7.2. Прессование

Характеристика процесса. Прессование заключается в выдавливании металла из замкнутого объема через отверстие в матрице.

Профиль прессованного изделия соответствует сечению этого отверстия. Прессование  высокопроизводительный и экономичный способ обработки металлов и сплавов, которым можно получать сплошные и полые профили (рис. 37, а). Прессованные изделия более точны, чем катаные.

Прессованием получают прутки диаметром 5…250 мм, проволоку диаметром 5…10 мм, трубы с наружным диаметром 20…400 мм и толщиной стенки 1,5…12 мм и другие изделия.

Прессование металла происходит в условиях всестороннего неравномерного сжатия. При такой схеме деформирования металл наиболее пластичен. Поэтому прессованием можно обрабатывать и малопластичные сплавы: медные, алюминиевые, магниевые, титановые, углеродистые и легированные стали и др.

И нструмент для прессования изготовляют из высококачественных инструментальных сталей и жаропрочных сплавов. Износ инструмента уменьшается за счет применения смазочных материалов.

Методы прессования. Исходной заготовкой для прессования является слиток или круглый прокат. Различают прямое и обратное прессование.

При прямом прессовании (рис. 37, б) направление выхода металла через отверстие матрицы 5 совпадает с направлением движения пуансона 1, давление которого на заготовку 3 передается через пресс-шайбу 2. Часть заготовки, которая остается в контейнере 4, называют пресс-остатком. Масса его составляет обычно 8…12 % от массы слитка.

При прессовании труб заготовка сначала прошивается иглой 6 (рис. 37, в), проходящей через полый пуансон 1. При дальнейшем перемещении пуансона и пресс-шайбы 2 металл выдавливается в виде трубы 3 через кольцевой зазор между стенками отверстия в матрице 5 и иглой.

При обратном прессовании (рис. 37, г) матрица 5 устанавливается в конце полого пуансона 1 и металл вытекает в направлении, обратном перемещению пуансона. Этот метод характеризуется меньшими отходами (масса пресс-остатка составляет 6…10 % от массы заготовки) и меньшим усилием прессования, но из-за сложности оборудования он находит ограниченное применение.

Оборудованием для прессования служат горизонтальные и вертикальные гидравлические прессы давлением жидкости до 40 МПа.

7.3. Волочение

В

Рис. 38. Схема

волочения

олочение заключается в протягивании (чаще всего в холодном состоянии) прокатанных или прессованных заготовок 2 через отверстие в матрице 1 (волоке), поперечное сечение которого меньше поперечного сечения заготовки (рис. 38).

Волочением обрабатывают различные марки стали, цветные металлы и их сплавы. Волочением получают проволоку диаметром 0,002…10 мм и фасонные профили, рис. 39, а (призматические и фасонные направляющие; сегментные, призматические и фасонные шпонки; шлицевые валики; опорные призмы, ножи и т.д.). Волочением калибруют стальные трубы диаметрами от капиллярных до 200 мм, с толщиной стенки 0,1…10  мм, стальные прутки диаметрами 3…150 мм (рис. 39).

И сходными заготовками для волочения служат прокатанные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов.

Волочение осуществляют в условиях холодной деформации, металл упрочняется. Для восстановления пластичности упрочненный волочением металл подвергают промежуточному отжигу.

Инструмент и оборудование для волочения. Инструментом для волочения служит волочильная матрица 1 (волока) (см. рис. 38). Волоки могут быть цельными, составными и роликовыми. Цельная волока имеет отверстие (очко), состоящее из четырех зон: смазочной воронки I, рабочего конуса II, калибрующего пояска III и выходного конуса IV. Угол рабочего конуса зависит от деформируемого материала и составляет 6…12. Ширина калибрующего пояска обычно 2…10 мм. Рабочая часть матрицы изготавливается из инструментальных сталей, твердых сплавов и технических алмазов.

При протягивании прутка через отверстие с силой Р возникают силы реакции N, которые обжимают заготовку.

Степень обжатия , где F₁ и F₂  площади поперечного сечения соответственно до и после волочения, допускаемая за один проход, составляет для сталей 10…19 %, для цветных металлов  до 36 %. Чтобы не было обрывов, напряжение при волочении не должно превышать 0,6 предела прочности материала заготовки. Для получения профилей необходимых размеров производят волочение за несколько проходов.

Волочение производят на барабанных и цепных волочильных станах. Барабанные станы (рис. 40) служат для волочения проволоки, труб небольшого диаметра, наматываемых в бунты. Исходную заготовку в виде бунта укладывают на барабан 1. Предварительно заостренный конец проволоки пропускают через отверстие волоки 2 и закрепляют на барабане 3, который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор и зубчатую передачу 4. Кроме станов для однократного волочения существуют станы для многократного волочения, имеют до 20 барабанов с установленными перед каждым из них волоками. На цепных станах (рис. 41) тянущее устройство совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение. Такие станы применяют для волочения прутков и труб, которые нельзя наматывать в бунты.

К онец заготовки 2 (см. рис. 41) пропускается через отверстие в матрице 3 и захватывается клещами 4, которые закреплены на каретке 6, перемещающейся по станине 1 с помощью пластинчатой цепи 9 и крюка 7. Когда изделие выходит из матрицы, натяжение между крюком и цепью уменьшается и противовес 5 поднимает крюк и отсоединяет его от цепи. Перед волочением с заготовки удаляют окалину химическими, механическими или электрохимическими способами, а также с помощью ультразвука или вакуума. Затем на заготовку наносят смазку или после травления и промывки заготовки на нее наносят подсмазочный слой (например, омеднением).

Изменение размеров заготовки при волочении идет последовательно. Степень обжатия для каждого прохода берется одинаковой, и по ней определяют их количество и диаметры калибрующих поясков отверстий волок. Волочение производят без промежуточного отжига перед каждым проходом после волочения.

Для удаления образующейся при отжиге проволоки окалины ее травят в растворе серной кислоты, затем промывают и сушат горячим воздухом.

Волочение труб производят двумя способами: 1) для уменьшения только диаметра трубы  без оправки (см. рис. 39, б); 2) для одновременного уменьшения диаметра и стенки трубы, также для получения фасонных труб  с применением оправки (см. рис. 39, в).

Для уменьшения усилия волочения, износа инструмента и улучшения поверхности изделий применяют смазки: твердые, пластичные и жидкие. Некоторые изделия, от которых требуется высокая точность и качество поверхности, подвергают калиброванию при малой степени обжатия.