачу жидкости к рабочим клапанам и,
следовательно, регулирует скорость хода прессования главного
плунжера.
При переходе рычага управления в положение а открывает-
Распределительные устройства гидравлических прессов
345
ся клапан 7, жидкость из цилиндров обратного хода главного
плунжера 14 начинает сливаться в бак наполнения, В главный
цилиндр пресса поступает жидкость из бака наполнения через
клапан наполнения 13, и главный плунжер получает движение
вперед жидкостью низкого давления. Для полного давления
пресса рычаг 9 ставится в положение б, при котором открыва-
ется клапан 8. Жидкость высокого давления поступает в глав-
ный цилиндр, закрывает клапан 13 и тем прекращает связь глав-
ного цилиндра с баком наполнения. После окончания цикла
прессования рычаг 9 переводится в положение в; при этом кла-
пан 6 открывается, а клапаны 7 и 8 закрываются. Поступление
жидкости высокого давления в главный цилиндр через клапан 8
прекращается. Жидкость высокого давления через клапан 6
поступает в цилиндры обратного хода главного плунжера и че-
рез тот же клапан направляется в блок управления клапаном
наполнения. Давление жидкости поднимает шток управления
цилиндром 14 и открывает клапан 13. Поэтому жидкость из
главного цилиндра переходит в бак наполнения, главный плун-
жер возвращается в исходное положение и рычаг управления
снова ставится в нейтральное положение. Если в нейтраль-
ном положении рычагов замечается все же движение того или
иного плунжера, необходимо проверить состояние выпускаемых
клапанов 7, так как это движение обычно связано с пропуском
жидкости в бак наполнения.
Как видно из схемы, жидкость из бака наполнения всегда
стремится поднять клапаны 13 загрузочного устройства и прой-
ти в цилиндр. А потому движение плунжера всегда возможно,
если имеется неплотность в выпускных клапанах распредели-
тельных пультов.
При переводе рычага 9 в нейтральное положение вспомога-
тельный клапан загрузочного устройства опускается вниз жидко-
стью высокого давления, которая постоянно давит на него свер-
ху. Клапан наполнения 13 от собственного веса и действия пру-
жины падает и закрывает доступ в цилиндр жидкости из бака
наполнения.
Пульт управления прошивным устройством конструктивно
такой же, как и описанный пульт управления главным плунже-
ром, но без дроссельного клапана, так как скорость прошивки
не регулируется.
В указанных пультах управления, кроме управляемых впуск-
ных и выпускных клапанов, имеется еще клапан 12 (невозврат-
ный клапан). Он предохраняет цилиндры обратного хода и ма-
гистраль в том случае, когда при подаче жидкости высокого дав-
ления в главный цилиндр выпускной клапан 7 окажется закры-
тым. Тогда клапан 12 откроется и перепустит жидкость в маги-
страль высокого давления.
346
Установки для прессования металлов
§ 3. КОНСТРУКЦИЯ КЛАПАНА НАПОЛНЕНИЯ ГЛАВНОГО ЦИЛИНДРА
ПРЕССА
Для безопасности работы пресса, исключения случаев попа-
дания жидкости высокого давления в бак наполнения и неиз-
бежной в этом случае аварии (разрыв бака наполнения) исклю-
чительно важное значение имеет рациональная и надежная кон-
струкция клапана наполнения и его автоматического управле-
ния. Рассмотрим наиболее современную конструкцию блока ав-
томатически управляемого клапана наполнения.
Вь/соНое давление
тип пульта управления
Рис. 255. Схема типового клапана наполнения с управ-
лением (с сервомотором)
В задачу наполняющего устройства входит: а) пропуск жид-
кости низкого давления из бака наполнения в главный цилиндр
(для холостого хода плунжера) и б) автоматическое перекры-
тие клапана при переходе на прессование жидкостью высокого
давления.
На рис. 255 показана схема клапана наполняющего устрой-
ства. В основной стальной корпус 1 вмонтирован клапан 2, при-
жатый к своему седлу пружиной <3. Жидкость высокого давления
от пульта управления поступает по трубе 4 через полость кла-
пана в трубу 5, присоединенную к главному цилиндру пресса.
Жидкость низкого давления из бака наполнения поступает че-
рез трубу 6 в полость под клапанами 2. Шток 7 с поршнем 8 мо-
Распределительные устройства гидравлических прессов
347
жет получить движение от жидкости высокого давления, посту-
пающей от пульта управления по трубопроводам 9, 10. Жид-
кость, поступившая под поршень 8, двигает его вверх и шток 7
поднимает клапан наполнения 2, пропуская жидкость из бака
наполнения в главный цилиндр. При открытии впускного кла-
пана на пульте управления вода высокого давлния направля-
ется по трубе 4, закрывает клапан 2, разобщая главный цилиндр
и бак наполнения.
При переходе на нейтральное положение жидкость высокого
давления поступает в верхнюю часть над плунжером управле-
ния, прекращая доступ жидкости низкого давления в цилиндр.
На пути жидкости низкого давления у каждого наполняющего
устройства устанавливают воздушный компенсатор—буфер 11—
для поглощения ударов в системе наполнения.
Устройство клапана с обратным пружинным ходом штока
управления видно из рис. 256, а.
Жидкость высокого давления от распределительного пульта
поступает под поршень 3 и, поднимая его вместе со штоком,
открывает клапан; при снятии давления пружина возвращает
поршень обратно и клапан закрывается.
Корпус цилиндра управления 1 присоединен к корпусу кла-
пана 2. Поршень 3 с двухсторонними штоками представляет
одно целое.
На рис. 256, б приведена другая конструкция клапана. Здесь
высокое давление подается для обоих движений штока управле-
ния клапаном: при его открытии и закрытии. Для облегчения
открытия клапана его изготовляют как клапан с разгрузкой.
Работа разгрузочного клапана заключается в следующем: при
движении штока управления вверх, еще до открытия основного
клапана 1, открывается малый клапан 2. Жидкость, находящая-
ся под основным клапаном, проходит через малый клапан и тем
уравновешивает давление. Дальнейшим движением штока под-
нимается основной клапан, преодолевая только трение в уплот-
нениях, так как давление под клапаном и над клапаном в этот
момент одинаково. Для облегчения работы пультов управле-
ния клапанами их в большинстве случаев проектируют с раз-
грузкой.
Конструкции и размеры клапанов наполнения с разгрузкой
и без разгрузки приведены в приложении XIV. Конструкция та-
ких клапанов достаточно надежна и в настоящее время получи-
ла наибольшее распространение.
Необходимо отметить, что закрытие клапана наполнения под
действием собственного веса и пружины сопровождается обыч-
но большим ударом. Это отражается на всей системе и часто
из-за вибраций приводит к расстройству не только уплотнений
и соединений труб, но и к расшатыванию креплений подводя-
348
Установки для прессования металлов
щей магистрали от бака наполнения. Поэтому необходимо пре-
дусматривать надежное крепление трубопровода между баком
наполнения и клапаном наполнения.
В вертикальных прессах, не имеющих самостоятельного про-
шивного устройства, управление осуществляется при помощи
4-клапаннюго распределительного устройства с дроссельным
клапаном, управляемым так же, как и в горизонтальных прессах.
Рис. 256. Конструкции клапана наполнения:
а — с пружиной; б — с разгрузкой
§ 4. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
В зависимости от назначения и конструкции управляемого
гидравлического механизма распределительные устройства мо-
гут быть разбиты на несколько групп в зависимости от количес-
тва рабочих клапанов, управляемых оператором непосредствен-
но от рычажного устройства, или через соленоидные выключа-
тели (при полуавтоматическом управлении).
Двухклапанные распределители
Для управления рабочим ходом плунжера устанавливаются
двухклапанные распределители. Обратный ход в этом случае
осуществляется благодаря постоянному противодавлению на
плунжер, не управляемый с пульта распределительного устрой-
ства. Такие распределители, кроме того, управляют обычно кли-
Распределительные устройства гидравлических прессов
349
новым затвором (на рис. 254 он показан цифрой III), а также
движением ножниц (V на рис. 254). При нейтральном положе-
нии рычага управления оба клапана будут закрыты, но несмот-
ря на это обратные трубопроводы и соответственно плунжеры
будут находиться под высоким давлением, так как они постоян-
но соединены с магистралью высокого давления через коробки
I, 2 (см. рис. 254). Необходимо следить за тем, чтобы при всех
остановках рычаг управления двухклапанных распределителей
Рис. 257. Двухклапапный распределитель:
а — схема клапанного устройства
находился в одном из крайних положений: для управления кли-
новым затвором — в положении «подъема» или спуска, а для
ножниц — в положении обратного хода. (т. е. в таком положе-
нии, когда ножи оттянуты, если они в этот момент не отрезают
изделие).
Двухклапанный распределитель показан на рис. 257. Любая
конструкция распределительного устройства (дистибутора) со-
стоит из чугунного основания 1, внутри которого встроен вал.
Поворот его с помощью рычага управления 2 дает поступатель-
ное движение штокам клапанных устройств 3. Коробка клапана
4 представляет стальную поковку с соответствующими отвер-
стиями для установки клапанов и присоединения трубопрово-
дов. Рычаг 2 может фиксироваться в определенных положениях
при помощи защелки 5 и впадин в дуге 6. Для регулирования
момента открывания клапана в зависимости от положения ры-
чага управления на толкатель, передающий движение штоку
chipmaker.ru
350
Установки для прессования металлов
клапана, устанавливается специальная гайка 7. Двухклапан-
ный распределитель — наиболее простой и распространенный
вид распределительного устройства. При регулировке подъема
клапанов и определении величин его подъема в любом положе-
нии рычага управления может быть построена диаграмма
(рис. 258). При построении диаграммы поступают следующим
образом: в принятом масштабе по горизонтали откладывают
величину дуги хода рычага управления, отмечают крайнее и
среднее его положение. При среднем положении рычага величина
Развертка хода рычага
управления
Рис. 258. Схема построения диаграммы подъема .клапанов распре-
делителен:
а — двухклапанного; б — четырехклапанного распределителя
открытия клапанов будет равна нулю, и, следовательно, это бу-
дет наинизшей точкой диаграммы для обоих клапанов. В край-
нем левом положении рычага один из клапанов максимально
открыт, что в соответствующем масштабе отмечается по верти-
кали для этого положения рычага.
Прямая, соединяющая эти два положения, дает возмож-
ность определить величину открытия клапана при любом поло-
жении рычага . Аналогично крайнее правое положение будет
соответствовать открытию другого клапана. Подобным образом
можно построить диаграмму для распределительных устройств
с тремя и более клапанами, которая позволит при любом поло-
жении рычага управления узнать величину открытия того или
иного клапана, а следовательно, и провести необходимую регу
лировку при настройке работы пресса.
Распределительное устройство VI (см. рис. 254) для управ
ления подачей шайбы и слитка выполнено в виде сдвоенного
двухклапанного распределителя, имеющего два рычага управ
ления. Конструктивно каждая пара работает как простой двух
клапанный распределитель.
Распределительные устройства гидравлических прессов
351
Трехклапанное распределительное устройство
На рис. 259 дан чертеж пульта управления хода главного
плунжера 1500-т горизонтального гидравлического пресса (рас*
пределительное устройство 1 на рис. 254). Как было указано вы-
ше, при движении рычага управления 9 клапаны 6, 7, 8 (см. схе-
му рис. 254) закрываются или открываются. Остальные клапа-
ны от рычага управления не зависят. Дроссельный клапан 1(7
(он используется при прессовке алюминия и подобных ему спла-
вов, когда необходима малая скорость прессования) управляет-
ся от маховика 11. Конструкция этого управления видна из
рис. 259 (обозначения деталей на этом рисунке те же, что и на
рис. 254). Положение клапана может быть установлено по стре-
лке, связанной с маховиком и указателем.
В нижнем основании пульта находится система рычагоа
регулирования подъема дроссельного клапана. На конец стер-
жня а навертывается колпачок б, при помощи которого может
быть установлена необходимая высота подъема штока клапана.
Точно так же управляются и рабочие клапаны 6, 7, 8. Пульт
управления главным плунжером пресса имеет еще один неуправ-
ляемый клапан 12, работа которого была уже описана.
Управление прошивным устройством имеет также три рабо-
чих управляемых клапана и один неуправляемый — предохра-
нительный.
Четырехклапанное распределительное устройство
Для управления механизмом движения подвижной головки
матрицедержателя распределительное устройство имеет четыре
рабочих клапана, действующих попарно и подающих жидкость
одновременно в два цилиндра.
На обшей схеме управления (см. рис. 254) пульт IV дает
представление о работе клапанов при движении головки матри-
цедержателя пресса и приемного стола.
Конструкция и работа распределительного клапана
(пульта управления)
Из большого числа конструкций распределительных устрой-
ств наиболее надежны в работе, удобны в обслуживании и боль-
ше всего распространены в современных установках клапанные
распределители. Конструкции самих клапанов разнообразны,
они описаны в ряде работ. Отечественной промышленностью
разработана наиболее удачная и компактная конструкция.
Здесь мы рассмотрим только взаимодействие отдельных элемен-
тов клапана при работе управления. Клапаны любой конструк-
ции могут быть с разгрузкой и без разгрузки. Размер клапана».
Рис. 259. Главный пульт управления (управление прессовки)
Распределительные устройства гидравлических прессов
353
определяемый сечением отверстия, перекрываемого клапаном,
зависит от объема жидкости, которую необходимо пропустить
через клапан. Независимо от размера конструктивное оформле-
ние клапанов одной установки обычно
одинаково. Поэтому рассмотрим кон-
струкцию одного клапана блока уп-
равления главным плунжером 1500-7
пресса.
Заметим сначала, что все клапаны
пультов управления открываются
против давления, т. е. давление жид-
кости постоянно стремится закрыть
клапан. На рис. 260 дан разрез впуск-
ного клапана размером 70 мм глав-
ного распределительного устройства,
общий вид которого был показан на
рис. 259. Назначение клапана состоит
в том, чтобы перепустить жидкость
высокого давления из камеры 1 в ка-
меру 2 и далее в трубопровод к ци-
линдру пресса. Для того чтобы жид-
кость высокого давления из камеры 1
через ряд отверстий в корпусе 3 могла
пройти в нижнюю камеру 2, клапан 4
должен быть поднят. Следовательно,
управление устройством состоит в
подъеме или закрывании клапана 4.
Отверстия 5 и 6 в корпусе 3 позволя-
ют жидкости высокого давления прой-
ти в камеру 7, вследствие чего клапан
4 испытывает постоянное давление.
Как видно из чертежа, корпус 3 опи-
рается на направляющую втулку 8 с
отверстиями 9 для прохода жидкости
в нижнюю камеру. Через весь блок
клапана проходит шток 10 вспомога-
тельного клапана, который облегчает
открытие основного клапана 4. Вся
система сверху прижимается пружи-
ной И, входящей в стакан 12, и удер-
живается гайкой 13. Весь блок поме-
Рис. 260. Впускной кла-
пан главного распредели-
щается в корпусе распределительного тельного устройства
устройства, как видно из рис. 259.
Для передачи движения штоку клапана 10 служит специаль-
ное качающееся устройство, вмонтированное в основание рас-
пределителя и приводимое в действие от рычага управления.
23 В. В. Жолобов и I. И. Зверев
chipmaker.ru
354 Установки для прессования металлов
Механизм разгрузки основного клапана 4 заключается в сле-
дующем: при повороте рычага управления толкатель качающе-
гося устройства приподнимает конец штока 14, открывая вспо-
могательный клапан 10', жидкость высокого давления попадает
под клапан 4, выравнивая этим давление и уменьшая усилие, не-
обходимое для открытия основного клапана 4. Для облегчения
подъема вспомогательного клапана он частично сбалансирован.
Нижняя часть штока клапана образует поршень, уплотненный
манжетами 15. Жидкость высокого давления, проходящая из ка-
меры 1 в полость 7, попадает в канал 16 штока 10 и создает на-
правленное вверх давление, которое балансирует давление свер-
ху на вспомогательный клапан, делая возможным его подъем без
значительного усилия. Дальнейший подъем штока вспомогатель-
ного клапана открывает основной клапан 4, так как движение
его конца ограничено гайкой 17, ввернутой в корпус клапана.
Следовательно, как только вспомогательный клапан поднят, дав-
ление под клапаном возрастает, дальнейший его подъем вырав-
нивает давление под клапаном и над ним, а поэтому для подъема
основного клапана необходимо теперь только усилие на преодо-
ление трения и динамического напора жидкости. Закрывает кла-
пан пружина 11. Для надежной работы клапанного блока и
свободного закрывания и открывания клапанов необходимо весь-
ма тщательно собирать все распределительные, особенно уплот-
няющие, устройства: фибровые кольца 18 и манжеты.
Клапаны малых размеров изготовляют без разгрузки. Суще-
ствуют разные конструкции клапанов, применяемые на заводах.
Надежная и продолжительная работа клапанов распредели-
тельных устройств обусловлена качеством материала, из которо-
го изготовлены отдельные его детали, а также точностью обра-
ботки (по 2-му классу). Клапаны должны быть изготовлены из
стали типа марки ЭЯ2 или из кованой бронзы. Особое внимание
необходимо обращать на изготовление манжет. Хорошие резуль-
таты показали манжеты, изготовленные из полихлорвинила или
капронита как заменителя кожи [146].
Конструктивное оформление и работа распределительных
устройств других видов более просты, а клапанные устройства
выполняются обычно без разгрузки.
§ 5. СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО И АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ-
НИЯ ПРЕССОВЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ
Управление современным крупным гидравлическим прессом
с обычных ручных пультов становится уже неудобным и часто
невозможным, так как помимо трудности управления распреде-
лителями из-за больших сечений клапанов и высоких давлений
жидкости количество таких пультов на каждом прессе доходит
до 15 — 20.
Распределительные устройства гидравлических прессов
355
В связи с этим в настоящее время разработаны и разрабаты-
ваются системы централизованного дистанционного управления
прессов как новых, так и старых конструкций.
Для каждого отдельного пресса обычно разрабатывается
система управления наиболее удобная для его работы, часто за-
висящая от видов выпускаемой продукции.
Процесс прессования состоит из ряда последовательных опе-
раций, которые повторяются независимо от размера сечения вы-
пускаемого изделия. Следовательно, на гидравлических прессах
имеются все условия для перехода на полуавтоматический или
полностью автоматический цикл. Однако в настоящее время прес-
сы с полным автоматическим циклом прессования еще не по-
строены, а автоматизируются только отдельные части цикла прес-
сования.
Все системы централизованного управления можно разделить
на три типа:
I тип— гидравлическое управление распределителями. В этом
случае клапаны распределителя управляются специальным гид-
равлическим цилиндром (сервоприводом), питаемым от особого
маслонасоса с давлением 25 кг!см2. Гидроприводами всех рас-
пределителей управляют с централизованного пульта, который
обслуживает все механизмы пресса. Недостатком такого управ-
ления является большое количество труб, идущих от сервоприво-
дов к пульту управления; кроме того, такая система управления
затрудняет автоматизацию работы пресса.
II тип—электрогидравлическое управление производится
специальными сервомоторами, вмонтированными в распредели-
тели. Привод такого сервомотора осуществляется от магистрали
высокого давления с помощью электрогидропереключателей, яв-
ляющихся двухклапанными распределителями высокого давле-
ния. Переключение клапанов такого распределителя производит-
ся электромагнитом (обычно типа КМГ-4А, усилием 70 кг). Эта
система более гибка в управлении она работает от сети высокого
давления, легко управляется с пульта простым включением или
отключением тока от электромагнитов, допускает дублирование
управления и переход на ручное управление.
Однако недостатком ее является громоздкость магнитной си-
стемы, увеличение объема обслуживаемых клапанных систем, а
также большое количество трубопроводов.
III тип — электромеханическое управление распределителями
производится от электродвигателей через соответствующий меха-
нический редуктор, передающий движение на кулачковый вал ко-
робки распределителя. Этот тип управления позволяет удобно
размещать коробку распределителя в непосредственной близости
от работающих органов, а пульты управления — в удобных ме-
стах для обслуживания пресса. Возможно также удобно разме-
23*
356
Установки для прессования металлов
стить блокирующие устройства для защиты деталей пресса от
повреждения при ошибке в управлении. Кроме того, система элек-
тропривода легче разрешает вопрос автоматизации процесса
прессования. Все управление прессом легко сосредоточить на
удобном пульте управления
Рассмотрим подробнее электромеханическое управление рас-
пределителями как более распространенное в настоящее время.
Гидравлические механизмы пресса в зависимости от харак-
тера их работы можно разбить на три группы:
1. Гидравлические механизмы, движение которых происходит
всегда в определенной последовательности, т. е. от одного край-
него положения до другого без промежуточных остановок: на-
пример клиновой или призматический затвор, механизм уборки
прессостатка и др.
2. Гидравлические механизмы, ограниченные крайними поло-
жениями, но имеющие любые промежуточные остановки, напри-
мер механизм движения стола, контейнера, подачи слитков, нож-
ниц и др.
3. Гидравлические механизмы, имеющие 5 или более фиксиро-
ванных положений клапанов и кулачкового вала, а также осу-
ществляющие дросселирование рабочей жидкости, например
главный и прошивной цилиндры.
Для каждой из этих трех групп гидравлических механизмов
применяется свой тип управления электродвигателем клапанных
распределителей.
Электродвигателем распределителя механизмов 1-й группы
управляют с пульта при помощи универсального переключателя,
имеющего три положения. Для отключения электродвигателя в
крайних положениях вала распределителя установлены конечные
выключатели. Электродвигатель при отключении тормозится
электродинамически. Этот вид торможения обеспечивает точ-
ность остановки до 10% пути торможения и исключает необходи-
мость установки электромагнитного тормоза (точность которого
составляет до 30% от пути торможения).
Положение механизмов, не видимых оператору, отмечается
сигнальными лампами на пульте управления.
Электродвигателями распределителя механизмов 2-й группы
управляют также с пульта при помощи универсального переклю-
чателя, имеющего 5 положений. При повороте рукоятки переклю-
чателя на + 45° включается двигатель и поворачивается вал рас-
пределителя на пуск жидкости из бака наполнения, при переклю-
чении рукоятки на +90° происходит дальнейший поворот вала
распределителя и открывается клапан на давление. После пово-
рота на заданный угол электродвигатель отключается конечным
выключателем. При установке универсального переключателя в
нулевое положение вал распределителя возвращается в ней-
Распределительные устройства гидравлических прессов
357
тральное положение. При отключении электродвигателя от сети
привод тормозится электродинамически.
Для управления электродвигателями механизмов 3-й группы
применяется система: сельсин-датчик и сельсин-приемник, осуще-
ствляемая кольцевыми коммутаторами, установленными на валу
кулачков распределителя.
При повороте рычага на пульте управления на необходимый
угол на тот же угол поворачивается сельсин-датчик. Одновремен-
но с ним поворачивается и сельсин-приемник, который поворачи-
вает шайбу с роликом; электродвигатель распределителя вклю-
чается и поворачивает вал клапанного распределителя на угол,
соответствующий повороту шайбы с роликом, установленным ры-
чагом с пульта управления. После поворота вала распределителя
па заданный угол электродвигатель отключается и тормозится
электродинамически. В этот момент положение вала клапанного
распределителя соответствует положению рычага на пульте уп-
равления.
Описанная система управления с общего пульта позволяет по-
луавтоматически управлять прессом, однако она нс является
единственной системой и видоизменяется на различных прессах
в зависимости от условий ведения технологического процесса.
§ 6. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОДДЕРЖАНИЯ СКОРОСТИ
ПРЕССОВАНИЯ
При существующих малых скоростях прессования изделий из
сплавов на алюминиевой основе постоянная скорость прессова-
ния имеет чрезвычайно большое значение, так как обеспечивает
стабильность механических свойств изделий по длине и высокую
производительность пресса.
В системах регулирования скорости прессования первым эле-
ментом является механизм, указывающий скорость движения
главного плунжера. В большинстве случаев для этого применяют
тахогенератор, работающий от ускоряющего редуктора (с пере-
даточным числом 100: 1), так как скорость движения главного
плунжера при прессовании сплавов на алюминиевой основе очень
мала. Редуктор приводится в движение от главного плунжера
через канатную или другую передачу. Напряжение, возникающее
в тахогенераторе, измеряется обычным прибором. Разные скоро-
сти движения главного плунжера вызывают различные напряже-
ния тахогенератора. Прибор, устанавливаемый на пульте управ
ления, градуируется на скорость прессования и существующая
в каждый момент работы прессования скорость фиксируется при-
бором.
Вторым элементом схемы является устройство для регулиро
вания скорости прессования. Существует большое количество
схем регулирования; разберем одну из них. Напряжение от тахо
358
Установки для прессования металлов
генератора, подаваемое на соответствующий прибор, можно срав.
нивать с установленным, эталонным. Разность между эталонным
напряжением и напряжением тахогенератора подается на вход
фазочувствительного усилителя, где усиливается. Затем усилен-
ная разность напряжений передается на управляющую обмотку
электромашинного усилителя, который управляет электродвига-
о б
Рис. 261. Схема автоматического поддержания скорости прессования:
а — с асинхронным двигателем; б — с электромашииным усилителем;
1 — плунжер пресса; 2 — трехпозиционный регулятор. 3 — электронный потенцио-
метр; 4 —пропорциональный регулятор
Изменение скорости плунжера в любую сторону от заданного
значения вызывает появление разности напряжений на входе уси-
лителя; электромашинный усилитель возбуждается, и электро-
двигатель приводит в действие дроссельный клапан, восстанавли-
вая скорость движения плунжера до заданного значения.
На рис. 261 приведена схема автоматического регулирования
скорости прессования, первая—с асинхронным двигателем и вто-
рая —• с электромашииным усилителем.
Необходимо отметить, что автоматическое регулирование ско-
рости прессования дает большой эффект главным образом при
низких скоростях, когда продолжительность процесса измеряется
несколькими десятками секунд. При больших скоростях прессо-
вания (большинство тяжелых металлов и сплавов, а также ти-
тан) автоматическое регулирование скорости менее эффективно.
Раздел пятый
ГИДРОПРИВОД
ПРЕССОВЫХ УСТАНОВОК
Chipmaker.ru
ГЛАВА XXIX
ТИПЫ ГИДРОПРИВОДОВ, ИХ ОСОБЕННОСТИ
И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Для совершения рабочих циклов прессования на гидравличе-
ских прессах требуются большие объемы рабочей жидкости. Этим
определяется необходимость установки мощных насосов, которые
смогли бы в короткое время подать нужное количество рабочей
жидкости в цилиндры пресса. Установка, подающая рабочую
жидкость под соответствующим давлением, может состоять из
одного или нескольких насосов с аккумулятором сжатой жидко-
сти (при насосно-аккумуляторном приводе), или без аккумулято-
ра (при безаккумуляторном приводе), В перерывах между рабо-
чими циклами процесса насосы должны работать вхолостую.
Рабочая жидкость должна подаваться равномерно, без толчков,
чтобы не вызвать появления дефектов на прессованных изделиях.
При насосно-аккумуляторном приводе в гидравлическую систе-
му вводится аккумулятор той или иной конструкции, в задачу ко-
торого входит:
а) создание условий для выравнивания давления подаваемой
насосами жидкости;
б) накапливание рабочей жидкости в периоды прекращения
потребления ее прессами;
в) подача больших объемов накопленной жидкости за малый
промежуток времени, когда отбор ее превышает подачу насо-
сами.
Для уменьшения расхода рабочей жидкости в схему гидрав-
лического пресса вводится так называемый аккумулятор низко-
го давления, использующий жидкость низкого давления для вспо-
могательных ходов гидравлического пресса.
Типовое расположение насосно-аккумуляторной станции с
подключенным к ней гидравлическим прессом показано на
рис. 262.
Питание жидкостью высокого давления в данном случае про-
исходит от трехплунжерного насоса 2 с приводом от мотора 1 че-
рез редуктор.
360
Гидропривод прессовых установок
г-
Из бака 3 жидкость под
небольшим давлением посту-
пает в насос, который подает
ее в сеть высокого давления 8,
идущую к гидропрессу 7. Од-
новременно с подачей жидко-
сти к прессам жидкость высо-
кого давления поступает в
жидкостные бутыли 4 воздуш-
но-гидравлического аккумуля-
тора в те моменты, когда пре-
кращается ее расход в сети вы-
сокого давления.
Жидкость в жидкостных
бутылях 4 находится под дав-
лением воздуха, поступающе-
го из воздушных бутылей 5.
Для зарядки воздушных бу-
тылей 5 работает компрессор
высокого давления 10.
При пиковом расходе жид-
кости аккумулятор отдает ее
в сеть и работает как допол-
нительный насос.
Жидкость, отработанная на
прессах, поступает в бак 6 —
аккумулятор низкого давле-
ния, а излишек ее сливается
в магистраль 9 и
ся в питательный
сов.
В зависимости
ти подключенных
равлических механизмов
сосно-аккумуляторная станция
строится на различные объе-
мы жидкостных бутылей и не-
обходимое число насосов.
Безаккумуляторный гидро-
провод, состоящий из одного
или нескольких насосов, обыч-
но ротационно-плунжерных,
монтируется в непосредствен-
ной близости к прессу и часто
над его задней траверсой, чтобы сократить длину разводящих
рабочую жидкость трубопроводов (рис. 263).
возвращает-
бак 3 насо-
от мощнос-
к сети гид-
на-
Типы гидроприводов, их особенности и области применения 36 I
§ 1. РАБОЧИЕ ЖИДКОСТИ ГИДРОПРОВОДОВ
Современные гидравлические установки состоят из насосовг
генерирующих гидроэнергию и подающих рабочую жидкость вы-
сокого давления, аккумуляторов (пои аккумуляторном приводе),
гидравлических цилиндров и гидродвигателей, преобразующих
гидравлическую энергию рабочей жидкости в механическую, а
также различного рода устройств для управления, регулирова-
ния, распределения, дросселирования и мультипликации рабочей
Рис. 263. Гидравлический 2200-т пресс с собственной насосной
установкой
Жидкости. Кроме того, в состав установки входит также сеть тру-
бопроводов различных назначений и размеров, соединяющих от-
дельные агрегаты гидравлической установки и разводящих рабо-
чую жидкость в места ее потребления.
Рабочая жидкость, передающая энергию, должна удовлетво-
рять следующим требованиям: а) иметь оптимальную при дан-
ных рабочих условиях вязкость, так как при очень малой вязко-
сти неизбежна большая утечка жидкости, а при слишком боль-
шой вязкости ее увеличивают потери на трение; б) иметь хоро-
шую.смазывающую способность и химическую стойкость при раз-
личных условиях работы гидромеханизмов (температура, давле-
ние); в) быть химически пассивной по отношению к металлу
r.ru
362
Гидропривод прессовых установок
всех механизмов, не вызывать их коррозию, а также не действо-
вать отрицательно на материал уплотнений; г) иметь минималь-
ное содержание механических примесей, неблагоприятно влияю-
щих на стойкость трубопроводов, клапанных устройств, цилин-
дров, плунжеров и пр.; д) не затвердевать и не сгущаться при ра-
боте в условиях пониженных температур и не образовывать пе-
ны; е) не выделять паров при рабочих температурах, не содер-
жать примесей, выделяющих пары, не содержать, не поглощать
и не выделять значительного количества воздуха; ж) удовлетво-
рять требованиям пожарной безопасности, не воспламеняться
при разогреве до рабочих температур, особенно при прорывах
соединений или трубопроводов.
Кроме стандартных масел [156], принятых для гидросистем,
используются также смеси масел. Для обеспечения необходимой
вязкости в рабочую жидкость добавляют различные присадки,
имеющие особые свойства, например снижающие температуру
застывания и т. п. Для крупных насосно-аккумуляторных группо-
вых установок рабочей жидкостью обычно служат водо-масляные
эмульсии с различной концентрацией (чаще 2—3%) эмульсола
Э-2 (ГОСТ 1975-43). Если работа пресса протекает в условиях
пониженной температуры, то в эмульсию добавляют 2—3% гли-
церина.
В табл. 22—25 приводятся физические свойства рабочей
жидкости.
Таблица 22
Физические свойства рабочих жидкостей при давлении 200 ат
в зависимости от температуры [102]
Температура Вода Гидравлическое масло № 1 Гидравлическое масло № 2
уд. вес 7 кг м* кинети- ческая вязкост ь —6 и*,сек-10 Т V • ю 6 условная вязкость °Э/=50° г И ю 6 условная вязкость °Э
20 1008 1,0 889 67 889 90
30 1005 0,80 882 47 882 60
40 1001 0,66 875 35 2,5 875 45 3,0
Из отечественных сортов масел наибольшее распространение
имеет: веретенное 3, турбинное Л и машинное Л (ГОСТ 1707-42;
33—47; 1837-42). При давлении до 70 кг/см2 применяют масла с
вязкостью при 50° от 20 до 38 сст, а при давлении до 200 кг/см2
вязкость (при 50°) следует брать не ниже 60 и не выше 100 сст
(2,5-5,5° Э50. ).
Типы гидроприводов, их особенности и области применения
363
Таблица 23
Зависимость коэффициента вязкости р.-\йъ,кг-сек/м2, от температуры
Вещество Коэффициент вязкости при температуре, °C
—20 — 10 0 10 20 40 60 80 100
Вода Воздух .... 1,59 1,65 183 1,71 133 1,77 103 1,83 66,8 1,95 48,3 2,07 36,4 2,19 28.9 2,33
Таблица 24
Коэффициент сжатия воды (см?-кг 10—6) в зависимости
от температуры и давления [149]
Давление атп Коэффициент сжатия при температуре, °C Давление ат Коэффициент сжатия при температуре, °C
0 10 60 0 ю 20
1—25 52,5 50,0 49,1 100—200 49,2 46,1 44,2
25—50 51,6 49,2 47,2 200—300 48,0 45,3 43,4
50—75 50,9 47,3 45,6 300 - 400 46,6 44,1 42,4
75—100 50,2 47,0 45,3 400—500 45,5 43,0 41,5
Таблица 25
Коэффициент расширения а-10 6 воды в зависимости
от температуры и давления [ 149]
Давление ат Коэффициент температурного расширения при температуре, °C
0—10 10—20 40—50 60—70 90—100
1 14 150 422 556 719
100 43 165 422 548 704
200 72 183 426 539 —
500 149 236 429 523 661
Плотность рабочей жидкости имеет для гидросистем большое
значение, особенно для точности передач, а также при гидравли-
ческом ударе в системах.
Средняя величина объемного коэффициента сжимаемости для
указанных масел и давлений до 100 кг/см2 равна = 0,000062;
для воды =0,000050 [156].
v в
r.ru
364
Гидропривод прессовых установок
Сжимаемость рабочих жидкостей может оказать существенное
влияние также на стабильность работы мультипликаторов дав-
ления, встроенных в гидравлический пресс, при использовании
высокого давления (например, до 1300 кг/см1 2).
Гидравлические механизмы, работающие от индивидуальных
насосов, установленных на самом прессе или в непосредственной
близости к нему, имеют обычно рабочую жидкость — масло.
Несмотря на ряд существенных преимуществ масла как рабо-
чей жидкости, при централизованной насосно-аккумуляторной
установке, как правило, достаточно удаленной от места установ-
ки, для исполнительных механизмов применяют водо-масляную
эмульсию. Применение масла в этом случае затруднительно, так
как трубопроводы, подводящие рабочую жидкость к прессам,
обычно расположены в каналах и не имеют тщательного и регу-
лярного надзора; протечка масла через уплотнения и соединения
вызывает порчу фундамента каналов, усложняет обслуживание
и может привести к пожарам при воспламенении масла и его па
ров. Кроме того, в баллонах насосно-аккумуляторной установки
масло соприкасается с воздухом под высоким давлением, что так-
же может привести к нежелательным явлениям (случаи взры-
ва ’).
За текущий рабочий ход процесса прессования рабочая
жидкость проходит через питательный бак, насос, распредели-
тельное устройство пресса, собственно пресс, возвратные трубо-
проводы, откуда она опять поступает в питательный бак. Исполь-
зование жидкости высокого давления за ход процесса прессова-
ния чрезвычайно неравномерно, давление ее при аккумулятор-
ном приводе искусственно снижается в дроссельных устройствах,
теряется на трассах от насоса до пресса, а также во всех распре-
делительных приборах и трубопроводах. Все эти потерн давле-
ния переходят в тепло, т.е. в нагревание рабочей жидкости, до-
стигающее довольно большой величины, особенно в летнее вре-
мя (до 60—70°).
Нагрев рабочей жидкости снижает производительность насо-
сов и пресса, вызывая расстройство уплотняющих систем, увели-
чение утечки рабочей жидкости и ее обеднение вследствие до-
бавления чистой воды. В результате обеднения рабочей жидкости
возрастает ее утечка и усиливается коррозия деталей гидравли-
ческих устройств. Все это вызывает необходимость устройства
холодильников большой производительности для поддержания
относительно постоянной температуры рабочей жидкости.
1 Если рабочей жидкостью служит масло, находящееся под высоким дав-
лением, то для избежания таких явлении вместо воздуха применяют инертные
газы, например азот.
Типы гидроприводов, их особенности и области применения
365
На рис. 264 приведена принципиальная схема холодильной
установки для рабочей жидкости насосно-аккумуляторной уста-
новки (типа УО16) с активным объемом жидкостных бутылей
5000 л.
В эмульсионные баки 3 насосной поступает нагретая рабочая
жидкость, откуда насосами 6 по трубопроводам 1 она направ-
ляется в теплообменники 7. Пройдя цикл охлаждения, жидкость
по трубопроводам 2 возвращается в баки 3 насосной станции.
Рис. 264. Схема холодильной установки для рабочей жидкости гидравличе-
ских прессов
Охлаждающая вода подается в теплообменники по трубе 4 и по
трубе 5 выбрасывается на производственные нужды, например в
разного рода промывные или закалочные ванны. Для насосно-
аккумуляторной установки типа УО16 холодильная установка
имеет следующие параметры: количество циркулирующей эмуль-
сии 130 м?1час; количество отводимого тепла в теплообменных
аппаратах 280 000 кал!час-, количество охлаждающей воды около
40 м?1час; температура эмульсии: начальная 38—40°, конечная
30—32°; температура охлаждающей воды 10° (вода артезиан-
ская). Теплообменный аппарат типа МП-37 с поверхностью ох-
лаждения 37 JH2.
§ 2. ДАВЛЕНИЕ И СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
При аккумуляторном приводе максимальное давление рабо-
чей жидкости достигает 400 KzjcM.2. Дальнейшее повышение дав-
r.ru
Гидропривод прессовых установок
366
ления усложняет уплотнительные и соединительные устройства,
нарушает нормальную работу, кроме того, значительно ослож-
няется изготовление баллонов аккумуляторной и всей прессовой
установки.
Однако повышение давления рабочей жидкости позволяет
сократить габариты и повышает экономичность всей уСТа-
ИОВКИ.
Дальнейшее улучшение экономических показателей прессо-
вой установки достигается применением прессов с несколькими
ступенями давления.
В последнее время созданы прессы, которые работают при
давлении рабочей жидкости до 1300 кг/см2. Эти прессы служат
для операций объемной штамповки с длиной рабочего хода, из-
меряемой единицами миллиметров. Такое высокое давление ра-
бочей жидкости получают с помощью встроенного в конструкцию
главного цилиндра пресса мультипликатора давления.
В прессовых установках с индивидуальным насосным приво-
дом, работающим всегда на масле, применяется давление жидко-
сти в пределах от 8 до 300 кг/см2 в зависимости от той или иной
операции прессования. Для вспомогательных операций, выпол-
няемых параллельно с основными, приходится при безаккумуля-
торном приводе пользоваться приводами от разных насосов с
различными давлениями рабочей жидкости. Основной же насос
передает давление на операции, идущие последовательно по цик-
лу прессования.
Скорость движения жидкости по трубопроводам приходится
ограничивать, потому что частые прекращения расхода жидко-
сти, происходящие в малом промежутке времени, могут приве-
сти к возникновению гидравлических ударов и связанных с ними
расстройств соединений и даже разрывов труб.
Поэтому максимально допустимую скорость движения жид-
кости определяют из условия прочности трубопровода, допуская
возможность возникновения в нем прямого гидроудара.
Скорость движения жидкости в различных линиях трубопро-
водов обычно неодинакова. Так, например, для ковочных гидрав-
лических прессов большей частью применяются следующие ско-
рости движения рабочей жидкости [150], м/сек-.
В линии от насосно-аккумуляторной станции до рас-
пределителя жидкости.............................. 6—15
В линии от распределителя жидкости до цилиндра
пресса............................................ 6—10
В линии от наполнителя рабочих цилиндров .... 1—5
В сливных линиях .................................... 3—5
Типы гидроприводов, их особенности и области применения
367
В гидравлических установках, обслуживающих прессы для
обработки металла выдавливанием, особенно алюминиевых спла-
вов, могут применяться несколько пониженные скорости движе-
ния жидкости ввиду малых скоростей прессования.
При прессовании тяжелых цветных сплавов и особенно стали
скорость движения жидкости можно брать в указанных выше
пределах. При индивидуальном приводе без аккумуляторной
установки максимальные скорости движения масла (при вязко-
сти 4—10°) принимаются, л/сек:
При давлении масла, кг/см2
до 50
до 100
до 300
3—5,5
5—6,5
ДО 8
Только в современных мощных прессах с усилием 10000 т и
более при трубопроводах специальных конструкций допускаются
заметно увеличенные скорости движения рабочей жидкости.
§ 3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЗАККУМУЛЯТОРНОГО
И АККУМУЛЯТОРНОГО ГИДРОПРИВОДА
Большинство новых прессов средней мощности для прессова-
ния алюминиевых сплавов строятся в настоящее время с само-
стоятельным гидравлическим насосным приводом. Из фотогра-
фии на рис. 263 виден принцип компоновки насосной установки
на самом прессе. В соответствии с видом графика потребления
рабочей жидкости по времени и в зависимости от параллельного
потребления ее для вспомогательных операций в подобных кон-
струкциях устанавливается различное количество насосов раз-
ной мощности и давления. В этих случаях гидравлическая си-
стема часто разделяется на: а) гидравлическую систему высо-
кого давления, обслуживающую все основные движения пресса
на рабочих ходах, и б) гидравлическую систему для контрольно-
вспомогательных операций с давлением рабочей жидкости до
65 кг/с-И2.
