Температурный интервал прессования

При прессовании профилей из алюминиевых сплавов рациональный температурный интервал прессования должен обеспечить:

а) высокую пластичность металла, позволяющую вести прессование с большими скоростями без образования трещин;

б) минимально возможное сопротивление деформированию прессуемого металла, позволяющее вести процесс с высокими вытяжками из заготовок большой длины при удельных давлениях, не превышающих допустимые.

Кроме указанных основных параметров, в ряде случаев при прессовании сплавов, в которых проявляется действие прессэффекта, рациональный температурный интервал должен обеспечивать получение профилей с максимальными прочностными характеристиками и минимальной разнозернистостью (в том числе с минимальным крупнокристаллическим ободком).

Достижение указанных параметров часто требует различных температур нагрева заготовок. Так, для уменьшения необходимых усилий прессования (снижения сопротивления деформированию), повышения прочностных характеристик и максимального уменьшения разнозернистости необходимо повышение температуры нагрева заготовок. Однако это может привести к заметному снижению пластических характеристик деформируемого металла и, как следствие, к значительному уменьшению скоростей прессования.

В тоже время, при снижении температуры прессования можно существенно повысить скорости истечения. Так при снижении температуры прессования до 280-320°С можно прессовать профили из сплава АД31 со скоростью истечения 0, 11-0, 14м/с без трещинообразования. Однако это потре­бует повышения напряжений на прессшайбе до 1300-1400МПа, и, кроме того, прочностные характеристики прессованных профилей будут заметно пониженными.

Необходимо учесть, что дополнительно к теплоте, полученной слитком в процессе нагрева перед прессованием, при деформации металла, которая, как правило, проходит при высоком давлении и в очень небольшой промежуток времени, дополнительное тепло поступает тремя путями:

- в результате трения о стенки контейнера - при прямом прессованнии;

- вследствие большой работы пластической деформации, которая происходит в зоне деформации;

- в результате трения о стенки канала матрицы.

Эта дополнительная теплота, получаемая металлом во время его течения в процессе деформации, достаточно велика и ее влияние часто наблюдается на практике и может привести к нежелательным результатам.

Одновременно с выделением тепла происходят его потери вследствие теплопередачи инструменту и в окружающую среду. Наибольшее количество тепла выделяется в области канала матрицы. Результат теплового баланса зависит от ряда причин, но главный фактор теплового баланса - скорость прессования. Температура выходящего металла изменяется по сечению прессованного изделия, но меньше чем по длине.

Поэтому при выборе оптимального температурного интервала нагрева заготовки приходится учитывать противоположное влияние различных факторов и отдавать предпочтение тому, который в данном процессе имеет решающее значение.

Кроме того, необходимо указать следующие обстоятельства, влияющие на температуру процесса:

1) при высоких температурах у алюминиевых сплавов появляется повышенная способность прилипать к инструменту.

2) влияние температуры на другие характеристики прессизделий и факторы процесса. (образование крупнокристаллического ободка, прессэффекта, шиферности структуры и т.д.)

Применение данного профиля требует высоких прочностных характеристик. Температурный интервал прессования указан в таблице 3.1. Как показано в таблице, температура нагрева контейнера ниже температуры нагрева заготовок. Это обусловлено стремлением создать квазиизотермический процесс прессования, в котором тепловой эффект деформации расходуется на повышение температуры инструмента (главным образом контейнера). Создание такого процесса позволяет уменьшить температурный перепад по длине и сечению пластической зоны и обеспечить снижение разнозернистости и разброса механических свойств по длине и сечению профиля.

В табл.3.1 приведены только основные температурные интервалы нагрева заготовок и инструмента перед прессованием. В отдельных случаях с целью снижения необходимых усилий прессования, повышения скоростей истечения или обеспечения требуемых механических свойств температуры нагрева заготовок можно повысить (но не более максимальной температуры указанного интервала) или снизить.

