SU1690879A1

SU1690879A1 - Способ пр мого прессовани изделий

Info

Publication number: SU1690879A1
Application number: SU894746480A
Authority: SU
Inventors: Виктор Николаевич Золкин
Priority date: 1989-10-05
Filing date: 1989-10-05
Publication date: 1991-11-15

Abstract

Изобретение относитс к обработке металлов давлением, в частности к получению изделий методом пр мого прессовани из металлов и сплавов. Цель изобретени -- повышение выхода годного за счет уменьшени центральной пресс-ут жины. Дл прессовани заготовку нагревают до температуры деформировани и производ т последующее выдавливание. Заготовку дл прессовани выбирают с отношением длины к диаметру, исход из расчетной формулы.

Description

Изобретение относитс к обработке металлов давлением, в частности к получению изделий методом пр мого прессовани из металлов и сплавов.

Цель изобретени - повышение выхода годного за счет уменьшени центральной пресс-ут жины.

Фактически причина развити центральной пресс-ут жины заложена в особенност х течени металла. При прессовании с трением по контейнеру у поверхности заготовки образуетс слой интенсивных деформаций сдвига с застойным подслоем на стенке контейнера. При наличии захолажи- вани поверхности заготовки толщина застойного подсло увеличиваетс и достигает 5-10 мм. Пресс-шайба при своем движении срезает этот подслой, заворачивает его и в этой области образуетс кольцева щелева затопленна стру , направленна к оси прессовани и далее к матрице.

Таким образом, радиальное течение под пресс-шайбой, известное как область прижимов, представл ет собой дополнительный очаг деформации, а его интенсивность зависит прежде всего от пройденного пресс-шайбой пути (т.е. от отношени длины к диаметру заготовки) и толщины заторможенного и захоложенного подсло у стенки контейнера.

Центральна пресс-ут жина вл етс следствием исчерпани ресурса пластичности и представл ет собой образование расслоений по лини м максимальных деформаций сдвига во втором очаге дефор- .мации. Решением задачи снижение интенсивности течени во втором очаге деформации и уменьшени пресс-уг жины вл етс и зменение отношени длины заготовки к ее диаметру.

Способ осуществл етс следующим образом .

со

с

о ю о

00

VI о

Вначале критическое отношение длины к диаметру заготовки, выше которого резко возрастает длина центральной пресс-ут - жины. Дл этого по соотношению прочностных свойств поверхностного сло заготовки и ее центральных слоев, которое остаетс практически неизменным в основное врем цикла, определ ют значение степени захолаживани

q

пов

Т 5

ентр енгр ,

где тЈов тГ8 тГнтр - соответственно пределы текучести на раст жение (а) и на сдвиг ( т)поверхносгных и центральных слоев заготовки,

Затем определ ют длину заготовки, исход из расчетной формулы

К

кр

0,5 f

1

ы

q

где КкР - критическое отношение длины заготовки к ее диаметру;

/I - коэффициент трени заготовки о контейнерам 0,5) дл осесимметричного прессовани );

g - степень захолаживани , определ ема как отношение предела текучести на поверхности заготовки к пределу текучести в центральной части заготовки;

q aSOB/Ј7S4el Tp

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

Температура захолаживани заготовки определ етс как отношение температуры в центре заготовки (на практике - это температура прессовани , так как за 10-20 с процесса истечени заготовка в области ее оси не успевает заметно остыть) к температуре стенки контейнера. При прессовании сплавов на основе меди температура прессовани дл различных марок сплавов колеблетс в пределах 650-950°С, а температура контейнера 400-500°С и в каждом конкретном случае эти величины известны.

Далее в формулу подставл ютс когф- фициент трени fi и коэффициент N. При этом значени коэффициента трени могут измен тьс от 0 до 0,5, поскольку трение ттр здесь выражено через сопротивление деформации TS( дл простоты можно принимать Т3 тт , где от - предел текучести на раст жение).

Однако при/1 0,1 ценфальна закрыта пресс-ут жина в основной стадии прессовани не возникает, так как длина

заготовки, определенна из ККр,при этом далеко выходит за пределы длин контейнеров , примен емых на практике. При fi 0,45 величины ККр также тер ет смысл,

так как при таком трении пресс-ут жина может образовыватьс практически при любых длинах заготовок, примен емых на практике, Вли ние значени коэффициента трени на ККр огромное, так как снижение

его в два раза со.значени /л 0,4 до fi 0,2 при прочих равных величинах дает увеличение ККр в 6 раз, и длина заготовки может тогда превысить длину контейнера, т.е. центральна пресс-ут жина не опасна и

выход годного высокий (пор дка 80-90% , например, при прессовании меди М1 и МО ) дл всех заготовок при данном коэффициенте трени /л 0,2 .