Основной особенностью безаккумуляторного привода являет-
ся переменное давление подаваемой рабочей жидкости (масла)
в зависимости от возникающего на прессе сопротивления. Ско-
рость движения плунжера зависит в этом случае от количества
жидкости, подаваемой насосом в единицу времени; при малом
усилии, развиваемом прессом, она остается практически постоян-
ной, тогда как при аккумуляторном приводе практически посто-
янно давление рабочей жидкости, которое равно аккумулятор-
ному (колеблется в пределах 10—12%).
368
Гидропривод прессовых установок
При аккумуляторном приводе оператор, работающий на прес-
се, в зависимости от необходимой скорости прессования должен
регулировать давление и количество подаваемой в цилиндры
пресса (а следовательно, и скорость движения главного плун-
жера пресса) жидкости при помощи специального дроссельного
клапана, встроенного в распределительное устройство.
В связи с этим пресс использует только часть энергии, ос-
тальная же теряется при прохождении через дроссельное устрой-
ство (дросселируется). Это — основной недостаток аккумулятор-
ного гидравлического привода. В распределительных устрой-
ствах новых прессов предусматривается автоматическое поддер-
жание скорости прессования, т. е. автоматическое управление
дроссельным устройством.
§ 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ АККУМУЛЯТОРНОГО
И БЕЗАККУМУЛЯТОРНОГО ГИДРОПРИВОДОВ
Экономичность работы гидропрессовой установки в значи-
тельной степени зависит от правильного выбора системы при-
вода. Как указывалось, при безаккумуляторном приводе пода-
ча насосов должна соответствовать пиковой мощности пресса
(хотя эта мощность обычно используется очень малое время), а
это требует установки очень больших по мощности насосов, ис-
пользование которых во времени будет недостаточным. Напри-
мер, при прессовании тяжелых цветных сплавов, стальных изде-
лий и др., требующих высоких скоростей прессования (до
400 мм/сек), большие массы воды необходимы на небольшой
промежуток времени, но обеспечение таких скоростей прессова-
ния возможно лишь при насосах с большой подачей.
Вместе с тем при аккумуляторном приводе максимальный
расход рабочей жидкости в течение короткого промежутка вре-
мени восполняется жидкостью из баллонов аккумулятора, кото-
рые вновь наполняются в момент полного использования уста-
новки. Следовательно, мощность аккумуляторного привода мо-
жет быть (при одних и тех же условиях прессования) ниже мощ
ности безаккумуляторного привода. Например, при прессовании
на 3000-т прессе труб со скоростью движения главного плунжера
125 мм!сек при непосредственном приводе без аккумулятора (без
учета потерь) необходима мощность 5000 л. с., при аккумуляторе
достаточна мощность 500 л. с. (при 25 циклах прессования в час)
[Ю2].
При выборе привода установки нужно учитывать условия
предполагаемой работы на прессах, график отбора рабочей жид-
кости во времени и стоимость установки. Исходя из анализа этих
условий, можно решить вопрос об экономичности выбираемого
привода для данной группы гидравлических механизмов.
Типы гидроприводов, их особенности и области применения
369
На рис. 265 приведена сравнительная диаграмма различных
показателей, характеризующих работу отдельных типов гидро-
приводов. Для повышения экономичности аккумуляторного при-
вода гидравлические прессы новых конструкций выполнены с
Рис. 265. Показатели, характеризующие работу отдельных типов гид-
ропривода [102]
а —давление рабочей жидкости; б — подаваемое количество жидкости; в — иеоб-
ходим а я мощность электродвигателя
I
тремя рабочими цилиндрами, что позволяет получить три степе-
ни давления включением в работу двух крайних, одного средне-
го или всех трех цилиндров.
Ориентировочная стоимость безаккумуляторного привода со-
ставляет 15—20% от стоимости насосно-аккумуляторной уста-
новки.
24 В. В. Жолобов и Г. И. Зверев
г™ 370
Гидропривод прессовых установок
Рассмотрение преимуществ и недостатков того или иного
привода показывает, что при выборе его необходимо учитывать
следующие положения:
1) при относительно небольших перерывах в отборе рабочей
жидкости прессом (20—30% от продолжительности цикла) и от-
носительно небольших колебаниях в рабочих скоростях движе-
ния инструмента для одновременного обслуживания одного прес-
са более экономичен безаккумуляторный привод;
2) при больших скоростях прессования, т. е. больших отбо-
рах рабочей жидкости в малые промежутки времени, при значи-
тельной неравномерности отбора рабочей жидкости более эконо-
мичен аккумуляторный гидропривод.
Эти положения должны учитываться при разработке новых
установок и при выдаче заданий на проектирование прессов.
Особое значение имеет при этом определение, помимо макси-
мального усилия пресса, также и скоростных его характеристик,
дающих истинную картину режима работы пресса.
Вместе с усредненным максимальным давлением, которое
должен развить пресс при заданной скорости прессования, в за-
даниях на проектирование должны быть указаны скорости прес-
сования при максимальном усилии пресса.
ГЛАВА XXX
КОНСТРУКЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ
По конструкции аккумуляторы делятся на два основных ти-
па:
а) грузовые (с постоянной и с переменной нагрузкой);
б) пневматические (поршневые и беспоршневые).
Каждый из этих типов аккумуляторов имеет разнообразные
конструкции и размеры.
Грузовой гидравлический аккумулятор — наиболее старый
тип аккумулятора, но еще имеются установки, где такие аккуму-
ляторы работают до настоящего времени.
§ 1. ГРУЗОВОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР
Любая конструкция грузового гидравлического аккумулято-
ра состоит из двух основных узлов: неподвижного и подвижного.
На рис. 186, б приводится типовая схема устройства и подклю-
чения к сети такого аккумулятора. Насос 2, получающий жид-
кость из резервуара 6, подает ее через предохранительную ко-
робку в цилиндр аккумулятора 3. Как видно из рис. 266, цилиндр
Конструкции гидравлических аккумуляторов
371
Аккумулятора (чугунный или стальной) устанавливается на
мощной плите 1, закрепляемой на фундаменте. Боковые направ-
ляющие 2 служат для поддержки и направления хода подвижной
части аккумулятора. Все эти детали (цилиндр, плита и направ-
ляющие) являются элементами неподвижного узла аккуму-
Рис. 266. Грузовой гидравлический аккумулятор с неподвижным
цилиндром
а — схема; б — типовая установка
лятора. В цилиндр пресса через соответствующее уплотнение 3
входит плунжер 4, который в верхней своей части несет попере-
чину 5; на ней подвешивается вся грузовая подъемная часть ак-
кумулятора 6. На нижнюю часть грузовой платформы, подвешен-
ную на массивных болтах к верхней поперечине, укладывают
плиты или монтируют бак-емкость для закладки тяжелого бал-
ласта. Жидкость, попадая по трубе 7 в цилиндр аккумулятора,
давит на плунжер и поднимает его вместе с грузом. Обычно ус-
тановки снабжаются автоматически действующими переключа-
24*
chipmaker.ru
372 Гидропривод прессовых установок
телями подачи жидкости при максимально возможном подъеме
грузов аккумулятора.
Необходимый вес груза аккумулятора, а следовательно, и не-
обходимое давление в сети рабочей жидкости, подсчитываются
по формуле
Qr = — FnP,
где Qr — вес груза, кг:
т;—коэффициент полезного действия;
Fn — рабочая площадь плунжера, см2.
р — удельное давление жидкости, кг/см2.
Вследствие потерь давления на трение в направляющих и в
сальниковом устройстве, а также потерь жидкости на утечку
принимают "п = 0,8 — 0,9.
Грузовые аккумуляторы рассчитывают обычно на давление
200—300 ат. Рабочий объем такого аккумулятора доходит до
2000 л. Общая высота установки достигает 12—15 м.
Грузовые аккумуляторы громоздки, обслуживание их неудоб-
но, а сальниковое уплотнение плунжера часто выходит из строя,
давая утечку и прорыв жидкости.
Наличие больших движущихся масс и часто мгновенное пре-
кращение расхода жидкости в системе неизбежно вызывает гид-
равлический удар той или иной силы. В моменты большого от-
бора жидкости груз аккумулятора быстро движется вниз, и
мгновенная остановка груза в случае прекращения расхода жид-
кости вызывает удар во всей системе, часто приводящий к ава-
риям, а иногда к разрыву трубопровода. Это — основной недо-
статок грузового аккумулятора. Все другие конструкции акку-
муляторов не имеют больших движущихся масс и, следователь-
но, в их работе нет условий для образования удара в результате
мгновенной остановки груза при прекращении расхода жидкости
высокого давления. В настоящее время грузовые аккумуляторы
на малые объемы жидкости применяют в установках прокатных
станов.
§ 2. ПОРШНЕВОЙ ВОЗДУШНО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР
Дальнейшее развитие конструкций аккумуляторов было на-
правлено на снижение вредного влияния больших движущихся
масс.
В воздушно-гидравлических поршневых аккумуляторах груз
заменен воздушным давлением на площадь плунжера воздуш-
ного цилиндра. На рис. 267 дана схема такого аккумулятора.
На нижней плите 5 закреплен гидравлический цилиндр 2 с плун-
жером 1, производящим давление на воду, подаваемую в систе-
Конструкции гидравлических аккумуляторов
373
му трубопровода 3 к прессу. Верхняя крестовина аккумулятора
7 выполнена совместно с воздушным цилиндром и скреплена
болтами 6 с нижним основанием аккумулятора. Плунжер 4
воздушного цилиндра большего диа-
метра изготовляют вместе с плунже-
ром гидравлического цилиндра. Обыч-
но воздушный цилиндр для увеличения
объема воздуха соединен с воздушной
сетью завода или специальными воз-
душными баллонами. Общее давление
Р на плунжер воздушного цилиндра
при диаметре его Д и давлении воз-
духа рв, кг/см2, будет (без учета
потерь)
Тогда удельное давление в гидравли-
ческом цилиндре (а следовательно, и
в сети) будет
р —------ кг/сж,
nd,,
4
Откуда
где р —удельное давление жидкости
в гидравлическом цилиндре,
кг/см1-,
dn — диаметр гидравлического
плунжера, см.
Если, например, необходимо полу-
чить давление в гидравлической сети
200 кг/см2, а давление заводской воз-
Рис. 267. Схема воздушно-
гидравлического поршнево-
го аккумулятора
душной сети 8 ат, то размеры плунжера воздушного цилиндра
аккумулятора могут быть определены из соотношения:
= |/ — •
Г Рв
Приняв dn = 20 см, получим
£)п = 20 ! / 221= ЮО си.
8
chipmaker.ru
374 Гидропривод прессовых установок
Равномерность давления такого аккумулятора зависит от
объема воздушного цилиндра или присоединенной к нему воз-
душной емкости. Это объясняется тем, что при работе воздушно-
поршневого аккумулятора только на объеме воздуха воздушного
цилиндра с изменением положения поршня изменяется удельное
давление на поршень воздушного цилиндра. Следовательно,
изменяется и давление в гидравлической сети.
Объем воздуха при нижнем положении поршня 4 будет равен
В верхнем положении поршня объем воздуха составит
?2 = Л2----- .
4
Соответственно этим положениям поршня и удельное давле-
ние на плунжер будет различно и равно рвх, рв2.
Следовательно, общее давление будет
Л2
4
в нижнем положении и
в верхнем положении.
Известно, что
Pi _ =
Рг Лх
Следовательно, общее давление плунжера будет зависеть от
его положения по высоте:
Р1 _ /12
Р2 Л. ’
и потому при малом объеме воздушного цилиндра перепад дав-
ления аккумулятора будет большим. Перепад давления жидко-
сти таких установок допустим в пределах 10—20%. При расчете
необходимо учитывать потери, связанные с утечкой воздуха и
жидкости через неплотности, а также потери на трение в уплот-
нении. Эти потери, очевидно, еще больше, чем у грузовых акку-
муляторов. Коэффициент полезного действия поршневых воз-
душных гидравлических аккумуляторов при хорошей работе
уплотнений достигает 0,7—0,8. Наличие сальниковых уплотне-
ний и, следовательно, потерь жидкости и воздуха является недо-
статком аккумуляторов этого типа. Поршневые воздушные ак-
Конструкции гидравлических аккумуляторов
375
кумуляторы строятся для небольших объемов (не выше 300 л) и
давлений (до 700 ат) с давлением воздуха в воздушном цилин-
дре до 20 ат.
§ 3. БЕСПОРШНЕВОЙ ВОЗДУШНО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР
Недостатки конструкций приведенных выше аккумуляторов,
заключающиеся главным образом в наличии больших движу-
щихся масс, потерях жидкости и воздуха через уплотнения, слож-
ности обслуживания таких установок, привели к необходимости
разработки более совершенного типа аккумулятора.
Рис 268 Типовая схема воздушно-гидравлического беспоршневого
аккумулятора;
/ — воздушные баллоны; 2 — жидкостный баллон; 3 — компрессор; 4 — насос высо-
кого давления; 5 — указатель уровня воды; 6 — главный запорный вентиль; 7 — охо-
лостнтель насоса
Воздушно-гидравлический беспоршневой аккумулятор в на-
стоящее время является наиболее совершенной конструкцией,
в которой устранены все недостатки как грузового, так и воз-
душно-гидравлического поршневого аккумулятора.
Воздушно-гидравлический беспоршневой аккумулятор имеет,
кроме того, совершенную систему блокировки автоматизации и
сигнализации работы всей установки насосно-аккумуляторной
станции и подключенной к ней сети высокого давления с гид-
равлическими исполнительными механизмами.
Система автоматического управления обеспечивает надежную
и безопасную работу установки, конечно, при соблюдении пра-
вил обслуживания и ухода за всеми ее механизмами.
На рис. 268 приведена типовая схема воздушно-гидравличе-
ского аккумулятора.
376
Гидропривод прессовых установок
Воздушные баллоны 1 заполняются воздухом под давлением
при помощи компрессора 3. Жидкость в баллоне 2 находится
под давлением воздуха, так как воздушные баллоны соединя-
ются с жидкостными.
Вся работа установки автоматически регулируется специаль-
ными устройствами 5 различных конструкций, предохраняющи-
ми систему при резком снижении или повышении уровня жидко-
сти в жидкостных баллонах.
Из схемы видно, что давление жидкости в жидкостных бал-
лонах соответствует давлению в воздушных. Однако по мере
понижения уровня жидкости в жидкостном баллоне давление в
сети вследствие расширения воздуха снижается. Перепад дав-
ления между верхним и нижним уровнем жидкости в основном
зависит от соотношения объемов жидкостных и воздушных бал-
лонов.
Практически допустим перепад давления в сети не более 10%.
Поэтому объем воздушных баллонов должен в 10—12 раз пре-
вышать рабочий объем жидкостных баллонов, т. е.
V = —- V
v воз k ж»
“Л
где VR03 — объем воздушных баллонов;
— объем жидкостных баллонов;
ад—коэффициент перепада давления (0,08—0,10).
Объемные (утечка) и механические потери в воздушно-
гидравлическом аккумуляторе невелики. Они вызываются утеч-
кой через соединения в трубопроводах и растворением воздуха
в напорной воде. Кроме того, попеременное расширение и сжа-
тие воздуха при колебаниях уровня рабочей жидкости в баллоне
создает потери энергии термодинамического характера. Общий
коэффициент полезного действия воздушно-гидравлического ак-
кумулятора принимают равным 0,95.
Аккумуляторы строят для различных давлений, большей ча-
стью на 200—300 ат.
Объем жидкостных резервуаров раньше составлял до 8000 л
в одной бутыли. В настоящее время общие воздушные и жидко-
стные емкости составляют из батарей сравнительно небольших
бутылей емкостью не более 500 л каждая. Это удешевляет изго-
товление баллонов, а следовательно, и всей установки, упрощая
вместе с тем ее монтаж.
Обычно бутыли располагаются вертикально, но при необхо-
димости их расположение может быть и горизонтальным; в по-
следнем случае вся установка чрезвычайно упрощается и может
быть быстро смонтирована.
Типовая установка небольшого воздушного гидравлического
аккумулятора состоит из двух воздушных баллонов, соединен-
Конструкции гидравлических аккумуляторов
377
ных с одним жидкостным, который присоединяется к сети высо-
кого давления. Вертикальный трехплунжерный насос и ком
п.рессор соединены с соответствующими баллонами.
Современный тип мощных насосно-аккумуляторных устано-
вок приводится на рис. 269; насосно-аккумуляторная станция
смонтирована из 4 самостоятельных блоков, причем в состав
каждого блока, как это видно из рисунка, входят: насос с приво-
дом, питательный бак (он же бак для возвратной жидкости), че-
тыре жидкостных и 12 воздушных баллонов с соответствующей
автоматикой управления.
Рис. 269. Современная мощная воздушно-гидравлическая аккумуляторная
установка
Одним из преимуществ воздушно-гидравлических аккумуля-
торов, по сравнению с грузовыми, является малая площадь и вы-
сота здания, необходимого для их установки.
На рис. 270 приведена схема установки насосно-аккумулятор-
ных станций одинаковой мощности и занимаемая ими площадь
при грузовом и воздушно-гидравлическом аккумуляторах. Пло-
щадь, занимаемая установкой с грузовым аккумулятором, со-
ставляет 81,5 л«2 (45,5 л:2 под насосами и 36,0 л«2 под аккумулято-
рами, т. е. почти в три раза больше, чем для установки с воздуш-
но-гидравлическим аккумулятором (всего 31,0 м2, из которых
23,5 м2 под насосами и 7,5 м2 под аккумулятором).
378
Гидропривод прессовых установок
Монтаж, обслуживание, надзор и ремонт современных насос-
но-аккумуляторных установок должны осуществляться хорошо
обученным, опытным и квалифицированным персоналом, так как
даже небольшие неточности в обслуживании могут привести к
крупным авариям. Какие-либо ремонты при работающей уста-
новке без предварительного снятия давления и изоляции уча-
стка, подлежащего ремонту, категорически запрещаются.
Рис. 270. Насосно-аккумуляторная станция одинаковой
мощности:
а — с воздушно-гидравлическим аккумулятором; б — с грузовым ак-
кумулятором; / — площадь, занятая насосами; 2—площадь, заня-
тая аккумуляторами
Для предотвращения нарушения режима работы насосно-
аккумуляторной станции и подключенной к ней сети высокого
давления с исполнительными механизмами во всех современных
установках предусматривается устройство довольно совершен-
ной автоматической блокировки всего управления насосно-акку-
- муляторной станции.
ГЛАВА XXXI
КОНТРОЛЬНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И
БЛОКИРОВКА НАСОСНО-АККУМУЛЯТОРНЫХ УСТАНОВОК
§ 1. ТИПЫ КОНТРОЛЬНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Современные насосно-аккумуляторные станции обычно об-
служивают довольно разветвленную сеть различных установок
с подключенными к ним разнообразными исполнительными ме-
Контрольно-распределительные устройства и блокировка установок 379
ханизмами. Различный расход жидкости высокого давления при
работе этих механизмов, обусловленный разной конструкцией и
мощностью гидравлических прессов, подключаемых к насосно-
аккумуляторной станции, вызывает непрерывное колебание
уровня жидкости в аккумуляторе.
Контрольно-распределительные устройства насосно-аккуму-
ляторных установок должны точно и быстро регулировать по-
дачу рабочей жидкости в соответствии с потребностью подклю-
ченных к сети высокого давления механизмов.
Большой расход жидкости гидравлическими прессами вызы-
вает снижение ее уровня в жидкостных баллонах аккумулятор-
ной установки. Регулирующее устройство должно в такие мо-
менты или усилить работу насосов (включением дополнитель-
ных насосов), или своевременно прекратить подачу жидкости в
систему, так как попадание воздуха в систему недопустимо ни
при каких обстоятельствах (в этом случае пресс как бы прев-
ращается в молот с ударным действием главного плунжера,
что может привести к аварии пресса).
С другой стороны, прекращение или сокращение расхода
жидкости в системе повышает уровень ее в баллонах, и тогда
контрольно-распределительные устройства должны своевремен-
но частично или полностью отключить насосы от сети, переводя
их работу вхолостую («на себя»), В отличие от поршневых ак-
кумуляторов контрольно-распределительные и блокировочные
устройства беспоршневых аккумуляторов весьма сложны, что,
однако, не снижает их надежности в эксплуатации. Современ-
ная блокировка насосно-аккумуляторной установки позволяет
почти все процессы ее работы проводить автоматически. Кроме
того, для большой надежности действия блокировки предусмат-
ривается двойная, а иногда и тройная повторная защита. Прин-
цип действия блокировочных и контрольно-распределительных
устройств обычно основывается на изменении объема жидкости
или на изменении давления, а иногда на изменении объема и
давления совместно. Блокировка имеет две основные конструк-
ции: с поплавковым и с беспоплавковым датчиком.
При любом датчике контрольно-распределительное устрой-
ство должно управлять следующими основными механизмами
установки:
1) главным запорным вентилем (автоматическим запорным
вентилем), прекращающим подачу жидкости в систему из акку-
мулятора при заданном уровне ее в жидкостном баллоне;
2) распределительным клапаном (охолостителем) каждого
насоса, подключенного к сети, включающим его на подачу жид-
кости в магистраль высокого давления и аккумулятор или пе-
реключающим работу насоса вхолостую («на себя»).
r.ru
380
Гидропривод прессовых установок
В современных установках датчик действует на электриче-
ское устройство, управляющее запорными или перепускными
клапанами, при помощи соленоидных проводов.
§ 2. ПОПЛАВКОВОЕ КОНТРОЛЬНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ
УСТРОЙСТВО
Первые конструкции контрольно-распределительных устрой-
ств воздушно-гидравлических аккумуляторов были основаны на
поплавковом принципе, дальнейшее развитие этих устройств
только видоизменяло их конструкцию, оставляя поплавковый
принцип как наиболее надежный.
В начале поплавок находился внутри жидкостного баллона;
это вызывало неудобства как для эксплуатации, так и для кон-
структивного оформления. В современных конструкциях по-
плавковое устройство выносится в отдельный узел, сообщаю-
щийся с жидкостным и воздушным пространством баллона ак-
кумулятора. На рис. 271 дана схема мощной насосно-аккуму-
ляторной установки с двумя большими по объему (1000 л) воз-
душными баллонами 1 и водяным баллоном 2, емкостью рабо-
чей части 2000 л с внутренним деревянным поплавком 3. Попла-
вок подвешен через блок 5 внутри баллона и в зависимости
от высоты уровня жидкости в баллоне перемещают по верти-
кали распределительный груз 6 через систему блоков 4. В рас-
пределительном устройстве, состоящем из трех распределитель-
ных коробок 7, 8, 9, груз может поочередно включать или вы
ключать рабочее давление в зависимости от уровня жидкости в
жидкостном баллоне. При большом расходе рабочей жидкости
поплавок в жидкостном баллоне опускается в свое нижнее поло-
жение и, поднимая распределительный груз 6, при помощи его
поворачивает рычаг распределительной коробки 7 на положе-
ние «давление». При таком положении рычага жидкость высо-
кого давления подается по трубе 10 и захлопывает автоматиче-
ский запорный клапан И главного запорного вентиля 12. При
этом прекращается дальнейшее расходование жидкости высоко-
го давления из баллона, чем предупреждается попадание воз-
духа в рабочий трубопровод. Таким образом, подключенные к
сети исполнительные механизмы предохраняются от возможной
аварии. Так как расход жидкости прекращен, а насосы про-
должают работать, то поплавок по мере заполнения баллона
поднимается и этим опускает распределительный груз. Рычаг
коробки 7 распределительным грузом становится на положение
«сток», автоматический клапан вновь открывается и расход
жидкости опять возможен. При дальнейшем наполнении жидко-
стного баллона распределительный груз, опускаясь, переведет
рычаг коробки 8 на положение «сток» и этим откроет в распре-
382
Гидропривод прессовых установок
стает и уровень
Рис. 272. Жидкостный
баллон с внешним по-
плавковым датчиком
делительной коробке 13 насоса 14 клапан, который до сих пор
удерживался давлением жидкости на него, поступавшей через
золотниковое устройство 15 (при открытом клапане работает
вхолостую — «на себя»). Так же отключается и второй насос при
дальнейшем подъеме жидкости в баллоне и, следовательно, опу-
скается распределительный груз. Если расход жидкости возра-
понижается, то вновь включается сначала
второй, а затем и первый насос. По схеме
на рис. 271 можно проследить работу все-
го устройства при различных положе-
ниях поплавка, а следовательно, и рас-
пределительного груза.
При работе насосов жидкость высоко-
го давления подается в магистраль к
прессам или в аккумулятор, проходя че-
рез обратные клапаны 16, установленные
на линии для каждого насоса. Насосы
питаются из бака 17, куда от прессов
поступает отработанная жидкость. Как
было указано выше, расположение дат-
чика-поплавка внутри баллона создает
неудобства при обслуживании и надзоре
как за самим поплавком, так и за систе-
мой блоков и тросов, а также уплотне-
ний вала, идущего к распределительному
грузу.
В некоторых конструкциях установок
поплавок подвижно укреплен на штанге,
проходящей внутри баллона. При движе-
нии по штанге (вверх и вниз) поплавок при помощи зубчатой
и рычажной передач закрывает или открывает соответствующие
распределительные устройства. Эта конструкция также не полу-
чила распространения ввиду сложности обслуживания.
Вынесение поплавка из баллона позволило устранить основ-
ные недостатки описанных выше конструкций и сделать доступ-
ным для обслуживания и ремонта все распределительное уст-
ройство. На рис. 272 приведена такая установка с вынесенным
поплавковым устройством. Деревянный поплавок здесь заменен
качающимся ртутным поплавковым выключателем, замыкаю-
щим или прерывающим электроцепь питания соленоида. Соле-
ноиды, в свою очередь, управляют теми же устройствами, ко-
торые были описаны выше, т. е. главным запорным вентилем
(его автоматическим клапаном) или распределительными уст-
ройствами у насосов, переводящими их работу «на себя» или
на сеть, в зависимости от уровня жидкости в жидкостном бал-
лоне.
Контрольно-распределительные устройства и блокировка установок 383
Имеющиеся в приведенной конструкции три камеры 1, 2, 3
через трубопроводы соединены с воздушным и жидкостным про-
странством жидкостного баллона. В каждой камере расположе-
ны поворачивающиеся около оси рычаги. На одном конце ры-
чага укреплен поплавок 4. который может быть поднят жид-
костью по мере заполнения той или иной камеры. На противо-
положном конце рычага находится дугообразный магнит; при
повороте рычага он действует на ртутный выключатель («свин-
ку»), включающий или выключающий ток в линии, идущей к
электромагнитам управляющих клапанами соленоидов.
Однако рассмотренная конструкция тоже имеет свои недо-
статки (особенно работа ртутных выключателей поплавкового
устройства).
Разберем одну из последних наиболее совершенных конст-
рукций контрольно-измерительных устройств с поплавковым
датчиком.
§ 3. КОНТРОЛЬНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОПЛАВКОВЫМ ДАТЧИКОМ
Для повышения надежности контрольно-распределительно-
го устройства, улучшения контроля за его исправностью, облег-
чения обслуживания и ремонта конструкция, показанная на
рис. 273, предусматривает установку одновременно двух поплав-
ковых устройств.
Такая конструкция позволяет при работе на одном устрой-
стве проверять второе резервное устройство, а применение элек-
тромагнитной системы обусловливает надежное управление
всем распределительным устройством насосно-аккумуляторной
станции.
На рис. 273, а дан общий вид жидкостного баллона 1 с уста-
новленными к нему двумя контрольно-распределительными тру-
бами 2. Как и в предыдущих конструкциях, эти трубы соеди-
няются с воздушным и жидкостным пространством баллона. В
трубах размещены датчики-поплавки (в каждой трубе по од-
ному поплавку). При изменении уровня жидкости в баллоне
соответственно поднимается или опускается поплавок, проходя
через ряд контрольных катушек 3.
Поплавок, изготовленный из алюминия, снабжен на одном
конце муфтой из мягкого железа. При прохождении железной
муфты поплавка через поля контрольных катушек возбуждают-
ся соответствующие электрические реле, связанные с электро-
указателями высокой или низкой жидкости, или с соленоидным
приводом управления главного запорного вентиля всей систе-
мы, или с управлением перепускными клапанами насосов. Уста-
новка обычно снабжается всеми сигнальными устройствами как
световыми, так и звуковыми.
chipmaker.ru
384
Гидропривод прессовых установок
На рис. 273, б показан разрез жидкостного баллона и трубы
поплавковой камеры с указанием назначения каждой конт-
рольной катушки при соответствующем уровне жидкости и, сле-
Рис. 273. Жидкостный баллон аккумулятора с электромагнит-
ным поплавковым датчиком:
а — вид со стороны контрольных труб; б — разрез бутыли и контрольной
трубы; А—сигнал о высоком уровне воды; В — насосы № I и 3, пере-
пускной клапан открыт; С — насосы № 2 и 4, перепускной клапан открыт;
D — лампа зеленого цвета от пресса; Е — насос № 1, перепускной клапан
закрыт; F — насос № 2, перепускной клапан закрыт; G — насос №3, пере-
пускной клапан закрыт; М — насос № 4, перепускной клапан закрыт;
Е— зеленая лампа на прессе погашена; / — запорный клапан открыт;
К — запорный клапан закрыт (сигнал низкой воды), L—запорный клапан
закрыт (сигнал низкой воды)
довательно, определенном давлении ее в баллоне. При среднем
режиме расхода жидкости в системе уровень ее в баллоне будет
соответствовать положению поплавка (его железной муфты) на
уровне катушки D. При увеличении расхода жидкости поплавок
будет опускаться и поочередно проходить уровень катушки Е,
Контрольно-распределительные устройства и блокировка установок 385
F, G, М; соответствующие каждому из этих положений реле
будут включать насосы № 1, 2, 3, 4 и тем увеличивать подачу
жидкости в систему. При дальнейшем снижении уровня жидко-
сти поплавок пройдет катушку И, которая через соответствую-
щее реле погасит «зеленую» лампу у прессов, подключенных к
системе, сигнализируя необходимость прекращения работы
пресса, а следовательно, и расхода жидкости. Если все же рас-
ход ее продолжается и уровень ее в баллоне падает, запорный
вентиль системы при прохождении поплавка через катушку К
и L автоматически закрывается; одновременно подается звуко-
вой сигнал «низкой воды». После прекращения расхода жидко-
сти в системе жидкостный баллон вновь начинает наполняться,
поплавок поднимается и, проходя через контрольную катушку
I, вновь откроет запорный 1вентиль. В течение всего этого вре-
мени все насосы продолжают работать, наполняя аккумулятор.
Нормальная работа на прессах разрешается при достиже-
нии уровня жидкости в аккумуляторе, соответствующего поло-
жению поплавка на уровне катушки D.
Подъем ее выше этого уровня и прохождение поплавка че-
рез контрольные катушки С и В вызовет переключение работы
насосов «на себя», а при уровне, соответствующем положению
поплавка в катушке А, будет дан сигнал высокого уровня.
Общая схема насосно-аккумуляторной станции с контроль-
но-распределительной установкой, с датчиком от поплавкового
электромагнитного устройства приведена на рис. 274. В схему
включены четыре жидкостных баллона 1 рабочей емкостью
2500 л и 30 воздушных баллонов 2 емкостью 500 л, разбитых на
две секции, соединенные с жидкостными баллонами через воз-
душную магистраль 3. При зарядке аккумулятора воздух в бал-
лоны нагнетается компрессором высокого давления 4 через рас-
пределительные коробки 5, причем каждая группа воздушных
баллонов может быть отключена от системы. По мере потери
воздуха через неплотности и частично от растворения его в
жидкости компрессор производит его подкачку (компрессор
3-ступенчатый, производительностью 29,5 м2/час при 200 пт;
мощность мотора 10 л. с., п= 1450 об/мин). На одном из жид-
костных баллонов установлены две контрольные трубы 6 с по-
плавковым электромагнитным устройством. Каждая из труб
может быть отключена от системы для осмотра, очистки или ре-
монта при помощи запорных вентилей 7. Жидкостные баллоны
соединены между собой трубопроводом 8, а при помощи трубо-
проводов 9 — с главным запорным вентилем 10. Трубопровод
11 присоединен к расходной сети высокого давления 12 (на
рис. 274 магистральная разводка высокого давления кольце-
вая, что нецелесообразно, так как в замкнутых системах гид-
равлический удар сказывается сильнее, чем в тупиковой).
25 В. В. Жолобов и Г. И. Зверев
chipmaker.ru
Рис, 274. Схема гидравлической установки с насосно-аккумуляторной станцией
(с электромагнитным поплавковым датчиком)
Контрольно-распределительные устройства и блокировка установок 387
Горизонтальные 3-плунжерные насосы I, II, III, IV являют-
ся основными питающими агрегатами; производительность каж-
дого насоса в данном случае 970 л1мин при 200 ат. Рабочая
мощность мотора приводного насоса 600 л. с. Насосы питают-
ся жидкостью из напорного бака большой емкости 13 через спе-
циальные секционные фильтры 14. По трубопроводу 15 жид-
кость поступает к каждому из насосов в распределители 16
и под небольшим давлением подается к всасывающим клапа-
нам насосов. В напорный бак 13 направляется отработанная
жидкость от прессов по трубопроводам 17. Баки низкого давле-
ния 18, устанавливаемые у каждого пресса, подают жидкость
на пресс для совершения их нерабочих ходов. При каждом цик-
ле прессования вся жидкость после работы возвращается в бак
низкого давления и получающийся избыток ее подается в ма-
гистраль 17 и далее в напорный бак насосной станции для пита-
ния насосов. В целях снижения вредного действия жидкости на
трубопроводы, ходовые узлы пресса и органы управления не-
обходимо во всех случаях в качестве рабочей жидкости исполь-
зовать водо-масляную эмульсию, а не чистую воду.
Обычно рабочая жидкость аккумуляторной установки содер-
жит не менее 2—3% эмульсола Э-2 по ГОСТ 1975—43 (эмуль-
сол подбирают в зависимости от химического анализа питатель-
ной воды). В связи с потерями жидкости вследствие неплотно-
стей соединений и сальниковых уплотнений рабочая жидкость
разбавляется водой, наполняющей напорный бак, и, следова-
тельно, состав ее меняется. Поэтому эмульсол периодически до-
бавляют в жидкость, чтобы не допустить ее обеднения и, сле-
довательно, коррозии узлов и деталей гидравлической установ-
ки.
Изменение уровня жидкости в баллоне вызывает соответст-
вующее перемещение поплавка в контрольной трубе, в связи с
чем железный сердечник проходит через те или иные поля ка-
тушки, охватывающие контрольную трубу. Проходя поля ка-
тушки, железный сердечник возбуждает соответствующее элек-
трическое реле, связанное с электроуказателями высокой и низ-
кой жидкости, или управляющее соленоидами автоматического
запорного вентиля 19 или автоматических перепускных клапа-
нов 20—23 каждого из подключенных насосов. Таким, образом,
назначение контрольно-распределительного устройства заклю-
чается в автоматическом управлении основными органами уста-
новки, а именно:
1) главным запорным вентилем (автоматическое включение
и отключение расхода воды);
2) специальными распределительными клапанами у каждо-
го насоса (автоматически включающими подачу жидкости насо-
сами в систему или переводящими его работу «на себя»);
25*
chipmaker.ru
388 Гидропривод прессовых установок
3) автоматическими указателями уровня жидкости или мак-
симального давления (световые и звуковые сигналы);
4) автоматическими устройствами для отключения электро-
привода насосов (при отказе в действии других устройств).
§ 4. БЕСПОПЛАВКОВОЕ КОНТРОЛЬНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ
УСТРОЙСТВО
Одним из типов контрольно-распределительных устройств
насосно-аккумуляторных установок является конструкция с
электроавтоматическим датчиком.
На рис. 275 представлена схема такой установки. Электро-
автоматический датчик 16, управляющий сигнализацией уровня
жидкости в аккумуляторе и переключающий режим работы на-
сосов, представляет собой стальную коробку в виде двух сооб-
щающихся сосудов, частично заполненных ртутью. Один из со-
судов соединен с нижней частью жидкостного баллона акку-
мулятора, а второй — с воздушной ее частью, как указано спра-
ва на рис. 275. Следовательно, в правом сосуде над ртутью бу-
дет находиться напорная жидкость, а в левом—сжатый воз-
дух. По мере повышения уровня жидкости в аккумуляторе дав-
ление столба жидкости на ртуть будет увеличиваться, а уровень
ртути в нем понижаться. В левом сосуде соответственно уровень
ртути будет .повышаться. Через крышку левого сосуда пропуще-
ны контрольные стержни различной длины, подключенные к
электросети управления. Поверхность ртути в левом сосуде при
повышении уровня соприкасается с тем или иным контрольным
стержнем и производит замыкание цепи управления распреде-
лительным или сигнальным устройством. Проследим работу та-
кого устройства при подъеме жидкости в аккумуляторе, т. е.
при его наполнении.
Как и в описанной выше установке с поплавковым датчиком,
в схему включаются следующие устройства: главный запорный
вентиль 1 с клапаном 2, автоматически управляемым соленоид-
ным устройством 4, действующим на клапанный распредели-
тель 3. Кроме того, у каждого подключенного к системе насоса
подлежит управлению перепускное (охолостительное) устройст-
во 5, управляемое электромагнитом 6 с клапанным распреде-
лителем 7. При наполнении аккумулятора насосы должны пода-
вать жидкость в систему, а следовательно, перепускной клапан
8 распределителя 7 должен быть закрыт. Это может быть осу-
ществлено, если на поршень 9 будет давить жидкость от акку-
мулятора, для чего необходимо, чтобы соленоид 6 был под то-
ком и, следовательно, его сердечник подтянут. В таком поло-
жении клапан 10 распределительной коробки будет поднят,
жидкость высокого давления поступит в охолоститель 5 и за-
390
Гидропривод прессовых установок
кроет клапан 11. Насос будет работать на аккумулятор. Управ-
ление соленоидом 6 осуществляется, как это указывалось выше,
замыканием цепи при помощи одного из контрольных стержней
в ртутной коробке. Однако в этот момент еще невозможен рас-
ход жидкости из аккумулятора, а поэтому автоматический кла-
пан 2 главного запорного вентиля 1 должен быть закрыт. Как
видно из рис. 275, закрытие автоматического клапана возмож-
но при снятии высокого давления из камеры 12; следовательно,
соленоид распределительного устройства 3 должен быть обес-
точен и его сердечник опущен.
В этом положении клапан 13 распределителя 3 закроется, а
клапан 14 откроется, соединив камеру 12 с низким давлением
и этим закрыв автоматический запорный клапан 2. Дальней-
ший подъем жидкости в баллоне вызовет подъем ртути в ле-
вом сосуде ртутной коробки и замыкание цепи управления, от-
крывающего главный запорный вентиль для работы аккумуля-
тора на исполнительные механизмы. При дальнейшем подъеме
жидкости работа насосов переводится на холостой ход («на
себя»). Одновременно с управлением различными распредели-
тельными механизмами зажигаются лампы указателей уровня
воды 15. Установка с электроавтоматическнм устройством ра-
ботает надежно, но также требует тщательного ухода и надзо-
ра за всеми механизмами, особенно за состоянием ртутного
устройства и его контактных стержней.
Описанные контрольно-распределительные устройства яв-
ляются типовыми; они наиболее распространены в аккумуля-
торных установках, работающих на питание сети с подключен-
ными к ней горизонтальными и вертикальными прессами.
§5. КОНТРОЛЬНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МАЛЫХ
РАСХОДОВ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ
При сравнительно малых расходах жидкости высокого дав-
ления (прессы с малым рабочим ходом, малыми скоростями и
др.) применяются специальные контрольно-распределительные
устройства. Рассмотрим два типа таких установок: с воздушно-
гидравлической блокировкой и с контактными манометрами
[151].
Особенностью контрольно-распределительного устройства с
воздушно-гидравлическим датчиком является подключение к
системе управления двух (а иногда и более, в зависимости от
числа насосов) баллонов с постоянным давлением. В одном
баллоне давление на 1—1,5% превышает минимально установ-
ленное рабочее давление, а во втором оно на 1—1,5% меньше
максимального давления в рабочей сети.
Контрольно-распределительные устройства и блокировка установок 391
Схема такой установки дана на рис. 276. Баллон 1 управ-
ляет автоматическим клапаном 2 главного запорного вентиля
3, который отключает аккумулятор 4 от расходной сети, иду-
щей к прессам, в случае большого расхода жидкости и, следо-
вательно, падения давления. Из схемы видно, что в случае по-
нижения давления в потребляющей сети автоматический кла-
пан 2 будет закрыт давлением жидкости баллона 1. Баллон 5
управляет распределительным клапаном насоса, переводя его
работу на сеть или на слив («на себя»). На рис. 276 показано
положение клапанов в распределительной коробке 6 насоса 7
при его работе «на себя». При снижении давления в сети ниже
давления в баллоне 5 поршень цилиндра управления 8 будет
находиться в правом положении, открывая клапан высокого
давления коробки 9. Поступая через него в распределительную
коробку насоса, жидкость высокого давления закроет пере-
пускной клапан. Насос будет работать на сеть через невозврат-
ный клапан 10. При повышении давления происходит обратное
переключение работы насоса «на себя».
В контрольно-распределительных устройствах второго типа
в качестве основных датчиков применены контактные маномет-
ры, установленные на различные давления в аккумуляторе, в
зависимости от положения уровня жидкости. Кроме того, верх-
ний и нижний уровни жидкости контролируются дополнитель-
ным поплавковым устройством (с ртутными «свинками»), кото-
рое было описано выше. Как видно из схемы, показанной на
рис. 277, контактные манометры установленные на различ-
ные давления, управляют соленоидными устройствами, которые
заведуют работой воздушных гидравлических клапанов. Как и
в любой системе, автоматический клапан 2 является главным
запорным вентилем системы. Перепускные клапаны 3 у каждо-
го насоса переключают их работу на давление или на слив. На
рис. 277 воздушная линия, управляющая клапанами, показана
пунктиром, разводка жидкости—сплошными линиями.
В случае неисправности контактной сети при высоком или
низком уровне жидкости в аккумуляторном баллоне 4 вступа-
ют в работу поплавковые устройства 5; при низком уровне они
закрывают главный запорный вентиль, при высоком уровне
жидкости поплавковое устройство отключает от сети все на-
сосы.