Таблица 3.1. Температура нагрева заготовки и контейнера

при прессовании сплава АД31.

Температура контейнера	Температура заготовки	Предельно допустимая температура
400-450 °С	450-520 °С	550 °С

 

Прессование профилей сплава АД31 с закалкой на прессе производят с более высокими температурами, чем профилей, подвергаемых после прессования обработке в закалочных агрегатах. В этом случае повышение температуры нагрева заготовки усиливает эффект закалки и даже при сравнительно низких скоростях охлаждения (в том числе при охлаждении воздухом) позволяет получать профили с достаточно высокими механическими свойствами.

3.1.3. Скорость истечения.

Наряду с температурами нагрева заготовки и инструмента важнейшим фактором, определяющим температурные условия в пластической зоне, является скорость истечения. Это объясняется тем, что чем выше скорость истечения, тем меньше отводится тепла из пластической зоны и тем выше ее температура. Кроме того, при повышении скорости истечения увеличивается скорость деформации (уменьшается длительность деформации) и как следствие возрастает величина сопротивления деформированию обрабатываемого металла. Это увеличивает тепловой эффект деформации и повышает температуру металла в пластической зоне.

В результате в поверхностных слоях пресс-изделий образуются трещины, являющиеся одним из факторов, наиболее интенсивно лимитирующих скорость истечения при прессовании алюминиевых сплавов.

Следует отметить, что образование поверхностных трещин не единственный фактор, лимитирующий повышение скоростей истечения. К основным критериям, определяющим допустимую скорость истечения, относятся также следующие: образование поверхностных дефектов (рисок, надиров и др.); потеря устойчивости размеров поперечного сечения профиля; образование гофров, волнистости, скрутки, саблевидности и других дефектов продольной геометрии профиля. Поэтому допустимая скорость истечения может оказаться ниже той, которая определяется из условий предупреждения трещинообразования.

Прессование профилей со смазкой позволяет значительно повысить скорости истечения. Однако при прессовании со смазкой труднее выравнивать скорости истечения отдельных элементов сечения профиля, особенно при значительном соотношении толщин элементов большой асимметричности сечения. В этом недостаток процесса. Поэтому прессование со смазкой наиболее эффективно для получения профилей из трудно деформируемых алюминиевых сплавов при относительно простой конфигурации поперечного сечения. Сплав АД31 не является трудно деформируемым и его прессуют без смазки.

В большинстве случаев цехи для прессования оборудованы групповым гидроприводом от насосно-аккумуляторных станций. Производительность этих станций рассчитана исходя из условий избирательной работы прессов со средними скоростями прессования. Естественно, что при прессовании с высокими скоростями расход воды высокого давления резко повышается, и производительность станции оказывается недостаточной. При этом для обеспечения работы одного пресса с высокими скоростями приходится прекращать работу на других прессах.

Вспомогательное время на большинстве прессов мундштучного типа составляет 40-70 с за цикл прессования. Основное время составляет небольшую часть общего оперативного времени, поэтому даже большое увеличение скорости истечения лишь незначительно повышает производительность пресса. Длятого чтобы с увеличением скорости истечения существенно повысилась производительность, необходимо резко снизить вспомогательное время.

Увеличение длины прессованного профиля позволяет дополнительно повысить производительность пресса.

Однако для существенного повышения производительности действующих прессов необходима их реконструкция с целью сокращения вспомогательного времени и увеличения длины прессованных профилей. Для такой реконструкции требуются значительные производственные площади и большие капитальные затраты.

Ввиду множественности влияющих факторов общие аналитические методы определения скорости истечения до настоящего времени не разработаны. В последние годы опубликованы только частные способы аналитического определения скоростей на основе экспериментальных данных или результатов производственной практики.

Поэтому для определения скорости истечения при освоении процесса прессования профилей новых типоразмеров используют статистические данные заводов, полученные путем хронометрирования и прошедшие длительную производственную проверку.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: