Tkm_3

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт Нефти и Газа

Кафедра: Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3

«Неравномерность деформации при прессовании»

Красноярск 2014

Содержание:

Цель работы………………………………………………………….3

Приборы и инструменты……………………………………………3

Краткие сведения…………………………………………………..4-6

Ответы на вопросы…………………………………………………7-10

Вывод……………………………………………………………….11

Цель работы:

1.Ознакомиться со схемами прессования, инструментом и оснасткой.

2.Изучить неравномерность деформации полученных профилей, используя для моделирования процесса прессования многослойные пластилиновые заготовки.

Оборудование, материалы, инструменты: настольный механический пресс; набор матриц; штангенциркуль, линейка; подставка, контейнер, пресс-штемпели, пресс-шайба, игла с иглодержателем; пластилин разных цветов.

Краткие теоретические сведения:

Процесс прессования широко распространен при производстве профилей самой различной конфигурации из алюминиевых, никелевых, цинковых и медных сплавов, сталей и других сплавов.

Сущность прессования заключается в придании металлу определенной формы путем выдавливания его в зазор, образуемый рабочим инструментом. В настоящее время используются следующие способы прессования: прямое, обратное, с боковым истечением, совмещенное, со свободным контейнером, гидростатическое, с активным трением.

При прямом прессовании (рис. 1.1, а) слиток 1, нагретый до температуры прессования, помещают в контейнер 2. С выходной стороны контейнера в матрице держателе 3 размещена матрица 5, которая формирует контур изделия 4. Через пуансон (пресс-штемпель) 7 и пресс-шайбу 6 передается давление от главного цилиндра пресса. Под действием высокого давления горячий, пластичный металл поступает в рабочий канал матрицы, образуя изделие.

В случае прессования полых изделий (труб 10, см. рис. 1.1, б) слиток после деформации в контейнере прошивается иглой 9, закрепленной в иглодержателе 8, и затем выдавливается в зазор, образуемый между иглой и матрицей.

Недостаток прямого прессования состоит в том, что в процессе прессования слиток перемещается относительно контейнера. На преодоление трения между контейнером и слитком затрачивается дополнительная энергия, и, кроме того, в контейнере остается большой пресс-остаток. Для уменьшения сил трения применяют обратное прессование (рис. 1.2). При этом процесс истечения материала происходит в направлении, противоположном движению пуансона.

Слиток 1 (рис. 1.2) помещен в контейнер 2, у которого с одной стороны установлена заглушка 5. Матрицу 3 устанавливают на торце полого пуансона 4. Здесь слиток не перемещается относительно контейнера, усилия снижаются и пресс-остаток уменьшается. Но размер изделия при обратном прессовании ограничен размерами полости пуансона.

1-слиток; 2-контейнер; 3-матрица держатель; 4-изделие; 5-матрица; 7-пресс- штемпель; 6-пресс-шайба.

10труба; 9- игла; 8-иглодержатель.

Рис 1.1 Схема прямого прессования: а- прутков, б- труб.

1-слиток; 2- контейнер; 3- матрица; 4- полый пуансон ; 5- заглушка.

Рис 1.2 Схема обратного прессования прутков.

При прессовании реализуется одна из самых благоприятных схем нагружения, обеспечивающая максимальную пластичность – всестороннее неравномерное сжатие. Это позволяет обрабатывать даже малопластичные материалы.

При прямом прессовании требуется прикладывать большее усилие, так как часть его затрачивается на преодоление трения при перемещении металла заготовки внутри матрицы. Отчасти поэтому значительная часть металла заготовки не может быть выдавлена из контейнера. Оставшаяся его часть – пресс-остаток – составляет в отдельных случаях 30–40 % от массы исходной заготовки.

Усилие при обратном прессовании примерно на 25 % меньше и прессостаток также почти вдвое меньше, чем при прямом. Однако сложность конструкции пресса, ограниченность размеров получаемых изделий по длине препятствуют широкому применению способа обратного прессования.

К достоинствам прессования следует отнести: возможность получения изделий сложных профилей, в том числе и пустотелых, не только из высокопластичных, но и из малопластичных металлов и сплавов; универсальность применяемого оборудования, позволяющего легко переходить на производство профилей различных конфигураций; достаточно высокую точность размеров и малую шероховатость поверхности получаемых изделий.

Подготовка исходной заготовки (слитка) заключается в зачистке поверхности и удалении обнаруженных дефектов, нанесении технологической смазки на поверхность. Роль смазки чрезвычайно высока: она снижает усилие деформации, уменьшает неравномерность течения металла при прессовании, удлиняет срок службы инструмента, повышает качество поверхности. В последнее время интенсивно развиваются процессы прессования, при которых заметно снижаются силы трения. К ним относятся гидравлическое прессование и прессование с активным трением.

Контрольные вопросы:

1. Сущность прессования. Что такое прямое и обратное прессование?

Сущность прессования заключается в придании металлу определенной формы путем выдавливания его в зазор, образуемый рабочим инструментом.

В настоящее время используются следующие способы прессования: прямое, обратное, с боковым истечением, совмещенное, со свободным контейнером, гидростатическое, с активным трением.

Прямое прессование:

При прямом прессовании движение пуансона пресса и истечение металла через отверстие матрицы происходят в одном направлении. При прямом прессовании требуется прикладывать значительно большее усилие, так как часть его затрачивается на преодоление трения при перемещении металла заготовки внутри контейнера. Пресс-остаток составляет 18…20 % от массы заготовки (в некоторых случаях – 30…40 %). Но процесс характеризуется более высоким качеством поверхности, схема прессования более простая.

Обратное прессование:

При обратном прессовании заготовку закладывают в глухой контейнер, и она при прессовании остается неподвижной, а истечение металла из отверстия матрицы, которая крепится на конце полого пуансона, происходит в направлении, обратном движению пуансона с матрицей. Обратное прессование требует меньших усилий, пресс-остаток составляет 5…6 %. Однако меньшая деформация приводит к тому, что прессованный пруток сохраняет следы структуры литого металла. Конструктивная схема более сложная.

2. Назовите достоинства и недостатки прямого прессования.

Недостаток прямого прессования состоит в том, что в процессе прессования слиток перемещается относительно контейнера. На преодоление трения между контейнером и слитком затрачивается дополнительная энергия, и, кроме того, в контейнере остается большой пресс-остаток.

К достоинствам прямого прессования следует отнести: возможность получения изделий сложных профилей, в том числе и пустотелых, не только из высоко-пластичных, но и из мало-пластичных металлов и сплавов;

универсальность применяемого оборудования, позволяющего легко переходить на производство профилей различных конфигураций; достаточно высокую точность размеров и малую шероховатость поверхности получаемых изделий.

3. Перечислите преимущества и недостатки обратного прессования.

Метод обратного прессования имеет следующие преимущества:

1)высокие скорости прессования вследствие уменьшения неравномерности течения металла;

2)низкие усилия прессования, практически не изменяющиеся в течении процесса, что позволяет прессовать изделия с большим коэффициентом вытяжки и при меньших температурах;

3)относительная однородность структуры и механических свойств подлине пресс-изделий;

4)рост выхода годного благодаря уменьшению толщины пресс остатка;

5)более высокая производительность прессовой установки вследствие высоких скоростей истечения;

6) более длительный срок службы контейнера в результате неподвижного контакта с заготовкой.

К недостаткам обратного прессования можно отнести следующее:

1)уменьшение возможного поперечного размера и числа одновременно прессуемых пресс-изделий по сравнению с прямым способом в связи с использованием полого пресс-штемпеля;

2)необходимость применения заготовок с хорошим качеством поверхности;

3)ограниченная номенклатура пресс-изделий

4)увеличение вспомогательного времени цикла по сравнению с традиционным прессованием.

4. Объясните, почему при прямом прессовании необходимо большее усилие для деформации, чем при обратном?

При прямом прессовании требуется прикладывать большее усилие, так как часть его затрачивается на преодоление трения при перемещении металла

заготовки внутри матрицы. Отчасти поэтому значительная часть металла заготовки не может быть выдавлена из контейнера. Оставшаяся его часть – пресс-остаток – составляет в отдельных случаях 30–40 % от массы исходной заготовки.

Усилие при обратном прессовании примерно на 25 % меньше и прессостаток также почти вдвое меньше, чем при прямом. Однако сложность конструкции пресса, ограниченность размеров получаемых изделий по длине препятствуют широкому применению способа обратного прессования.

5. Что позволяет обрабатывать прессованием малопластичные материалы?

Прессование широко применяется для обработки металлов как с низкими, так и высокими пластическими свойствами благодаря осуществлению трехосного сжатия, повышающего пластичность металла и позволяющего значительно деформировать его. Прессованием получают изделия из высокоуглеродистой и легированной стали, алюминия, титана и их сплавов, а также других металлов. Широко используют прессование для производства прутков, труб, различных профилей из алюминиевых, медных, никелевых сплавов. В сравнении с прокаткой прессование обеспечивает быстрый переход от одного размера и формы изделий к другим, возможность получения сплошных и полых профилей самых сложных очертаний.

6. Чем объясняется расхождение механических свойств и макроструктуры прессованных изделий в поперечном и продольном направлениях?

Решающее влияние на качество пресс-изделий и энергосиловые параметры процесса прессования оказывает характер течения деформируемого металла в контейнере во время выдавливания, т.е. характер взаимного перемещения отдельных объемов металла, их деформированное состояние. Этим определяется неравномерность структуры и механических свойств в объеме пресс-изделий, протяженность боковых и осевых пресс-утяжин. Поэтому исследование влияния различных факторов на характер течения металла позволяет эффективно влиять на результаты процесса прессования, имеет важное научное и практическое значение.

7. Что служит заготовкой для прессования?

Заготовкой может быть любой материал или сплав например такие как из алюминиевых, никелевых, цинковых и медных сплавов, сталей и других материалов.

3 задание. Сделать выводы, объясняющие неравномерность деформации при прессовании.

Прессование металлов может осуществляться по различным схемам. Отличительная черта прямого прессования— передвижение заготовки в процессе прессования относительно стенок контейнера. Другая распространенная схема — обратное прессование, при котором такого передвижения не происходит.

Несмотря на простоту схемы, в металле заготовки при получении различных пресс-изделий происходят довольно сложные процессы, в основном связанные с неравномерностью истечения металла. Эта неравномерность объясняется тем, что поперечное сечение пресс-изделия, как правило, отличается от такового заготовки, и различные ее части поэтому выдавливаются неодинаково. Например, слои заготовки, находящиеся перед полостью канала матрицы, испытывают меньшее сопротивление движению, чем те ее слои, которые расположены дальше от продольной оси канала; периферийные слои заготовки проходят больший по длине путь, чем центральные. Оказывает влияние на истечение и контакт заготовки со стенками контейнера. Этот контакт может вследствие воздействия трения также задерживать движение периферийных слоев и даже приводить к некоторому их захолаживанию, если температура контейнера ниже температуры заготовки. Неравномерная же по сечению заготовки температура вызывает неодинаковое распределение величины сопротивления деформации, что в свою очередь приводит к увеличению неравномерности истечения металла. В результате в прессуемой заготовке образуются объемы металла, истечение которых неодинаково, а это в значительной степени влияет на качество готовой продукции.