На ;рис. 278 приведена схема распределителя насоса вы-
сокого давления, работающего от управляемой воздушной се-
ти. Рабочая жидкость подается в сеть через обратный клапан
1, при этом управляемый клапан 2 закрыт, так как жидкость
высокого давления попадает в полость под клапаном 2, прижи-
мая его к седлу. Игольчатый клапан 3 прижат к своему седлу,
так как давление воздуха подается на мембрану 4. При снятии
chipmaker.ru
Питание
насосов
Рнс. 277. Схема управления насосно-аккумуляторной установки с
манометрическим датчиком
Рис. 278. Распределитель насоса с
пневматическим управлением
394
Гидропривод прессовых установок
давления с мембраны 4 игольчатый клапан 3 открывается. Дав-
ление над клапаном 2 теперь меньше, чем под клапаном, он
откроется и переведет работу насоса на слив.
Так же устроен и автоматический запорный клапан (клапан
минимального давления).
Подачей воздуха управляют соленоидные клапаны распре-
делителя, которые получают импульс от контактного мано-
метра.
§ 6. УПРАВЛЕНИЕ ГЛАВНЫМ ЗАПОРНЫМ ВЕНТИЛЕМ И РАСПРЕДЕ-
ЛИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ НАСОСОВ
Главный запорный вентиль
Конструкция главного запорного вентиля должна предус-
матривать и ручное, и автоматическое отключение аккумуля-
торной установки от сети во всех случаях неисправности в ра-
боте потребителей жидкости, вызывающих увеличение ее рас-
хода.
На рис. 271 можно видеть основные узлы запорного венти-
ля, состоящие из ручного запорного клапана /8; автоматически
управляемого клапана 11, обратного клапана 19 и предохрани-
тельного клапана 20.
Чтобы закрыть автоматический клапан И, необходимо по-
дать жидкость высокого давления в камеру 21 над клапаном.
Вследствие различия в величине 'площадей, на которые с обеих
сторон клапана передается давление, клапан 11. закроется и,
следовательно, аккумулятор отключится от сети.
Отключением камеры 21 от высокого давления откроется
автоматический клапан и подключится аккумулятор к сети по-
требления.
Пуск или отключение жидкости высокого давления от ка-
меры 21 управляется, как показано на рис. 274, соленоидным
устройством с двумя соленоидами 24, сердечники которых пе-
реключают золотниковый клапан коробки 25.
В задачу обратного клапана 19 (см. рис. 271) входит про-
пуск жидкости от насосов в аккумулятор при закрытом авто-
матическом клапане, т. е. в том случае, когда расход жидкости
из аккумулятора еще невозможен и он продолжает наполнять-
ся от насосов.
Во всех случаях необходимо перед пуском насосов открыть
главный запорный вентиль при помощи маховика 18, связан-
ного с клапаном.
Предохранительный клапан 20, устанавливаемый на макси-
мальное давление, срабатывает при его повышении.
Контрольно-распределительные устройства и блокировка установок 395
Распределительное (перепускное) устройство
насосов (охолоститель)
У каждого насоса устанавливается автоматически управля-
емое распределительное устройство (см. 25 на рис. 274), пере-
водящее работу насоса на питание сети и аккумулятора или на
работу насоса «на себя»,
без передачи жидкости в
магистраль высокого дав-
ления.
Как и у главного за-
порного вентиля, пере-
пускным клапаном у на-
сосов управляют при по-
мощи соленоидного уст-
ройства, связанного элек-
трически с катушками
контрольной трубы и дей-
ствующего на вспомога-
тельное распределитель-
ное устройство (золотни-
ковый клапан или клапан
иной конструкции), по-
дающее жидкость или
прекращающее подачу
жидкости высокого дав-
ления в камеру перепуск-
ного клапана. На рис. 279
показана конструкция та-
кого устройства. Распре-
делительный клапан (охо-
лоститель) присоединяет-
ся к коллектору высокого
давления насоса, подаю-
Рис. 279. Схема перепускного клапана
насоса охолостителя
щего жидкость в аккуму-
лятор или питательную
сеть. Камера 1 над клапа-
ном 2 соединена с высо-
ким давлением при помо-
щи вспомогательного устройства, и в силу разной величины
площадей, на которые передается давление, она остается закры-
той для жидкости высокого давления. При необходимости пре-
кратить подачу жидкости в сеть или аккумулятор распредели-
тельное устройство прекращает подачу давлений на клапан 2
через камеру 1 и дальнейшая работа насоса переводится на
холостую («на себя»)—жидкость подается во всасывающее
396
Гидропривод прессовых истановок
устройство насоса. К коллектору высокого давления насоса при-
соединен также обратный клапан, который пропускает жидкость
высокого давления в сеть в одном направлении. При переклю-
чении насоса на холостой ход жидкость высокого давления из
сети не может пройти к насосу. Конструкции охолостителей как
самого клапана, так и управляющего устройства бывают раз-
личными. В установках с грузовым аккумулятором управление
охолостителем насоса обычно осуществляется от золотникового
распределителя.
ГЛАВА XXXII
НАСОСЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
В зависимости от конструкций насосы, применяемые для
питания гидравлических прессов, можно разделить на четыре
типа: а) плунжерные; б) лопастные; в) шестеренные; г) цен-
тробежные.
Плунжерные насосы, в свою очередь, делятся на два типа:
а) плунжерные (кривошипные) и б) ротационно-плунжерные
(с радиальным и аксиальным расположением плунжеров).
Для мощных и средних гидравлических прессов как с акку-
мулятором, так и при индивидуальном питании наибольшее
распространение получили плунжерные насосы — кривошипные
и ротационные.
§ 1. ПЛУНЖЕРНЫЕ КРИВОШИПНЫЕ НАСОСЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
(до 300 кг/см2)
В настоящее время плунжерные насосы высокого давления
бывают и вертикальные и горизонтальные. Вертикальные насо-
сы, как правило, строят на сравнительно небольшие мощно-
сти— до 100 кет. Мощность горизонтальных насосов доходит
до 1000 кет. Наибольшее распространение получил горизон-
тальный трехплунжерный насос средних размеров с подачей
рабочей жидкости до 500 л/мин при давлении 200 кг/см2. На
рис. 280 дан внешний вид насоса вертикального типа. Габарит-
ные размеры и характеристики насосов указаны в приложени-
ях XII и XIII.
Схема работы простейшего плунжерного (кривошипного)
насоса приводится на рис. 281. На схеме показан разрез кла-
панного блока насоса и расположение рабочих клапанов. При
движении плунжера насоса в сторону, показанную на рисунке
Насосы высокого давления
397
стрелкой, засасывается жидкость, поступающая под неболь-
шим давлением из бака наполнения через клапан 3. При об-
ратном движении плунжера насоса клапан 3 закрывается и
жидкость нагнетается через клапан 4.
Трехплунжерные насосы имеют три клапанных блока,
вследствие чего несколько сглаживаются толчки от подачи
жидкости в сеть к исполнительным механизмам, так как кри-
вошипы расположены под углом 120° (см. рис. 282, где показан
график подачи жидкости различными насосами).
Рис. 280. Внешний вид вертикального 3-плунжерного насоса
высокого давления
Производительность плунжерного насоса Q может быть
подсчитана по формуле [152]
„ AFn s„ .
где А—число плунжеров;
S — ход плунжера, см-,
т]0 — объемный к. п. д. насоса (ло = 0,92—0,94);
Fn—площадь плунжера, см2\
п—число ходов в минуту.
Мощность на валу насоса определяется по формуле
А/н =
0,736Qp
450 ЛэЛм
кет,
Рис. 281. Схема работы плунжерного насоса:
I — клапанная коробка; 2 — резервуар питательной воды; 3 — клапан всасыва-
ния; 4 — клапан наполнения; 5 — линия высокого давления
Насосы высокого давления
39<>
где Р — удельное давление подаваемой жидкости, кг]см.2-,
— механический коэффициент полезного действия (0,82—
0,85).
Установочная мощность двигателя на 10—15% выше рас-
четной.
§ 2. РОТАЦИОННО-ПЛУНЖЕРНЫЕ НАСОСЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Эти насосы в настоящее время начинают внедрять в группо-
вых и индивидуальных установках гидравлических прессов.
Насосы строят с постоянными и переменными подачей и давле-
нием рабочей жидкости. Ротационно-плунжерные насосы рабо-
тают только на масле (веретенное 3 или турбинное Л).
Конструктивно ротационно-плунжерные насосы выполняют-
ся с радиальным и аксиальным расположением плунжеров и
строятся на давление до 250 кг)см2 и подачу жидкости до
1000 л/мин.
На рис. 283 приведены два типа таких насосов: с радиаль-
ным и с аксиальным расположением плунжеров.
Несмотря на ряд преимуществ, ротационные насосы пока
еще не получили широкого распространения в гидравлических,
установках для прессования металлов.
В настоящее время кроме рассмотренных типов насосов
имеются также высокосортные насосы со встроенными махови-
ками для аккумулирования энергии взамен обычного водяного
аккумулятора.
§ 3. НАСОСЫ ДЛЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Насосы для вспомогательных операций бывают различных
типов:
1. Лопастные насосы строятся на давление до 70 кг/см2. Они
применяются в гидропрессовых установках для вспомогатель-
ных операций: подачи слитков в печь и к прессу, уборочных ра-
бот в цепях управления и др. Эти насосы работают только на
масле (веретенном 3 или турбинном Л).
2. Шестеренные насосы также строятся только на небольшие
давления (20—30 кг/суи2) и подачи. В гидропрессовых установ-
ках они употребляются для линий централизованной смазки и
других вспомогательных устройств. Шестеренные насосы рабо-
чую жидкость (масло) подают неравномерно — колебания до-
ходят до 15—20%.
3. Центробежные насосы бывают одноступенчатые (низкого
давления) и многоступенчатые для давления до 85—100 кг/суи2.
В гидропрессовых установках эти насосы имеют ограничен-
ное применение и обычно служат для пополнения питательных
баков и циркуляции жидкости в холодильных установках.
a
В
Рис. 283. Ротационно-плунжерные насосы с расположением
плунжеров:
а — радиальным; б — аксиальным
Производительность насосной станции
401
Насосы среднего давления иногда употребляются для пита-
ния прессов малой мощности (описание, характеристика и ос-
новные размеры насосов см. [152]).
В приложении ХУШ сообщаются характеристики лопастных
и шестеренных насосов.
ГЛАВА ХХХШ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ
§ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ВЫСОКОГО
ДАВЛЕНИЯ НА ПРЕССОВАНИЕ
За время цикла прессования рабочая жидкость высокого
давления используется непостоянно. Часть движений главного
плунжера и плунжера прошивного устройства производится на
низком давлении. Следовательно, расчет общего расхода
жидкости высокого давления как одним прессом, так и группой
прессов, может быть произведен в каждом отдельном случае
исходя из величины рабочего хода прессования, осуществляемо-
го на жидкости высокого давления и зависящего от длины прес-
суемого слитка, а также рабочего хода других цилиндров, рабо-
тающих полностью или частично на жидкости высокого
давления.
Для каждого пресса, входящего в рассчитываемую систему,
должны быть составлены таблицы процесса 'Прессования по пе-
реходам, с определением времени производства каждой опера-
ции, а также скорости движения основных и вспомогательных
механизмов. Примерные данные циклов прессования, расхода
жидкости и других видов энергии для ряда прессов приводятся
в табл. 26—33 (при прессовании различных металлов и сплавов).
Подобные таблицы составляются для наиболее жидкостноем-
кого цикла прессования, т. е. прессования на повышенных скоро-
стях, как наиболее емкого по расходу жидкости в единицу вре-
мени.
В каждом отдельном случае при составлении таблиц долж-
ны учитываться свойства прессуемого материала, а следова-
тельно, и режим самого цикла прессования (скорость исте-
чения).
Данные этих таблиц должны быть затем представлены в виде
графиков по каждому прессу. В качестве примера такие графи-
ки для 5000- и 3500-т прессов представлены на рис. 284.
26 В. В. Жолобов и Г. И. Зверев
Отбор водь/, л/гр*
ND
СП
*
Таблица 26
Расход жидкости 5000-т прессом при прессовании из сплава В05 и чистого алюминия полосы 40X320 мм
из заготовки 415x950 мм при скорости истечения 0,4 м/мин (8 м/мин для чистого алюминия)
S. Операция Диаметр плунжера* дм Площадь плунжера дмг Рабочий ход дм Скорость хода дм сек Продолжи- тельность операции** сек. Движущая сила*** Расход энергии
с О, за операцию за 1 сек.**
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 15 16 17 18 19 Ввгд -мундштука в пресс . Опускание затвора.... Подъем ножа Подача слитка к прессам . . . Захват слитка Подача слитка к прессу и пово- рот Подача слитка на ось пресса . Подвигание контейнера на сли- ток Освобождение слитка от схва- тывающего механизма Вывод механизма из-под слитка Поворот механизма на 90° . . . Отвод механизма подачи ... Прижатие контейнера Холостой ход (от наполнителя) Прессование Отвод прессштемпеля . ... Отвод контейнера Подъем затвора Подвод прессштемпеля к кон- тейнеру 1,8 1,0 1,5 2,5 1,5 1,5 2,8 2,5 1,5 1,5 1,5 2,8 14,8 14,8 2,8/1,8 2,8/1,8 1,0 14,8 2,55 0,79 1,77 4,91 1,77 1,77 6,16 4,91 1,77 1,77 1,77 6,16 192 192 3,61 3,61 0,79 192 21,4 7,0 11,0 2,5 6,8 11,0 9,5 2,5 11,0 6,8 11,0 4,3 4,2 9,5 0,1 0,1 6,5 0,1 2,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 0,8 2,5 2,5 2,5 2,5 0,8 0,8 1,4 1,4 2,5 0,8 10,7 6,0 2,8 4,4 1,0 2,72 4,4 11,9 1,0 4,4 2,72 4,4 5,4 5,25 1304(67,0) 0,7 0,7 2,6 1,25 ж в. д. с. в. ж. в. д. в. » » ж. в. д. в. » t ж. в. д. м. н. д. ж. в. д. ж в. д. ж. в. д. ж. в. д. ж. н. д. 54,15 5,5 19,5 12,3 12,0 19,5 58,6 12,3 19,5 12,0 19,5 26,5 810 1820 0,86 0,36 5,14 19,2 5,1 1,97 4,44 12,3 4,4 4,44 4,9 12,3 4,44 4,4 4,44 4,9 154 1,36 (27,16) 0,52 0,52 1,97 15,3
Производительностъ насосной станции
га СХ 0J Е °В 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Операция 1 Диаметр плунжера* дм Площадь плунжера дм3 Рабочий ход дм Скорость хода дм сек Продолжи тельность операции** сек. пг Движущая сила*** юдолженш Расход — за операцию табл. энергии за 1 сек.**
Выпрессовка прессостатка с прессштемпеля Отвод стола с мундштуком . Отделение прессостатка . Подъем ножа .... Отделение прессшайбы Обратный ход плунжера . Подъем прессшайбы Снятие изделия тия°ЗВраТ мсханизма съема изде- 14,8 1,8/1,1 2,8 1,0 2,8 2,8/1,8 192 1,6 6,16 0,79 6,16 3,61 1,5 21,4 7,0 7,0 7,0 15,2 0,1 5,2 0,81 2,51 0,81 1,4 15,0 4,1 8,7 2,8 8,7 10,8 5,0 10,0 10,0 Ж. в. д. в в » в в 288 34,3 43,0 5,6 43,0 54,9 19,2 8,4 4,9 1,98 4,9 5,06
Алюминий
Общая продолжительность за-
конченного цикла, сек. . . .
Суммарный расход Ж. В. Д. л
о
X
о
сь
о
Сплав В-95 Алюминий
1447,2 174,2
2439,66 2439,66
Среднесекундный расход Ж.В Д
л / сек..........
Максимально возможный расход
Ж. е. Д., д]сек ...........
Сплав В 95
1,71
19,2
(в течение
15 сек.)
16,06
27,16
(в тече-
ние
67 сек.)
Цифры В с^^^ахМогносятсяНк^ч*стомуВаВлНюмииию.^ ДИЗМеТр ПОЛОГОГО плунжера.
Д- жидкость высокого давления' Ж М п •«.
• Ж. . Д. жидкость низкого давления; В. — воздух- С В п «
’ с. — собственный вес.
Таблица 27 Расход жидкости 3500-/» прессом (при прессовании из сплава АМг и чистого алюминия) трубы размером 101x35 мм из заготовки 265x103 мм длиной 600 мм при скорости истечения 2,8 м^мин
(13 м/сек для чистого алюминия)
га Q. Диаметр Площадь Рабочий Скорость Продолжи- Движущая Расход энергии
0J Операция
№ ог ции плунжера дм плунжера дм3 ход дм хода дм 1 сек операции сек. сила за операцию за 1 сек. 1
1 Ввод мундштука в пресс.... 1,8 2,55 21,4 2,5 8,06 ж. в. д. 54,5 6,82
2 Опускание затвора 1,0 0,79 6,60 2,5 2,64 в 5,2 1,97 о
3 Подача слитка к прессу .... — — — — 5,0 Электро- — —
4 Подача слитка к подъемному энергия 2 СУ
механизму 1,5 1,77 11,0 2,5 4,4 в. 19,5 4,44 о
5 Захват слитка приемником . . . 2,5 4,91 2,5 2,5 1,0 в 12,3 12,3 в
6 Подача к прессу и поворот на О- 1
90° 1,5 1,77 6,8 2,5 2,72 в 12,0 4,4 §
7 Подача слитка на ось пресса . . 1,5 1,77 11,0 2,5 4,4 в 19,5 4,44 8
8 Освобождение слитка приемни- S
КОМ 2,5 4,91 2,5 2,5 1,0 > 12,3 12,3 й.
9 Надвигание контейнера на ели- о
ТОК 2,6 5,3 6,5 1,5 4,33 ж. в. д. 68,8 15,9 8
10 Прижатие контейнера ..... 2,6/1,25 4,07 6,5 1,5 4,33 ж. в. д. 53,0 12,2 £
11 Отход механизма подачи слитка 1,5 1,77 н,о 2,5 4,4 в. 19,5 4,44
12 Разворот механизма подачи на
90 е. 1,5 1,77 6,8 2,5 2,72 » 12,0 4,4
13 Возврат механизма подачи . . . 1,5 1,77 и,о 2,5 4,4 в 19,5 4,44
14 Холостой ход /от наполнителя) 12,6 124,69 15,0 2,0 7,5 ж. н. д. 1875 250
15 Прошивка изделия иглой .... 2,8/2,0 8,2 6,0 1,5 4,0 ж. в. д. 98,4 24,6
16 Прессование 12,6 124,69 6,0 — 75,6'16,2 в 750 9,9 (46,2)
17 Частичный отвод главного плун-
жера 4,3 14,52 1,0 1,0 1,0 ж. в. д. 29,4 29 1
ф. а
Продолжение табл. 27
а Е Операция Диаметр Площадь Рабочий Скорость хода дм сек Продолжи- Движущая Расход энергии
° К плунжера плунжера ХОД тельиость
2? _ дм дм1 дм операции сек. сила за операцию за 1 сек.
18 Убирание иглы 2,0 3 14 21,0 1,0 6 6 1,1 1,5 2,0 0,2 1,5 4,0 2,5 2,5 0,8 2,5 14,0 Ж. В. Д.
19 Отвод контейнера , 2,6 5,3 66,0 4,7
20 Подъем затвора 1,0/0,8 0,29 0,67 2,64 10,6 15,9
21 Выталкивание прессостатка . 12,6 124,69 1,5 21,0 21 4 1,93 0,73
22 Обратный ход . . 4,3 14,52 7,5 > 187,5 25,0
23 Вывод мундштука . 1,0/0,9 О' 15 14,0 3,35 » 606 43,2
24 Обрезка прессостатка 2,5 4,9 5,0 5 0 » 3,2 0,6
25 Освобождение прессостатка 1,0 0,79 2,0 2,0 * 24,5 12,3
26 Отделение прессшайбы 2,0 6 16 5,1 5,1 » 39,5 19,7
27 Подъем ножа . 1 ,о 0,79 6,4 31,4 4,7
28 Подъем прессшайбы . 2,04 4,03 1,95
29 Опускание подъемника . 5,0 — — —
30 Съем изделия . 3,0 — — —
31 Возврат механизма съема — — — — 5,0 5,0 — — —
Общая продолжительность законченного
Суммарный расход Ж В. Д., л . .
Среднесекундный расход Ж. В. Д., л/сек
Максимально возможный расход Ж. В. Д., л/сек.
Цикла, сек.
Сплав АМг
173,83
2033
12,99
43,2
(в течение 14 сек.)
Алюминий
114,46
2033
17,8
46,2
(в течение
16,2 сек.)
Таблица 58
Расход жидкости 3000-т прессом при прессовании латуни
№ операции Операция Площадь плунжера дм2 Рабочий ход дм Скорость хода дм,сек Продолжи* тельиость операции сек. Движущая сила Расход энергии
за опера- цию за 1 сек.
1 2 Подача слитка к прессшайбе .... Ввод слитка в контейнер 157,0 12,0 2,0 10 6,0 6 ж. н. Д. » 1880 260 313 43
3 Ввод слитка в контейнер иглой . . 21,6 157,0 21,6 21,6 157,0 3,0 157,0 0,6 3,5 2,0 18 4 157,0 18 12 2 0,4 ж. в. д. 47 118 15 28 125 8 125 2,5 7,0 4,0 54,0 12,0 313 54 14
4 4а 5 6 7 Обжатие слитка шплинтсном .... То же, иглой Прессование слитка . Открытие замка Проталкивание прессостатка .... 0,3 0,3 6,2 5,3 5,2 0,8 0,8 0,8 1,3 0,8 2,6 0,8 0,4 4,8 6,6 2,0 1,0 6 » » » » » 6 134 830 16 125 15 21 12 215 48 1880 344 48
8 Вывод головки матрицедержателя . . 24 4,0 <3
9 10 11 12 13 14 Обрезка прессостатков . . Подъем ножа . . Обратный ход шплинтона То же, иглы .... Ход вперед для выталкивания рубашки Ход назад шплинтона 6 6 12 12 12 18 2 2 3,0 3,0 2 3 3 4 4 6 6 3,4 » » » ж. н. д. ж. в. д. »
15 То же, иглы 4 12 3,5 73 — — —
16 17 Охлаждение иглы, счистка контейнера Отвод иглы 4 5,5 3,5 1,6 ж. в. д. 22 14
18 Ввод головки матрицедержателя 0,6 0.8 24,8 4,0 6,2 15 25
19 Опускание замка 5,2 2,6 2,0 4
Общая продолжительность цикла, сек 161,4 Максимально возможный расход Ж. В. Д.,
Суммарный расход воды Ж- В. Д., л . . . 1882_ л/сек ......... R к ",
Среднесекундный расход Ж. В. Д., л/сек . . 11,7____________________________________________ние 6,6 с
Гидропривод прессовых установок_ : Производительность насосной станции
Расхо ' "ж“тн штог“ “юм"”” ,2х|"> У скорости истечения 2 м/мин (для чистого алюминия 19 м/мин) 4* О 00
ГО а V К X га’ & я £ * а g О X л . Ч X § Расход энергии
X X Операция >» Е ч Е ч о Ч о X 2
& Е О Диаметр дм Площадь дм2 Рабочий > Скорость дм сек Продолжи операции, га g S ffl Е се О. О Е О 3 за 1 сек. Qj
1 2 Ввод мундштука в пресс Опускание затвора . . 0,8 0,6 0,5 0,28 1,76 0,59 12,37 27,35 4 4 2,5 2,5 4 2,5 6,82 1,6 1,2 0,5 2,8 1,5 ж. в. д. 13,7 2,01 •Q О 3 Тз ?
3 4 5 6 Прижим контейнера Открывание ограничителя хода . , Подъем прессштемпеля Подача слитка от печи к столу пресса 2,5/2,0 1,05/0,6 4/0,5 3 2 7 Ж. Н.Д, В. Электро- 1,12 10,56 1,18 86,6 0,7 8,8 2,36 31,0 о Qj Й Тз 8 СЬ СУ
7 8 9 10 11 Подача слитка к прессу Подача слитка на ось пресса . . Подача слитка штоком в контейнер Отвод штока в исходное положение Опускание приемника слитка 0,9 1,05 1,05 1,05/0,5 0,64 0,87 0,07 0,07 30 0,6 16,7 16,7 5 0,3 2,5 2,5 6 2 6,7 6,7 1,5 энергия Ж. Н. Д. » В. » С. в. 19,2 0,52 14,52 11,2 3,2 0,26 2,17 1,67 О Л О сь о
12 Отвод приемника в исходное поло- —— —
13 жение Опускание прессштемпеля 0,9/0,65 4 0,31 12 57 30 7 5 2,5 4 2,5 6 2,8 0,5 1,6 158 (51,7) ж. н. д. 9,3 1,55
14 15 16 17 Закрытие ограничителя хода . . . Холостой ход (от наполнителя) . . Прессование Частичный отвод главного плун- 1,05 9,5 9,5 0,87 70,88 70,88 2 4 4,5 о. ж. я. д. ж. н. д Ж. В.Д. 88,0 1,74 283,0 318,0 31,4 34,8 177 1,26 (6,17)
жера " 2,5—1,7 2,63 1,0 4 0,25 3> 5,26 21,2
Продолжение табл. 29
Диаметр плунжера. дм ч 1 S ч Е ° 1-ЗС а? 4 F (. С га Расход энергии
№ операции Операция Рабочий ход, < Скорость хода дм сек ч а 3 ь С С ч* (У и S , ° : с Движущая chj за операцию за 1 сек.
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Отвод контейнера Подъем затвора Выталкивание прессостатка Обратный ход Вывод мундштука Отрезание прессшайбы Подъем ножа I Отделение прессостатка Подъем ножа II Подъем прессшайбы Опускание подъемника Съем изделия Возврат механизма съема изделия . 1,1 1,1 9,5 2,5/1,7 0,8 2 0,7 0,8 0,8/0,6 1,7 0,9 0,9/0,3 0,95 0,95 70,88 2,63 0,5 3,14 0,39 0,5 0,22 2,27 0,64 0,57 3 4 1,5 9 27,35 3,3 3,3 2,2 2,2 5 5,35 5,35 2.5 2,5 0,5 4 4 0,5 1,5 0,5 1,5 5 1,5 1,5 1,2 1,6 3 2,25 9,83 6,6 2,2 4,4 1,45 1 1,5 3,57 3,57 ж. в. д. > > > ж. н. д с. в. ж. и. д. > 5,7 3,8 107 47,4 13,7 10,4 12,9 1,1 4,85 11,4 20,5 18,3 4,75 2,37 35,6 21,0 1,39 1,58 5,81 0,25 3,35 11,4 5,75 5,13
Сплав Д1
Алюминий
Сплав Д1 Алюминий
о
8
сь
о
X
Q
8
ж
о
Rfc
Общая продолжительность за-
конченного цикла, сек. . . .
Суммарный расход Ж. В. Д, л
330 123,7
555,49 555,49
Среднесекундный расход
Ж. В. Д., л!сек ...... 1,85
Максимально возможный расход
Ж- В. Д., л/сек......... 35,6
(в течение
3,0 сек.)
4,49
35,6
(в течение
3,0 сек.)
Таблица 30
Расход жидкости 1500-т прессом (при прессовании латуни)
№ операции Операция Площадь плунжера дм2 Рабочий ход дм Скорость хода, дм/сек. К g й s Ч с S о о fef s я О . « Q E O G н О о Движущая сила Расход энергии
за опе- рацию за 1 сек.
1 Подача слитка к прессшайбе — — — 10 Электро- — —
2 Ввод слитка в контейнер пуансоном 76 10 2,5 4 энергия Ж. Н. Д. 760 190
2а То же. иглой 9.6 10 ?,5 4 > 196 49
3 Обжатие слитка пуансоном 76 0,25 1,0 о,з ж. в д. 19 76
За То же, иглой 19,6 0,25 1,0 0,3 » 4,9 19,6
4 Прошивка 19,6 5,15 1,8 2,9 » 101 35
5 Прессование слитка 76 4,4 1,0 4,4 334 76
6 Открытие замка . 2 3,5 2.6 1,4 в 7 5
7 Проталкивание прессостатка 76 0,7 1,0 0,7 53 76
8 Вывод головки матрицедержателя 0,4 20 4,0 5 » 8 1,6
9 Обрезка прессостатка — — — 10 __
10 Подъем ножа 2,0 6 2,0 3 » 12 4
11 Обратный ход пуансона 7,6 10 4,0 2,5 76 30,4
11а То же 2,24 10 4,0 2,5 > 22,4 9,0
12 Ход вперед для удаления рубашки 76 10 2,5 4 ж. Н. д. 760 190
12а То же, для удаления иглы 19,6 10 2,5 4 » 196 49
13 Ход назад пуансона 7,6 15 4 3,8 ж. в. д. 114 30,4
13а То же, иглы Охлаждение иглы 2,24 10 4 2,5 22,4 9,0
14 — 53,0
15 Отвод иглы 2,24 4,6 4,0 1,2 ж. в. д. 10,3 9,0
16 Ввод головки матрицедержателя 0,4 20,0 4,0 5,2 8 1,6
17 Ввод замка 0,6 3,5 2,6 1,4 > 2,1 1,5
Общая продолжительность цикла, сек..............130,1 Среднесекундный расход Ж. В. Д., л/сек . . 6,1
Суммарный расход Ж. В. Д., л .................. 794,1 Максимально возможный расход Ж. В. Д., л/сек 76 (в тече-
ние 4,4 сек.)
Таблица 31 I
Расход жидкости 1200 т прессом при прессовании из сплава Д16 (и чистого алюминия) профиля сечением 909 жж2
из заготовки 0 112 X 400 мм при скорости истечения 2,4 м/мин (для чистого алюминия 10 м/мин)
№ операции Операция Диаметр плунжера, дм Площадь плунжера, дм2 Рабочий ход дм Скорость хо- да, дм1 сек Продолжи- тельность операции сек. Движущая сила Расход энергии
за опе- рацию за 1 сек.
1 Ввод мундштука в пресс 0,6 0,28 24,6 4 6,15 ж. в. д. 6,89 1,12
2 Опускание затвора 0,35 1,09 3 2,5 1,12 0,27 0,225
3 Прижим контейнера 1,6/1,1 1,06 2,5 2,5 1,0 5,3 2,65
4 Открытие ограничителя хода . . . 0,65 0,33 1,4 4 0,35 ж. н. д. 0,46 1,32
5 Подъем прессштемпсля 2,5 4,9 5,6 2,5 2,25 в 27,5 12,2
6 Подача слитка от печи — — — — 1,5 Электро- — —
7 Подача слитка к прессу 0,9 0,64 24,5 5,0 4,9 Ж. Н. Д. 15,7 3,21
8 То же, на ось пресса 0,6 0,28 0,45 0,3 1,5 0,126 0,084
9 То же, штоком в контейнер . . . Отвод штока в исходное положение 1,05 0,87 12,0 2,5 4,8 в. 10,42 2,18
10 1,05 0,87 12,0 2,5 4,8 10,42 2,18
11 Опускание приемника — — — — 0,5 с. в. — —
12 Отвод приемника в исходное поло- жение 0,9/0,65 0,31 24,5 3,0 4,9 ж. н Д 7,6 1,55
13 Опускание прессштемпеля .... — 4,9 5,6 2,5 2,25 в. 27,5 12,2
14 Закрытие ограничителя хода . . . 0,65/0,35 0,24 1,4 4,0 0,35 ж. н. Д 0,336 0,96
15 Холостой ход (от наполнителя) . . 7,0 38,48 3,0 2,5 1,20 » 115,2 96,2
16 Прессование 7,0 38,48 4,0 — 77,6 /42,5/ ж. В. Д. 153,8 0,87 (3,62)
17 Частичный отвод главного плунжера 2,25/1,4 2,44 1,0 4,0 0,25 4,88 9,76
18 Отвод контейнера 0,8 0,5 2,5 2,5 1,0 1,0 0,5
19 Подъем затвора 0,8 0,5 з,о 2,5 1,2 1,5 1,25
20 Выталкивание прессостатка .... 7,0 38,48 1,8 1.0 1,8 69,4 38,5
4Ю Гидропривод прессовых установок I Производительность насосной станции
Продолжение табл. 31
№ опе- рации Операция Диаметр плунжера, дм Площадь плунжера, дм* Рабочий ход, дм Скорость хо- 1 да, дм,сек Продолжи- тельность операции сек. Движущая сила Расход энергии
за опе- рацию за 1 сек.
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Обпатный ХОД Вывод мундштука Отрезание прессостатка Подъем ножа I Обрезание изделия Подъем ножа II Подъем прессштемпеля Опускание подъемника прессштем- пеля Съем изделия Возврат механизма съема ..... 2,25/1,4 0,6 2 0,7 0,8 0,8/0,6 1,7 2,44 0,28 3,14 0,39 0,5 0,22 2,27 7,5 24.6 3,0 3,0 2,2 2,2 5,0 4,0 4,0 0,5 1,5 0,5 1,5 5,0 1,9 6,15 6,0 2,0 4,4 1,45 1,0 1,5 5,0 5,0 ж. в. д. Ж. Н.Д. с. в. » 33,6 6,9 9,42 1,17 1,1 0,49 11,3 9,13 1,12 1,51 0,585 0,25 0,34 11,3
Сплав Д16
Алюминий
Общая продолжительность за-
конченного цикла, сек. . . .
Суммарный расход Ж. В. Д., л
234,5 99,4
298,72 298,72
Сплав Д16 Алюминий
Среднесекундный расход
Ж. В. Д., л/сек............. 1,408 3,0
Максимально возможный рас-
ход Ж. В. Д., л/сек . . . 38,5 38,5
(в течение (в течение
1,8 сек.) 1,8 сек.)
Таблица 32
Расход жидкости 750-т прессом при прессовании из сплава Д16 (и чистого алюминия) профиля сечением 30 ММ
из заготовки 0 92 x 240 мм при скорости истечения 2,2 м/мин (10 м/ман для алюминия)
№ операции Операция Диаметр плунже- ра, дм Площадь плунже- ра, дм2 Рабочий ход, дм Скорость хода дм сек Продолжитель- ность операций, сек Движущая сила Расход энергии
за опе- рацию за 1 сек.
1 2 3 4 5 Ввод мундштука в пресс Опускание затвора Прижим контейнера Открытие ограничителя хода .... Подъем прессштемпеля 0,6 0,35 1,6/1,1 0,65 2,5 0,28 0,09 1,06 0,33 4,9 24,6 3,0 2,5 1,4 5,6 4,0 2,5 2,5 4,0 2,5 6,15 1,2 1,2 0,35 2,25 1,5 Ж. в. д. » Ж. Н. д. В. Электро- энергия 6,89 0,27 5,3 0,46 27,5 1,12 0,225 5,3 1,32 12,2
6 Подача слитка от печи к приемнику . — 3,21 0,084 2,18 2,18
7 8 9 10 То же, к прессу То же, на ось пресса То же, штоком в контейнер Отвод штока в исходное положение . 0,9 0,6 1,05 1,05 0,64 0,28 0,87 0,87 24,5 0 45 12,0 12,0 5,0 0,3 2,5 2,5 4,9 1,5 4,8 4,8 0,5 ж. н. д. в. 15,7 0,13 10,42 10,42
11 Опускание приемника — — — —
12 13 14 15 16 17 18 Отвод приемника в исходное положе- чие Опускание прессштемпеля Закрытие ограничителя хода . . . . Холостой ход Прессование Частичный отвод главного плунжера . Отвод контейнера 0,9/0,65 25 0,65/0,35 5,5 5,5 2,25/1,4 0,8 0,31 4,9 0,24 23,76 23,76 2,44 0,5 24,5 5.6 1,4 4,5 2,5 1,0 2,5 5,0 2,5 4,0 2,5 4,0 2,5 4,9 2,25 0,35 1,8 209/104 0,25 1,0 ж н. д. В. ж.н. д. ж в. д » » 7,6 27,5 0,34 107,0 59,4 4,88 1,0 1,55 12,2 0,96 59,5 0,287 (1,76) 19,52 1,0
Производительность насосной станции
з
м
о
— Продолжение табл. 32 с *
i К i Ж а? Расход энергии *
X X о га“
3 га Операция ч с с о X <у Д’ н га Движущая
О. V С о с. » да 5- В С5 К 5" >8 й as о Ч * с о ° сила за one рацию за 1 сек.
etc. Со. £ * cgs
19 20 21 22 23 24 Подъем затвора Выталкивание прессостатка Обратный ход ' Вывод мундштука Обрезка прессшайбы Подъем ножа I 0,9 5,5 2,25/1,4 0,6 2,0 0,7 0,8 0,8/0,6 1,7 0,5 23,76 2,44 0,28 3,14 0,39 3,0 1,8 7,5 24,6 3,0 2,5 1,0 4,0 4,0 0,5 1,2 1,8 1,9 6,15 6,0 ж. в. д. 3> » 1,5 42,7 36,1 6,9 9,42 1,25 23,76 18,26 1,12 1,57 0 585 Гидропривод п
25 Обрезка изделия . 3,0 1,5 2,0 1,17
26 27 Подъем ножа II . . . Подъем прессшайбы . и, о 0,22 2,26 2,2 2,2 0,5 1,5 4,4 1,45 1,1 0,49 0,25 0,34 g
28 Опускание подъемника 5,0 5,0 1,0 ж. н. д. 11,3 11,3 *
29 Съем изделия . . — 1,5 в.
30 Возврат механизма съема — — 5 — — — S
5 — § § *
Сплав Д16
Алюминий
продолжительность за-
Сплав Д16
Алюминий
Общая
конченного цикла, сек
Суммарный расход Ж. В. Д., л
266,5
177,6
161,5
177,6
Среднесекундный
Ж. В. Д., л)сек . .
Максимально возможный
Ж. В. Д„ л/сек . .
расход
• . . 0,73
расход
. . . 23,76
(В течение
1,8 сек.)
0,73
23,76
1в течение
1,8 сек.)
«ММ» Таблица 33 \ Расход жидкости 600-хл вертикальным прессом при прессовании из сплава Д1 труб 0 42X36 мм из заготовки 0 98x 38 мм, длиной 259 мм при скорости истечения 30 м!мин
№ операции Операция Диаметр плунжера, дм Площадь плунжера дм2 Рабочий ход, дм Скорость хода, а м/сек Продол житель иость операции, сек. Движущая сила Расход энергии
за операцию I за 1 сек. loaenod и
1 о 3 4 5 6 7 8 9 10 Обща? Сумма Холостой ход от наполни геля Прессование Обратный ход Отрезание изделия Обратный ход ножа Отрезание прессостатка Подъем ножа Съем изделия Возврат механизма в начальное положе- Вспомогательные операции продолжительность цикла прессования, се? рный расход Ж.В.Д., л . . . . . . 5,3 5,3 1,25 2-1 0,75 1,8 1,8—1,3 0,9 0,9 - с. 35,97 . 80,34 22 22 1,23 3,14-0,79 0,44 2,55 1,55—1,33 0,63 0,63 1 - Среднесек Максимал л/сек 7 2 9 3,5 3,5 1,5 1,5 20 20 УНДНЫ! ьно вс 2,3 3 0,5 1,5 0,5 1,5 2 2 г расхс зможн 3,04 6,6 3,0 7,0 2,33 3,0 1,0 10,0 10,0 10,0 Д Ж.Е ый рас ж.н.д. ж. в. д. » » » » в. » 5.Д., л!се ход Ж. Е 154,0 44 22,2 8,22 1,54 2,55 1,88 12,6 12,6 к . . 1. д., ... 7,4 ние дительность насосной станции 415 Г- Ь- СО Ю СО СО Л ОСОтГ—«СОООООСЧ СЧ £ * -1 „ - И СО
chipmaker.ru
416 Гидропривод прессовых установок
§ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
НАСОСОВ НАСОСНО-АККУМУЛЯТОРНОГО ПРИВОДА
В состав оборудования насосно-аккумуляторной станции
входят:
а) насосы высокого давления;
б) воздушно-гидравлический аккумулятор (беспоршневой);
в) компрессор высокого давления;
г) трубопроводы и др.
Основные параметры такой станции: производительность
насосов и размеры аккумулятора.
Все остальные параметры являются производными от этих
двух. Необходимая производительность насосов и размеры
аккумуляторов зависят от количества и размеров прессов уста-
новки, от режима работы прессования (скорости прессования).
При рассмотрении табл. 26—33 и сопоставленных на основе
этих таблиц графиков отбора жидкости высокого давления,
представленных на рис. 284, можно убедиться, что в пределах
одного цикла прессования каждый гидравлический пресс отби-
рает жидкость высокого давления не постоянно и не равно-
мерно.
На этих графиках по оси абсцисс отложена продолжитель-
ность отбора жидкости, а по оси ординат — отбор ее в единицу
времени.
Прямая линия, параллельная оси абсцисс, показывает сред-
ний секундный отбор жидкости высокого давления за полный
цикл прессования.
Ордината этой линии а получается из соотношения
а = ,
t
q — отбор жидкости высокого давления за полный цикл
(определяется итогом в таблице расхода воды), л;
t — продолжительность полного цикла, сек.
Графики показывают, что в течение цикла прессования
имеются моменты полного отсутствия отбора жидкости, момен-
ты, когда секундный отбор ее превышает средний и когда он
ниже среднего. На основании графиков расхода жидкости каж-
дым прессом составлен суммарный график расхода жидкости
высокого давления, представленный на рис. 285.
Число насосов и их производительность зависят от числа
установленных гидравлических прессов, потребления жидкости
за цикл прессования и продолжительности цикла, в значитель-
ной степени обусловленной технологическими свойствами прес-
суемого металла и размерами изделия.
П роизводительность насосной станции
417
Определив на основе этих данных минутный расход жидко-
сти высокого давления, можно определить число и производи-
тельность насосов, которая принимается несколько выше пред-
полагаемого среднего расхода жидкости системой и опреде-
ляется по формуле
Q ~ (<714-<72+<7з4'”-*) л/мин, (1 — XXXIII)
<7i’> ?2--—средний минутный отбор воды каждым прессом
установки, л/мин',
т( — к.п.д. установки (0,9—0,95).
Рис. 285. Суммарный график расхода рабочей жидкости группой
прессов установки:
I—I — средиесекундный расход рабочей жидкости; иа графике принят
следующий масштаб: по оси абсцисс 1 см = 20 сек; по оси ординат
1 см = 10 л!сек
Зная суммарную производительность насосов, подбирают и
сами насосы (производительность каждого насоса и их число),
предусмотрев при этом резервные насосы для компенсации по-
терь производительности всей насосной установки во время ре-
монта того или иного насоса.
Обычно принимают 1 резервный насос на каждые 3—4 дей-
ствующих насоса. Ранее уже рассматривались конструкции об-
ходных клапанов (охолостителей), которые автоматически
переводят работу насосов с рабочего на холостой ход в случае
сокращения отбора жидкости в системе.
27 В В. Жолобов и Г. И. Зверев
<18
Гидропривод прессовых установок
Такие клапаны должны быть во всех насосах, обслуживаю-
щих гидравлические прессы.
Естественно, что при работе установки неизбежны моменты,
когда отбор жидкости прессами будет превышать производи-
тельность насосов. В такие моменты недостающая часть жидко-
сти должна подаваться в систему аккумулятором, который дол-
жен пополняться в течение тех промежутков времени, когда
секундный отбор жидкости прессами ниже производительности
насосов.
Таким образом, гидравлический аккумулятор работает ана-
логично маховику механического привода.
При безаккумуляторном приводе производительность основ-
ного насоса (или насосов) должна соответствовать максималь-
ному минутному отбору жидкости для данного пресса при при-
нятой средней скорости режима прессования.
§ 3. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА ЖИДКОСТНОЙ ЧАСТИ
АККУМУЛЯТОРА
Рабочий (маневровый) объем жидкостного баллона, пред-
ставляющий собой объем между верхним и нижним рабочим
уровнем, предназначен для той части жидкости, которая на-
капливается (аккумулируется) во время малых отборов прес-
сами жидкости из системы за счет излишков в подаче ее насоса-
ми. Она же компенсирует недодачу жидкости насосами в
моменты, когда отбор жидкости системой превышает подачу ее
насосами. Как видно из рис. 273, помимо рабочего объема (по
высоте /71), жидкостный баллон имеет объем, заполненный
жидкостью, предназначенной для управления автоматикой.
Кроме того, в ней имеется воздушный объем, связанный с воз-
душными баллонами со сжатым воздухом, который необходим
для создания в данной системе принятого давления.
Рабочий объем зависит, очевидно, от числа прессов, подклю-
ченных к системе, от режима прессования, определяющего гра-
фик отбора жидкости каждым прессом, и от частоты совпаде-
ний максимальных отборов отдельными прессами. Чем равно-
мернее отбор жидкости прессами, тем, конечно, меньше может
быть рабочий объем жидкостного баллона и наоборот.
Равномерность же отбора, помимо других факторов, опреде-
ляется числом прессов. Чем их больше, тем меньше случаев
совпадения максимальных отборов всех прессов и тем равно-
мернее отбор жидкости.
Равномерность отбора жидкости прессами увеличивается и
с увеличением продолжительности рабочего и полного цикла
прессования. Поэтому на одинаковых по количеству прессовых
установок и их размерам прессах, отбор жидкости при прессе-
Производительность насоснсй станции
419
вании дюралюминия значительно равномернее, чем при прессо-
вании тяжелых металлов и сплавов, а расчетные рабочие объе-
мы жидкостных баллонов на установках для прессования
дюралюминия меньше, чем на прессах для меди и латуни.
В связи с тем что на рабочий объем баллона сильное влия-
ние оказывает частота совпадений максимальных отборов
жидкости отдельными прессами, его определение встречается
со значительными затруднениями.
Еще не так давно его определяли лишь предположительно,
исходя из суммы рабочих объемов всех главных цилиндров
прессов, что приводило к значительному завышению объемов
жидкостного баллона, к излишним расходам на их изготовле-
ние и установку.
Лишь в течение последних 20 лет были разработаны более
или менее логически обоснованные методы приближенного оп-
ределения рабочего объема.
Разработкой методов расчета минимального рабочего объе-
ма жидкостного баллона насосно-аккумуляторной станции, об-
служивающей группу прессов, занимались М. В. Сторожев,
Е. П. Унксов, П. С. Истомин, И. Л. Перлин и др.
Наиболее обоснованным методом расчета для устанавливае-
мых на заводах комплексах прессов разных размеров и разных
режимов работы является метод П. С. Истомина, подробно
описанный в его монографии «Прессование металлов» [32].
Сущность метода заключается в следующем:
а) для каждого устанавливаемого в данной системе пресса
строят график отбора жидкости для цикла с наименьшей про-
должительностью прессования;
б) на основе этих частных графиков строят совмещенный
график расхода жидкости всеми прессами, считая при этом, что
все прессы начинают операцию прессования одновременно (т. е.
происходит одновременный максимальный отбор жидкости все-
ми прессами). Такой график охватывает во времени 5—6 наи-
менее продолжительных циклов прессования;
в) на совмещенном графике параллельно оси абсцисс нано-
сят линию, показывающую секундную подачу жидкости насоса-
ми, определенную по ранее указанному методу и формуле;
г) планиметрированием определяют наибольшую по своей
величине сплошную площадку (над линией подачи насосами),
которая соответствует промежуткам превышения отбора
жидкости прессами над ее подачей насосами. Эта площадка и
определяет искомый рабочий (маневровый) объем жидкостного
баллона (размерность площадки будет ры -,сек = литры);
д) по найденному объему определяют полный объем жидко-
стного баллона и его окончательные размеры.
27’
chipmaker.ru
420 Гидропривод прессовых установок
§ 4. ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
НАСОСНО-АККУМУЛЯТОРНОГО ПРИВОДА
В качестве примера возьмем группу, состоящую из горизон-
тальных гидравлических прессов 5000-, 3500-, 2000-, 1200-, 750-т
и вертикального 600-т пресса и определим:
а) рабочий объем жидкостного баллона аккумулятора;
б) число и производительность насосов, необходимых для
обслуживания этих прессов.
Для расчета примем методику П. С. Истомина, как наиболее
простую и удобную.
Для расчета, как было уже сказано, необходимо знать:
1) диаметры и площади всех плунжеров прессов;
2) давление жидкости для каждой операции (или вид
энергии);
3) величины рабочих ходов плунжеров;
4) скорости движения плунжеров;
5) скорости прессования (истечения) металлов и сплавов,
которые должны прессовать на данных прессах.
На основании этих сведений, а также результатов хроно-
метража отдельных операций, по каждому .прессу составляют
таблицу расходов всех видов энергии на полный цикл прессова-
ния (см. табл. 26—33).
Далее на основании данных этих таблиц составляют графи-
ки расхода жидкости высокого давления и определяют средне-
секундный расход каждым прессом.
Эти графики, построенные для каждого пресса, служат ос-
нованием для построения суммарного графика расхода жидко-
сти высокого давления всеми прессами установки и определения
среднесекундного расхода ее (рис. 285).
Суммарный график, по условию П. С. Истомина, строят, ис-
ходя из условий одновременного начала цикла прессования все-
ми прессами. Кроме того, при расчете продолжительности прес-
сования каждым прессом учитывают лишь максимальную
скорость прессования (истечения), требующую максимального
расхода жидкости в единицу времени.
Для облегчения составления суммарного графика (при боль-
шой группе прессов) составляют вспомогательную таблицу
средних (в интервале 10 сек.) величин расхода жидкости высо-
кого давления всеми прессами.
За исходный цикл принимают максимальную продолжи-
тельность прессования одного из прессов данной группы.
По оси абсцисс этого графика в соответствующем масштабе
откладывают время в секундах полного цикла прессования,
наиболее длительного для данной группы прессов (на графике
рис. 285 оно, согласно табл. 26, равно 1447,2 сек). По оси орди-
П роизводительность насосной станции
421
нат, также в соответствующем масштабе, откладывают средне-
секундные расходы жидкости высокого давления (в л/сек).
По масштабу рис. 285, 1 см2 площади = 200 л. Площадь, за-
ключенная между контуром кривой и осью абсцисс, представля-
ет собой общий расход жидкости высокого давления всеми
прессами за период 1447,2 сек. (В данном случае площадь, опре-
деленная планиметрированием, равна 309,2 см2).
Общий расход жидкости за цикл составит
<2общ = 309,2 • 200 = 61840 л.
Среднесекундный расход жидкости равен
QoCm 61840,0 ._ _ . „
=-------— = 42,7 л сек,
7се Тп 1447,2
где Та —продолжительность цикла, сек.
На графике проводим линию /—I, соответствующую этому
среднесекундному расходу (рис. 285).
Этот расход, как указывалось ранее, должен быть покрыт
работой насосов, а расход жидкости выше прямой I—I покры-
вается аккумулятором.
Определяем необходимую производительность насосов.
Минутный расход жидкости (средний) равен
‘Уср-мии — 42,7 • 60 = 2562 л/мин.
Учитывая потери жидкости в сальниках, соединениях, кла-
панах (~12% от общего расхода), получаем необходимую про-
изводительность насосов
7ср.МИ1, = 2562 • 1,12 = 2870 л/мин.
Принимая производительность каждого насоса по 500 л/мин
и учитывая объемный к. п. д., равный 0,9, получим число рабочих
насосов
„ 2870 1 с 00
Нк —-------------- 6,38 шт.
н 500 0,9
Принимаем 6 насосов по 500 л1мин и 2 резервных такой же
мощности.
Рабочий объем жидкостного баллона аккумулятора опреде-
ляем по площади диаграммы рис. 285 выше прямой I—I. Эта
площадь равна 32 см2 и, следовательно, рабочий объем аккуму-
лятора составит
Рн, = 32 • 200 = 6400 л.
Если к установке принимать баллоны емкостью по 4000 л и
считать, что только 70% его будет занято водой, а 30% возду-
r.ru
422
Гидропривод прессовых установок
хом и что так называемый «сигнализационный» объем равен~
10%, то получим рабочий объем такого же баллона ~2500 л.
Следовательно, число жидкостных баллонов данной установ-
Л 6400 опт-г о
ки будет ^^у~2,5. Принимаем 3 шт.
Потребная емкость воздушных баллонов при допустимом
перепаде давления в жидкостном баллоне ~ 10% будет равна
6400 • 9 = 57600 л.
Принимая емкость воздушного баллона 4000 л, получим не-
обходимое число баллонов 54600 : 4000~ 13,6 шт. Принимаем
14 шт.
В данном случае подобный расчет должен быть повторен
для работы всех прессов на прессовании чистого алюминия, т. е.
с повышенными скоростями истечения и, следовательно, высо-
ким расходом жидкости высокого давления.
Данные для насосно-аккумуляторной станции должны быть
приняты по этому (второму) расчету, если технологический
процесс предусматривает возможность прессования алюминия
на всех прессах одновременно.
§ 5. О ЧАСТОТЕ СОВПАДЕНИЙ МАКСИМАЛЬНЫХ ОТБОРОВ
ЖИДКОСТИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Ранее было указано, что при построении совмещенного гра-
фика отбора жидкости совмещаются максимальные обороты ее
всеми прессами (допущение П. С. Истомина). При небольшом
(3—4) числе прессов частота таких совпадений довольно вели-
ка и такое допущение возможно. Однако при большом числе
прессов вероятность и частота таких совпадений незначительны
и выражаются долями процента рабочего времени.
Поэтому расчет объема жидкостного баллона в таких слу-
чаях дает завышенные результаты.
И. Л. Перлин [153] разработал дополнение к методу И. С. Ис-
томина. Сущность этого дополнения заключается в том, что сов-
мещенный график расхода жидкости строится не для всех прес-
сов установки, а лишь для наиболее мощных из числа установ-
ленных, у которых часто совпадает максимальный отбор жид-
кости.
Для установления числа этих наиболее мощных прессов и
частоты совпадения их максимальных отборов используются
два основных положения теории вероятности: а) теорема сло-
жения вероятностей и б) теорема об умножении вероятностей.
Пусть имеется два пресса с продолжительностью отбора
жидкости в течение цикла соответственно 6 и t2 сек., и продол-
жительностью полных циклов 7\ и Т2 сек. Тогда
Производительность насосной станции
423
а) вероятность того, что каждый из прессов в любой мо-
мент отбирает жидкость, будет
б) согласно второй теореме, вероятность отбора жидкости
в любой момент обоими прессами равна
а при М прессов вероятность отбора жидкости в любой момент
всеми прессами будет
ш1 ш2 «<з • • • • шль
Если имеется установка, состоящая из М одинаковых прес-
сов с продолжительностью отбора жидкости t и продолжитель-
ностью цикла Т, и требуется определить вероятность одновре-
менного отбора жидкости К прессами из М работающих, т. е.
определить то вопрос может быть решен следующим спо-
собом:
а) вероятность отбора жидкости данным прессом в любой
момент
ш.' =
1 л
и, следовательно, вероятность того, что данный пресс в любой
момент времени не отбирает жидкость, будет
1 — ш; = 1— л,;
б) вероятность того, что К. данных прессов в любой момент
отбирают жидкость (по теореме умножения), равна
А2 А3 • • =
в) вероятность того, что ни один из остальных М — К прес-
сов в любой момент не отбирает жидкость, будет
г) вероятность того, что из числа М работающих прессов в
любой момент данные К прессов отбирают жидкость, а осталь-
ные К не отбирают ее, будет
Лк(1 — А)м~к.
Для решения поставленной задачи безразлично, какие имен-
но К прессов из М работающих в данный момент отбирают
жидкость и какие М — К не отбирают. Количество группировок
chipmaker.ru
424
Гидропривод прессовых установок
прессов в данном случае будет определено числом сочетаний из
М по К., т. е.
/-.к г-м-к Ml
— G м = -------------.
Л1 (Л4-Л) 1
Тогда общая вероятность того, что в любой момент какие-либо
К прессов из М, работающих одновременно, отбирают жид-
кость, а остальные М — К прессов жидкость не отбирают, будет
= См Ак(1—А)м-к . (2—XXXIII)
Для примера определим вероятность совместного отбора
жидкости тремя прессами из пяти, работающих при /=10 сек.
и 7= 130 сек.
з
ш5 =-
= 144.
1£у5-3)=_1440_
13/ 371000
т. е. за 100 час. работы три пресса будут отбирать жидкость од-
новременно в течение 24 мин.
Продолжительность отбора жидкости за один цикл состав-
ляет 10 сек, следовательно, максимально возможное количество
полных совпадений работы прессов за 100 час. будет
24 • 60
10
В табл. 34 приведен расчет по формуле (2—XXXIII) для
К = 0, 1, 2, 3, 4, 5.
Подобным же методом можно решить задачу при работе
различных прессов с различными циклами прессования. Если,
например, к сети подключено М прессов с продолжительностью
отбора жидкости t\, t2, сек. и продолжительностями ци-
клов Г], Т2, Т3...ТМ сек., то вероятность того, что в любой мо-
мент времени первый пресс будет отбирать жидкость, выразит-
ся отношением
Л- — ;
Л
соответственно для остальных прессов
12 Тз Тм
Для решения задачи в этом случае нужно подобрать любую
группу прессов (с максимальным объемом отбора жидкости) и
для нее определить вероятность одновременного отбора. Во всех
случаях эта вероятность будет равна произведению вероятно-
стей 1каждого пресса, например, для группы прессов №№ 2, 3, 5
эта вероятность будет равна:
А (2,3,5,) = Tig А3 Д5.
Производительность насосной станции
425
Таблица 34
Расчет максимально возможного числа совпадений
одновременной работы прессов *
Значения К
Показатели
с5
125-К .
СК . 125-Х
100%
Суммарная про-
должительность
совместной работы
К прессов за 100
рабочих часов
[Б сек.)........
Максимально
возможное число
полных совпадений
(-у-)за 100 раб. час
1 5 10 10 5
249000 20700 1730 144 12
249000 103500 17280 1440 60
67 28 4,6 0,4 0,15
67 • 3600 28 - 3600
3600 0,4 - 3600
0,15 3600
24000 9700 1650 144
1
1
1
0,003
0,003 3600
• Формула (2 —XXXIII) преобразована:
Л' rK( 1 \К / 12 \М-К к
"5=С5Пг1'hr) -Cs-12
Для каждой установки должен быть установлен граничный
показатель вероятности отбора жидкости, по которому и долж-
на быть определена вероятность одновременного отбора и, сле-
довательно, емкость водяной части аккумулятора.
Можно, например, полагать, что при совпадениях моментов
отбора жидкости вероятностью в 1°/0 и более надо полностью
обеспечить прессы жидкостью. При большом числе прессов для
удобства расчета их располагают в порядке убывания объема
цилиндров и определяют вероятность отбора первыми тремя,
затем четырьмя и т. д. прессами. Получив первую вероятность,
меньше ранее принятого граничного показателя (например 1°/0),
дальнейшее вычисление прекращают. Полученная комбинация
прессов, будучи наиболее жидкостноемкой, и кладется в осно-
ву расчета аккумулятора.
Описанный способ подсчета объема жидкостной части акку-
мулятора является более точным.
I chipmaker.ru
426 Гидропривод прессовых установок
§ 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОГО ОБЪЕМА ЖИДКОСТНЫХ И ВОЗДУШ-
НЫХ БАЛЛОНОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО АККУМУЛЯТОРА
В приведенных расчетах был определен так называемый
рабочий (маневровый) объем жидкостной части гидравличес-
кого аккумулятора VHi л.
Обычно принимают, что полный объем жидкостного балло-
на (бутыли) должен быть равен
Полная высота жидкостного баллона равна (рис. 286)
Н = Н1+2Нс + 2Н2,
где Hi — высота рабочего (маневрового) объема;
Нс—высота сигнализационного объема;
Н2— высота, необходимая для исключения возможности
выдавливания воздуха в систему через слой жидкости
при ее низком уровне или попадания жидкости в воз-
душные баллоны при ее высоком уровне.
Сигнализационный объем принимают равным 15—20% от
рабочего объема.
В зависимости от принятого внутреннего размера диаметра
баллона (обычно 800—1000 мм) определяют все остальные
внутренние размеры баллона.
Толщина стенок таких баллонов при давлении 320 ат состав-
ляет 140—150 мм и определяется расчетом (см. далее).
Объем воздушных баллонов должен обеспечить минималь-
но допустимый перепад давления в системе, и во всяком случае
колебания давления (при нижнем и верхнем уровне жидкости
бутыли) не должны быть более 10°/0.
Если Pi — давление в жидкостном баллоне аккумулятора
при верхнем уровне жидкости, кг/см2',
Р2 — то же, при нижнем уровне жидкости, кг/см2',
Увоз — объем воздушных баллонов, л;
Уж —полный объем жидкостного баллона, л,
то необходимый объем воздушного баллона определяется из за-
висимости [146]
Pl Увоз -^2 (Увоз +У« )(П>.
Так как процесс расширения воздуха адиабатический с по-
казателем п=1,4, то
= f---------\'-4. (3—XXXIII)
Р \ VBO8 + Тж /
427
Производительность насосной станции
Зная заданные давления (перепад), можно определить VB03.
Прочие размеры рассчитывают по тем же формулам, что и
жидкостных баллонов. В настоящее время жидкостные и воз-
душные баллоны изготовляются сравнительно небольших раз-
меров (~ 4000 л) и соединяются в батареи в зависимости от
требуемого общего объема как жидкости, так и воздуха.
/7
4
3
3
О,
^□1
А
~6
~~3So
юо
590
590
590
590
100
200
ит возОушных
баллонов
/7
Высота
столбов .
жадности
в балле- ,
не, мм .
Объемы
жидкости
соответ
стелю-
щей вы-
соты, л
2370
52,8
Ю5.6
/250
311,5
311?
Шт
311,5
780
340
в магистраль высокого
~ давления
Ж
Рис. 286. Схема к расчету объема водяной бутыли:
О] — уровень отстойника; 0 — нижннй аварийный уровень; 1 — уровень при ма-
невровом объеме жидкости (равен 0); 6 — верхний рабочий уровень при полном
маневровом объеме 2500 л;
А — верхний аварийный уровень; 17 — уровень срабатывания предохранительного
клапана; d — отметка ртути в воздушной камере регулятора, соответствующая
h
верхнему аварийному уровню———перемещение уровня ртути в камере регу-
лятора прн изменении уровня жидкости от 0\ до А.
§ 7. ОБЪЕМ АККУМУЛЯТОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ (БАКА
НАПОЛНЕНИЯ — ВИНДКЕССЕЛЯ)
В целях сокращения расхода жидкости высокого давления
вспомогательные операции и холостые ходы гидравлических
прессов осуществляется обычно жидкостью низкого давления
6—8 ат из бака наполнения.
Наполнение главных цилиндров и часть рабочего хода глав-
ного плунжера также осуществляется жидкостью из бака на-
полнения, и только в момент непосредственно прессования в ци-
линдр подается жидкость высокого давления.
chipmaker.ru
428
Гидропривод прессовых установок
При обратном ходе главного плунжера вся жидкость из
главного цилиндра поступает в бак наполнения, однако обрат-
но поступает большее количество жидкости, чем было подано
ее из бака наполнения (за счет воды высокого давления).
В целях поддержания верхнего уровня жидкости в баке на-
полнения и, следовательно, постоянного давления часть жид-
кости автоматически уходит из бака через сливной клапан в
обратную магистраль.
Бак наполнения только наполовину наполнен жидкостью,
воздушная подушка над уровнем жидкости создает необходи-
мое давление. Колебание уровня жидкости в наполнителе, ес-
тественно, изменяет давление жидкости, и поэтому при расче-
те объема наполнителя необходимо учитывать такой перепад
давления и сохранять его в соответствующих пределах.
Объем наполнителя Кнап принимают равным 2,5—3-крат-
ному объему главного цилиндра плюс объем воздуха V2 при
верхнем положении жидкости, т. е.
VHan = (2,5^3,0)Vu = V2,
где Уц —объем главного цилиндра пресса.
В существующих установках принимают степень сжатия
<р = 1,4,
где Vi — объем воздуха при нижнем положении жидкости в баке
наполнения.
Так как Vi=V2+Qu, то полный объем бака наполнения
равен
V = (2,5 - 3) Уц = = 2,75V + -^- = 5,25 Уц,
' ц 0,4 ц 0,4 ’ ч
т. е.
Унап---5,25V„. (4—XXXIII)
Минимальное давление в наполнителе принимается в зави-
симости от конструкции пресса и требуемой скорости холостых
ходов главного плунжера. Обычно оно не должно быть ниже
6 ат.
Максимальное давление определяется по той же формуле
(2—XXXIII), что и при расчете воздушного баллона (см. § 6
этой главы).
Иногда наполнитель заряжается воздухом от специального
небольшого компрессора и давление в наполнителе держится в
пределах 8—10 кг!см. Часть жидкости низкого давления в
этом случае используют на вспомогательные операции, которые
не требуют высоких давлений.
Раздел шестой
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ
ГЛАВА XXXIV
РАБОЧИЙ ИНСТРУМЕНТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
И УСЛОВИЯ ЕГО РАБОТЫ
Работа инструмента при горячем прессовании металлов и
сплавов, его стойкость и относительная неизменяемость профиля
и размеров — решающее условие получения необходимого про-
филя и размеров заготовки или изделия. Резкое изменение тем-
пературного режима инструмента в течение цикла прессования,
периодические нагревы до высокой температуры с одновремен-
ным повышением механической нагрузки на инструмент, а затем
быстрое охлаждение его являются характерными условиями
работы прессового инструмента. Кроме того, механические свой-
ства разных металлов и сплавов, подвергающихся прессова-
нию, вызывают в материале инструмента различные по величине
напряжения.
Температурный интервал самого процесса прессования до-
стигает 800—900° для цветных сплавов и 1000—1250° для стали,
никелевых и титановых сплавов.
При установившемся процессе отдельные элементы комплек-
та инструмента нагреваются до высоких температур, довольно
близких к указанным температурам прессования.
При этом часть инструмента после каждого цикла прессова-
ния охлаждается маслом (как например, иглы вертикальных
прессов) или водой (иглы горизонтальных прессов), часть же
инструмента подвергается более или менее интенсивному воз-
душному охлаждению.
Продолжительность процесса прессования различных спла-
вов, а следовательно, и пребывания инструмента при высоких
температурах различна. Поэтому не только прочность по сече-
нию при повышенных температурах, но и поверхностная твер-
дость инструмента должна быть различной в зависимости от
прессуемого материала. Так, например, при сравнительно мяг-
кой поверхности инструмента дюралюминий вначале царапает
инструмент, а при последующих прессовках происходит налипа-
ние прессуемого материала и задиры изделия. Необходимо так-
же учесть, что в процессе прессования нагрузка на инструмент
chipmaker.ru
430
Инструмент для прессования
все время меняется как по величине, так и по направлению и
очень часто эта смена направления нагрузки происходит в ма-
лые промежутки времени т. е. имеет место явление удара. Сле-
довательно, помимо высокой жаропрочности, а также жаростой-
кости материал инструмента должен обладать достаточной вяз-
костью.
Нагрузка на прессовый инструмент в момент прессования
вызывает напряжения, приближающиеся к пределу прочности
материала, из которого он изготовляется, и, следовательно, кон-
центрация напряжений в таких условиях особенно опасна. По-
этому при проектировании инструмента следует учитывать вли-
яние формы инструмента, особенно на участках переходных
сечений, а также необходимость тщательной отделки поверхно-
сти и сопряжений, не допуская концентрации напряжений, вы-
зывающей разрушение инструмента.
Все изложенные соображения должны быть приняты во вни-
мание при проектировании, изготовлении и эксплуатации прес-
сового инструмента, так как его стоимость заметно отражается
на стоимости прессования изделий. Проектируя инструмент того
или иного размера, необходимо рассчитывать его как деталь
машины, работающей в тяжелых условиях механических и тер-
мических нагрузок.
Определить напряжения, возникающие в инструменте в мо-
мент прессования, вернее в различные моменты цикла прессо-
вания, задача сложная, так как величина этих напряжений за-
висит от ряда факторов, связанных с температурным режимом,
условиями истечения металла, внутренним и внешним трением
и др., и часто может быть определена только опытным путем.
В связи с этим и само определение усилий, действующих на от-
дельные элементы инструмента, встречает серьезные затруд-
нения. Поэтому при ознакомлении с работой комплекта ин-
струмента и влиянием на его деформацию того или иного прес-
суемого металла в каждом отдельном случае будут сообщены
практические данные, которые надо учитывать при выборе ма-
териала для инструмента.
Изучение поведения инструмента в работе, тщательное ис-
следование случаев поломки и выхода инструмента из строя,
выявление причин преждевременного износа инструмента — все
это дает большой материал для дальнейшего совершенствова-
ния конструкции прессового инструмента, правильного выбора
материала (марки стали) и установления условий, от которых
зависит оптимальная стойкость инструмента в работе.
Большое влияние на эксплуатационную стойкость прессового
инструмента оказывает правильная механическая и термическая
обработка его при изготовлении. Поэтому разработка таких ре-
Рабочий инструмент гидравлических прессов и условия его работы 431
жимов технологической и особенно термической обработки ино-
гда имеет решающее значение.
Должны быть также установлены твердые режимы эксплуа-
тации инструмента. Так, например, жаропрочные стали, обычно
применяемые для изготовления прессового инструмента, имеют,
как правило, малую теплопроводность, в связи с чем непра-
вильный режим подогрева инструмента может быть причиной
его хрупкого разрушения при эксплуатации.
При рассмотрении условий работы отдельных видов инстру-
мента гидравлического пресса (как пруткового, так и трубного)
целесообразнее разделить весь комплект инструмента, участвую-
щий в процессе прессования, на две группы: инструмент подвиж-
ного узла и инструмент неподвижного узла.
Такое разделение, конечно, условно, так как часть инстру-
мента неподвижного узла после окончания цикла прессования
обычно выдвигается из горловины пресса для различных вспо-
могательных операций. Однако это разделение облегчает рас-
смотрение условий работы инструмента, способов его крепления
и обслуживания.
Комплект инструмента, его размеры, а иногда и конструкция
меняются в зависимости от размера прессуемого слитка и диа-
метра отверстия в контейнере пресса.
На рис. 287 и 288 показаны схемы расположения инструмен-
та и указаны принятые наименования элементов инструмента
типовых горизонтального и вертикального прессов.
Неподвижным узлом является узел контейнера и устройства
для закрепления матрицы и ее смены. В этот узел входят:
1) контейнер для приема заготовки, нагретой до температу-
ры прессования;
2) втулка контейнера наружная — промежуточная между
контейнером и рабочей втулкой;
3) втулка контейнера внутренняя (рабочая); она непосред-
ственно соприкасается с нагретой заготовкой, воспринимая в
процессе прессования как механическое, так и тепловое воздей-
ствие;
4) подвижная головка для крепления матрицедержателя с
матрицей и, кроме того, для извлечения узла крепления матри-
цы из горловины пресса и последующего удаления прессостатка,
а также вспомогательных операций (уборка подвижного стола
желоба, прикрепленного к подвижной головке и принимающего
готовое изделие и др.);
5) матрицедержатель, закрепляющий и удерживающий смен-
ную матрицу (в зависимости от размера контейнера матрице-
держатель может быть цельным или составным; во втором слу-
чае часть матрицедержателя называется патроном);
chipmaker.ru
Рабочий инструмент гидравлических прессов и условия его работы 433
6) матрица — рабочий инструмент прессования, создающий
наружный размер и конфигурацию прессуемого изделия; она
непосредственно соприкасается с деформируемым материалом.
В неподвижный узел входит также ряд .деталей, служащих
для .регулировки зазоров при замыкании и креплении узла.
Среди этих деталей, оказывающих решающее влияние .на точ-
ность работы пресса, особенно при прессовке трубных изделий,
Рис. 288. Инструмент
вертикального гидравли-
ческого пресса с само-
стоятельным прошивным
устройством (а) и без
него (б)
/ — шплинтон; 2 — головки
шплинтона для труб; 3—игла
прошивная; 4 — головка
шплинтона для прутков; 5 —
матрица; 6 — подкладки под
матрицу; 7 — матрнцедержа-
тель; 8 — ннструментодер-
жатель; 9 — корпус контейне-
ра; 10—внутренняя втулка;
11 — осадочный пуансон;
12 — центровка; 13 — игло-
держатель
следует указать детали замыкания подвижной головки матрице-
держателя, а именно':
1) инструментодержатель, служащий для размещения под-
вижной головки;
2) подклиновое кольцо;
3) клиновое устройство, замыкающее систему подвижной
головки.
Последние две детали могут быть цилиндрическими. Значе-
ние этого узла, являющегося, по существу, узлом пресса, а не
инструментом, чрезвычайно велико, и поэтому, особенно при на-
28 В В. Жолобов и Г. И. Зверев
434
Инструмент для прессования
стройке пресса и его выверке, этот узел обязательно нужно тща-
тельно проверять.
В подвижной узел пресса, как указывалось выше, входят
главный плунжер пресса с устройством для крепления инстру-
мента прессования, а также плунжер прошивного устройства с
креплением инструмента прошивания слитка. В зависимости от
размера контейнера (точнее, размера отверстия внутренней
втулки контейнера) сборка инструмента подвижного узла имеет
свои особенности. В состав подвижного узла входит следующий
инструмент:
1) шплинтон, передающий через главный плунжер пресса
основное давление прессования (для прессования полых изде-
лий— труб или профилей). Он имеет внутреннее отверстие для
прохода устройства прошивки слитка; шплинтон для прутковых
изделий — сплошной;
2) прессшайба, служит для непосредственной передачи дав-
ления от шплинтона на прессуемый слиток;
3) иглодержатель, является сменным продолжением главно-
го плунжера прошивного устройства и служит для закрепления
прошивных игл и передачи движения от плунжера прошивного
устройства;
4) игла — инструмент, непосредственно соприкасающийся с
деформируемым материалом; служит для прошивки слитка и
образования внутренней полости трубы или профиля.
Для удобства смены отдельных составляющих комплекта
инструмента или всего комплекта имеются различные переход-
ные патроны, установочные конусы и прижимные устройства. В
подвижный узел входят, кроме того, приспособления для регу-
лировки горизонтального перемещения прошивного инструмента
и устройства для вертикальной выверки подвижного узла, а
именно:
1) механизм регулировки относительного хода прошивного
устройства;
2) траверсные плиты с регулированным устройством для вер-
тикальной настройки (это устройство необходимо для регули-
ровки во время основной настройки пресса после монтажа или
крупного ремонта, а также при большом износе направляющих).
ГЛАВА XXXV
КОНСТРУКЦИЯ ИНСТРУМЕНТА
Конструкция прессов, технология прессования, схема распо-
ложения инструмента в различные моменты процесса прессова-
ния определяют конструктивные особенности прессового инстру-
Конструкция инструмента
435
мента и характер напряжений, возникающих в отдельных дета-
лях инструмента как подвижного, так и неподвижного узлов
пресса. Выявление этих напряжений и закономерностей поведе-
ния инструмента в работе необходимо для проектирования но-
вого инструмента, подбора марки стали и режимов термической
обработки инструмента.
§ 1. КОНТЕЙНЕР
Как уже указывалось, контейнер пресса вместе со встроен-
ными в него втулками служит приемником слитка, нагретого до
температуры прессования; он воспринимает во время прессова-
ния все давление, необходимое для деформации слитка. Перио-
дический интенсивный нагрев, высокие удельные давления (ра-
бочие напряжения), а также трение высоконагретого металла
о стенки внутренней втулки контейнера с последующим воздуш-
ным охлаждением, создаваемым движением потоков холодного
воздуха через отверстия контейнера, вызывают термические пе-
ренапряжения материала внутренней втулки и выход ее из
строя вследствие растрескивания поверхностного слоя (явление
разгара).
В современных крупных прессах размеры и вес контейнера
соответственно велики. Так, например, вес контейнера 3000-т
пресса составляет 8—10 т, вес внутренней втулки — 0,5—1,0 т.
Поэтому конструкция системы контейнер—втулка должна обес-
печить достаточный срок службы внутренней втулки контейнера
как сменной и наиболее часто выходящей из строя детали.
В настоящее время конструкция контейнеров гидравлических
прессов предусматривает применение многослойных втулок, за-
прессовываемых одна в другую, для создания предварительного
натяга и снятия части напряжений с рабочей, внутренней втул-
ки. Контейнер обычно представляет массивную стальную поков-
ку, изготовляемую из стали 50. Срок службы контейнеров до-
статочно большой: от 3 до 5 лет и выше.
В целях создания необходимых термических условий самого
процесса прессования контейнер перед началом работы должен
быть подогрет. Но помимо выполнения технологических требо-
ваний, нагрев контейнера перед прессованием резко повышает
срок его службы. Для нагрева контейнера применяются раз-
личные устройства.
В современных прессах осуществляется электрический на-
грев контейнеров следующими тремя способами: 1) электрона-
гревателями, расположенными в кожухе контейнеродержателя,
2) электронагревателями, встроенными в наружную часть кон-
тейнера, 3) индукторами, встроенными в наружную часть кон-
тейнера (рис. 289).
28*
chipmaker.ru
436 Инструмент для прессования
Кроме указанных видов нагревателей применяется также
электронагрев при помощи специальной печи сопротивления,
вставляемой во внутреннее отверстие втулки контейнера.
Независимо от типа подогревателей должна быть обеспече-
на возможность регулировки температуры нагрева контейнера.
Поэтому все установки должны быть снабжены термопарами
и приборами для автоматической регулировки температуры.
Мощность нагревательных
устройств, как и само время
подогрева, различны для прес-
сов разных размеров и различ-
ных видов нагревателей. Ори-
ентировочно оно составляет
(при нагреве сопротивлением)
для 1500-т пресса около 40 кет,
для 5000-т пресса около 55 кет
(при температуре нагрева
400е).
Условия индукционного
нагрева контейнера током про-
мышленной частоты следую-
щие (для выпрессовки втулки) :
трансформатор 220—72 в,
1500 а, время нагрева 6 час.,
температура нагрева 250°.
Рис. 289. Электронагрев контей- Приведенные данные пока-
нера встроенным индуктором зывают, что продолжитель-
ность этой операции достаточ-
но высока. Поэтому при необходимости частой смены контейне-
ров их заблаговременно нагревают вне пресса, что сокращает
время простоя пресса при смене контейнеров. Кроме того, для
ускорения нагрева и сокращения потерь тепла при нагреве жела-
тельно одновременно с наружным подогревом производить внут-
ренний подогрев специальным нагревателем. Это необходимо, в
частности, и для того, чтобы сохранить во втулках и контейнере
предварительные напряжения, возникающие при запрессовке
втулок во время их постановки. Один только наружный нагрев,
тем более интенсивный, снимает эти напряжения, ухудшая рабо-
тоспособность втулок контейнера.
Система посадки втулок в контейнер можзт быть различная.
Цилиндрическая втулка часто применяется на вертикальных
прессах. Двухслойная цилиндрическая втулка является дальней-
шим развитием такого способа посадки. Широко распространена
коническая посадка одно- или двухслойных втулок. При всех
способах посадки втулок в контейнер предусматривается их го-
рячая запрессовка в нагретый до 350—400° контейнер.
Конструкция инструмента
437
Для смены изношенных втулок контейнер нагревают с после-
дующим охлаждением втулок и их выпрессовкой при помощи
специального приспособления. На некоторых заводах для уда-
ления втулок из контейнера иногда производят их расточку, но
это чрезвычайно трудоемкая и дорогая операция, требующая
к тому же специального оборудования.
При удалении из контейнера старой втулки выпрессовкой
часто наблюдается повышенное давление. Такое повышение дав-
ления возникает обычно в результате неправильного выполне-
ния операций по нагреву контейнера и охлаждению втулки,
предшествующих выпрессовке. Высокое давление в этом случае
допускать нельзя, так как освобождение удаляемой втулки и па-
дение давления распрессовки происходят мгновенно, что созда-
ет удар во всей системе пресса и может привести к серьезной
аварии. Поэтому удалять старую втулку на прессе можно толь-
ко при хорошо действующем нагревателе контейнера и полном
охлаждении выпрессовываемой втулки. В этом случае маномет-
рическое давление при выпрессовке поднимается не выше 30—
50 кг!см2. Запрессовывать новую втулку и освобождать старую
целесообразнее в специальных нагревательных устройствах,
где после нагрева контейнера охлажденная втулка сама выпада-
ет из контейнера под действием собственного веса.
Несмотря на горячую запрессовку цилиндрические втулки
в большинстве случаев снабжаются заточками, не допускающи-
ми осевого перемещения втулок, а при конической наружной по-
верхности втулку располагают по ходу прессования. Такое рас-
положение втулок необходимо для того, чтобы предохранить
осевое движение втулок при операциях удаления отхода или при
вынужденном удалении из контейнера непропрессованной заго-
товки при открытом (клиновом или цилиндрическом) затворе.
В этих случаях возникают большие осевые усилия, направлен-
ные при прямом методе прессования по ходу прессования (в
случае обратного, а также встречного прессования эти усилия
имеют противоположное направление). Под действием этих уси-
лий может быть ослаблена связь, полученная между контейне-
ром и втулками при горячей запрессовке, а в результате этого
втулка может быть сдвинута в осевом направлении.
При изготовлении втулок необходимо строго выдерживать
размеры и допуски для горячей запрессовки, создающей необ-
ходимый натяг. Внутренняя поверхность .рабочей втулки долж-
на быть обязательно шлифованной, так как это резко повышает
срок службы рабочей втулки.
Внутренняя втулка, подвергающаяся большим механическим
и особенно термическим воздействиям, должна быть изготов-
лена из жаропрочной и окалиностойкой стали. В приложе-
chipmaker.ru
438
Инструмент для прессования
нии XV приведен химический состав различных марок сталей,
применяемых у нас на заводах для изготовления втулок и кон-
тейнеров. Наиболее пригодна для внутренних втулок сталь мар-
ки ЗХ2В8. Однако ввиду ее высокой стоимости и больших раз-
меров втулок обычно применяется сталь марки 4ХНВ, обладаю-
щая значительно меньшей стойкостью, чем сталь марки ЗХ2В8.
Разгар внутреннего отверстия, образование сетки трещин, а за-
тем разработка отверстия — обычная причина выхода из строя
втулки, изготовленной из стали 4ХНВ. Кроме того, при содер-
жании в этой стали углеро-
Рис. 290. Схема контейнера с охлажде-
нием
стороннему срабатыванию втулки
да и вольфрама на нижнем
пределе наблюдается быст-
рая потеря твердости внут-
ренней поверхности втулки
в зоне, примыкающей к мат-
рицедержателю, где усилия
прессования наиболее зна-
чительны. В результате это-
го в сопряжение втулки и
матрицедержателя зате-
кает размягченный металл,
нарушая это сопряжение и
способствуя сильному одно-
(сработанные втулки обычно
растачиваются на больший размер и могут быть вновь исполь-
зованы для работы). Быстрому износу втулок, помимо термиче-
ского воздействия, способствует также наличие на прессуемом
слитке окалины. Втулка при этих условиях разрушается в тече-
ние сравнительно короткого срока (1—2 месяца, а для малых
размеров даже меньше).
Вопрос о повышении стойкости втулок контейнера имеет
большое значение, так как для их изготовления требуется спе-
циальное механическое и термическое оборудование.
Стойкость внутренних втулок резко падает при их перегреве.
С этой точки зрения существенно важно не допускать перегрева
контейнера, что достигается охлаждением его. в случае повыше-
ния температуры выше допустимой.
На рис. 290 показана такая конструкция контейнера верти-
кального гидравлического пресса с внешним циркуляционным
охлаждением {20]. Помимо двух внутренних втулок 1, 2 контей-
нер 3 имеет еще и наружную рубашку 4. Между наружной ру-
башкой и корпусом контейнера в спиральных проточках 5 цир-
кулирует охлаждающая вода, подводимая в нижней части кон-
тейнера. Охлаждение автоматически включается при повыше-
нии температуры контейнера сверх установленного предела
(350—400°).
Конструкция инструмента
439
§ 2. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ КОНТЕЙНЕР-ВТУЛКА
Втулка контейнера как приемник нагретого слитка испыты-
вает чрезвычайно тяжелые температурные воздействия и значи-
тельные механические нагрузки.
Удельное давление прессования обычно доходит до 10 000—
12 000 ка/сж2. Частые циклы прессования (через 20—30 сек.)
и неравномерность давления по длине втулки (высота слитка
< */2 высоты контейнера)—все это ставит работу втулки кон-
тейнера в тяжелые условия.
Рис. 291. Диаграмма напряжений в
системе контейнер-втулка:
а — при монолитном контейнере; б — при
контейнере с одной втулкой (в спокойном
состоянии); в — то же, во время прессова-
ния; г — при контейнере с двумя втулками
(в спокойном состоянии); д—то же, во
время прессования
На рис. 291 представлена диаграмма напряжений, возникаю-
щих при прессовании в отдельных втулках и собственно в кон-
тейнере. Эта диаграмма построена для контейнера горизонталь-
ного пресса. Рассмотрим один из методов расчета напряжений.
Пусть имеются следующие отправные данные:
1) размеры внутреннего диаметра втулки г = 4.0 см (рис.
292, а), внутреннего диаметра контейнера о =9,0 см, наруж-
ного диаметра контейнера г2 = 21,0 см.
2) модуль нормальной упругости стали Е =*2,2 106 кг/см--.
chipmaker.ru
440
Инструмент для прессования
3) натяг по диаметру при горячей посадке втулки в контей-
нер 6 = 0,07 см;
4) удельное давление прессования, принимая его условно,
одинаковым по всей длине втулки, оп = 10000 кг!см2.
Рис. 292. К расчету системы втулка-контейнер
Расчет.
Найдем величину удельного давления, созданного горячей
посадкой, по формуле [16]:
_ ЕЪ(г2 — г)(г2 — г2) 2,2 10е • 0,035(9* —42) (21а —9*)
''ГЛ 4,9 О
г1(г2~ г) 93(21* —4*)
— 2900 кг/см2.
Определяя напряжения, будем рассматривать только тан-
генциальные напряжения at как наибольшие. Тогда напряже-
ния от горячей посадки составят:
Конструкция инструмента
441
а) на внутреннем диаметре втулки
2Qrnr2 2 • 2900 • 92
„ = Кгп =-----------------------=7200 кг/см2;
Г Г2,-Г2 92_42
б) на диаметре сопряжения
Q (г? + г2) 2900 (92+42)
= ± "Z V-- = ± 92 42 = ± «00 кг/см2
Г! "Т* Г Ч
в) на наружном диаметре контейнера
о,
2r2Qrn 2-92-2900
7f^72= 212 —92
= 2950 кг/см2.
Напряжения от давления прессования равны
а) на внутреннем диаметре втулки
10000-427 212
-------I 1 "Т*—
212 —42 I 42
= 10700 кг/см2-,
б) на диаметре сопряжения
10 000.42 ,
212 _ 42J
= 2 500 кг,/см2;
в) на наружном диаметре контейнера
2стг2
2-10 000-42
212—42
= 760 кг/см2.
Таким образом, суммарные напряжения от горячей посадки
и давления прессования будут равны:
а) на внутреннем диаметре втулки
ат = — 7200 + 10 700 = 3 500 кг/см2;
б) на наружном диаметре втулки
ст'= — 4300 + 2 500 = — 1 800 кг/см2;
в) на наружном диаметре контейнера
ст' = 4 300 + 2 500 = 6 800 кг/см2;
г) на наружном диаметре контейнера
о,,=
760 + 2 950 = 3 710 кг/см2.
442
Инструмент для прессования
На основании полученных данных строим диаграмму напря-
жений (рис. 292, б). Диаграмма показывает, что при принятом
натяге горячей посадки 6 = 0,7 мм (на диаметр) в контейнере
возникают довольно высокие напряжения (~7000 кг/см2).
Эти напряжения должны быть учтены при подборе марки
стали для контейнера. Точно так же необходимо иметь в виду
величины рассчитанных напряжений и при термической обра-
ботке материала втулки и контейнера, так как перегрев и, сле-
довательно, отпуск стали при запрессовке втулки могут вызвать
деформацию контейнера и тогда первоначальное сжатие втулки
от горячей запрессовки будет исключено.
Из этого нельзя делать вывод о необходимости снижения на-
тяга для горячей посадки, так как чем меньше натяг, тем выше
будут напряжения во внутренней втулке, тем короче срок ее ра-
боты, тем труднее подобрать сталь для ее изготовления. Дейст-
вительно, если принять натяг для горячей запрессовки равным
б = 0,18 мм (на диаметр), то соответственно напряжения будут:
с'г” = — 2200 4- 10 700 = 8 500 кг/см2 (внутренний диаметр
втулки);
вг’’ = — 1 300 + 2 500 = I 200 кг/см2 (наружный диаметр
втулки);
с'г” = 2 500 + 1 300 — 3 800 кг/см2 (внутренний диаметр
контейнера);
ст, = 760 4-900=4 660 кг/см2 (наружный диаметр контейнера).
На рис. 292, в представлена диаграмма напряжений при на-
тяге от горячей запрессовки, равном 0,18 мм (по диаметру).
Из приведенного расчета видно, что напряжение, возникаю-
щее в материале втулки, приближается к пределу прочности
стали. Ясно, что такое увеличение нагрузки на втулку недопу-
стимо.
Из теории расчета толстостенных цилиндров известно (зада-
ча Ламэ), что
— = 1 Л_121±£к
Г1 V [с] — Pl
где Гг —наружный диаметр втулки, см;
rt — внутренний диаметр втулки, см;
о —допускаемые напряжения, кг!см2.
Следовательно, если давление внутри втулки Р\ кг/см2 будет
г2
приближаться к допускаемому напряжению о, то — = ~,
ri
т. е. для такого давления никаким увеличением толщины стен-
Конструкция инструмента
443
ки нельзя достигнуть требуемой прочности. Поэтому только в
конструкции из многослойных втулок можно снизить напряже-
ние в материале. Эксплуатация многослойных втулок полностью
подтверждает целесообразность такой конструкции системы
контейнер—втулка, что вполне совпадает и с теоретическими
расчетами. Для примера рассчитаем напряжения системы, со-
стоящей из контейнера и двух втулок.
Примем следующие исходные данные:
1) г = 4.0 см\ = см\ г2 = 9,5 см\ г3 = 21,0 см (рис.
292, а);
2) натяг при горячей запрессовке первых втулок (первой — I
во вторую—II) 61 = 0,193 (на диаметр); натяг напряженной
посадки первой и второй втулок в контейнер (I+ II в III)
62 = 0,05 см\
3) остальные условия те же, что и в первом расчете.
Расчет двухслойной втулки
Давление от горячей посадки I в II
£81(Г2_ Г2)(Г2_ г2) 2,2-10* 6-0,0965 (62 — 42)(9,52 — 62)
2r f (г2 — г2) 2 63 (9,52 — 42)
= 720 Кг/см2.
Напряжения от горячей посадки I в II:
а) на внутреннем диаметре первой втулки
2-720-62
--------= — 2 600 кг./см2;
62- 42
б) на диаметре сопряжения I—II
Qrn ('? + '*) ... , 720 (62 — 42) _
°Г* rl — Г2 62 — 42
± 1870 кг./см2 ;
в) на наружном диаметре второй втулки
2Qrn г 1
<тГи =-----------
г2 — г2
г2 Г1
2-720-62
9,52 — 62
— 960 кг/см2.
Принимая посаженные в горячем виде втулки I и II за од-
ну, определяем удельное давление от посадки их в контейнер
(1 +II в III).
£ 82 (г2 — г2) (rl _ rl) 2,2-106-0,0025 (9,5Z - 42) (212 — 9,52j_
Q'n = 2r3(r2-r2) 2-9,53(212 —42)
= 200 кг/см2.
444
Инструмент для прессования
Напряжение от посадки I + II в III будет:
а) на внутреннем диаметре втулки
2Qr г, 2-200-9,51 2
ст —----:/. —-------------
г|~ г2 9,52 — 42
— 485 кг/см? ;
б) на диаметре сопряжения I и II
= — 350 кг/см?;
в) на диаметре сопряжения II и III
____, <2г„(^-г2) _ , 200 (9,5г- 42)
9,52 —42
.2 ,2
2 Г
= ± 290 кг/см?\
г) на наружном диаметре контейнера
2<2гпг2 _ 2-200-9,52
rj— г2 212 —9,52
= 240 кг/см?;
Напряжения от давления прессования составят *:
а) напряжение на диаметре сопряжения I и II:
10 000-42
212 — 42
= 4900 кг/см2-.
б) напряжение на диаметре сопряжения II и III:
10 000-42
212 — 42
= 2 200 кг/см2.
Суммарные напряжения от горячей посадки и давления прес-
са составят:
1-втулка:
а) на внутреннем диаметре = 10700 — 485 — 2600=7615 кг/см2\
б) на наружном диаметре а' =4900 — 350—1870 = 2680 кг/см2.
11-втулка:
в) на внутреннем диаметре с’т = 4900 — 350 + 1870 = 6420 кг/см2\
г) на наружном диаметре с' = 2200 + 960 — 290 = 2870 кг/см?.
Контейнер:
а) на внутреннем диаметре сг' = 2200 + 290=2490 кг/см?:
б) на наружном диаметре а'г = 240 + 760 = 1000 кг/см2.
1 Как и в первом расчете, напряжения на внутреннем диаметре первой
втулки составит 10700 кг/см2, на наружном диаметре контейнера 760 кг/см2.
Конструкция инструмента
445
На основании полученных данных строим диаграмму напря-
жений (рис. 292, г).
Сделанные нами расчеты позволили определить напряжения,
вызванные горячей запрессовкой и давлением прессования. При
выборе марки стали для системы контейнер — втулка необходи-
мо, кроме того, учитывать дополнительные напряжения, которые
создаются в момент прессования вследствие повышения темпе-
ратуры втулки, соприкасающейся с нагретым слитком, неравно-
мерности передачи давления по длине контейнера, а также тре-
ния прессуемого материала о стенки втулки. При прессовании
плоских панелей на современных мощных прессах в настоящее
время применяют контейнеры с внутренней втулкой, имеющей
прямоугольное отверстие с закругленными краями; шплинтон
пресса также имеет плоское сечение. Контейнер многослойный,
причем ввиду больших и неравномерных напряжений даже на-
ружный корпус контейнера изготовляется из легированной ста-
ли марки 5ХНМ с соответствующей термообработкой.
Расчет такой системы достаточно сложен и напряжения в
таком многослойном контейнере достигают значительных
величин.
§ 3. МАТРИЦА
При прессовании матрица продолжительное время находит-
ся в непосредственном соприкосновении с высоко нагретым слит-
ком (до 1200°). Большие удельные давления при истечении ме-
талла через матрицу, истирание ее поверхности при минималь-
ных возможностях смазки и охлаждения, которое происходит
только за счет потоков воздуха, идущего через отверстие кон-
тейнера, или в момент нахождения ее вне горловины пресса —
все это ставит в исключительно тяжелые условия работу мате-
риала, из которого должна быть изготовлена матрица.
Основной тип матрицы
Конструкции матриц чрезвычайно разнообразны и зависят
от ряда условий, которые должны предусматриваться при их
проектировании. Конструкция типовой матрицы горизонтально-
го пресса и принятые наименования ее элементов представлены
на рис. 293.
От правильного выбора угла обжимного конуса, размеров
пояска и даже радиусов закругления зависит правильная рабо-
та матрицы и получение заданных размеров изделия.
Конструктивно различают матрицы следующих типов: кони-
ческие, плоские, плоско-конические, радиальные, язычковые, со-
ставные и комбинированные.
446
Инструмент для прессования
При прессовании алюминиевых сплавов обычно применяют
плоские матрицы, не имеющие обжимного конуса. Также не име-
ют обжимного конуса и матрицы для прессования профилей
всех сплавов. Разновидностью основных типов матриц являются
плоско-конические и радиальные матрицы, имеющие частично
Рис. 293. Основные типы
прессования матрицы
В — поверхность обжимающей
части: — угол обжимающего
конуса;^) —диаметр калибрую-
щего пояска: h — длина кали-
брующего пояска: г — радиус пе-
рехода
обжимной конус. Размеры калибрующего пояска угла обжимно-
го конуса и радиуса закругления для различных сплавов раз-
личны (см. гл. IV, § 6).
Профильные матрицы
При проектировании профильных матриц необходимо учиты-
вать следующие факторы:
а) количество одновременно прессуемых профилей (коли-
чество очков) и их расположение на матрице;
б) необходимость торможения элементов профиля (при раз-
ной толщине);
в) равномерность скорости истечения по всему сечению очка;
г) удельное давление на матрицу и возможность ее прогиба;
Д) термическую усадку прессуемого сечения.
Конструкция инструмента
447
При прессовании профилей, особенно на больших прессах,
необходимо считаться с неравномерностью скорости истечения
металла по сечению контейнера. Поэтому при размещении про-
филей на матрице нужно широкие части профиля размешать,
ближе к краю матрицы, а узкие — к центру (рис. 294). Кроме
того, выравнивание скорости истечения достигается благодаря
различной ширине калибрующего пояска, а также изменением
угла наклона пояска в широкой части (рис. 294, б).
Как показала практика, увеличение ширины пояска более
10—-12 мм уже не дает роста торможения, так как металл, про-
ходя через очко матрицы, остывает и не касается пояска, если
он достаточно широк. В этих случаях дополнительное торможе-
ние получают за счет входного конуса А той части профиля, ко-
торую надо затормозить (см. рис. 294, в).
Размеры ширины пояска, а также глубина и угол входного
тормозящего конуса в каждом отдельном случае могут быть
рассчитаны [37].
При больших удельных давлениях отдельные элементы мат-
рицы могут деформироваться (продавливаться или прогибать-
ся); в этих случаях под матрицу подставляют опорную подклад-
ку, имеющую аналогичную профилю конфигурацию выходного
отверстия и упрочняющую опасный участок.
Фотография такой матрицы и подкладки под нее для прессо-
вания панелей на 5000-т прессе показана на рис. 295, а.
Установка матрицы и подкладки в матрицедержатель 12000-т
пресса для прессования панели при плоском контейнере пред-
ставлена на рис. 295, б. Здесь же показана и сборка всего ин-
струмента.
Разъемные матрицы
Для облегчения изготовления матриц при прессовании тон-
ких профилей их делают разъемными. Кроме того, разъемные
матрицы употребляются при прессовании профилей переменного
по длине сечения, а также профилей с законцовкой. В этом слу-
чае в гнездо матрицедержателя закладывают 2—3 разъемные
матрицы, которые вынимают последовательно после прессова-
ния ступени профиля. Сначала прессуют профиль с малыми по-
перечными сечениями через первую (малую) матрицу, после че-
го эту матрицу вынимают из матрицедержателя по частям,
и прессовка продолжается через вторую матрицу с большим се-
чением.
Аналогично прессуют профили с законцовкой; в этом случае
профиль прессуют до конца уже в специальную, также разъем-
ную, матрицу 3-го сечения (если профиль трехступенчатый).
chipmaker.ru
О
Рис. 294. Расположение отверстий в матрице (а),
конструкция рабочих поясков (б) и входного
конуса (в) при прессовании профилей
Рис. 295. Матрица с подкладкой для прессования плоских панелей:
а — внешний вид; б — установка матрицы и подкладки в матрицедержателе
29 В. В. Жолобов н Г. И. Зверев
450
Инструмент для прессования
Комбинированные (язычковые) матрицы
При прессовании сложных, так называемых закрытых про-
филей, т. е. профилей, имеющих внутреннее отверстие относи-
тельно малых размеров диаметром 5—10 мм или отверстия
сложной формы, применение обычной матрицы и иглы становит-
ся невозможным. В этих случаях, а также при прессовании осо-
бо точных (по разностенности) труб, как уже отмечалось, при-
меняются комбинированные матрицы, совмещающие в себе од-
новременно и иглу.
(язычковых) матриц
В производстве язычковые матрицы изготовляются трех ви-
дов: с выступающим рассекателем, с утопленным рассекателем
и многоканальные без рассекателя (рис. 296). Во всех случаях
комбинированная матрица имеет корпус 1 и втулку-матрицу 2.
У первых двух типов матриц (рис. 296, а, б) впереди матрицы
выступает рассекатель-гребень 3, переходящий в нижней своей
части в язычок-иглу (любого профиля).
Металл при прессовании рассекается на два ручья и, обте-
кая гребень, поступает в отверстие 4 и далее в зазор, образуе-
мый язычком и стенками втулки 2. В третьей конструкции
(рис. 296, в) гребня нет и металл поступает в ряд каналов 4
и далее в зазор между язычком и втулкой. Прц выходе через
кольцевой зазор металл должен свариваться, образуя сплошной
профиль.
При работе с комбинированными матрицами возникает труд-
ность, связанная с отделением прессостатка. Эту операцию при-
ходится производить специальным вилкообразным ножом (при
Конструкция инструмента
451
работе на матрицах с выступающим гребнем) или отрывать
профиль от прессостатка резким движением контейнера в сто-
рону, обратную прессованию.
При использовании второго метода пресс должен иметь гид-
равлические цилиндры для движения контейнера достаточной
мощности (практически, например, у 5000-т пресса для опера-
ции отрыва прессо-статка пришлось усилие каждого цилиндру
движения контейнера увеличить с 30 до 200 т), а комбиниро'-
ванную матрицу необходимо крепить в гнезде матрицедержатен
ля, так как при отрыве прессостатка матрица может выпасть из
матрицедержателя.
Из всех приведенных конструкций наибольшее применение
получили конструкции с выступающим гребнем (при прессова-
нии алюминиевых сплавов).
Специальные типы матриц
Большое количество размеров прутков и проволоки различи-
мых сечений прессуется так называемым «бухтовым способом»!,
когда пруток во время прессования наматывается специальным
устройством (моталкой) в бухту. Продолжительность процесса
в этом случае возрастает и, следовательно, возрастает продол-
жительность температурного воздействия на металл матрицы.
В таких условиях ведения процесса матрица быстро истираетсй
горячим металлом и теряет размер калибрующего пояска.
Для увеличения стойкости при прессовании в бухту применяв
ются специальные матрицы со вставками рабочего очка из ме|-
таллокерамических или минералокерамических сплавов. Встав!-
ку из металлокерамического сплава запрессовывают вгорячуиЬ
в корпус обычной матрицы, имеющей расточенное гнездо по раз-
меру наружного диаметра вставки. Разделка и подгонка профи
ля твердосплавных вставок производится на электроискровых
станках, а также при помощи ультразвука на специальных до-
вольно простых установках; В целях предохранения от ударов
вставка при запрессовке должна быть утоплена в гнездо корпуса
матрицы на 1,5—2 мм.
Матрица сборной конструкции с металлокерамической вста-
вкой для вертикального бОО-т гидравлического пресса, показан-
ная на рис. 297, а, состоит из 3 частей: корпуса 1, керамической
вставки 2 и входной воронки 3.
Наиболее напряженная часть составной матрицы — ворон-
ка — изготовляется из стали марки ЗХ2В8, корпус из стал!
4ХВС или 5ХВС, металлокерамическая вставка из сплава мар-
ки ВК8. Недостатком металлокерамики является ее хрупкость:
поверхность вставки быстро растрескивается и матрица выходит
из строя. В качестве заменителя металлокерамики в настоящее
29*
Рис. 297. Матрицы со вставками:
а — из твердого сплава; б — из микро-
лита; в, г — из стеллита; д — с водя-
ным охлаждением
Chipmaker.ru
Конструкция инструмента
453
время находит применение для вставок минералокерамики так на-
зываемый микролит, изготовляемый из окиси алюминия (прессо-
ванный и термически обработанный порошкообразный глино-
зем). В табл. 35 приведены свойства победита, а также минера-
локерамических материалов — микролита и термокорунда.
Таблица 35
Свойства материалов для матричных вставок [155]
Материал Марка Физические свойства Механические свойства
теплоемкость с кал кг °C теплопроводность X, кал;см. clk.°C удельный вес I. г, см3 х твердость предел прочности кг{ммл
коэффициент . нейного пасши ния а (20—80
при изги- бе при сжатии
Победит . . . ВК8 0,04 0,14 14,45 6.10 —6 88,5 140 330
Микролит . . ЦМ332 — — 3,88 91—93 до 40 —
Термокорунд . ТВ-14 0,18 0,0055 3,75 7-9-10 86—88 30 90—150
Механические свойства микролита также низки, а поэтому
необходимо особо тщательно крепить микролитовую .втулку в
специальной обойме. На рис. 297, б приведена конструкция кре-
пления втулки из микролита. Обойма 1 и опорное кольцо 3 изго-
товляются из стали ЗХ2В8, причем обойма термически обрабаты-
вается на твердость 7/^ =46—49. Кольцо, удерживающее мик-
ролитовую втулку 2, расчеканивается. Доводка втулки до необ-
ходимого размера производится на шлифовальном станке поро-
шком карбида бора, зернистость 120. Перед прессованием матри-
цы с микролитовыми втулками должны быть подогреты (при
прессовании латуни до 500—550°). Такие матрицы более стойки,
чем матрицы из сплава ВК8 [155].
Из-за высоких температур прессования стали и новых метал-
лов (титан, цирконий и др.) .инструмент должен быть еще более
жаростойким.
Конструкция матриц для прессования сталей и новых металлов
показана на рис. 297, в, г. Рабочие поверхности и удлиненный ка-
либрующий поясок 2 изготовляются из твердых сплавов или на-
плавляются жаростойкими сплавами-стеллитами типа В2К и
ВЗК. Иногда, как показано на рис. 297, г, применяют сборную
конструкцию. Здесь втулка 3 твердого сплава ВК8 вмонтирована
на медном припое в корпус матрицы 1, изготовленный из стали
ЗХ2В8. Входные поверхности 2 наплавлены стеллитом В2К.
chipmaker.ru
454
Инструмент для прессования
i f Сравнительно хорошую стойкость имеют матрицы, изготов-
ляемые из сплава ЖС6 (методом отливки). Конструкция водоох-
лаждаемой матрицы показана на рис. 297, д. Матрица 1 и втул-
ка 2 заключены в обойму 3, в которой расположены каналы для
протекающей воды. Канал переходит в кольцевую выточку 4.
Стойкость этих матриц также хорошая, однако ввиду затрудне-
ний с подводом охлаждающей воды они еще не получили широ-
кого применения. Вода подводится под небольшим давлением
(от водопроводной сети), температура отходящей воды при прес-
совании стали не выше 50—60°. Обойма матрицы «3 изготовляется
из стали ЗХ2В8.
При прессовании алюминиевых сплавов, а также сплавов на
медной основе, крупные матрицы могут изготовляться из менее
легированных сталей марок 4ХВС, 5ХВС, 5ХНМ и др.
При прессовании профилей из сплавов на алюминиевой осно-
ве в большинстве случаев за матрицей устанавливаются и за-
крепляются в головке матрицедержателя специальные стальные
проводки длиной 800—1000 мм (обычно разъемные), изготовля-
емые по форме профиля и служащие для предохранения его от
скручивания и поводок.
Внутреннюю часть проводки тщательно обрабатывают по
форме профиля с припуском до 2 мм на сторону против разме-
ров прессуемого профиля.
§ 4. ИГЛА
Условия работы прошивных игл и их конструкции
Назначением иглы является прошивка отверстия в слитке и
образование отверстия в прессуемой трубе или профиле. При
прессовании игла подвергается высоким механическим и терми-
ческим нагрузкам. Даже непродолжительное время нахождения
иглы в высоконагретом слитке, особенно при малом поперечном
ее сечении (главным образом на вертикальных прессах), вызы-
вает довольно сильный и глубокий прогрев иглы, снижая ее ме-
ханические свойства. После цикла прессования игла имеет ясно
видимое свечение, соответствующее нагреву поверхности до тем-
пературы 650—700°. После каждого цикла игла интенсивно (хо-
тя и короткое время, у вертикальных прессов 5—10 сек.) охлаж-
дается маслом или водой. Помимо теплового воздействия игла
подвергается знакопеременным механическим нагрузкам: во
время прошивки слитка — продольному изгибу, во время прессо-
вания, при интенсивно повышающейся температуре — растяже-
нию вдоль оси (вследствие того, что скорость течения металла,
движущегося по поверхности иглы, опережает скорость ее хода).
1:1 При обратном ходе пресса растягивающие усилия мгновенно
возрастают и игла испытывает ударное растяжение.
Конструкция инструмента
455
Если диаметр слитка резко отличается от диаметра контейне-
ра, обжатие слитка недостаточно и в игле возникают изгибаю-
щие усилия.
Большие изгибающие усилия воздействуют на иглу и в том
случае, если слиток прогрет недостаточно или неравномерно по
сечению. Из-за сильного трения прессуемого материала по игле
при отсутствии смазки предъявляются высокие требования к ка-
честву отделки поверхности инструмента, так как налипание ме-
талла на иглу не только повышает растягивающие усилия, но и
вызывает появление брака изделий. В соответствии с условиями
эксплуатации для иглы должны быть выбраны необходимая
марка стали, технология изготовления иглы и особенно режима
термической обработки.
Результаты многочисленных наблюдений и исследований ра-
боты игл при прессовании различных сплавов, а также исследо-
вания игл, преждевременно вышедших из строя и хорошо рабо-
тавших, позволяют сформулировать следующие основные техни-
ческие требования, которые должны быть предъявлены к мате-
риалу для изготовления иглы:
1) наряду с высоким пределом прочности при температурах
до 700° материал должен иметь достаточную вязкость;
2) материал не должен подвергаться отпуску, т. е. не сни-
жать твердости и других механических свойств при нагреве до
рабочих температур;
3) материал иглы должен легко переносить резкую перемену
температуры (нагрев до 600—700°, охлаждение водой);
4) материал должен хорошо сопротивляться износу при по-
вышенных температурах (рабочих температурах прессования).
В настоящее время иглы изготовляют из сталей марок ЗХ2В8
и 4ХВС, причем первая марка стали служит для изготовления
игл диаметром до 40 мм, а вторая — для игл диаметром выше
40 мм. Применяют также жаропрочные стали типа клапанных
марок ЭИ617, ЭИ661 и ЭИ696.
Как указывалось ранее, гидравлические прессы могут быть
с самостоятельным прошивным устройством и без него. Приме-
няемые в этих случаях иглы и условия их работы в процессе
прессования отличны, а конструкции игл имеют свои особен-
'ности.
Все прошивные иглы для гидравлических прессов различной
конструкции могут быть сведены к следующим шести основным
типам (рис. 298):
1. Игла, закрепляемая в шплинтон горизонтального или вер-
тикального пресса, не имеющего самостоятельного прошивного
устройства. В большинстве случаев на этих прессах применяется
полый слиток; в противном случае условия работы иглы резко
ухудшаются и в момент прошивания необжатого слитка игла вы-
chipmaker.ru
е
Рнс. 298. Прошивные и профилируй
_ ющие иглы гидравлических прессов:
а — неподвижная игла: б — плавающая
игла: в — игла с самостоятельным движе-
нием; г— бутылочная игла; д— малая пла-
вающая игла; е — профильная игла; ж—
игла для прессования профиля, неравно-
мерного по длине сечения; 1 — игла; 2 —
прессшайба; 3 — шплинтон; 4 —иглодержа-
тель-. 5 — матрица; 6 — направляющая
шайба; 7 — наконечник шплнитона; 8 — ос-
новная игла; 9 — калибрующая игла: 10 —
упорный стержень; 11 — отверстия по се-
чению профиля
Конструкция инструмента
457
ходит из строя вследствие высоких изгибающих напряжений.
Иногда прессуют слитки и без отверстия, но только центрирован*
ные.
2. «Плавающая» игла, не закрепленная в шплинтон пресса,
применяется также для прессовки просверленного слитка.
3. Игла, закрепляемая в самостоятельное прошивное устрой-
ство горизонтального или вертикального пресса. В этом случае
прессуют как просверленный, так и целый слиток, с прошивкой
его во время хода прессования. Этот тип иглы наиболее распро-
странен; современные гидравлические прессы, имеющие само-
стоятельное прошивное устройство, работают на таких иглах.
4. Так называемая ступенчатая или «бутылочная» игла, слу-
жащая для прессования труб или профилей с малым отверстием.
При работе с такой иглой необходима строгая регулировка хода
прошивного устройства с тем, чтобы точно установить калибру-
ющий конец иглы в отверстие матрицы. Но все же при этом типе
иглы отверстие по длине прессуемой трубы часто получается
различного диаметра, что обусловливается течением металла в
процессе прессования. Кроме того, при работе с несверленной за-
готовкой тонкий конец такой иглы сильно перегревается и вытя-
гивается, вследствие чего выходит из строя вся игла.
5. Малая «плавающая» игла. Основной корпус иглы 8 с нор-
мальным резьбовым креплением в иглодержателе 4 просверли-
вается почти на всю длину. В отверстие основной иглы вставле-
на собственно рабочая калибрующая игла 9 малого размера.
В момент прошивки слитка малая «плавающая» игла уходит в
корпус и лишь небольшой ее конец (10—15 мм) остается откры-
тым. После окончания прошивки слитка калибрующая игла 9,
затягиваемая текущим металлом в матрицу, выдвигается вперед,
образуя внутреннюю полость трубы или профиля. Эта конструк-
ция иглы выгодно отличается от игл 4-го типа. Прессовка труб,
обычно толстостенных с малым внутренним диаметром, с по-
мощью плавающей иглы более экономична благодаря ее неболь-
шим размером и высокой стойкости.
6. Профильная игла. Как говорит само название, эти иглы
служат для образования различных профильных отверстий в
прессуемых изделиях, как например квадратных, прямоугольных,
шестигранных и др. Крепление иглы остается обычным, а тело
иглы обрабатывается по размерам требуемого профиля.
7. При прессовке труб или профилей неравномерного по дли-
не сечения употребляют специальные иглы, которые закрепляют-
ся непосредственно в шплинтон пресса.
Представляет интерес игла для прессования неравномерного
по длине профиля Т-образного сечения (рис. 298, ж). Здесь мат-
рица 5 имеет шестигранное отверстие, в которое входит игла 1.
Вдоль шести удлиненных граней иглы простроган профиль не-
chipmaker.ru
458
Инструмент для прессования
равномерного сечения. При движении шплинтона игла входит в
матрицу, образуя три отверстия 11 для прессуемого профиля. По
мере продвижения иглы и шплинтона происходит прессование
трех неравномерных по сечению профилей.
При работе на прессах без самостоятельного прошивного уст-
ройства игла в момент прошивки слитка подвергается боковым
изгибающим усилиям вследствие скольжения ее конца по тор-
цу слитка, имеющего к тому же меньший диаметр, чем диаметр
отверстия контейнера.
/Во всех случаях перед прошивкой слиток должен быть обжат
шплинтоном по размерам контейнера. Однако это обжатие долж-
но быть минимальным, так как большое давленье пропрессовы-
вает часть слитка через очко матрицы. Для облегчения прошив-
ки и уменьшения отхода металла с пробкой необходимо перед
моментом прошивки снять давление со шплинтона и несколько
отодвинуть его назад для возможного выхода металла при про-
хождении иглы сквозь слиток. Это требование часто не выпол-
няется, что приводит к повышению отхода металла при прошив-
ке и увеличению нагрузки на иглу.
Игла четвертого и пятого типа после прошивки слитка уста-
навливается на вполне определенном месте в очке матрицы и
при выпрессовывании слитка неподвижна. Существующие конст-
рукции прессов позволяют останавливать иглу в любом положе-
нии регулировкой упорных гаек на тягах прошивного устройства.
Такая остановка иглы несколько утяжеляет ее работу, создавая
дополнительные растягивающие напряжения.
Воздействие вытекающего металла на иглу в процессе прес-
сования постоянно меняется по мере уменьшения высоты слитка,
и в последний момент, когда остаток прессуемого слитка при-
ближается к предельному, условия работы иглы становятся наи-
более тяжелыми. Это необходимо учитывать при назначении
толщины прессостатка, так как практика показывает, что раз-
рывы игл наиболее часто происходят на расстоянии, соответст-
вующем последнему этапу процесса прессования ( т. е. на послед-
ней трети длины иглы).
После окончания процесса прессования игла подается назад
'(на вертикальных прессах эта операция часто выполняется рыв-
ком, но это вызывает расстройство узла) и после открывания
затвора шплинтон выталкивает прессостаток вместе с прессшай-
бой из контейнера.
После каждого цикла прессования иглу, как и весь комплект
инструмента, охлаждают, осматривают, смазывают и подготав*
ливают к следующему циклу.
На вертикальных прессах иглу охлаждают маслом при помо-
щи ручных масленок или специального автоматического охлаж-
дающего устройства.
Конструкция инструмента
459
Конструкция горизонтальных прессов не позволяет охлаж-
дать иглу маслом, и здесь игла подвергается водяному охлажде-
нию. Несовершенство такого вида охлаждения вызывает в мате-
риале иглы термические напряжения, особенно значительные в
качественных сталях с малой теплопроводностью, в результате
чего на поверхности иглы образуется сетка трещин, а затем про-
исходит обрыв иглы.
Резкое охлаждение особенно опасно для игл крупных сече-
ний, где термические перенапряжения больше, чем в иглах ма-
лого размера.
Рассмотрение условий работы иглы показывает, что при вы-
боре марки стали для этого вида инструмента должны быть пре-
дусмотрены самые разнообразные и иногда противоречивые ус-
ловия. Так, сталь для игл должна иметь:
а) высокие пределы прочности и текучести, а также твер-
дость при повышенных температурах и вместе с тем достаточ-
ную вязкость;
б) хорошее сопротивление термическому растрескиванию при
резкой перемене температур;
в) сопротивление износу при высоких температурах;
г) низкий коэффициент расширения и достаточную теплопро-
водность. Стали, применяемые для изготовления прессового ин-
струмента, не в полной мере удовлетворяют перечисленным тре-
бованиям.
Поэтому существенное внимание должно быть обращено на
квалификацию обслуживающего персонала и, в первую очередь,
аппаратчиков, работа которых в большой мере влияет на стой-
кость прессового инструмента и особенно прошивных игл. В по-
следнее время делаются попытки (при прессовке стальных
труб — довольно удачные) применения внутреннего охлаждения
игл с целью повышения их стойкости. В такой конструкции иглы
—-вода при давлении 6 ат поступает по трубке, вставленной в от-
верстие иглы, и возвращается обратно, омывая внутреннюю по-
лость иглы.
Задача подвода и отвода охлаждающей воды сложна, осо-
бенно при самостоятельном прошивном устройстве. Несмотря на
эти трудности, вопрос об охлаждении иглы, а также других эле-
ментов прессового инструмента, являясь чрезвычайно важным,
подлежит дальнейшей разработке, так как охлаждаемый инстру-
мент даст возможность сократить расход легированных сталей
и повысить производительность прессов.
При прессовании труб с профильным внутренним отверстием
часто приходится применять специальные приспособления для
центровки иглы, так как течение металла, особенно в начале
460
Инструмент для прессования
прессования, отклоняет иглу от центрального положения и портит
изделие. _Как правило, прошивные -иглы гидравлических прес-
сов имеют на длине 550—600 мм рабочей части конусность—рап-
* ную 0,5—0,6 мм. Уменьшение конусности увеличивает трение ме-
талла во время его течения по игле и, следовательно, повышает
растягивающие напряжения. С другой стороны, увеличение ко-
нусности может привести к изменению размеров прессуемого из-
делия.
Разнообразие размеров профилей, выпускаемых методом
прессования, требует большого числа размеров инструмента и, в
первую очередь, прошивных игл.
Для сокращения количества резьбовых, а также других мест
сопряжения инструмента и его крепящих размеров обычно каж-
дый завод производит нормализацию всего прессового инстру-
мента и устанавливает единую систему размеров сопряжений, а
также допусков и посадок рабочих и свободных размеров. Это
относится, разумеется, к к прошивным иглам прессов.
Причины выхода игл из строя
Работа гидравлического пресса зависит главным образом от
стойкости и стабильности размеров инструмента и в первую оче-
редь иглы и матрицы. Правильное ведение нагрева слитка, спо-
койное, без рывков управление прессом, своевременное и доста-
точное охлаждение и смазка инструмента, предварительный его
подогрев — все это оказывает решающее влияние на стойкость
инструмента в эксплуатации.
На рис. 299 приводятся различные виды разрушений игл сред-
них размеров. Длительные наблюдения позволили определить
причины этих поломок и связать их с внешним видом дефектов.
На первом снимке (а) показана игла, которая при прошивке
слитка отклонилась в сторону от осевого направления и ударила
в край отверстия матрицы. Такой случай мог быть вызван не-
правильной настройкой пресса, плохим прогревом слитка, одно-
сторонним остыванием его в холодном контейнере или большим
зазором между слитком и отверстием контейнера. На вертикаль-
ных прессах это явление может быть результатом нецентричного
сверления заготовки.
На втором снимке (б) указана игла, попавшая в прессшайбу,
соскочившую с иглы в начале прессования. Вытяжка конца иглы
(в) —явление редкое, но характерное по виду обрыва; вытяжка
может произойти в результате выталкивания прессостатка при
закрытом клиновом затворе.
Если размер отверстия прессшайбы меньше размера иглы,
особенно в ее хвостовой части, то возможен излом иглы, как это
показано на рис. 299, г. Недостаточное охлаждение иглы после
Конструкция инструмента
461
цикла прессования, естественно, сильно повышает температуру
ее нагрева; прочность иглы резко снижается, а пластичность воз-
растает. Характерный для горячего металла обрыв иглы вытяж-
кой (100% уменьшения сечения) можно видеть на рис. 299, д
(место разрыва обычно находится в средней трети иглы).
Нагрев иглы во время прессования снижает предел прочно-
сти стали, часто, особенно при малых сечениях, игла работает
на пределе своей прочности, и даже небольшое дополнительное
повышение нагрузки приводит к деформации и (разрыву иглы
(рис. 299, е). Такие случаи выхода иглы из строя бывают при
несоблюдении режима нагрева слитков перед прессованием, за-
держке цикла прессования, чрезмерном охлаждении слитка до
начала прессования или при прессовании труднодеформируемых
сплавов. Во всех этих (Случаях необходимы большие рабочие на-
пряжения прессования, создающие большие силы трения на игле.
Если в момент прессования, помимо больших растягивающих
напряжений, в игле возникают еще и изгибающие напряжения
(связанные, например, с износом рабочей части втулки контей-
нера), то возможен излом иглы по типу, представленному на
рис. 299, ж. При этом никаких дефектов металла в изломе не
наблюдается.
Если при обрыве иглы, как указано на рис. 299, з, имеется
общая равномерная ее вытяжка, то это свидетельствует о недо-
статочной твердости стали (менее 364 кг[мм2 по Бринелю при
пределе прочности ниже 125 кг/мм2). Обычно пониженная твер-
дость является результатом неправильной термической обра-
ботки.
На рис. 299, и, к показаны характерные случаи образования
мелких поперечных трещин в поверхностном слое и, как резуль-
тат, разрыв игл вследствие уменьшения рабочего сечения. Эти
дефекты объясняются недостатками термической обработки
игл (нагрев перед закалкой в угольном порошке), обусловли-
вающими цементацию поверхности стали и появление в дальней-
шем сетки трещин.
Образование широких продольных трещин на иглах в резуль-
тате термических внутренних напряжений показано на
рис. 299, л. Эффект влияния частого перехода иглы из нагретого
в холодное состояние может быть усилен структурными превра-
щениями в металле иглы во время ее работы. Распад остаточно-
го аустенита вследствие нагрева иглы (такая структура наблю-
дается при неправильной термической обработке стали марки
ЗХ2В8) протекает с увеличением объема. Охлаждение иглы и
быстрое уменьшение объема наружных слоев при увеличении
объема внутренних слоев вследствие структурных превращений
вызывает резкое возрастание внутренних напряжений и деформа-
цию иглы.
chipmaker.ru
Рис 299. Внешний вид разрушения прошивных игл
chipmaker.ru
464 Инструмент для прессования
Иногда на иглах во время работы появляется продольная
трещина, которая не раскрывается. Такая игла продолжает ра-
ботать до тех пор, пока не происходит выкрошивание кромок
трещины и появление дефектов на трубах. Это явление, почти не-
избежное для стали ЗХ2В8, объясняется также многократным
нагревом и охлаждением игл в работе (см. рис. 299, jh).
На рис. 299, н показаны два характерных вида излома игл,
по которым можно ясно определить основные напряжения, выз-
вавшие разрушение. Первый вид излома связан только с растя-
гивающими напряжениями — линии излома сходятся радиально
к оси иглы. Второй вид излома обусловлен в основном изгибаю-
щими напряжениями — линии разрушения расходятся веерооб-
разно как бы из одного центра, расположенного почти у края
поперечного сечения иглы.
§ 5. ПРЕССШАЙБА
Прессшайба предохраняет шплинтон от непосредственного
контакта с нагретым слитком, разгружая его от термических воз-
действий. Прессшайба периодически подвергается только одно-
стороннему сильному нагреванию от слитка при больших удель-
ных давлениях, возникающих при прессовке.
Форма и размеры прессшайб могут быть различными в зави-
симости от требования технологии прессования.
Прессшайбы для прессования прутков и сплошных профилей
в отличие от прессшайб для труб или полых профилей не имеют
сквозного отверстия. Величина зазора между контейнером и
прессшайбой имеет значение особенно при прессовании с ру-
башкой.
Форма самой прессшайбы для получения полной рубашки
также меняется в зависимости от прессуемого сплава. При ме-
тоде обратного прессования прессшайба одновременно служит
и гнездом для матрицы.
Прессшайбы изготовляются из стали марки ЭХ2В8 размером
до 205 мм или 4ХВС для больших размеров. Наружный конус
прессшайб для вертикальных прессов должен быть на 2—5°
меньше конусности матрицы. Вертикальные прессы, не имеющие
самостоятельного прошивного устройства, не имеют прессшай-
бы; ее заменяет головка-иглодержатель, изготовляемый из ста-
ли ЗХ2В8 и служащий одновременно для крепления прошивной
иглы. . . ,
Для увеличения стойкости прессшайб необходимо работать
при прессовании одновременно несколькими (6—10) прессшай-
бами с тем, чтобы их можно было в достаточной мере охладить.
По своим размерам прессшайбы — довольно тяжелый инстру-
мент, а изготовленные из стали ЗХ2В8 — к тому же и дорогие.
Конструкция инструмента
465
Поэтому наблюдение за их стойкостью и увеличением долговеч-
ности в работе — вопрос очень важный. Работа с одной, двумя
прессшайбами без достаточного их охлаждения быстро выводит
инструмент из строя. Растрескивание и деформация краев гресс-
шайб является характерным видом их разрушения, особенно при
работе на высокотемпературных сплавах (типа МНЖМцЗО-
0,8-1).
В течение всего цикла прессования одна из сторон прессшай-
бы плотно соприкасается с прессуемым металлом, нагретым до
температуры 750—900° (медь и ее сплавы), или до 350—500° в
случае прессования алюминия и его сплавов.
Давление, испытываемое прессшайбой, достигает 150 кг!мм2.
Во время отделения прессостатка и отрезки изделия
прессшайба продолжает находиться в соприкосновении с нагре-
тым металлом. Охлаждение прессшайбы после прессования про-
изводится воздухом в промежутке между двумя циклами. Та-
ким образом, количество одновременно работающих прессшайб
и темп прессования определяют полноту их охлаждения. После
прессования торец прессшайбы часто настолько сильно прогре-
вается, что получает даже темнокрасное свечение. Поэтому сталь
для прессшайб, так же, как и для игл, должна сохранять свои
механические свойства при температурах порядка 600—650°.
После термической обработки прессшайбы должны иметь
твердость по Бринелю не ниже 418 кг)мм2 и предел прочности не
менее 143 кг!мм2.
Наиболее характерным видом дефектов прессшайб являются
радиальные и тангенциальные трещины, а также трещины на
боковой поверхности шайб (рис. 300).
Особенно часто встречаются радиальные трещины. Проведен-
ные исследования и наблюдения 1156] выявили причину появле-
ния этих трещин и позволили выяснить условия возникновения
напряжений в инструменте во время работы.
Как было указано, прессшайба получает односторонний на-
грев (со стороны одного из торцов), причем в радиальном на-
правлении, т. е. от отверстия к периферии, нагрев также крайне
неравномерен: наружные зоны нагреваются более высоко, чем
зоны, примыкающие к отверстию прессшайбы (рис. 301). Следо-
вательно, расширение прессшайбы, вызываемое нагревом, также
неравномерно. В начале прессования разность температур нагре-
ва прессшайб незначительна, и поэтому напряжения, возникаю-
щие в периферийной зоне и вызывающие напряжения растяже-
ния во внутренней зоне, по абсолютной величине еще не превы-
шают предел прочности материала. Но по мере повышения
разности температур нагрева напряжения, возникающие во
внутренней зоне, превышают прочность металла, вследствие
чего появляются радиальные трещины, ширина которых умень-
30 В. В. Жолобов и Г. И. Зверев
Рис. 300. Внешний вид изношенных прессшайб
Рис. 301. Диаграмма распределения температур
в прессшайбе:
а — по диаметру слитка; б — по радиусу прессшайбы:
в — по высоте прессшайбы
Конструкция инструмента
467
шается по мере удаления от сердцевины прессшайбы. Это хоро-
шо видно на рис. 300. Так как разность температур, а значит, й
внутренних напряжений уменьшается по направлению от центра
к периферии, то, как правило, эти трещины не выходят на ци-
линдрическую поверхность прессшайбы.
При дальнейшей работе образовавшиеся трещины служат
очагом разрушения прессшайбы под действием напряжения сжа-
тия, создаваемого нагрузкой при прессовании.
Образование радиальных трещин как результат неравномер-
ного нагрева подтверждается на практике тем, что это явление
чаще всего наблюдается при прессовании сплавов, требующих
высокой температуры нагрева для прессования (медь, томпак и
др.). При прессовании латуней радиальные трещины в пресс-
шайбах появляются значительно реже, а при прессова-
нии легких сплавов (алюминий, дюралюминий) радиаль-
ных трещин почти нет.
Для увеличения срока службы прессшайб, особенно при ра-
боте на тяжелых сплавах, необходимо добиваться полного от-
пуска стали после закалки, чтобы не допускать распада аусте-
нита во время работы инструмента.
Введение двойного отпуска чрезвычайно полезно, как и отпуск
работавших прессшайб при температуре 500—550° для снятия
внутренних напряжений. Существенно важно, наконец, улучше-
ние условий охлаждения прессшайб в промежутках между цик-
лами прессования. При прессовке сплава МНЖц30-0,8-1 и неко-
торых других края прессшайбы истираются. Это объясняется
тем, что в последний момент прессования прессшайба проходит
через так называемую «мертвую зону», где находится остывшая
часть прессуемого материала. При движении по остывшему ме-
таллу края прессшайбы изнашиваются.
Для предохранения от такого износа на торце прессшайбы,
соприкасающемся со слитком, делают круговую фаску под уг-
лом 45°.
§ 6. шплинтом
Шплинтон (прессштемпель, пуансон) передает основное дав-
ление от главного плунжера пресса на прессуемое изделие. На-
грузка, передаваемая шплинтоном, направлена вдоль его оси и
вызывает в нем напряжения сжатия, а при большой длине
шплинтона возможен его продольный изгиб. Кроме того, на тор-
цовой поверхности возникает смятие (наклеп), часто являюще-
еся причиной выхода шплинтона из строя. Наклеп тор-
цовой поверхности при продолжительной работе сопровождает-
ся скалыванием граней шплинтона на ту или иную ширину под
углом 45°. Поэтому шплинтаны часто .изготовляются со сменны-
30*
chipmaker.ru
468
Инструмент для прессования
ми наконечниками, 'соединяющимися с основным телом шплинто-
на резьбовым пальцем. Виды деформаций шплинтонов верти-
кальных прессов разнообразны и приводятся на рис. 302.
Шплинтоны изготовляют из легированной стали марки
4ХНВ, а для вертикальных прессов — из хромистой стали мар-
вертикальных
Рис. 302. Виды деформации шплинтонов
прессов:
вов — поверхность скалывания; сс — поверхность срыва резьбы:
аа — плоскость отрыва; dd— смятие резьбы
После термической обработки твердость по Бринелю готово-
го инструмента должна быть в пределах 364—418 кг]мм2 при
пределе прочности 128—143 кг/мм2.
«Л
§ 7. ИГЛОДЕРЖАТЕЛЬ
Для крепления прошивной иглы и передачи ей движения от
плунжера прошивного устройства служит иглодержатель. Уси-
лия, возникающие при прошивке слитка, сравнительно невелики.
Наиболее часто иглодержатели выходят из строя из-за снятия
пли срыва резьбы, предназначенной для крепления иглы, под
влиянием растягивающих усилий при прессовании слитка.
Порча резьбы может произойти также от неправильной поста-
новки иглы в резьбовом соединении: при недовертывании
иглы—смятие, а при сильном завертывании иглы (вследствие
Конструкция инструмента
469
расширения резьбовой части иглы при нагреве) — заедание. Иг-
лодержатели изготовляют из стали 4ХНВ.
На вертикальных прессах, не имеющих самостоятельного хо-
да прошивки, иглодержатель обычно не только удерживает иглу,
но и одновременно служит наконечником шплинтона, передаю-
щим основное давление прессования. В этом случае иглодержа-
тель изготовляется из высококачественной стали марки ЗХ2В8.
§ 8. МАТРИЦЕДЕРЖАТЕЛЬ
Для закрывания отверстия втулки контейнера и удержания
матрицы в подвижную головку пресса крепят матрицедержатель,
конструкция которого зависит от типа пресса. Для горизонталь-
ных прессов применяются матрицедержатели двух основных ти-
пов: с прямым конусным гнездом для крепления матрицы и с
обратным конусным гнездом. При изготовлении этого инструмен-
та необходимо предусматривать строгое совпадение поверхно-
стей замыкающего конуса матрицедержателя и внутренней
втулки контейнера для обеспечения плотного замыкания этих
деталей; в противном случае возможно вытекание металла через
неплотности в конусных частях втулки и матрицедержателя.
Матрицедержатель изготовляется из стали 4ХНВ и термиче-
ски обрабатывается на твердость по Бринелю 364—418 кг/мм2
(предел прочности 128—143 кг/мм2).
§ 9. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ инструмент
Для отделения прессостатка на вертикальных прессах упот-
ребляются два вида инструмента. В прессах старой конструкции
эта операция производится при помощи вырубного пуансона-
отсекателя, закрепляемого в специальной державке. На рис. 231
показана вырубка отхода и инструмент, употребляемый для
этой операции. Обычно размер прорезной части отсекателя де-
лают на 0,5 мм меньше наружного размера матрицы. Указанная
конструкция отделения прессостатка, требующая иногда большо-
го физического усилия для вытаскивания державки и последую-
щего отделения прессостатка отсекателя, неудачна. На совре-
менных вертикальных прессах изделие от остатка и остаток от
матрицы отделяются механически. Первая операция производит-
ся горизонтальным выдвижением опоры матрицы, одновременно
перерезающей трубу или профиль.
Затем матрица проталкивается вместе с отходом, падает на
наклонную плоскость и попадает на элеватор, который поднима-
ет ее к рядом стоящему небольшому прессу, где обычный отсе-
катель отделяет прессостаток от матрицы. В этом случае рабо-
тают со сменными матрицами.
r.ru
470
Инструмент для прессования
§ 10. СТАЛИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
Для работы на гидравлических прессах необходимо большое
количество разнообразного инструмента различного размера и
профиля. Термические и механические нагрузки, воздействую-
щие на инструмент в соответствии с условиями работы, неодина-
ковы. Отсюда вытекает необходимость применять для инстру-
мента разнообразные материалы. В большинстве случаев экс-
плуатация инструмента связана с нагревом его до высоких тем-
ператур. Поэтому для основного прессового инструмента, как
правило, применяется высококачественная сталь, способная ра-
ботать без деформаций при высоких температурах. Выбор марки
стали для того или иного типа инструмента должен основывать-
ся на учете следующих основных факторов:
1) температура прессования изделия и возможный темпера-
турный режим инструмента;
2) наличие непосредственного контакта инструмента с нагре-
тым слитком;
3) скорость прессования и, следовательно, длительность на-
хождения инструмента в нагретой среде;
4) необходимость предварительного нагрева инструмента и
температура нагрева;
5) удельное давление прессования, суммарные нагрузки и
вид напряженного состояния, создаваемого в материале инстру-
мента;
6) возможности и способы охлаждения инструмента после
цикла прессования;
7) возможность смазки;
8) технологические требования к профилю инструмента и
его линейным размерам.
В настоящее время для прессового инструмента имеются мар-
ки качественных сталей, которые достаточно хорошо отвечают
условиям эксплуатации. Однако изыскание лучших сортов стали
для инструмента всегда является актуальной и серьезной зада-
чей, решение которой может дать больший экономический эф-
фект. Это понятно хотя бы из того, что до настоящего времени
затраты на прессовый инструмент составляют до 35% стоимости
передела.
Химический состав и механические свойства после термиче-
ской обработки различных сталей и их заменителей, принятых
для изготовления инструмента, приведены в приложении XV.
При выборе марки стали, а также механических свойств го-
тового инструмента необходимо учитывать его размер и условия
работы. В соответствии с этим для инструмента различного наз-
начения устанавливается та или иная марка стали, режим ее
термической обработки и требуемые механические свойства (см.
Конструкция инструмента
471
приложение XVI). Стойкость в эксплуатации игл приводится в
табл. 36. Наиболее высока стойкость шплинтонов — до 150 тысяч
прессовок для легких сплавов и примерно вдвое меньше при
прессовке тяжелых цветных сплавов.
Таблица 36
Стойкость игл в эксплуатации (количество прессовок на 1 иглу)1
Наименование
Диаметр иглы, мм
прессуемого металла
или сплава
40 50 00
90 100 НО
120 130 140 150 160
Латунь Л68 .
Латунь Л070
Медь . . . .
Дюралюминий
200
150
200
400
300
200
300
500
400
200
400
1000
450 450
300 300
450 450
1000 1200
450 500
300 350
450 500
1200 1500
550
400
550
1800
600
400
600
2000
600
400
600
2000
650
400
650
2000
700
450
200
2500
800
500
800
2500
* Расход матриц и прессшайб при прессовке меди (при одновременной работе 6 — 8
прессшайб) и дюралюминия тот же, что и игл, а при прессовке латуни на 50% больше,
чем игл.
§ 11. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА
При разборе конструкций инструмента и причин выхода его
из строя было отмечено большое значение правильного выбора
режима термической обработки инструмента.
Весь основной инструмент изготовляется из разнообразных
по химическому составу высококачественных жаропрочных ста-
лей, подвергающихся термической обработке для получения
тех или иных механических свойств.
Основной маркой стали, принятой для изготовления прессо-
вого инструмента, работающего в наиболее тяжелых условиях,
является высоковольфрамистая сталь ЗХ2В8.
Температурный интервал ковки этой стали 1150—900°. Усло-
вия нагрева перед ковкой: предварительный медленный подогрев
до температуры 700° (25 град./час. на 2,5 см толщины), далее от
700 до 1150° более быстрый нагрев (50—75 град./час. на 2,5 см).
После ковки охлаждение в специальной печи до 300°. Ввиду ма-
лой теплопроводности вольфрамистых сталей соблюдение ука-
занных режимов обязательно, так как в противном случае тре-
буемые механические свойства не могут быть получены. При
снижении температуры нагрева стали во время ковки лучше и
безопаснее производить дополнительный нагрев стали и вести
ковку в несколько приемов. При повторных нагревах поковки
нельзя допускать ее перегрева.
r.ru
Конструкция инструмента
473
Отжиг стали после ковки необходимо проводить по следую-
щей схеме:
1) медленный подогрев до 700° (25 град./час. на 2,5 см), да-
лее от 700 до 830° по 35 град./час. на 2,5 см)-,
2) выдержка при 830° 2—3 часа (в зависимости от объема
поковки);
3) охлаждение до 780° со скоростью 25 град./час. на 2,5 см-,
4) выдержка при 780° 3 часа (средний размер поковок) и да-
лее охлаждение вместе с печью.
Подогрев этой стали для закалки желательно вести в двух
печах: медленный прогрев до 775—800° в первой печи и быстрый
нагрев до 1050—1070° во второй печи.
Продолжительность нагрева зависит от размера инструмента.
Охлаждение после закалки производится в масле.
Как нагрев, так и особенно охлаждение игл надо проводить
в вертикальном положении во избежание поводки.
Для отпуска инструмент, охлаждаемый в масле до темпера-
туры 150—200°, помещают в печь с той же температурой. От-
пуск производится при температуре 520—580° (в зависимости от
назначения инструмента). Продолжительность отпуска, напри-
мер для игл вертикальных прессов, равна 2,5—3 час. Охлажде-
ние после отпуска медленное, на воздухе. Нельзя допускать пере-
рыва между закалкой и отпуском, так как внутренние закалоч-
ные напряжения в инструменте могут вызвать его разрушение.
Продолжительность отпуска и температура должны обеспе-
чить наиболее полное снятие напряжений. На диаграммах
рис. 303 приводятся типовые режимы термической обработки
различных сталей. При назначении режима термической обра-
ботки стали ЗХ2В8 (как и вообще всех легированных сталей)
необходимо учитывать фактическое содержание отдельных эле-
ментов, так как результаты термической обработки при верхнем
или нижнем содержании таких, например, компонентов, как уг-
лерод, будут различны. Это отчетливо видно из диаграммы на
рис. 303.
В связи с огромным влиянием качества термической обработ-
ки на стойкость прессового инструмента правильная организа-
ция этой работы приобретает большое значение. С этой точки
зрения большую пользу может принести документальная регла-
ментация всего режима термической обработки инструмента в
виде специальных нормалей, приведенных в приложении XVII.
Хорошо поставленный контроль за термической обработкой
прессового инструмента и постоянное наблюдение за его экс-
плуатацией в прессовых цехах являются основой для правиль-
ной организации работ инструментального цеха.
Раздел седьмой
МОНТАЖ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
ГЛАВА XXXVI
МОНТАЖ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА
§ 1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Большие габаритные размеры современных гидравлических
прессов и значительный вес установок, достигающий 500—
1000 т, предъявляют серьезные требования к конструкции и ка-
честву фундаментов для таких прессов.
Во время прессования пресс получает довольно большие
нагрузки по продольной оси, часто носящие ударный характер
(они возникают каждый раз при резком снятии давления в кон-
це прессования и могут появиться во время выдавливания за-
прессованной втулки контейнера при ее смене).
Эти явления учитываются при проектировании фундаментов
под гидравлические прессы, расчетов их конструкции и глубины
заложения.
Во время работ по изготовлению фундамента, а также перед
монтажом тщательно проверяют правильность его изготовле-
ния и соответствие чертежу. Проверку производят при разбивке
основных осей фундамента и всех осевых анкерных болтов.
До начала работ строго определяют и фиксируют нулевую
отметку всей установки. При заложении анкерных плит вторич-
но выверяют оси и уровень закладываемых плит. При приемке
фундамента после его изготовления для монтажных работ све-
ряют, помимо всех размеров по чертежу, следующие основные
базовые размеры:
1) осевую фундамента пресса по отношению к заданным при-
вязкам;
2) высотные размеры всех основных опорных поверхностей
фундамента;
3) осевые и высотные отметки всех колодцев для фундамент-
ных болтов;
4) размеры глубины заложения анкерных плит;
5) соответствие чертежу всех вспомогательных и монтажных
приямков и каналов;
Монтаж гидравлического пресса
475
6) размеры и уклоны каналов внутренней разводки, а так-
же ниш для укладки опор крепления трубопроводов;
7) соответствие чертежу расположения фундамента под рас-
пределительные устройства и под бак наполнения (аккумуля-
тор низкого давления).
Все колодцы для фундаментных болтов очищают и проверя-
ют, заведя туда анкерные болты. Колодцы для фундаментных
болтов после очистки закрывают специальными щитами или
пробками.
§ 2. ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА И ТАКЕЛАЖ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ
ПРЕССА
В связи с большим весом основных деталей и узлов пресса
(например, цилиндр 2500-т пресса весит 40 т, плунжер 22 т, пе-
редняя крестовина 30 т), монтажные работы обычно ведутся при
помощи кранов соответствующей грузоподъемности, механиче-
ских лебедок и мощных домкратов.
К моменту начала монтажных работ желательно иметь смон-
тированный в пролете пресса мостовой кран, необходимый в
дальнейшем при работе пресса. Кран мощностью 7—10 т может
значительно ускорить монтаж.
Однако часто установку основных крупных деталей и узлов
пресса приходится вести без крана. При этом такелажные рабо-
ты по подтаскиванию деталей пресса на фундамент могут произ-
водиться в продольном и поперечном направлении.
Наиболее рациональна продольная транспортировка деталей
пресса. При поперечной транспортировке требуется специальная
подготовка трассы транспортирования в районе фундамента
пресса. Порядок транспортировки основных узлов пресса имеет
серьезное значение, так как он связан с конструктивными осо-
бенностями гидравлических прессов.
Рассмотрим порядок монтажа горизонтального 2500-т пресса.
На рис. 304, а показан первый этап монтажа — установка фунда-
ментной рамы под переднюю крестовину и основной рамы под
цилиндр пресса. К этому моменту передняя крестовина пресса на
соответствующих по высоте выкладках и деревянных санях уже
продвинута за основной фундамент пресса, а фундаментные бол-
ты заведены в соответствующие им гнезда.
Фундаментные рамы устанавливают на ровные стальные под-
кладки толщиной 40—50 мм на расстоянии 300 мм от угла каж-
дой плиты для ее выверки по уровню и осевой линии фундамен-
та. После скрепления основных фундаментных рам строго выве-
ряют их установку как по осевой пресса, так и по уровню отно-
сительно нулевой отметки и размера, указанного на чертеже.
chipmaker.ru
Рис. 304. Последовательность монтажа 2500-т
пресса:
а—устиовка фундаментной рамы под пресс; б — транс-
портировка крупных деталей на фундамент; в — опус-
кание главного цилиндра пресса на плиту; г — монтаж
главного плунжера пресса; д— монтаж передней кресто-
вины пресса
r.ru
478
Монтаж гидравлических установок
При окончательной выверке по всему периметру фундаментных
рам через 250—300 мм прокладывают стальные подкладки меж-
ду рамами и фундаментом, тщательно пригнанные по толщине.
После окончательной затяжки всех фундаментных болтов вывер-
ку горизонтальности повторяют еще раз. Все обработанные по-
верхности фундаментных рам тщательно зачищают.
На рис. 304, б показан следующий этап монтажа: главный
плунжер надвинут на фундаментные рамы с таким расчетом,
чтобы после установки главного цилиндра пресса (который так-
же уже подан на фундамент) можно было произвести монтаж
главного плунжера в цилиндр пресса. Для удобства транспорти-
ровки, а также для предохранения установленных фундаментных
рам от повреждения всю поверхность рам застилают двумя ря-
дами брусьев и сверху покрывают досчатым настилом (доски
должны быть уложены вдоль фундамента). После того как ука-
занные детали установлены на своих местах на фундаментных
рамах, постепенно опускают главный цилиндр пресса на место,
предназначенное ему на фундаментной раме (рис. 304, в). Для
этой операции обычно используют домкраты большой мощности
(50—75 т).
Перед установкой цилиндра зачищают опорные плоскости и
гнезда для продольных и поперечных шпонок. Цилиндр пресса
устанавливают по возможности точно по центру плит.
Далее вводят главный плунжер в главный цилиндр пресса.
После круговой тщательной зачистки всех поверхностей главно-
го плунжера и опускания его на уровень оси отверстия главного
цилиндра подготавливают к вводу плунжер, как указано на
рис. 304, г. Через отверстие в главном плунжере пропускают
трос, который охватывает деревянный брус на переднем конце
плунжера; трос проходит через главный цилиндр и наматывает-
ся на лебедку.
Главный плунжер в цилиндр пресса вводят так, чтобы не
повредить шлифованную поверхность плунжера. Втулки бронзо-
вых букс и сальниковых колец смазывают солидолом, а шлифо-
ванную поверхность плунжера — слоем масла.
Для предохранения от выталкивания бронзовой втулки в ма-
лое отверстие цилиндра до операции ввода плунжера между
втулкой и кольцом вставляют распорные планки (вместо саль-
ника) соответствующих размеров. Эти планки после ввода плун-
жера должны удаляться.
Особенно тщательно проверяют чистоту цилиндра перед са-
мым моментом ввода главного плунжера, причем перед этой
проверкой отверстие для ввода воды в главный цилиндр закры-
вают специальной крышкой и закрепляют болтами.
Переднюю крестовину пресса, ранее продвинутую за свою
раму, ставят на свое место, для чего подтаскивают ее на место
Монтаж гидравлического пресса
479
установки и при помощи домкратов опускают на заплечины
фундаментной рамы (рис. 304, д).
Все обработанные поверхности хорошо зачищены и слегка
смазаны. Подвижную траверсу главного плунжера, хорошо за-
чищенную (особенно ее U-образные направляющие) подают кра-
ном и устанавливают на такие же U-образные направляющие
фундаментной плиты, которые также тщательно очищают и густо
смазывают солидолом.
После надвигания траверсы на смазанный конец главного
плунжера и закрепления ее болтами выверяют положение глав-
ного плунжера и траверсы в двух крайних положениях. Подвиж-
ная траверса должна плотно лежать на своих направляющих и
воспринимать вес перевешивающегося конца главного плунжера,
когда он находится в выдвинутом из цилиндра положении.
С другой стороны, когда плунжер полностью находится в глав-
ном цилиндре, допускается небольшой зазор между плитой и
траверсой с тем, чтобы плунжер лежал на двух бронзовых втул-
ках цилиндра. При этих положениях горизонтальность плунжера
проверяется уровнем. После этой проверки ставятся на место
установочные шпонки между главным цилиндром и фундамент-
ной плитой (при постановке шпонки не следует приподнимать
цилиндр).
Для контрольной проверки оси установки через отверстие
главного плунжера и передней крестовины пропускают проволо-
ку, которую туго натягивают по обе стороны пресса.
Центровка передней крестовины по этой проволоке произво-
дится при помощи специальных болтов и шпонок, находящихся
под крестовиной. Высотная центровка осуществляется специаль-
ными строго выверенными и хорошо обработанными шайбами,
устанавливаемыми на заплечики фундаментной плиты (.предва-
рительно очищенные и смазанные).
Две нижние колонны пресса после снятия разъемных гаек ос-
торожно, чтобы не замять резьбу, вдвигаются в проушины глав-
ного цилиндра и передней крестовины пресса. Затем разъемные
гайки устанавливают на свои места. При постановке гаек необ-
ходимо следить за одинаковым зазором между разъемными по-
ловинами: поверхности соприкосновения гаек должны полностью
прилегать к соответствующим приливам пресса.
Для проверки расстояния (согласно чертежу) между прили-
вами передней крестовины и главного цилиндра изготовляют
специальный шаблон (штихмасс), достаточно жесткий, с подвиж-
ными центрами. Этот шаблон необходим также при выверке
расстояния во время затяжки гаек под давлением.
После нижних колонн устанавливают и предварительно за-
крепляют нижнюю часть корпуса контейнеродержателя (может
быть поставлен и контейнер). Верхняя колонна вдвигается на
Жолобов и Г. И. Зверев
Рис. 305. Последовательность процесса монтажа 1500-т пресса. Установка:
о — главного цилиндра; б — главного плунжера; в — передней крестовины и стяжных колони; г — прошивного
устройства; д — цилиндров прямого и обратного хода прошивного устройства; е - окончательный монтаж пре
482
Монтаж гидравлических установок
свое место подобным же способом. Крышку корпуса контейнеро-
держателя ставят на свое место и скрепляют соответствующими
болтами.
Следующий этап монтажа пресса заключается в сборке хво-
стовой части, состоящей из механизма прошивного устройства с
прямым и обратным ходом. Перед началом сборки хвостовой
части пресса проверяют горизонтальные и высотные отметки
хвостовой фундаментной рамы (обычно изготовляемой из ба-
лок). После установки подвижной траверсы прошивного устрой-
ства вводят шток прошивного устройства через отверстие в этой
траверсе в отверстие главного плунжера пресса. Тщательно про-
веряют горизонтальность штока перед его вводом (смещение
бронзовых втулок, находящихся в отверстии главного плунжера,
не допускается). Нормально шток прошивного устройства сво-
бодно вводится в отверстие главного плунжера. Для удобства
проведения этой операции необходимо строго горизонтально под-
весить шток на кран или иное подъемное приспособление.
Перед дальнейшей сборкой узла прошивного устройства
вновь проверяют горизонтальность и высотные совпадения оси
прошивного устройства с передней крестовиной пресса. Эта про-
верка осуществляется также при помощи уровня и натянутой
проволоки, как было указано выше.
Цилиндр прошивного устройства вместе с его плунжером,
установленный в хвостовую траверсу, выверяют так, чтобы игло-
держатель мог свободно войти в пазы штока прошивки.
Хвостовую траверсу устанавливают на расстоянии, указан-
ном на чертеже, и скрепляют двумя тягами с главным цилинд-
ром пресса. Цилиндры обратного хода вместе с их плунжерами
как для главного плунжера, так и для штока прошивного уст-
ройства монтируются обычными приемами, как указано на
чертеже.
После проведения указанных работ необходимо убедиться в
затяжке всех фундаментных болтов пригонкой всех подкладок.
После повторной проверки всей установки на горизонтальность
полностью подливают фундаментные плиты (предварительно
очистив фундамент от посторонних предметов).
Заливка должна быть проведена весьма тщательно (состав
бетона 2:1) и полностью обеспечить проникновение бетона во
все места сопряжения плит и фундамента. Монтаж механизмов
клинового затвора, а также установки стола для подвижной го-
ловки матрицедержателя, механизма подачи заготовки и инстру-
мента. установка боковых ножниц, пилы и др. производится со-
гласно чертежам обычными приемами. Во все движущие части
гидравлических приводов устанавливают соответствующие
уплотнения. Каждое сальниковое кольцо должно вставляться от-
Монтаж трубопроводов
483
дельно; кольцо отрезают по длине с таким расчетом, чтобы при
его постановке получить зазор в 3—5 мм, который в дальней-
шем затянется при давлении воды. Концы набивки срезают под
углом 45°, набивка должна вставляться в паз без особого усилия.
Установку набивки на главный плунжер удобно производить
следующим образом: кольцо набивки вручную вставляют в паз
на глубину 5—10 мм, затем по всей окружности плунжера укла-
дывают деревянные брусочки длиной 400 мм, шириной 100 мм и
толщиной меньше размера паза. Эти бруски обвязывают двумя
проволочками (или заранее связывают в виде веревочной лест-
ницы). Далее набивку с помощью втулки главного сальника про-
талкивают в пазы. Эта операция производится вручную, так как
даже у больших плунжеров втулка сальника легко скользит по
смазанной поверхности плунжера.
Стыки колец устанавливают под углом 90° (если имеется че-
тыре кольца). При установке на место набивку хорошо пропи-
тывают смесью сала с графитом.
При заполнении сальников главного плунжера и плунжеров
прошивного устройства специальной набивкой (типа Лайон)
следует сначала вложить кольцо пеньковой плотной набивки,
затем специальную набивку и закончить кольцом мягкой пень-
ковой набивки. При постановке каждое кольцо набивки хорошо
промывают маслом. Окончательная затяжка всех сальниковых
уплотнений производится во время ходовых испытаний. При мон-
таже клапанов наполнения главного цилиндра прошивного уст-
ройства прокладывают соответствующие фибровые прокладки.
Для спуска жидкости, а также удаления воздуха на всех ци-
линдрах предусмотрены пробки соответствующей конструкции.
Места резьбовых креплений, которые при работе пресса могут
нагреваться, смазывают графитом (без масла).
На рис. 305 показана последовательность проведения монта-
жа 1500-т горизонтального трубо-пруткового пресса.
ГЛАВА XXXVII
МОНТАЖ ТРУБОПРОВОДОВ
§ 1. МОНТАЖ ВНУТРЕННИХ ТРУБОПРОВОДОВ
Прежде чем приступить к разводке внутреннего трубопрово-
да как высокого, так и низкого давления, проверяют установку
всех распределительных пультов (дистрибуторов) и бака напол-
нения (у бака наполнения проверяют соответствие чертежу вы-
ходных отверстий). Все это необходимо сделать, так как обычно
пресс поставляется с внутренними трубопроводами, выгнутыми
31*
484
Монтаж Гидравлических установок
согласно установке указанных механизмов, в строгом соответст-
вии с расположением самого пресса.
На рис. 306 показан смонтированный внутренний трубопро-
вод 2500-т гидравлического пресса. Здесь видны основные раз-
водящие трубопроводы и их крепления к распределителям.
Рис. 306. Монтаж
внутренней развод-
ки труб
Если трубопроводы приходится разводить заново, то необхо-
димо предусмотреть соответствующий сортамент труб, фланцев,
болтов, медных прокладок и пр. Для осуществления плавных пе-
реходов особо тщательно выполняется горячая и холодная гибка
труб. Не допускается изгиб труб радиусом меньше трех диамет-
ров загибаемой трубы.
Для монтажа трубопроводов высокого давления употребляют
цельнотянутые толстостенные стальные трубы с пределом проч-
ности 45—55 кг!мм2. Для соединения труб высокого давления в
гидравлических установках применяются прямоугольные или
квадратные фланцы без обработки внешнего контура (поковка
или прокат).
Уплотнением в таких соединениях служит кольцо-прокладка
из хорошо отожженной меди.
Монтаж трубопроводов
485
Для закрепления трубопроводов в транщеи предусматривает-
ся установка специальных опор и балок. Соединение труб низ-
кого и высокого давления можно производить при помощи газо-
вой сварки. При проведении монтажа внутреннего трубопровода
необходимо строго выполнять все указания (по чертежу развод-
ки) относительно размеров труб и мест установки разветвитель-
ных и переходных тройников и колодок.
С установки тройников и разветвительных колодок начинают
монтаж внутреннего трубопровода, так как по точкам крепле-
ния труб можно безошибочно разобраться в схемах разводки.
Тщательная сборка предварительно хорошо прочищенных
труб с постановкой отожженных, мерных для каждого соедине-
ния медных прокладок, правильная затяжка фланцевых соедине-
ний с соблюдением одинакового зазора между фланцами — все
это необходимые условия качественной сборки внутреннего
трубопровода.
Надежное крепление трубопровода к механизмам и опорам
предохраняет линию от осевых перемещений и обусловливает
устойчивую работу пресса в эксплуатации.
§ 2. МОНТАЖ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Все магистральные напорные трубопроводы высокого и низ-
кого давления укладывают в специальные траншеи, доступные
для регулярного и удобного их осмотра и ремонта. Размер этих
траншей при большом количестве трубопроводов должен обеспе-
чивать проход обслуживающего персонала. Траншеи снабжают-
ся низковольтным освещением и достаточным количеством вы-
ходных люков, а также специальных съемных перекрытий для
удобства смены части трубопроводов при ремонтах.
При изготовлении основных траншей для трубопроводов, а
также ответвлений от центральных магистралей должны быть
обеспечены необходимые уклоны и стоки воды.
Большое число прессов, работающих от одной насосно-акку-
муляторной станции, естественно, требует длинной и достаточно
разветвленной сети напорных трубопроводов. Но при этом нуж-
но иметь в виду, что при работе прессовой установки, даже на
современных воздушно-гидравлических аккумуляторах, в сети
не может быть установившегося постоянного давления и скоро-
сти движения жидкости.
Явление гидравлического удара при одновременном пуске или
остановке ряда прессов на линии, быстрое перекрытие клапанов
распределителей — все это может вызвать резкое повышение
давления в трубопроводах. Для предохранения трубопроводов от
перенапряжений, связанных с этим явлением, на линии должны
быть предусмотрены компенсаторы и другие устройства, вос-
принимающие эти пиковые перегрузки [152].
chipmaker.ru
Монтаж гидравлических установок
486
При проектировании трубопроводов учитывают следующие
основные положения:
а) во всех случаях длина напорной линии высокого давле-
ния и сечения трубопроводов должны быть минимальными;
б) скорость движения жидкости должна быть, по возможно-
сти, одинаковой по длине трубопровода; резкое изменение ско-
ростей не допускается;
в) применение кольцевых линий, увеличивающих длину
трубопровода, нежелательно; ветви трубопровода должны быть
тупиковые, что способствует быстрейшему затуханию колеба-
ний; ,
г) крутые повороты и изгибы труб не допускаются;
д) места установки компенсаторов, а также предохранитель-
ных клапанов должны быть выбраны правильно.
Эти условия учитываются и при монтаже магистральных тру-
бопроводов высокого давления. Как и при монтаже внутреннего
трубопровода, необходимо, ознакомившись с чертежами, произ-
вести разбивку и установку основных запорных вентилей, трой-
ников, ответвлений и других исходных для монтажа точек.
Особенно тщательно производится гибка труб, вмятины на
местах изгиба не допускаются. Укладка и крепление труб как
между собой, так и к различным устройствам производятся так
же, как было указано выше. Фланцевые соединения изготов-
ляются по тем же нормалям.
Все участки трубопроводов и запорные вентили подвергаются
контрольным испытаниям на повышенное давление. Испытание
всего трубопровода производится при давлении, повышенном на
50%, с выдержкой согласно нормам котлонадзора. Так же про-
изводится пробное испытание бака наполнения при давлении на
25% выше, чем установленное рабочее давление (обычно до
10 ат).
ГЛ А ВЛ XXXVIII
МОНТАЖ ОБОРУДОВАНИЯ НАСОСНО-АККУМУЛЯТОРНОЙ
СТАНЦИИ
§ 1. ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА
Монтажные работы разнообразного оборудования насосно-
аккумуляторной станции для гидравлических установок требу-
ют большого внимания и участия рабочих высокой квалифи-
кации.
Монтаж оборудования насосно-аккумуляторной станции
487
В современных установках удачно разработана автоматика
управления работой насосно-аккумуляторной станции, однако
она достаточно сложна, поэтому от качества монтажа особенно
контрольно-сигнально-автоматической схемы зависит четкая и
безопасная работа всей гидравлической установки.
Установка насосов со своими редукторами и двигателями, а
также компрессора для накачки баллонов при зарядке станции
производится обычными метода-
ми, принятыми для монтажа по-
добного оборудования.
Несколько необычна установ-
ка жидкостных и .воздушных бал-
лонов. Большие габаритные раз-
меры и вес этих баллонов требуют
особых устройств для их установ-
ки. На рис. 307 показан монтаж
баллонов аккумуляторной стан-
ции емкостью 2500 л при давле-
нии 200 кг/см2. Каждый баллон
устанавливают на специальную
опору.
§ 2. ВКЛЮЧЕНИЕ НАСОСНО-АККУ-
МУЛЯТОРНОЙ СТАНЦИИ В СЕТЬ
ПОСЛЕ МОНТАЖА
После окончания монтажа и
тщательной проверки действия
отдельных узлов и механизмов
установки (запорных вентилей
на всех трубопроводах, контроль-
ных клапанов, предохранитель-
ных устройств и др.) необходимо приступить к зарядке станции.
Устройство трубопроводов предусматривает секционное присо-
единение воздушных баллонов, что имеет большое значение при
эксплуатации, позволяя в случае той или иной неисправности
отключать отдельные секции воздушного аккумулятора без пре-
кращения работы всей установки.
Рис. 307. Монтаж баллонов
аккумулятора емкостью 2500 л
Наполнение воздушных баллонов
Компрессор высокого давления, установленный по обычным
правилам и проверенный в работе, предварительно пускают в
работу для наполнения воздухом одной из секций воздушных
баллонов.
r.ru
488
Монтаж гидравлических установок
Перед этим производят все необходимые перекрытия клапанов
согласно схеме установки. При наполнении баллонов проверяют
плотность всех присоединений к данной секции (как и ко всем
последующим), все время следя за возможным пропусканием
воздуха этими соединениями (обычно места соединений смазыва-
ют мыльным раствором, чтобы сразу обнаруживались места утеч-
ки воздуха). Эта проверка производится до того, как давление в
бутыли достигает 50 ат\ при повышении давления свыше 50 ат
производить дополнительные крепления соединений и сальнико-
вых уплотнений уже не разрешается. Если утечка воздуха обна-
ружена при давлении той или иной секции, превышающем 50 ат,
то секцию отключают, а воздух спускают; лишь после этого мож-
но перезакрепить соединения.
Наполнение воздушных баллонов производится при отклю-
ченных жидкостных баллонах и продолжается до тех пор, пока
в каждой секции давление не будет доведено до 215—220 ат.
Жидкостные баллоны первоначально наполняют рабочей
жидкостью, после чего блоки воздушных баллонов соединяют
с жидкостными (зарядка аккумулятора).
Испытание пресса, присоединенного к линии высокого давления
Одновременно с испытанием смонтированного гидравличес-
кого пресса проводится испытание и насосно-аккумуляторной
станции в условиях нормальной подачи жидкости.
Подготовка к испытанию пресса в работе начинается с тща-
тельной очистки всех узлов пресса. Плунжеры должны быть очи-
щены керосином, тщательно протерты и смазаны хорошим сма-
зочным маслом. Всю масляную систему заполняют маслом или
густой смазкой, U-образные направляющие также очищают и
промазывают.
Для смазки штока прошивного устройства должен быть на-
полнен резервуар на подвижной траверсе и открыты все краны.
Все пульты управления вновь проверяют, особенно установку
кулачков и зазоры между штоками клапанов, согласно диаграм-
мам пультов управления. Рычаги управления устанавливают в
нейтральное положение (рычаг управления клина устанавлива-
ют в положение «давление», а рычаг управления ножниц в поло-
жение «возврат»).
Баллон наполнения наливают жидкостью до уровня на 150—
200 мм выше верхней жидкостной черты водомерного стекла,
пространство над уровнем жидкости наполняют сжатым возду-
хом давлением до 8 ат (по манометру).
Запорный вентиль между баллоном наполнения и загрузоч-
ным клапаном пресса открывают. Для наполнения главного ци-
линдра жидкостью из баллона наполнения необходимо закрыть
Монтаж оборудования насосно-аккумуляторной станции
489
спускные водяные пробки под главным цилиндром, а воздуш-
ные штуцеры на цилиндре (и клапаны) открыть. Жидкость из
баллона наполнения будет поступать в цилиндр через клапан
наполнения. Воздушные штуцеры закрываются, как только в них
появится жидкость, что означает окончание заполнения цилинд-
ра пресса.
Проверяют зарядку воздухом амортизаторов ударов у кла-
панов наполнения загрузочного клина и штока прошивного уст-
ройства.
Заполнение жидкостью цилиндра прошивного устройства про-
изводится так же, как и главного цилиндра.
Все остальные цилиндры заполняются жидкостью при движе-
нии плунжеров этих цилиндров. При этих операциях необходи-
мо держать открытыми воздушные штуцеры соответствующих
цилиндров до тех пор, пока из них не покажется жидкость, пос-
ле чего их закрывают. Если трубопровод, ведущий к прессу, не
заполнен жидкостью высокого давления до запорного вентиля
у самого пресса, то необходимо наполнить его.
Подготовка пресса к работе
Регулировка главных стяжных колонн при монтаже пресса
производилась как предварительная операция. Перед пуском
пресса учитывают изменение положения его основных частей
вследствие разогрева контейнера, а следовательно и передней
крестовины. Поэтому окончательную регулировку производят
после нагрева контейнера специальным встроенным в него на-
гревателем. Для ускорения нагрева отверстие контейнера за-
крывают асбестом, чтобы уменьшить циркуляцию холодного
воздуха. Перед нагревом контейнера болты крепления его к кре-
стовине, а также болты, крепящие верхнюю крышку контейне-
родержателя, освобождают. После окончательного нагрева бол-
ты снова закрепляют вручную.
Для передачи равномерного давления во время работы 'прес-
сования на все три колонны, соединяющие переднюю крестови-
ну с цилиндром пресса через соответствующие приливы в этих
деталях, проверяют и регулируют расстояния между этими при-
ливами.
Измерение производят в трех местах между обработанными
поверхностями каждой пары приливов. Для измерения должен
быть изготовлен специальный жесткий стержень с регулировкой
одного конца.
Площадки, между которыми производится измерение, зачи-
щают. Разница трех измерений (между максимальной и мини-
мальной величиной), например для 1500-т пресса, не должна
превышать 0,15 мм.
chipmaker.ru
490 Монтаж гидравлических установок
Это достигается регулировкой гаек. Шесть наружных гаек
при работе пресса несут всю нагрузку, и поэтому необходима
тщательная проверка плотности прилегающих опорных плоско-
стей гаек к плоскостям приливов (проверка щупом).
Внутренние гайки главных стяжных колонн, а также тяг про-
шивного устройства затягивают при полном давлении пресса.
Если это не будет сделано, то во время работы колонны, рас-
тягиваясь, будут освобождать внутренние гайки и пресс может
потерять центровку. Поэтому после проверки расстояний и за-
тяжки наружных гаек колонн крепят внутренние гайки под пол-
ным давлением пресса. Для выполнения этой операции главный
плунжер водой низкого давления передвигается до соприкосно-
вения с плитой контейнера. Затем, медленно открывая воду вы-
сокого давления, постепенно создают полную нагрузку на ко-
лонны.
Повышение давления отмечается по манометру. Давление до-
стигает максимума при показании манометра 200 ат (или 300ат).
При окончательной затяжке гаек колонн, кроме давления о г
главного плунжера, необходимо передать на них давление и от
прошивного устройства через хвостовую часть главного плунже-
ра. Таким образом, все давление, которое может развить пресс
(для 1500-т пресса оно будет равно 1500+ 160=1660 т), в мо-
мент закрепления гаек передается на колонны пресса.
При таком положении вновь просматривается плотность при-
легания наружных гаек к приливам. Внутренние гайки освобож-
даются и вновь устанавливаются, причем их закрепляют так.
чтобы они плотно соприкасались с соответствующими плоскос-
тями приливов цилиндра и передней крестовины. Затем вновь
измеряют расстояния между внутренними поверхностями при-
ливов, чтобы удостовериться в одинаковом растяжении колонн.
Отклонение этих измерений также не должно быть больше
0,15 мм. Когда все эти операции выполнены, снимают давление
сначала с прошивного устройства, а потом и с главного плунже-
ра. Внутренние гайки двух тяг прошивного устройства закрепля-
ют таким же порядком —.под нагрузкой при максимальном дав-
лении на плунжер прошивки.
После затяжки колонн проверяют осевую линию пресса: в
отношении центричности расположения прошивной иглы в мат-
рице при прессовании изделия. Для этого плунжер пресса прод-
вигают вперед и, когда конец шплинтона пресса войдет в кон-
тейнер на половину своей длины, измерение зазора между
шпли'нтоном и отверстием во втулке контейнера по двум взаим-
но перпендикулярным направлениям покажет правильность
установки. Зазор регулируют смещением контейнера в преде-
лах, которые допускают регулировочные болты.
Монтаж оборудования насосно-аккумуляторной станции
491
Регулировка вспомогательных устройств
Основная цель регулировки механизмов подачи заготовки,
прессшайбы, а также движения каретки матрицедержателя со-
стоит в установке необходимой скорости их движения. Регули-
ровка производится подбором соответствующего диаметра от-
верстия в дроссельных шайбах механизмов управления этими
операциями. После выполнения всех указанных выше проверок
пресс готов для пробного прессования.
chipmaker.ru
Раздел восьмой
ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ
И ДЕТАЛЕЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
ГЛАВА XXXIX
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
СИСТЕМ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ГИДРАВЛИКИ В ПРИМЕНЕНИИ
К ПРЕССОВЫМ УСТАНОВКАМ
Простейшая схема гидравлического пресса (рис. 308) иллю-
стрирует зависимость величины площадей плунжеров и давле-
ний в системе соединенных между собой цилиндров:
-^ = — (1—XXXIX;
ИЛИ
(2—XXXIX)
fi
Следовательно, при помощи гидравлического пресса можно по-
лучить силу Р2 во столько раз большую, во сколько площадь
плунжера F2 больше F\.
Преобразование скоростных напоров в давление и обратно
подчиняется уравнению Бернулли:
у- + г + -^+г<Р^- = const, (3—XXXIX)
где Р — давление жидкости, кг/сл:2;
у — вес единицы объема жидкости, г/см3 (для воды
1000 г/л3);
z — высота возвышения над координатной плоскостью
(плоскостью сравнения);
v — скорость движения воды, м/сек;
g = 9,81 м/сек2;
г v*
~ — сумма потерь напора воды вследствие гидравличес-
ких сопротивлений.
Краткие сведения по расчету гидравлических систем
493
В этом уравнении -------пьезометрический напор (в данном
случае напор, создаваемый насосами и аккумулятором; если
ПЛА п Г\ПГ\ ЛАЛ /9 Р 2 000 000
давление равно 200 ат или 2 000 000 кг/см2, то — = —- - =
= 2000 м вод. ст.), а------скоростной напор.
Рис. 308. Схема простейшего гидравлического
пресса
Так как скорость в установках не более 10 м/сек, то
т. е. скоростной напор составляет не более 0,25% от величины
пьезометрического напора.
При расчете трубопроводов и ответвлений пользуются уравне-
нием постоянства расхода жидкости:
= F2v2, (4—XXXIX)
где F], F2— площади сечений потоков;
01, о2— скорости движения жидкости в сечениях.
§ 2. О ГИДРАВЛИЧЕСКОМ УДАРЕ В СИСТЕМАХ ВЫСОКОГО
ДАВЛЕНИЯ
Гидродинамические явления, возникающие в сетях и магист-
ралях гидропрессовых установок, должны учитываться, при
проектировании новых, а также при анализе работы действую-
r.ru
494
Расчет основных узлов и деталей гидравлических установок
щих установок. Причиной возникновения гидравлического удара
является работа распределительных механизмов, управляющих
процессом прессования, а следовательно, и расходом воды вы-
сокого давления. Резкое изменение расхода воды при быстром
закрытии клапана распределительного устройства изменяет дав-
ление в подводящей магистрали и часто приводит к гидравличе-
скому удару. В зависимости от скорости закрытия расходного
клапана различают:
1) полный (прямой) гидравлический удар, когда
2/
G < — , (5—XXXIX)
где — время закрытия клапана, сек.;
L — длина трубопровода, м;
а — скорость распространения «ударной волны», м/сек-,
2) неполный (непрямой) гидравлический удар, когда
о/
—. (6—XXXIX)
а
Здесь
где t — фаза волны, т. е. время, необходимое для прохожде-
ния волны по трубопроводу туда и обратно, сек.
При полном гидравлическом ударе скорость распространения
ударной волны вычисляется по формуле
а =------ - - --- (7—XXXIX)
i/l-|l + 4
v g \ El 8EJ
где р — удельный вес жидкости, г/см2;
Е 1 и Е 2 — модули упругости жидкости и материала стенок
трубы соответственно, кг/см2;
D и 6 — диаметр и толщина стенки трубы, см.
Для стальных труб и воды значение а можно ориентировочно
принимать равным 1000 м/сек.
Повышение давления при ударе Др определяется по форму-
ле Н. Е. Жуковского
Д р =- , (8—XXXIX)
Е
где v — скорость движения жидкости в трубопроводе.
Повышение давления, измеряемого высотой водяного столба,
будет
л / OV
= —
е
(9—XXXIX)
Краткие сведения по расчету гидравлических систем
495
Необходимо, однако, учитывать, что формула Н. Е. Жуковского
выведена для сравнительно низкого давления и, следовательно,
для трубопроводов со сравнительно тонкими стенками.
В гидропрессовых установках при больших давлениях (200,
300, 400 кг/см2) приходится иметь дело с трубопроводами из
толстостенных труб, и в этом случае следует учесть упругие де-
формации стенок трубопровода, неравномерно распределенные
по толщине трубы. Таким образом, расчет трубопровода прове-
ряется по формуле для толстостенных труб, т. е.
(10—XXXIX)
(11-XXXIX)
где сг и — радиальные и тангенциальные напряжения в
стенках трубопровода;
г 1 — наружный радиус трубы;
г 2 — внутренний радиус трубы.
Поэтому скорость распространения ударной волны может
быть вычислена по формуле Д. В. Рогозкина (1591:
величину повышения
где И — коэффициент Пуансона.
При непрямом гидравлическом ударе
давления подсчитывают по формуле
АЛ - -ЦЛ (I3-XXXIX)
g \ atl — l J
где I — длина трубопровода;
t\ — время закрытия клапана.
Пример расчета повышения давления [1591.
Размер трубопровода: £) = 230 мм; d=150 мм; 1=93,4 мм; Е i =
= 2,1-10 4 кг)см2 (вода); Ег=2,1106 кг/см2 (сталь); у =
= 0,001 кг/см2; и=0,3 (сталь); /1=0,2 сек.; о=11 м)сек.
chipmaker.ru
496 Расчет основных узлов и деталей гидравлических установок
Находим значение скорости распространения ударной волны:
0,001 f 1_____________________2-~52
980 I 2-1-104 + 2,1 - 16е (11,52 — 7,52)
1
— 140600 см/сек —
1 —о,з +
11,52
7,52
— 1406 м/сек.
Фаза волны
21 _ 2-93,4
а ~ 1406
Но так как /1=0,2 сек., то, следовательно, t<t ] (непрямой
удар). Тогда повышение давления
д _ '{оа / I \ __ 0,001-1100-140600 *
g \ atl—l) 980
х (--------9340-------\ = 78 кг1Смъ
140600-0,2 — 9340 ]
Проверяем прочность трубы при удельном давлении воды, рав-
ном 350 кг/см2:
2
₽2 г2
11 52 \
= 1070 кг/см-.
7,52 /
(350+ 78) 7,52 Л
П,52 —7,52 \ +
Удар жидкости о твердую преграду также приводит к повы-
шению давления и аналогичен гидравлическому удару. В этом
случае повышение давления может быть подсчитано по формуле
Д/г = —1-2Т-
g^a/) ’
(14-XXXIX)
где П] и а2 — скорости распространения упругих колебаний в
жидкости и материале твердого тела;
v — нормальная к преграде составляющая скорости
жидкости.
Такое повышенное давление способствует разъеданию по-
верхности трубопроводов и является непосредственной причиной
эрозии поверхности трубопроводов и клапанных устройств.
Основные формулы для расчета элементов гидравлических установок 497
ГЛАВА XL
ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ для РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
§ 1. РАСЧЕТ ЦИЛИНДРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
В гидравлических установках применяются три основных типа
гидравлических цилиндров (рис. 309):
а) цилиндр простого действия (тип I);
б) цилиндр дифференциального типа (тип II);
в) цилиндр с поршневым плунжером (тип III).
Рис. 309. Типы гидравлических цилиндров
Наибольшее усилие Р, осуществляемое под действием удель-
ного давления жидкости (р. кг), различно для разных типов ци-
линдров, а именно:
Тип I:
= 0,785 D2 р кг. (1-XL)
Тип IP.
Р2 = 0,785 (D2 — d2) р кг. (2-XL)
Тип III:
1) при движении в сторону меньшего диаметра и отсутствии
противодавления
Рз = 0,785 £>2р кг; (3-XL)
2) при движении в сторону меньшего диаметра, но с проти-
водавлением
Р3 -- 0,785 (D2 — d2) р кг; (4-XL)
32 В. В. Жолобов м Г. И. Зверев
498 Расчет основных узлов и деталей гидравлических установок
3) при движении в сторону большего диаметра
Рз" ~ 0,785 d2 р кг. (5-XL)
Работа гидравлического цилиндра может быть вычислена
следующим образом (рис. 310). Если поршень движется без
противодавления, то сила давления жидкости на поршень
Р =х pF кг.
Работа, совершаемая при продвижении поршня на расстоя-
ние Л, будет
А = pFh кгм.
Рис. 310 Схема расчета работы гидравлического
цилиндра
Объем жидкости, введенной в цилиндр за это время, равен
Следовательно, запас энергии одного литра жидкости под давле-
нием Р ат будет
А' = Юр.
Работа, которую может совершить гидравлический цилиндр за
один ход поршня (с учетом трения в уплотнениях), будет
Аэ = ij 10 р V. (6-XL)
Если правая часть цилиндра находится под удельным давлением
Pi (поршень движется с противодавлением), то сила давления
на поршень будет
Р3ф = pF — Pi(F~ [)
Обычно материалом для цилиндров гидравлических прессов
служит кованая или литая сталь (для больших прессов) следу-
ющего химического состава (для литой стали): 0,3—0,4% С;
0,25—0,45% Si, 0,5—0,85% Мп, <0,05% Р и <0,05% S.
Механические свойства этой стали в литом состоянии:
50 кг/лш2; Л 15% и Нв =156—228 кг/лш2.
Основные формулы для расчета элементов гидравлических установок 499
Прочность цилиндров проверяют по формуле
гн = гв
[Ор] + 0.4р
[Стр] —1,3р
(7-XL)
где гп — наружный радиус цилиндра, см;
гв—внутренний радиус цилиндра, см;
ор — допускаемое напряжение на растяжение, кг/см2;
р —удельное давление жидкости, кг/см2.
При этом
Р = Pi 4- А Р,
где р\ — номинальное удельное давление;
Др — повышение давления в сети от гидравлического удара.
Допускаемые напряжения [ стр] составляют, кг]см2-.
для ковансй стали .... 1100—1200
для стального литья . . . 1000—1100
для чугунного литья . . . 600
§ 2. РАСЧЕТ ПЛУНЖЕРА ПРЕССА
Диаметр плунжера пресса определяется по формуле
4000 Рн
-------— см
пр
(8-XL)
где р—давление рабочей жидкости, кг/см2;
Р„— номинальное усилие пресса, т.
Стальные плунжеры (полые) рассчитывают, как толстостен-
ные сосуды, по формуле
DBH^Dnav |/ -(0,3-4-0,5) 1, (9-XL)
где [асж] — допускаемое напряжение на сжатие, кг/см2.
В этой формуле для чугунных плунжеров вместо коэффици-
ента 1,73 принимают 2.
Для стального литья Нсж1 = 1000 кг!см2; для чугунного литья
600—700 кг!см2.
Чугунные плунжеры (полые) при работе только на сжатие
рассчитывают по формуле
(Ю-XL)
где р—давление, ат;
R и г — радиусы наружного и внутреннего диаметров плунжера,
см.
32*
500
Расчет основных узлов и деталей гидравлических установок
Толщина стенки плунжера рассчитывается по формуле
(11-XL)
где [пр ] не превышает 1500 кг!см2.
Толщина донной части
§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОГО УСИЛИЯ (МОЩНОСТИ, ТОННАЖА)
ПРЕССА
Полное( номинальное) усилие Р„, развиваемое главным ци-
линдром гидравлического (одноцилиндрового) пресса, может
быть определено из зависимости.
--------m.
4000
(12-XL)
где Р —давление рабочей жидкости, кг!см2.
Dn — диаметр плунжера пресса, см.
Потери давления, связанные с трением в уплотнениях на-
правляющих, а также потери в цилиндрах обратного хода сни-
жают тоннаж пресса так, что рабочее усилие пресса Рр будет
Pp = PH-S,
где S — потери.
Максимальное рабочее усилие пресса может быть получено
только при условии остановки движения плунжера, когда ско-
рость его и = 0 (Рс статическое давление пресса). При о>0
рабочее давление плунжера Рр < Рс < Рн .
Размеры плунжеров в зависимости от тоннажа пресса при-
водятся в литературе 11461
§ 4, РАСЧЕТ КОЛОНН И ГАЕК ПРЕССА
Основные стяжные колонны пресса, связывающие переднюю
крестовину с главным цилиндром, должны быть рассчитаны с
достаточным запасом прочности. Крепление колонн и их затяж-
ка обычно производятся при помощи разъемных гаек; резьба
на колоннах упорная.
Основные формулы для расчета элементов гидравлических установок 501
Расчетное усилие, действующее на одну колонну,
Л= 1,2-^—,
п
где РИ — полное усилие пресса, кг;
п — число колонн;
1,2 — коэффициент предварительной затяжки.
Внутренний диаметр d\ резьбы колонны принимают
4 Л
w [вр]
или Ор =
(13-XL)
Для стали марки 50 [стр J не более 600 кг! см2.
Примерный профиль резьбы на колоннах показан на рис. 311.
Рис. 311. Примерный
профиль резьбы на ко-
лоннах пресса:
4 > <1| + 2Л S = 0.034, + 4:
S 0,7$ ”
f — ---; I — ------ ;
1,7 4,25
4 = 1.51
Резьба колонн должна быть проверена:
а) на срез
тсрез Р1 nd, Н (^срез С 500 кг/см2);
б) на смятие
°см = 0,5 Hd2 (°CM Z 1000 кг/см2)
в) на изгиб
®нз ~~ 0,7 Pj Hd, (®из< С 400 кг/см2),
где d2— средний диаметр резьбы колонны, см.
chipmaker.ru
502 Расчет основных узлов и деталей гидравлических установок
Удлинение колонн Д/ может быть определено по формуле
Р I
= (14-XL)
EFn
где Р» — полное давление пресса, «г;
L — длина колонны, см;
Е — модуль упругости стали, кг[см2;
F — площадь сечения колонны, см2;
п — число колонн.
Для расчета гаек принимают следующие соотношения раз-
меров [1471:
1,5г/0 и Н = (1,0 — l,2)d0, (15-XL)
где Dr — наружный диаметр гайки;
d0—наружный диаметр колонны;
Н—высота гайки.
§ 5. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ БАКА НАПОЛНЕНИЯ
Баки наполнения подлежат периодическому осмотру и испы-
танию инспекцией котлонадзора. Ежегодные гидравлические ис-
пытания с повышенным давлением обязательны для таких со-
судов.
Проверка размеров бака на прочность проводится по фор-
мулам расчета сосудов с коэффициентом запаса прочности по
отношению к пределу прочности <sb не менее четырех, т. е.
х>4.
Толщина стенки бака S определяется по формуле
Г ] = РвнРмакс _ (16-XL)
р (S — 0,2)26 х
где Ьр] — допустимое напряжение растяжения, кг/см2;
Двн — внутренний диаметр бака, см;
Риакс — максимальное давление жидкости, кг/см2;
k — коэффициент прочности шва (по котлонадзору k =
=0,85).
Толщина днища Si определяется из соотношения:
S.^D.y —£— + с, (17-XL)
2-^-
х
где р — максимальное давление жидкости, кг 1см2;
у—коэффициент, учитывающий форму днища;
Df, — наружный диаметр бака, см;
с — прибавка для днища без лаза-отверстия (с=0,2 ел).
Основные формулы для расчета элементов гидравлических установок 503
Проверка напряжений сварного шва производится по фор-
муле
[ст ] =-------- (18-XL)
₽ 2(5 -0,2) k ' '
где k—коэффициент прочности шва, равный 0,85.
§ 6. ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ
Имея расход воды Q см-/сек и задаваясь скоростью движения
рабочей жидкости в трубопроводе v см/сек, определяют сечение
трубопровода f:
'^9Q см2, (19-XL)
где 1,69 — коэффициент утечки.
Расчет трубопровода на прочность проводится по формуле:
где р—максимальное давление жидкости, кг/см2.
Допускаемые напряжения [ар] в зависимости от внутреннего
диаметра трубы dB принимают следующие:
</в, мм |ор], кг/см2
До 6 ......... 300—400
До 6-60 .... 700—300
Более 60 .... 800—850
Скорость движения жидкости в линиях принимается равной
1159], м!сек-.
От аккумулятора до водораспределителя . . 6—15
От водораспределителя до цилиндров пресса . 6—10
От бака наполнения до рабочих цилиндров . .4—5
В сливных магистралях.......................3—5
Расчет трубопровода на прочность проводится по формуле
прерывности потока;
= h v.
Тогда
Д = (21-XL)
са
где F„— площадь сечения главного плунжера, см2;
— рабочая скорость главного плунжера, см/сек;
[i —площадь сечения трубопровода, см2;
v2 — скорость течения жидкости, см)сек.
Расчет основных узлов и деталей гидравлических установок
chipmaker.ru
504
При выборе сечений клапанов распределителей исходят из
следующей зависимости:
/ил = (0,6-*- 0,7) f и /сл = 0,8/кл,
где /кл —сечение клапана;
f—сечение подводящей трубы;
fee — сечение сливной трубы.
§ 7. УПЛОТНЕНИЕ ЦИЛИНДРОВ
При расчете конструкции цилиндров предусматриваются до-
статочные размеры гнезд для набивок или специальных уплот-
нений. При мягком уплотнении вследствие значительного количе-
ства колец набивки (6—8 шт.) длина расточки цилиндра должна
быть большой. Длина выточки цилиндра для направляющей
втулки (грундбуксы)
L = (0,4--0,6)7)п,
где Dn — диаметр плунжера.
Длина сальникового уплотнения
b = (7 — 8)8,
где б — размер уплотняемого зазора.
Сила трения манжет уплотнения S кг равна
S = nDnhpf, (22-XL)
где D„ — диаметр плунжера, см\
h — высота соприкосновения манжеты с плунжером, см,
р — максимальное давление рабочей жидкости, кг/см*-,
f—коэффициент трения материала манжеты и плунже-
ра, равный:
для твердой кожи ....................0,1—0,13
для мягкой кожи.....................0,03—0,07
для полихлорвинила .................0,04—0,06
При сальниковой набивке сила трения зависит от затяжки
уплотнения. В настоящее время большое распространение полу-
чили манжеты, изготовляемые из полихлорвинила, обладающие
небольшой силой трения (рис. 312). Способы изготовления таких
манжет, а также конструкция манжетниц и технология изготов-
ления приводятся в книге В. А. Михеева 1146]. Уплотнение рабо-
чей жидкости высокого давления в местах сопряжений гидравли-
ческих механизмов и распределительных устройств обусловлива-
ет их надежную работу. Величина утечки рабочей жидкости в
первую очередь зависит от состава температуры этой жидко-
сти в процессе работы.
Основные формулы для расчета элементов гидравлических установок 505
Большинство конструкций уплотняющих устройств при высо-
кой температуре рабочей жидкости теряет уплотняющие свойства
и выходит из строя. В то же .время за каждый цикл прессования
происходит нагрев отработанной жидкости, поступающей в на-
сосы, вследствие чего усиливается ее утечка, а коэффициент по-
лезного действия пресса снижается. Повышение расхода рабо-
чей жидкости вследствие нагрева и утечки вызывает обеднение
жидкости, и вся система начинает работать на воде вместо
эмульсии.
Рис. 312. Зависимость силы
трения от диаметра плунжера
при различных уплотнениях:
1 — типа Лайж; 2~ резина: 3 —
мягкая набивка; 4 — специальная
набивка: 5 — кожа; 6 — полихлор-
винил (удельное давление р “=
=200 кг!смг)
Баки, питающие насосы, даже при наличии в них устройств
для охлаждения возвратной жидкости, обычно не могут спра-
виться с этим, так как за короткий срок пребывания в напорном
баке жидкость не успевает отдать тепло охладительному устрой-
ству. Поэтому в конструкциях магистральных трубопроводов, в
возвратных от прессов линиях предусматривается устройство хо-
лодильников для охлаждения жидкости, возвращающейся в на-
сосную.
Такие холодильники в возвратных магистралях низкого дав-
ления позволяют полностью охладить жидкость до необходимой
температуры, тем самым сократить ее расход и резко повысить
стойкость уплотнений.
chipmaker.ru
ЛИТЕРАТУРА
1. Г. Н. Страхов и А. В. Кошурин. Цветные металлы, № 8, 1957.
2. Г. И. Зверев. Цветные металлы, № 4, 1952.
3. П. И. Середин. Сборник научных трудов, Минцветметзолото, № 25,
Металлургиздат, 1955.
4 Б. И. Матвеев, Р. С. Быков, А. П. Фролов, Ф. В. Журавлев,
Р. И. Б а р б а н е л ь. Труды ВИЛМ, Ns 3. Оборонгиз, 1956.
5. Н. С. К у р н а к о в и С. Ф. Жемчужный. Известия СПб Политехни-
ческого института, т. 19, выл. 2, 1913.
6. В. А. Бобров. Труды НИИСалюминий, Ns 1—2, 1932, Ns 3, 1933; труды
ВАМИ, № 16, 1937.
7. С. И. Губкин. Теория течения металлического вещества, ОНТИ, 1935.
8. С. И. Губкин. Пластическая деформация металлов, ОНТИ — НКТП,
1935.
9. С. И. Губки н. Теория обработки металлов давлением, Металлургиздат,
1947.
10. С. И. Губкин. Сб. научно-исследовательских работ «Деформируемость
цветных металлов», изд. АН СССР, 1947.
11. С. И. Гу бк ин и П. А. Захаров. Сб. «Экспериментальные вопросы
пластической деформации металлов», Металлургиздат, 1934.
12. В. В. Жолобов. Металлург, № 4, 1934.
13. В. В. Жолобов. Цветные металлы Ns 4, 1936.
14. В. В. Жолобов. Металлург, Ns 8, 1937.
15. В. В. Жолобов. Сб. исследовательских работ завода «Красный Выбор-
жец», ГОНТИ—НКТП, 1938.
16. П. А. Сарыче в. Истечение алюминиевых сплавов при прессовании,
Оборонгиз, 1940.
17. С. Н. Та рантов. Влияние методов прессования на структуру и свойст-
ва прутков дуралюминз, Оборонгиз, 1940.
18. А. С. Эдельман. Цветные металлы. Ns 5, 1951.
19. Л. Н. Могучий. Заводская лаборатория, № 2, 1952.
20. Л. В. Прозоров. Прессование стальных профилей я труб, Машгиз,
1952.
21. П. Швейсгут. Техника и производство, Ns 1, 1927.
22. Н. U п с k е 1, Z. f. Met., В. 9, 1928.
23. В. Э й с б е н. Сб. «Пластическая деформация металлов», Цветметиздат,
1938.
24. Э. 3 и б е л ь. Обработка металлов в пластическом состоянии, Металлург-
издат, 1934.
Литеритури
507
25. Г. А. Смирнов-Аляев, В. М. Розенберг. Теория пластических де-
формаций, Машгиз, 1956.
26. С. В 1 a s е у. L. Brood, W. S. Cummer, D. В. Thompson. J. Inst.
Met., v. 16, 1948.
27. Г. А. Смирнов-Аляев. Сопротивление материалов пластическим де-
формациям, Машгиз, 1949.
28. Д. Л. Хольм к в ист. Проблемы современной металлургии, № 3, 1953.
29. С. И. Губкин и С. И. Добровольский. Сб. научных трудов АН
СССР, Физико-технический институт, вып. 1, 1954.
30. В. В. Жолобо®. Цветные металлы, № 2, 1952.
31 И. Я- Тарковский. Формоизменение при обработке металлов давле-
нием, Металлургиздат, 1954.
32. П. С. Истомин. Прессование металлов, Металлургиздат, 1944.
33. В. В. Жолобов, К. Н. Богоявленский, М. Е. Зубцов,
А. Д. Л а н д и х о в, Е. М. Л е к а р е н к о, Н. Н. Постников. Обра-
ботка цветных металлов и сплавов давлением, Металлургиздат, 1955.
34. И. М. Павлов. ЖРМО, Xs 1, 1927.
35. Н. И. Корнеев, И. Г. С к у га рев, С. Б. Певзнер. Труды ВИАМ,
№ 3, Оборонгиз, 1956.
36. С. Н. Тар антов. Труды МАТИ, вып. 1 и 6, 1948.
37. Б. И. Матвеев, Е. Б. Журавский, Труды НИАТ, № 151, Оборон-
гиз, 1951.
38. Г. А. Смирнов-Аляев. Труды Ленингр. военно-механического инет.
Машгиз, 1955.
39. И. Л. Перлин, М. Б. Таубкмн. Цветные металлы, № 3, 1954.
40. С. И. Борисов и М. И. Чепурко. Сталь, Xs 2, 1947.
41. И. Л. Перлин, И. Кочиш. Труды Минцветметзолото, № 29, Метал-
лургиздат, 1958.
42. С. И. Губкин. Изв. АН СССР, ОТН, Xs 9, 1948.
43. С. И. Губкин. Сб. «Деформируемость металлов», Металлургиздат, 1953.
44. Н. С. Курнаков и С. Ф. Жемчужный. ЖРФХО, 40, 1908.
45. С. И. Губкин, П. А. Захаров. Изв. АН СССР, Отд. мат. и ест. наук,
1937.
46. К. Hansen. Z. f. Met., В. 18, 1926.
47. Е. М. Савицкий. Изв. сект. физ.-хим. анализа, т. XIX, 1949.
48. Г. А. Кащенко. Основы металловедения, Металлургиздат, 1950.
49. В. В. Жолобов и Н. И. Зедин. Металлографический атлас по меди
и медным сплавам, обрабатываемым давлением, Металлургиздат, 1949.
50. В. Д. Кузнецов. Физика твердого тела, т. IV, Полиграфиздат, Томск.
1947.
51. И. Л. Перлин. Труды ВНИТО черной металлургии, т. VI, Металлург
издат, 1956.
52. Н. С. Кузьмина и И. Л. Перлин. Труды Минцветметзолото, Xs 27,
Металлургиздат, 1957.
53. И. Л. Перлин. Цветные металлы, № 8, 1956.
54. Е. Schmidt. Z. f. Met., Xs 10, 1927.
508
Литература
55. А. В. Бобылев. Сб. исследовательских работ ЦНИИцветмет, вып. 2,
Металлургиздат, 1941.
56. М. П. Славинский, В. К. 3 а и к и н а, Н. И. 3 е д и н. Научные сооб-
щения Ленинградского отделения НИТОцветмет, серия Д, 1941.
57. С. М. Воронов, В. И. Елагин, Т. А. Власова. Сб. «Алюминиевые
сплавы», Оборонгиз, 1955.
58. С. М. Воронов, В. И. Елагин. Труды MATH, вып. 23, Оборонгиз,
1954.
59. С. М. Воронов, В. И. Елагин, Л. И. Гладштейн. Труды MATH,
№ 30, Оборонгиз, 1956.
60. С. И. Губкин. Изв. АН СССР, ОТН, № 1, 1947.
61. А. А. Ильюшин. Сб. «Прогрессивная технология кузнечно-штамповоч-
ного производства». Машгиз, 1952.
62. Л. В. Прозоров. Прессование стали. Машгиз, 1956.
63. Н. П. Беек л у бен к о. Труды Института Гипроцветметобработки,
вып. XVII, Металлургиздат, 1957.
64. И. К о ч и ш. Acta Technica, 1956, т. XV, 3—4.
65. Н. П. Раевский. Методы экспериментального исследования парамет-
ров машин. Изд. АН СССР, 1952.
66. И. М. Павлов. Теория прокатки, Металлургиздат, 1950.
67. Е. G. Thomson. Transaction of the A. S. M E.. 1955. May.
68. Г. Закс. Практическое металловедение. ОНТИ НКТП, 1938.
69. И. Л. Перлин. Цветные металлы, № 6, 1954.
70. И. Л. Перлин. Цветные металлы, № 2, 1956.
71. И. Л. Перлин. Труды Минцветметзолото, № 23, Металлургиздат, 1953.
72. А. Д. Томлено в. Теория пластических деформаций, Машгиз, 1951.
73. В. В. Соколовский. Теория пластичности. Гостехтеориздат, 1952.
74. Р. Хилл. Математическая теория пластичности. Гостехтеориздат, 1956.
75. В. Прагер и Ф. Ходж. Теория идеально пластических тел, ИЛ, 1956.
76. С. И. Губки н. Сб. «Инженерные методы расчета технологических про-
цессов обработки металлов давлением», кн. 42, Машгиз, 1957.
77. И. Л. Перлин. Цветные металлы, Ms 9, 1957.
78. С. И. Губкин. Цветные металлы, № 1, 1953.
79. И. Л. Перли н. Цветные металлы, № 1, 1954.
80. Е. П. У и к с о в. Цветные металлы, Ms 2, 1955.
81. С. И. Губкин. Цветные металлы, Ms 2, 1955.
82. В. А. Жолобов. Цветные металлы, Ms 8, 1959.
83. К. В. Г а г е н-Т о р н. Цветные металлы, Ms 9, 1957.
84. В. В. Жолобов. Технический бюллетень завода «Красный Выборжец»,
1936.
85. К. Т. К и м. Цветные металлы, Ms 6, 1953.
86. П. А. Моросников, П. И. Середин, Ф. В. Федотов. Цветные
металлы, Ms 4, 1955.
87. П. И. Середин. Цветные металлы, Ms 2, 1954.
88. 3. Хегедюш. Acta Technica, т. ХШ, f 1—2, стр. 116—146, Budapest,
1955
Литература
509
89. С. И. Губкин, Ю. А. Ц в а й г е л ь, Изв. АН СССР, ОТН, № 1, 1954.
90. Д. Г. Б у т о м о, В. В. Жолобов. Цветные металлы, № 7, 1937.
91. Производственно-технический бюллетень завода им. С. Орджоникидзе,
Xs 1, 1954.
92. De Paolo, Product Engineering, v. 27, № 10, p. 200—203, 1956.
93. С. H. Гарантов, В. Г. Кузин. Труды МАТИ, № 30, Оборонгиз, 1956.
94. Н. Walbert, Aluminum, В. 6, s. 379, 1938.
95. A. Z е е г 1 е d е г u. Н. Н и g, Aluminium, В. 8, S. 556, 1938.
96. Н. Д. Хабаров, Л. Г. Огурчиков. Труды ВИАМ, Xs 3, Оборои-
гиз, 1956.
97. А. И. К о л и а ш н и к о в, А. И. Иванов. Труды МАТИ. № 28, Обо-
ронгиз, 1955.
98. Н. П. Беек л у бен ко. Бюллетень ЦИИН ЦМ, Xs 12, 1953.
99. С. Н. Т а р а н т о в и В. Г. Кузин. Труды МАТИ, № 28, Оборонгиз, 1955.
100. А. С. Эдельман и С. Н. Гарантов. Цветные металлы, № 2, 1957.
101. К- Laue u. Н. Н о г п а п е г, Z. f. Met. В. 47, h. 2, Feb., 1956.
102. К. Laue. Z. f. Met., В. 46, № 1, 1955.
103. С. И. Губкин, Л. Н. Могучий, М. И. За ту л о вс кий. Пластиче-
ская деформация магниевых сплавов, Изд. АН СССР, 1955.
104. К. И. Портной. А. А. Лебедев. Магниевые сплавы, Металлург-
издат, 1952.
105. А. А. Луконин. Сб. «Магниевые сплавы», Стандартгиз, 1950.
106. В. А. Привезенцев и Б. М. Topee в. Производство силовых элек-
трических кабелей, Изд. ОНТИ НКТП СССР, 1937.
107. Н. X. Г о л и м б и ев с к и й и Л. И. Мачерет. Освивцевамие кабе-
лей, Госэнергоиздат, 1952.
108. Е. П. Уиксов. Инженерные методы расчета усилий при обработке
металлов давлением. Машгиз, 1955.
109. Н. Lorant. Mechanical Engineering, v. 69, № 6, 1947.
110. S. О. Evans. Metall Progress, Apr, p. 91, 1955.
111. The Ugine-Sejournt Process, Machinery, Sept, 1954.
112. Ю. Матвеев. Сталь, № 1, 1954.
113. E. Loewy. Iron a. Steel Engineering, v. IV, p. 65, 1952.
114. J. Strauss. Blast furnace and Steel Plant, v. 40, Xs 10, 1952.
115. Light Metals, XsXs 168, 185, 1952.
116. K. A. Wilhelm a. G. A. Moudry. The Iron Age, v. 173, Xs 17—
19, 1954.
117. Г. А. Смоляиов, Г. H. К р у ч е р. Бюллетень ЦИИН МЦМ, Xs 1(54),
1956.
118. А. М. Sabroff а. Р. D. Frost, Modern Metals, 13, Xs 5, 1957.
119. Л. H. Соколов, В. П. Елютин, В. И. Залесский, Изв. АН
СССР, ОТН, Xs 3, 1954.
120. А. Д. Маквиллен и М. К. Маквилле н, Титан, Оборонгиз, 1958.
121. А. М. Sabroff а. Р. D. Frost, Modern Metals, 13, Xs 6, 1957.
122. P. Loewenstein. The Metall Beryllium American Society for Me-
tals, 1955.
510
Литература
123. Л. R. Kaufman. Trans. American Society for Metals, v. 42, 1950.
124. Доклады Советской делегации на международной конференции по мир-
ному использованию атомной энергии, Изд. АН СССР, 1956.
125. С. Greutz a. D. Gurinsky. Metall Progress, v. 62, 1952.
126. Г. M. Миллео. Цирконий, ИЛ., 1955.
127. В. Lust man a. Frank Kevze. Metallurgy of Zirconium, 1956.
128. J. G. G о u d w i n a. K- W. Tombaugh. ASME, 1957.
129. A. K. Kaufman, International conference of the peacful uses of atomic
energy. New York, 1956.
130. Д. П. Хоу. Доклады иностранных ученых на международной конферен-
ции по мирному использованию атомной энергии, Металлургиздат,
1956.
131. S. A. Stohv а. К- С h е v i n s k у, International conference of the peacful
uses of atomic energy, New York, 1956.
132. T. K. Lorenz, W. B. Hayhes a. E. S. Foster. Journal of Metals.
№ 8, Section, 5, 1956.
133. Z. K. Jett er, C. J. H a r g u 1, J. of Metals, № 2, 1957.
134. I. M. Wyatt. The fabrication of uranium and its alloys, «Metallurgy
and fuels», New York, 1956.
135. F. G. Foote. Phlsical metallurgy of uranium «Metallurgy and fuels».
New York, 1956.
136. Г у p и н с к и й, Уорнер, Азертон, Б и н д ж, Кук, Мак-Лин,
Тейтель, Туровлин. Доклады иностранных ученых на междуна-
родной конференции по мирному использованию атомной энергии, Мг-
таллургиздат, 1956.
137. J. Del croix. Metal progress, v. 69, № 1, 1956.
138. H. A. Wilhelm, Metallurgy and fuels, New York, 1956
139. Engineer, № 5261—2, 1956.
140. И. Л. Перлин, В. А. Федорченко и Н. М. Богорад. Цветные
металлы, Ns 2, 1958.
141. Е. Muller. Z. f. Met. 46, 11—16, 1955.
142. Ю. Колючинский, И. Г. Коровенский, В. А. Орлов. Завод
екая лаборатория, № 6—7, 1946.
143. Modern Metals, v. 10, № 5, 1954.
144. Iron Age, v. 179, Ns 25, 1957.
145. Iron and Steel Engeneering, 33, Ns II, 1956.
146. В. А. Михеев. Гидравлические прессовые установки. Машгиз, 1953.
147. Е. М. Хаимович. Гидроприводы и гидроавтоматизация станков, Маш
гиз, 1953.
148. А. Н. Петрищев. Гидродинамика. Военмориздат, 1953.
149. К. Ф. Косоуров. Гидравлика, 1950, Оборонгиз.
150. М. В. Розанов. Сб. «Гидравлические прессы», ЦНИИТМАШ, Машгиз,
1953.
151. А. Н. Левин, Н. Ф. Безходорный. Оборудование заводов пласти-
ческих масс, Госхимиздат, 1950.
152. Энциклопедический справочник машиностроения, т. 8, Машгиз, 1949.
Литература
51 Г
153. И. Л. Пер л и и. Вестник инженера и техника, № 6, 1950.
154. С. П. Тимошенко. Прикладная теория упругости, ГИЗ, 1930.
155. Н. А. Мальцев. Бюллетень № 10(51) ЦИИН МЦМ, 1955.
156. А. С. Журавле®. Технический бюллетень завода «Красный Выбор-
жец», 1938—39.
157. Г. И. Зверев. Сборник исследовательских работ завода «Красный Вы
боржец», ГОНГИ — НКТП, 1938.
158. Г. И. Зве р е в. Технический бюллетень завода «Красный Выборжец», 1916.
159. Д. В. Ра го зк ин. Цветные металлы, № 2, 1951.
160. М. К. Рыбальченко и А. А. Расторчук (перев.). Свойства ме-
таллов и сплавов (справочник), Металлургиздат, 1949.
161. И. Л. Перлин, В. А. Головин и В. А. П е р с и я н ц е в. Сб. «Тех-
нология цветных металлов», Металлургиздат, 1953.
162. Краткий справочник по обработке цветных металлов, под ред. И. Л. Пер-
лина, Металлургиздат, 1945.
163. В. В. Жолобов и А. Д. Ландихов. Цветные металлы, Хе 3, 1958.
164. М. А. Филянд и Е. Н. Семенова. Свойства редких металлов
(справочник), Металлургиздат, 1953.
165. Детали машин, под ред. М. А. Саверина, Машгиз, 1951.
166. А. П. С м и р я г и н. Промышленные цветные металлы и сплавы, Метал-
лургиздат, 1956.
167. F. Gatto, Aluminio, Хе 5, 1954.
168. Б. М. Злобинский. Безопасность работ с радиоактивными вещест
вами, Металлургиздат, 1958.
169. Б. И. Берсенев, Л. Ф. Верещагин, Ю. Н. Рябинин. Известия
АН СССР, ОТН, 1957, Хе 5, стр. 48-55.
170. I. W. Barton, С. В о d s w о г t h, I. Hailing. 1. of the Iron a. Steel
Ins., 1958, IV.
171. Б. В. Розанов. Гидравлические прессы, Машгиз, 1959.
172. А. А. Б о ч в а р. Металловедение, Металлургиздат, 1956.
173. В. К. Б е л о с е в и ч, В. Ф Калугин, Н. И. Корнеев, И. М. Пав-
лов, И. Г. Снугарев. Известия АН СССР, ОТН, 1956. Хе 10.
174. С. Г. Гвоздев. Труды ВАМИ, 1957, Хе 40.
chipmaker.ru
Приложения
— —
Chi imaker.ru
chipmaker.ru
ПРИЛОЖЕНИЕ I
ГРУППОВОЙ СОРТАМЕНТ ПРЕССУЕМЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ И ИЗДЕЛИЙ
Металлы и сплавы Диаметр прутков мм Трубы
внутренний диаметр, мм толщина стенки, мм
Медь 14—120 18—26 1,25—5
» — 28—80 2,00—10
» — 90—120 5,00—20
» — 130—200 7,0—20
» — 210—260 10,0—20
» — Наруж. 306 12-20
> — » 408 12—20
Л 68 25—120 26—35 2,0—5,0
То же — 40—70 5,0-10,0
Л62 6—200 18—35 1,5—15,0
То же — 40—70 2,5-35,0
» — 80—130 5,0—42,5
» — 140—160 10,0—45,0
ЛАН59-3-2 18—75 65—75 14—18
ЛМц58-2 10—120 — —
ЛЖМц59-1-1 6—200 18—35 1,5-15
— — 40—70 2,5—37,5
ЛЖМц59-1-1 — 80—160 10—42,5
— — 300—380 12—25
ЛН65-5 25—120 30—40 2,5—5,0
Л070-1 — 30—40 2,5—5,0
Л062-1 6—200 — —
chipmaker.ru
516 И риложения
Продолжение прилож. 1
Металлы и сплавы Диаметр прутков, мм Трубы
внутренний диаметр мм толщина стенки, мм
ЛС59-1 6—200 18—35 1,5—15,0
То же — 40-70 2,5—37,5
> » — 80—160 10—42,5
БрАМц9-2 25—120 — —
БрАЖМцЮ-3-1,5 16—120 35—70 5-32,5
То же — 80—180 7,5—42,5
БрАНЖ! 0-4-4 30—120 40—70 5—32,5
То же — 80—130 7,5—42,5
Бронза БрБ2 6-32 — —
БрКМцЗ-1 25—100 — —
БрОФб-0,15 30-80 80—120 15—30
МНЖМцЗО-0,8-1,0 20—120 26—30 3,0—5,0
НМЦ65-20 25—50 — —
Магний 6—120 30—70 2,0—10,0
МА1.МА8 6-120 26—30 1,5—5,0
То же — 40—70 5,0—25,0
» > — 80—130 10,0—30,0
МА2 — 26-30 3,0—5,0
МАЗ — 40—70 7,5—20,0
МА5 6—120 80—120 15,0—30,0
AM г 6-120 26—30 2,0—5,0
То же — 40—70 5,0—20,0
» » — 80—130 10,0—30,0
Д1,Д16,В95 6—120 30—40 2,5-5,0
То же 6—120 40—70 4,0—10,0
» » 6—120 80-120 5,0—15,0
» > 6-120 130—200 10,0—25,0
Алюминий 6—120 30—40 2,0—5,0
» — 40—70 3,0—10,0
— 80—120 4,0—15.0
» — 130—200 5,0—25,0
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ D2 НЕКОТОРЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЦВЕТНЫХ
МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ [10]
Металл или сплав Темпе- ратура °C Значе- ние Металл или сплав Темпе- ратура °C Зиаче-i ние Dt
Медь [43] 550 +0,94 Латунь ЛС59-1 [43] 550 —0,22
То же 600 +0,94 То же 600 —0,11
В в 650 +0,95 В в 650 —0,18
» в 700 +0,96 в в 700 +0,47
в » 750 +0,94 в В 750 +0,42
> в 800 +0,96 в в 800 +0,35
в в 850 +0,965 Латунь Лб8+0,012% 500 -0,30
Медь [42] 900 +0,970 РЬ [43] 600 —0,66
То же 950 +0,98 В В 700 —0,70
Латунь Л68 [43] 500 —0,02 в в 800 +0,40
То же 600 —0,05 в в 900 +0,64
В в 700 4 0,40 Латунь Лб8+0,34% 500 —0,75
в в 800 +0,73 РЬ [43]
в в 900 +0,62 То же 600 -0,86
Латунь Л62 500 +0,30 в в 700 —0,92
То же 600 +0,20 в в 800 -0,96
В в 700 +0,82 в в 900 -0,92
в в 800 +0,86 БрАЖ9-4 [43] 500 +0,41
У> В 850 +0,90 То же 600 +0,45
БрАЖ9-4 [43] 700 -1-0,49 Мельхиор НМ81 [43] 500 +0,60
То же 800 +0,69 То же 600 +0,57
В в 850 +0,75 В в 700 +0,01
в в 900 +0,78 в в 800 0,00
БрБ2 [43] 500 +0,09 в в 850 +0,21
То же 600 +0.29 в в 900 +0,40
» > 700 +0,36 в в 950 +0,42
» » 750 +0,42 Мельхиор НМ81 [43] 1000 +0,20
» в 800 +0,46 То же 1100 —0,65
> » 850 +0,36 Нейзильбер НМЦ 500 +0,68
БрОФ7—0,2 [43] 500 +0,04 65—20 [43] 600 —0,016
То же 600 —0,12 То же 700 —0,19
> в 700 —0,19 В в 800 —0,40
в в 750 —0,31 в в 850 -0,65
> » 800 —0,25 в в 900 -0,19
> » 850 —0,70 в в 950 +0,33
Никель [43] 500 +0,72 в в 1000 +0,16
То же 600 +0,57 Д16 400 +0,415
В в 700 +0,49 То же 440 + 0,545
в в 800 +0,12 В в 480 +0,556
в > 850 +0,64 МА2 [43] 200 +0,22
» в 900 +0,75 То же 250 +0,29
в » 950 +0,72 В в 300 +0,39
> в 1000 +0,77 в в 350 +0,54
в в 1100 +0,84 в в 400 +0,66
в в 1200 +0,96 в в 450 +0,66
Д1 400 +0,465 МАЗ [43] 200 +0,31
То же 440 +0,585 То же 250 -0,25
в в 480 +0,625 В в 300 —0,04
в в 350 +0,37
в в 400 +0,35
в в 450 +0,16
Приложения
Приложения
519
r.ru
518
ПРИЛОЖЕНИЕ III
Продолжение прилож. IV
РАЗМЕРЫ СЛИТКОВ И ЗАГОТОВОК ДЛЯ ПРЕССОВ РАЗНОЙ МОЩНОСТИ Изделие и его размеры Трубы с толщиной стенки до 4,5 мм включительно . То же, более 4,5 мм . . Трубы » » Прутки 0 6—6,5 мм . . То же, 7—14 мм .... > > до 50 мм .... 1> » , более 50 мм . . Трубы » » Трубы с толщиной стенки 6 мм и ниже Трубы с толщиной стенки более 6 мм То же, менее 12,5 мм . . То же, более 12,5 мм . . » » , менее 15 мм . . . » » , более 15 мм . . . Заготовка для вертикаль- ных прессов 0 83,5—97 мм То же Прутки > » ......... Трубы Прутки > Прутки 0 до 14 мм То же, 15—30 мм . . . » », более 30 мм . . То же Прутки и трубы » » » Диаметр слитка мм 175 175 200 250 300 400 120 120—145 175 175 150 175 200 250 250 300 300 400 400 175 200 150 175 200—400 200—400 120—150 175—400 120—175 175 175—300 120—145 175—400 200—250 Температура слитка °C 800—850 775-825 775—825 800—850 825—875 875-925 725—775 700—750 700—750 700—750 675—725 700—750 700—750 775—825 700—750 775—825 700—750 775—825 700—750 750 -800 775—825 650—700 750—700 700—750 700—750 650—700 680—730 650—700 625—675 525—575 650—700 700—750 700—750 Продол- житель- ность иагрева час. 2,0 2,0 2,0 2,5 3,5 4,0 1,5 1,5 2,0 2,0 1,5 2,0 2,0 2,5 2,5 3,0 з,о 3,0 3,0 2,0 2,0 1,5 2,0 2—3 1,5 2—3 1,5—2,0 2,0 2—3 1,5 2—3 2—2,5
Номинальное усилие прессг т 300 300 600 600 600 600 600 1000 1500 1500 1500 1500 2500 2500 2500 3500 3500 3500 5000 5000 5000 5000 10000 Диаметр контейнера мм 60 70 80—85 100 125 125 150 155 180 180 180 180 205 205 205 255 306 408 280 370 420 500 700 Размеры слитков мм 59X120 69X120 83,5x120 98,5X120 120 x 200 120 x 300 145X350 150x350 175x350 175x450 175x550 175X450 200x375 200X 550 200X400 250x 425 300x 475 400x550 270 x 500 360x 600 410x750 490x 800 680X1000 Диаметр прутков мм 5—6,5 7—9,0 10—14,0 5—15,0 до 9,0 мм в бухты 10—14,0 15—50,0 25—50,0 До 15,0 мм в бухты 50—65 60—80 70—110 65—85 90—160 110—180 80—120 100—160 120—200 150—250 200—300 Металл или Размеры труб: внутрен- сплав ний диаметр и толщина стенки, мм ; — 18—20; 1,25—2,5 Медь 20—22; 1,5—5,0 22—26; 2,0—5,0 » 26—35; 2,0—5,0 » — » ’ » 25-40; 2,5—12,5 » Л62 40—70; 4—-15,0 3*0 же 60—90; 5—15,0 , , — _ » » э » 40—100; 5—16,0 » » " » 5> 40—130; 5—25,0 ’ ’ 50—170; 7,5—30 110—260; 10,0—50 » » 50—170; 10—30 80—200; 12—40 , » 150—300; 15—50 » , 200—350; 20—100 ’ ’ » »
Л 68 ПРИЛОЖЕНИЕ IV То же ТЕМПЕРАТУРА НАГРЕВА СЛИТКОВ ПЕРЕД ПРЕССОВАНИЕМ ЛС59-1 НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ То же 1. На горизонтальных прессах * ’
Металл или сплав Медь » Изделие и его размеры Прутки, полосы и про- фили То же > > . Трубы с толщиной стенки до 3 мм включительно . . То же, более 3 мм . . . Диаметр слнтка мм 120—150 175 200 150 150 Температура слитка СС 800—850 775—825 775-825 825—875 775-825 Продолжи тельиость нагрева час. 1,5 2,0 2,0 1.5 1,5 Л062-1 То же ЛМц58-2 = То же ЛЖМц59-1-1 То же ЛАН59-3-2
спштакег.ги
Приложения
r.ru
620
Продолжение прилож. IV
Металл нли сплав Изделие и его размеры Диаметр слитка лсм Температура слитка °C Продол- житель иость иагрева час.
ЛАН65-5 Трубы 175—250 750—825 2—2,5
ЛА77-2 Трубы и прутки . . . 175—250 700—825 2—2,5
Л96, Л90, Л85, Прутки и трубы . . . 175—300 825—875 2-3
Л80, Л75
МН5 Прутки и трубы . . . 175—400 900—1000 2—3
ЛК80-3 То же 175—300 825—875 2—3
ЛКМц65-1,5-3 В * 150—200 700—800 1,5—2,0
Л090-1 в В 175—250 750—875 2-3
Л070-1 в » 175—250 700—750 2—3
БрАЮ в » 175—250 800—875 2—3
БрАЖ9-4 в В 175—250 750—850 2—3
БрАМц9-2 в в 175—250 750—850 2—3
БрАЖМцЮ-3-1,5 » в 175—300 775—825 2—3
БрАЖН10-4-4 в в 175—300 825—875 2—3
БрМц5 Прутки 175—200 800—875 2—3
БрБ2 Прутки и трубы . , . 150—200 700—780 2—3
БрКМцХ-1 То же 175 800—850 2—3
БрКШ-З Прутки . 175—200 850—900 2—3
БрНА6-1,5 В 200 825—900 3—4
БрНА14-3 в . 200 850—950 3—4
БрОф7-0,2 Прутки и трубы . . . 150—250 650—750 2—4
Никель То же 150—250 1000—1300 3—4
МНЖМцЗО-0,8-1,0 Прутки 200 850—1000 3—4
МН81 > 200 825—875 3—4
НМц85-12 в 175—250 800—875 3—4
НМ95 Прутки и пре фи ли . . 175—200 825—980 3—4
НМц65-20 Прутки 175—250 750—825 3—4
НМЖМц28-25-1,5 в 175 850—925 3—4
Магний Прутки, трубы и про-
фили 150—250 250-450 4—5
МА1 То же 175—250 300—420 5—6
МА8 В в 175—200 300—420 5—6
МА2, МАЗ в в 175—200 280—400 6—7
МА5 в в 175—200 280—360 6—7
МА7 в в 175—200 300—350 5-6
Алюминий Трубы 150—175 340—380 3—4
В Прсфили 150—175 380—420 3—4
» Прутки и трубы . . . 200 350—380 3—4
Приложения
521
П родолжение прилож. IV
Металл или сплав Изделие и его размеры Диаметр слитка JWJW Температура слитка °C Продол- житель- ность нагрева час.
Алюминий Прутки и полосы . . 250 380—420 4-5
» То же 300 430—470 4—5
» » » 400 400—500 4-5
АВ Прутки, трубы и про-
фи л и 150—250 400— 500 3—4
АМг То же 150—250 380—440 3-4
Д1 Прутки и трубы . . . 150—200 410—450 3—4
То же То же 250—400 420—480 4—5
Д16 > > 150—200 420—480 3—4
То же » » 250—400 420—480 4—5
В95 > > 150—250 420—480 3—4
АК6 > » 175—250 440- 480 3—4
ЦАМ2-5 Трубы и прутки .... 175—250 250-275 4-5
2. На вертикальных прессах
Металл или сплав Изделие н его размеры Диаметр заготовки мм Температура иагрева ! слитка °C
Медь Трубы с толщиной стенки 1,5 мм и более на 300-т прес- се и 2,5 мм и более на 600-тп прессе 59—97 575—625
» То же, менее 1,5 мм на 300-zn прессе и менее 2,5 мм на 600-zn прессе 59—97 600—650
Л 96 Трубы с толщиной стенки 2 мм и выше на 600-zn прессе 78,0—97 625—700
ЛС59 и ЛЖМц59-1 Трубы всех размеров .... 59—97 600—650
Л62 То же 59—97 625—675
Л68 > » 78,0—97 700—750
ЛО70-1 > > 78,0-97 650—750
БрОФ4-0,25 Трубы с толщиной стенки 2,5 мм и выше 78,0—83,5 700—780
МНЖМц30-0,8-1,0 Трубы всех размеров . . . 78,0—83,5 825-850
Алюминий То же 59-97 320—350
Дюралюминий Трубы с толщиной стенки 2,5 мм и выше 78—97 360—380
Магний Трубы 78,0—83,5 250—300
П риложения
chipmaker.ru
522
ПРИЛОЖЕНИЕ V
СКОРОСТИ ИСТЕЧЕНИЯ, ДОПУСКАЕМЫЕ ПРИ ПРЕССОВАНИИ
МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ МЕТОДОМ ПРЯМОГО ПРЕССОВАНИЯ
Марка сплава Степень вытяжки, X.
менее 40 41 до 100 свыше 100
Максим альная скорость t см;сек
трубы прутки трубы ПРУТКИ трубы прутки
Медь Мь М2, М8 120 60 250 80 500 120
Л68 100 50 — — — —
Л62 250 100 — — — 200
ЛС59-1 и другие латуни типа a-j-p 250 120 — 150. — 600
БрАЖМцЮ-3-1,5 25 80 — 120 — 150
БрАЖН 10-4-4 25 80 — 100 — 120
БрОФ7-0,25 25 5 — — — —
БрКМцЗ-1 — 100 — — — —
МН-5 70 50 250 120 — —
БрНА14-3 — 20 — — — —
Алюминий 120 60 300 100 — 2500
Алюминиевые сплавы типа АВ, AM, АМг 25 15 20 10 — —
Алюминиевые прэчие сплавы типа дюралюминия (Д1, Д16, В95) . . 5,0 4,0 4,0 3,0 — —
Магний 80 40 100 50 — —
MAI, МА8 25 15 50 30 — —
МА2, МА7 15 10 25 15 — —
МАЗ 5 3 10 5 — —
МА5 2 1,5 4 з,о — —
Никелевые сплавы 200 100 375 200 — —
Углеродистые стали 300 150 500 300 — —
Легированные стали 100 50 200 100 — —
Тнтан и его сплавы 200 50 400 200 — —
Приложения
623
ПРИЛОЖЕНИЕ VI
ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ПЛАСТИЧЕСКОГО РАСТЯЖЕНИЯ
(ИСТИННОГО ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОМ РАСТЯЖЕНИИ)
ПРИ СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ 5Д.Н ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
УСИЛИЯ ПРЕССОВАНИЯ
1. Сплавы на медной основе
Марка сплава Температура, °C Литература
500 550 600 650 700 750 800 850 900 950
Медь 6,0 5,5 5,0 4,4 3,8 3,2 2,6 2,0 1,80 1,50 [160]
Л 68 — — 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 — — [166]
Л62 8,0 6,0 3,5 3,0 2,7 2,4 2,0 1,5 — — [166]
ЛС59-1 — — 2,0 1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 — — [166]
ЛА77-2 13,0 11,5 10,0 8,0 5,5 3,5 2,0 — — — [166]
ЛН65-5 16,0 12,0 9,0 8,0 5,0 3,0 2,0 — — — [166]
А5 16,0 13,0 10,0 8,0 6,0 5,0 4,0 3,0 — — [166]
А7 15,0 12,0 9,0 6,0 5,0 з.о 2,5 2,0 — — [166]
БрАЖМц10-3-1,5 — — 12,0 7,0 5,0 3,0 1,5 1,2 0,8 — [166]
БрАЖН 10-4,4 — — 16,0 12,0 8,0 5,0 2,5 2,0 1,5 — [166]
БрБ2 — — — — 10,0 6,0 4,0 3,5 — — [166]
БрКМцЗ-1 — — 8,0 6,0 4,7 3,4 2,5 2,0 1,5 — [166]
БрОФб,5-0,4 — — 15,0 12,0 10,0 7,0 4,5 3,6 — — [166]
БрКНБЗ — — 20,0 15,0 12,0 8,0 5,0 2,5 1,2 — [166]
БрХО,5 — — 16,0 14,0 12,0 7,0 6,0 4,0 2,0 1,6 [166]
БрОФ4-0,25 — — 7,0 6,0 5,5 5,0 4,5 — — — [166]
2. Сплавы с никелем на никелевой основе
Марка сплава 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 Лите- ратура
Никель 11,3 9,5 7,6 6,5 5,4 4,6 3,8 [166
НМц5 —— 16,0 14,0 и.о 9,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,5 161
НЖМц28-2,5-1,5 — 14,5 12,2 Ю,1 8,2 6,3 5,1 4,4 — — 166
МН 19 10,4 8,1 5,9 4,3 2,8 1,7 — — — — 162
МНЖМцЗО-0,8-1,0 8,0 6,0 4,8 3,7 — — — — —- — —
МН-5 5,5 4,5 3,5 2.5 2,0 1,50 — — — — [166]
524
Приложения
Продолжение прилож. VI
3. Сплавы на алюминиевой и магниевой основах
Марка сплава 200 250 300 350 400 450 500 Лите- ратура
Алюминий 5,0 3,5 2,5 2,0 1,5 .. [33]
АВ 5,5 4,0 3,0 2,5 2,2 1,2 —
АМг7 — — 16,5 12,5 8,0 5,5 2,3 —
Д1 — — 5,5 4,5 3,5 3,0 2,5 [33]
Д16 — 7,0 5,0 4,0 3,5 2 8 [33]
В 95 — — 10,0 8,0 6,5 5,0 3,5
АМг5 — — — 7,5 5,8 3,7 2,0 —
Магний 4,0 2,5 2,0 1,6 1,2 1,0 — [33]
МА1 * ' — 4,0 3,4 3,0 2,5 [33]
МА2-МА8 — — 7,0 5,5 4,0 2,8 — (1031
МАЗ —• — 6,0 5,0 3,5 2,8 — [ЮЗ]
МА5 — — 5,2 4,5 4,0 3,5 — [33]
4. Титан и его сплавы
Марка сплава 600 700 80 0 850 900 950 1000 1100 Лите- ратура
ВТ1 26,0 12,0 5,0 4,0 3,0 2,5 2,0 [163]
ВТ5 43,0 25,0 16,0 13,5 11,0 7,0 3,6 1,7
5. Циик
100 150 200 250 300 350 400 Литера- тура
7,8 5,3 3,6 2,4 1,4 1,2 0,09 [66]
6. Некоторые редкие металлы
Наименование металла 400 800 1000 1200 1600 2000 2400 3200 Литера- тура
Молибден 65 55 40 25 [164]
Вольфрам — 200 — — 70 20 90 1,5 [164]
Цирконий 17 4,6 — — — — — — —
Приложения
525
ПРИЛОЖЕНИЕ VII
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ СКОРОСТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА С
ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ ВЫШЕ ТЕМПЕРАТУР РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ
(по И. Л. ПЕРЛИНУ [53])
Обжатие % Длительность процесса деформации t, сек.
0,001 и менее 0,01 0,1 1,0 10 и более
10 1,30 1,25 1,10 1,05 1,о
20 1,55 1,45 1,20 1,10 1,0
30 1,75 1,65 1,40 1,15 1,0
40 1,90 1,80 1,50 1,20 1,0
50 2,00 1,90 1,60 1,25 1,0
75 2,25 2,15 1,70 1,30 1,0
99 2,50 2,40 1,80 1,40 1,0
ПРИЛОЖЕНИЕ VIII
ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ В ОЧАГЕ ДЕФОРМАЦИИ ДЛЯ
РАСЧЕТА НАПРЯЖЕНИЯ ПРЕССОВАНИЯ ПО ФОРМУЛЕ С. И. ГУБКИНА1
Марка сплава Марка сплава н»
Медь 0,25 БрАЖМцЮ-З-1,5,
Л68 : . 0,18 БрАЖН 10-4-4 0,29
Л62 (до 725°) 0,20 Алюминий 0,28
Л62 (выше 725°) 0,27 Алюминиевые сплавы . . . 0,35
ЛС59 (до 700°) 0,22 Магний 0,25
JIC59 (выше 700°) ..... 0,27 Магниевые сплавы .... 0,28
БрОФ4-0,25 0,27
Коэффициент трения р, в рабочем пояске матрицы и в контейнере равен */, р, .
chipmaker.ru
526
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ IX
МАКСИМАЛЬНЫЕ ВЫТЯЖКИ, ПРАКТИЧЕСКИ ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ
РАЗНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПРИ ПРЕССОВАНИИ МЕТОДОМ
ПРЯМОГО ИСТЕЧЕНИЯ [102]
Металл и сплав О ® • а 5 S х X х S н ге 3 Металл и сплав <У ® £ £ * £ л « Х Е- Н " « 3 < S сз Металл и сплав Макси- мальные 1 вытяжки
Медь 280 БрАЖ9-4 МАЗ; МА5 * 60
ЛС59-1 и другие 700 БрКМиЗ-1 25 Алюминий 1000
латуни а+р БрОФ4-0,25 25 АМц 500
Л62 600 БрОФ6,5-0,15 25 АВ 250
Л68 450 Никель 60 АМг 80
Л90 100 МНЖМц30-0,8-1,0 30 Д16 80
Л 070-1 60 МН 5 150 АМг5 70
ЛА77-2 60 Магний 200 В95 80
БрАЖМц10-3-1,5 — МА1 100 Цинк 200
БрАЖН 10-4-4 75 МА2 80 ЦАМ2-5 60'
ПРИЛОЖЕНИЕ X
ВЫСОТА ПРЕССОСТАТКА И ТОЛЩИНА ГУБАП'КИ (мм) ПРИ
ПРЕССОВАНИИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПРЕССАХ1
Марка сплава Диаметр контейнера, мм
125 150 180 205 255 300 400 500
Медь. Л68, латуни и томпаки, БрОФ7-0,25, алюминий и его спла- вы, магний и его сплавы 20—25 25—30 25—30 30—35 35—40 35—40 35-40
ЛС59-1, Л62, ЛАН59-3-2, ЛО62-1 и другие латуни типа а-4-0 20-25 30—35 30—40 35—40 40—45 40-45 45—50 45—50
<1,01 (1,0) (1,5) (1,5; 50—60 (1.5) (2,0) (2,0) (2,5)
БрАЖМц 10-3-1,5, БрАЖН Ю-4-4, БрНА14-3, БрАЖ9-4 35—46 • 40—45 45-55 60—70 65—75 70-80 70—80
(1,0; (1,0) (1,5) (1,5) (1,5) (2,0) (2,0) (2,5)
Толщина рубашки указана в скобках.
Приложения
27
XI , 9 -c* 550 700 1500 . XI Bee кг 956 1230 3000 6340
S ” 3; еч «<? 2000 2900 4000 [4000 Ж0ГГ co О CM co
* О g S § £ 2 -«Г s О CD 100 id и 3 Co CM 3 CD CM
"JC 650 850 1200 3 к 140 235 350
с: о x •О CM •—1 CM о ГО О OS c c о > 0 1200 1750
Ш ‘L E— - CM CO CM co CO cl t: -JC 310 415 009
SI и IHITC и a a 1500 2000 •«* 850 1250 1500 1900
E < X 2 О co co 1150 •4? 650 750 OSSI
<s 3 a; 2880 3980 5660 5500 710 О CO 945 |00£l
X X <=: Q 0001 1500 2000 О co co 0001 0011!
< s c. o X ,кэ;зу *3>,cw<r »HHOvaEV CT) CT) CM Win SHHavaeV CT: Ci CM
t>r ‘И wa^GO “1 CO СП Ю *Л ИЭЯ9О O> LO
er.ru
528
ПРИЛОЖЕНИЕ XI/
ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ТРЕХПЛУНЖЕРНЫХ НАСОСОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ XIII
ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТРЕХПЛУНЖЕРНЫХ
НАСОСОВ
Размеры, jm м
Ход плун- Размеры, мм
жера, мм А В С D Ь’ 1 J* 61 Ход плун-
жера, мм
= А С D Е F G Н 1
100 320 — 740 370 560 965 470
150 370 — 1000 520 780 1420 575
200 495 — 1320 685 915 1730 760 300 3250 2870 1320 585 765 1270 1855 815
250 560 1385 — 1030 1210 2540 1450 375 3530 3100 1455 660 840 1460 2085 915
450 3835 3320 1625 .740 920 1650 2390 1070
Продолжение прилож. XIII
ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТРЕХПЛУНЖЕРНЫХ НАСОСОВ
ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕРТИКАЛЬНЫХ ТРЕХПЛУНЖЕРНЫХ НАСОСОВ
Ход плун- жера, мм Диаметр плунжера мм Рабочее давление кг см3 Число ходов в 1 мин. Подача Л]MUH Мощность электро- двигателя л. с. Внутренний диаметр труб, мм
всасы- вающей нагнетаю- щей
100 20 300 150 13 11 25 25
100 25 200 150 20 11 25 25
150 20 300 130 17 14 25 25
150 25 200 130 26 15 32 32
200 30 300 115 45 37 32 32
200 35 200 115 60 33 38 32
250 35 300 105 70 57 50 38
250 45 200 105 125 68 64 50
Ход плун- жера, мм Диаметр плунжера мм Рабочее давление кг см' Число ходов в 1 мин. Подача л] мин Мощность электро- двигателя л. с. Внутренний диаметр труб, мм
всасываю- щей нагнетаю- щей
300 40 300 100 100 80 64 38
300 55 200 100 200 100 76 38
375 55 300 95 230 180 76 50
375 70 200 95 375 200 100 76
450 70 300 95 450 360 100 76
450 90 200 95 750 400 150 80
ПРИЛОЖЕНИЕ XIV
КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ КЛАПАНОВ С РАЗГРУЗКОЙ
И БЕЗ РАЗГРУЗКИ
1. Клапан с разгрузкой
Ход х
мм
с,
мм
d
мм
Общий
вес
кг
=3
Q
С
§
О
га
X
R
in
120
150
180
42
51
65
195
220
260
155
175
210
282
314
375
30
36
45
210
240
290
10
12
14
11
11
И
90
105
105
20
26
50
35,6
51,0
74,0
4*. OD ND KD О ND СП о Do мм
СП ND О Ход х мм
М ОЗ СИ 4*» ND О О О D, — X мм
и |м
фь 4^ 03 ND 00 О ND СИ в,— X мм
** 1*
О 00 м сл ОСП СИ 03 Ь * । * ? |> 2. Кла
03 03 ND — ОЗ О 4* 00 d мм 9 Р5 Я
00 03 СИ оо ND ND Н мм без
ND ►“ — — ►— 00 СП 03 1 ? 133ГР’
СЛ 4» 03 03 О ND ОЗ О УЗКИ "О е
&
ОЗ ND ND — ООО — 00 1 *
03 ОЗ ND ND 1 ° X С г> а
ОЗ СП СЛ 4^ Cl мм £ О £
03 00 4^ О ND Общий вес кг 1 *
=1
Q
ж
§
СИ
00
chipmaker.ru
532 Приложения
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Марка стали Химический
с Мп S1 Сг Ni W V
ЗХ2В8 0,3—0,4 0,2—0,4 <0,35 2,2—2,7 <0,1 7,5-9,0 0,2— 0,5
4ХВС 0,35—0,44 0,2—0,4 0,6—0,9 1,0—1,3 <0,3 2,0—2,5 —
4ХНВ 0,35—0,45 0,3—0,6 <0,35 1,2—1,5 3,8—4,5 0,5—1,0 —
5ХГМ 0,5—0,6 1,2—1,6 0,25— 0,65 0,6—0,9 — — —
7X3 0,6—0,75 0,2—0,4 <0,35 3,2—3,8 — — —
ШХ15 0,95—1 0,2—0,4 0,15-0,35 1,3—1,65 <0,03 — —
9ХС 0,85—0,95 0,3—0,6 1,2—1,6 0,95— 1,25 <0,25 — —
40ХН 0,35—0,45 0,5—0,8 0,17— 0,37 0,45— 0,75 1-1,5 — —
45 0,4—0,5 0,5-0,8 0,17-0,37 <0,3 <0,3 — —
А 0,4—0,5 0,8—1,0 1,2—1,5 13—15 13—15 2—3 • —
Б 0,37—0,45 12—13 1,4—1,8 14—15,5 — <2,0 —
В 0,3—0,4 <0,3 <0,3 2—2,5 — 11—13 —
1 В таблице указаны стали, принятые в производстве, и экспериментальные — по лите
* М — масло; В — вода.
Приложения
533
ПРИЛОЖЕНИЕ XV
СТАЛЕЙ ДЛЯ ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА ‘
состав, % Режим термообработки Механические свойства после термообработки
Мо Со Su + Р не более темпера- тура закалкн °C закалочная среда* темпера- тура от- пуска °C аь кг/мм* нв кг/мм*
— — 0,06 1050— 1100 м 600—650 150—170 445—495
— — 0,06 850—100 м 400—450 143—153 418—444
— — 0,06 820—850 м 480—500 — 352—555
<0,15 — 0,06 800—830 м 400—450 — 370—390
— — 0,06 900—920 м 475—500 143—153 444 —418
— — 0,05 820—850 м 200—230 — 530—580
— — 0,06 830—860 м 230 — 560—600
0,05 820—830 м 500 75—85 225—300
— — 0,09 830—850 МВ 550 — 241—285
— — 0,06 1100— 1150 в — 110—120 423—455
— — 0,06 1100— 1150 в 650—750 150—160 455—495
0,1—0,2 1,5—2,5 0,05 1100— 1150 м 600—650 160—170 465—515
ратурным данным.
534
Приложения
r.ru
Марка стали Химический
с Мп Si Сг Ni W V
г 0,3—0,4 0,3-0,5 0,4—0,6 0,9—1,2 3,5—4,5 3,5-4,5 —
д 0,5—0,6 0,2—0,4 0,2-0,4 3,5—4,0 0,8—1,0 9—10 —
Е 0,3—0,35 0.2—0,4 0,15-0,35 2,2—2,5 0,5—0,7 4—4,5 —
Ж 0,25-0,3 0,3—0,5 0,2—0,4 0,9—1,2 0,15-0,25 3,5—4 —
к 0,4-0,5 0,2—0,4 0,8—1,0 1,5—1,8 0,15-0,25 1,7—2 —
л 0,57—0,65 0,6—0,9 0,7—1,0 1.0-1,3 0,08-0,18 — —
м 0,3—0,35 0,2—0,4 0,15-0,35 2,5—2,8 0,3—0,4 8—9 —
н 0,32—0,39 0 4 -0,6 0,25-0,35 0,8—1,1 0,1—0,2 5,1—5,5 —
5ХНМ 0,5—0,6 1,2—1,6 0,25-0,65 0,6—0,9 <0,25 — —
ЭИ 160 0,35—0,45 <0,4 <0,45 7,9 <0,3 2—2,6
ЭИ161 0,55—0,65 0,3—0,6 0,3—0,6 6,5—7,5 0,3 6,5—7,5 0,3
ЭИ431 • 0,25—0,35 0,2—0,4 <0,35 2,2—2,7 0,25 4—5 0,5- 0,8
35ХГСА 0,30—0,4 0,8—1,1 1,1—1,4 1,1—1,4 — — —
38ХМЮА 0,35—0,42 0,3—0,6 0,3—0,6 1,35-1,65 — —
Приложения
535
Продолжение прилож. XV
состав, % Режим термообработки Механические свойства после тер мо обработк и
Мо Со Su + Р не более темпера- тура закалки °C закалочная среда 2 темпера- тура от- пуска °C °ь кг!*м* нв кг; мм*
0,3—0,4 — 0,06 900—950 м 500—550 150—160 445—485
— — 0,07 1120— 1140 м 630—650 194—207 —
— — 0,07 1040— 1050 м 600—620 187—201 —
— — 0,07 1030— 1050 м 500—540 180—201 —
— — 0,07 980— 1000 в м 520—570 201—207 —
— — 0,07 840—860 в м 380—400 187—201
—* — 0,07 1080— 1100 м 600—620 187—201 —
— — 0,07 1050— 1080 м 580—600 184—201 —
0,15—0,3 — 0,07 810—850 м 550 — 430—550
— — 0,07 1100— 1150 м 550 — 445—435
0,2—0,35 — 0,055 1050— 1100 м 550 — 445—495
— — 0,06 1040— 1050 м 600—620 187—201 —
— — 0,07 880 м 165 — 425—455
0,15-0.25 0,7—1,1 0,07 940 м 650 100 —
ПРИЛОЖЕНИЕ XVI
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА ПОСЛЕ ТЕРМООБРАБОТКИ
Мощность пресса т Наименование инструмента Пределы размеров мм Марка стали Твердость по Бринелю кг мм2 Предел прочности кг,мм2
после закалки после отпуска
300 Иглы вертикальных прессов* 18-36 ЗХ2В8 495—555 444-495 153—170
600 1000 1500 2500 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 300, 600 1000, 1500 То же** 18—45 4ХВС 512—600 444—495 153—170
Иглы горизонтальных прессов 20—25 ЗХ2В8 495—555 444-495 153—170
То же » > » » 30—35 40—55 60—70 ЗХ2В8 4ХВС 4ХВС 495—555 512—600 512—600 430—495 430—495 418-477 147—170 147—170 143—164
> > 75—100 4ХВС 512—600 418-477 143—164
» » 105—120 4ХВС 512—555 375—444 129—153
> > 125—140 4ХВС 477—512 375—444 129—153
> > 145—160 4ХНВ 429-512 364—418 128—143
> > > > Матрицы вертикальных прессов Матрицы горизонтальных прессов 170—220 >220 Все разм. К155 4ХНВ 4ХНВ ЗХ2В8 429-512 429—477 495—555 364—418 351-418 418—495 128-143 128-143 143—170
2500, 3000 То же 180—205 К255 ЗХ2В8 495—555 387—477 133—164
600, 1000 Матрицы профильные всех прессов 306—408 4ХВС ЗХ2В8 512—600 495—555 418-477 364—444 143—164 125—153
Прессшайбы 100, 155, 180, 205 ЗХ2В8 495—555 418-477 143—164
* Для тяжелых сплавов.
•* Для алюминиевых сплавов.
Продолжение прилож. XVI
Мощность пресса т Наименование инструмента Пределы размеров мм Марка стали Твердость по Бринелю кг/мм2 Предел прочности кг мм2
после закалки после отпуска
1500, 2500, 3000 Прессшайбы 255, 306, 408 80 4ХВС ЗХ2В8 512—555 495—555 430—477 430—477 147-164 147—164
600 Внутренние втулки вертикальных 85 4ХНВ 429—477 418—477 143—164
прессов*** 100 7X3 555-600 418—444 143—153
1000, 1500, 2500 Внутренние втулки горизонтальных прессов Все разм. 4ХНВ 429—477 364—418 125-143
3000 Промежуточные втулки горизонталь- ных прессов » » 4ХНВ 4ХНВ 429—477 364—418 125—143
3000 Матрицедержателя всех прессов » > 5ХГМ 429—477 351—444 121—143
3000 Иглодержатели вертикальных прессов 80, 85, 100 ЗХ2В8 449—555 430—477 147-164
3000 Иглодержатели горизонтальных прессов Все разм. 4ХНВ 429—477 351—418 121—143
600 Шплинтоны вертикальных прессов 85-100 4ХНВ 429—477 430—444 147—153
600 То же 85-100 7X3 555—600 387—444 133—153
1000, 1500, 2500 Шплинтоны горизонтальных прессов (прессовка труб) Все разм. 4ХНВ 429—477 387—418 133-143
3000 То же (прессовка прутков) » » 4ХНВ 429—477 351—418 121—143
Для тяжелых условий работы.
chipmaker.ru
8
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ XVII
НОРМАЛЬ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ
ОБРАБОТКУ ИНСТРУМЕНТА
ДЛЯ 600-zn ПРЕССА
1. Игла
Вес 0,890 кг
(при А = 23 мм)
и 0,585 кг (при Л=19лл)
конус на длину стержня ЦЗИнн
Марка стали Твердость HR(, Химический состав, %
после отжига после закалки и отпуска С Сг W V S1 Мп
3X2 В8 16.25 48.51 0,3- 0.4 2.20 — 2,70 7,5— 9,0 0.2- 0,5 <0,35 0,20— 0.40
I. Отзклг (отработанных игл)
I. Загрузка в шахтную электропечь 500 шт. 3. Выдержка при 780 — 800° до полного
при 400°. прогрева.
2. Нагрев до 780—800° в течение 12 час. 4. Охлаждение с печью до 150—200°.
II Закалка и отпуск
1 Размер А, мм | Закалка Отпуск
подогрев окончательный нагрев охлаждаю- щая среда норма загрузки нагрев и выдержка К и S £ я и * я м с среда
норма загрузки темпера- тура, °C время, МИИ. норма загрузки 1 темпера- тура, *С 1 время, МИИ. темпера- тура, °C « S <у Z о. cj а сг
19 50 850 75 4 1070 1120 3 Масло 30 600 2,0 Воздух
23 40 850 90 . 070 4 .120 4 > 30 60 0 2,5 »
III. Контроль: внешний осмотр и проверка твердости
Ф1ПО
2. Матрица
Вес 1,82 кг
Припуск на шлифовку:
верх 4- 0,70 мм; отверстие 0,50 мм
Марка стали Т вердость Химический состав, %
после отжига после термо- обработки С Сг W V Si Мп
3X2 ВЗ 16-35 48-51 0 ,32- 0.42 2,20- 2 ,70 7.5- 9.0 0.2— 0.5 0,35 0.40
Приложения
539
Продолжение прилож. XVII
Наименование операции Температура °C Время мин. Норма загрузки шт.
I. Закалка
1. Загрузка в печь 2. Подогрев 3. Окончательный нагрев 4. Охлаждение в масле 650—700 850 1070 — 1120 10 90 3—6 30 30 3
II. Отпуск
1. Загрузка в печь 2. Подогрев 3. Выдержка 4. Охлаждение на воздухе 400—450 600 600 5 60 90 20 20 20
III. Контроль: внешний осмотр и проверка твердости.
Chipmaker.ru
3. Головка шплинтона
Вес 3,965 кг
137
Марка стали Твердость Hrc Химический состав, %
после отжига после термо- обработки с Сг W V SI Мп
3X2 В8 20—25 49 52 0.3- о ,4 2.20— 2.70 7,5— 9,0 0,2— 0,5 0,35 0,40
chipmaker.ru
540
П риложения
Продолжение прилож. XVII
Наименование операции Температура °C Время мин. Норма загрузки, шт.
I. Закалка
1 Загрузка в печь ... .... 650-700 5 5
2. Подогрев 850 90 5
3. Окончательный нагрев 1070 — 1 120 10 2
4. Охлаждение в масле — — —
II. Отпуск
I. Загрузка в печь ... 400—450 5 5
2. Подогрев • 600 45 5
3. Выдержка .... 600 90 5
4. Охлаждение на воздухе — — —
III. Контроль: внешний осмотр шлифованной поверхности и проверка твердости.
4. Втулки контейнера
Вес 45 кг
300
Марка стали Твердость Hsh Химический состав, %
после отжига после термо- обработки с Сг W V Si Мп
ЗХ2В8 35—40 70-75 0.3- 0.4 2.20— 2,70 7,5- 9,0 0,2 — 0,5 0,35 0,40
Наименование операции Температура °C Время мин. Норма загрузки, шт.
I. Закалка
I. Загрузка в печь 650—700 20 2
2. Подогрев 850 160 2
3. Окончательный нагрев 1070—1120 35 2
4. Охлаждение в масле — — —
II. Отпуск
1. Загрузка в печь 400—450 15 2
2. Подогрев 600 60 2
3. Выдержка 600 180 2
4. Охлаждение на воздухе — — —
III. Контроль: внешний осмотр и проверка твердости по Шору.
П риложения
541
ПРИЛОЖЕНИЕ XVIII
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОПАСТНЫХ И ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ
1. Лопастные насосы (по паспорту завода «Гидроаппаратура»)
Тип насоса Производительность л; мин при давлении ке;см' Приводная мощность кет при давлении, кг!смг Диаметр труб, дм
0 25 65 0 25 66 всасы- вающей нагне- тающей
Л1Ф-5 8,1 7,0 5,0 0,18 0,68 1,12 1 .
Л1Ф-8 11,3 9,5 8,0 0,20 0,8 1,5
Л1Ф-12 15,6 14,9 i2 0,25 1,15 2,0
Л1Ф-18 22,8 21 18 0,28 1.5 2,8 и и
Л1Ф-25 29,6 28 25 0,3 1,9 3,6
Л1Ф-35 38,5 37 35 0,35 2,3 4,65
ЛЗФ-50 59,2 55,5 50 0,85 2,9 7,4
ЛЗф-70 77,0 74,7 70 0,4 3,8 9,6
ЛЗФ-100 109,5 106,3 100 0,45 5,2 12,9
ЛЗК-100 109,5 106,3 100 0,45 5,2 12,9 1% 1 и
Л5К-150 170,5 160,0 150 0,55 8,1 21,2
Л5К-170 191,0 180,0 170 0,7 9,0 24 1 о 1У*
Л5К-200 222,2 210,5 200 0,85 10,5 28 ( 2
2. Шестеренные насосы [176]
Условное обозначение насосов Рекомендуемое число оборотов в минуту п Производительность при числе оборотов AtMUH
СП11-11 10,5
СП12-12 СП11-13 1500 15 21
СП11-14 30
СП-15 28
СП-16 1000 40
СП-17 80
chipmaker.ru
542
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ XIX
НОМОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ’ КОНТЕЙНЕРА
НА ОСНОВЕ РЯДА ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ЧИСЕЛ
Диаметры, нн отверстии контейнеров / ряд 40)
давления прессаfm
Chipmaker.ru
Авторы
ЖОЛОБОВ Виктор Владимирович
ЗВЕРЕВ Григорий Иванович
Редактор В. С. Ржезников
Редактор издательства М. С. Архангельская
Технический редактор Е. Б. Вайнштейн .
Сдано в производство 22/IV 1959 г.
Подписано в печать 10/IX 1959 г.
Бумага 60 X 92’/i6 = 17,0 + 2 вкл. =
= 0,37 б. л. = 34,75 печ. л. Уч.-изд. л. 33,18
Т-09932 Заказ 1393-
Тираж 4250 Цена 18 р. 60 к.
Металлургиздат
Москва, 2-й Обыденский пер., 14
Типография Металлургиздата,
Москва, Цветной б., 30