При прессовании с налипанием металла

на контейнер коэффициент трени fi 0,5 соответственно имеет место раннее развитие пресс-ут жины (течение под пресс-шайбой наступает сразу же). В этом случае раннее развитие течени от прессшайбы и образование расслоений неизбежны . Если эти расслоени не завариваютс в зоне обжати у матрицы (как у некоторых свариваемых давлением сплавов, например , при прессовании алюмини ), то выход

годного низкий (50-70%).

Значени коэффициента трени материала заготовки о контейнер определ етс из справочников. Эмпирический коэффици- ент N получен опытным путем и скорректирован с помощью методов математического моделировани . После подстановкид/ и N в формулу и с учетом того, что диаметр рас- прессованной заготовки равен диаметру контейнера, определ етс критическа длина заготовки, превышение которой ведет к резкому увеличению длины пресс-ут жины. Далее заготовку с определенным отношением длины к диаметру (Ккр) помещают в контейнер с матрицей и выдавливают в

направлении к матрице,осуществл ее перемещение относительно контейнера. Заготовка и контейнер могут при этом иметь одинаковые или различные температуры. При неизотермическом прессовании,

когда температура заготовки больше температуры контейнера, происходит захолажи- вание ее поверхностного сло . Причем захолаживание во времени происходит не посто нно; в первую секунду поверхность

резко остывает, а затем в течение 10 и более секунд мен етс незначительно (это врем составл ет основную часть рабочего цикла прессовани в установившейс стадии).

В частности, при гор чем прессовании медных сплавов при 700-900°С и температуре контейнера 300-400°С Ккр имеет значение больше единицы и составл ет 1,5-2,5.

При изотермическом прессовании, если считать, что упрочнение материала в процессе деформировани компенсируетс деформационным разогревом и разупрочнением (например, при прессовании свинца и алюми- ни Хд 1,0,

При прессовании с градиентным нагревом , когда температура поверхностных слоев выше температуры центральных слоев, имеют g 1, что наиболее благопри тно сказываетс на величине Ккр. Таким образом, снижение величины захолаживани приводит к увеличению Ккр и соответственно расшир ет диапазон размеров заготовки К, обеспечивающих прессование без преждевременного развити центральной пресс ут жины.

Дл увеличени длины, а соответственно и веса заготовки можно увеличить значени ККр. Это делаетс с помощью посредника, нанесенного на поверхность контакта заготовки и контейнера. При этом посредник должен обеспечить сухое трение в пределах 0,1-0,45. При меньших значени х /г 0,1 обычно имеет место жидкостное трение и возможно образование боковой npecc-ут жины. Одновременно посредник может играть роль теплоизол то- ра, что служит снижению захолаживани g (теплоизол тор-посредник при этом может и не снижать трени ). Значение Ккр при этом увеличиваетс .

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

В тех случа х, когда нанесение посредника усложн ет технологию и уже исчерпано значение Ккр при прессовании какого-либо сплава с заранее заданным весом заготовки, открываетс другой путь вли ни на Ккр - с помощью температуры прессовани заготовки. При заданном Ккр можно определить критическое условие захолаживани qxp по выражению

/0,5 , N 9кр- (-JT 1 )

Соответственно по рассчитанной степени захолаживани подбираетс температура заготовки и контейнера. Если дкр 1, необходимо применить градиентный на-

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

Пример осуществлени способа применительно к изготовлению прутков из сплава 5 ЛС59-1 и БрОФ 7-0.2 на горизонтальных гидропрессах.

При прессовании по способу-прототипу выход годного при получении прутков из сплзва ЛС59-1 составл ет 75-78%, и из

10 сплава БрОФ 7-0,2 - менее 50% при рекомендуемых размерах заготовки 150x300 мм (дл контейнера диаметром 155 мм) и ф S:00x500-700 мм (дл контейнера 205 мм). Отношение длины заготовки здесь состав15 п ет К 1,5-2,5. Температура прессовани составл ет соответственно 700-710° и 700- 730°.

При прессовании по данному способу предварительно по формуле определ ют 2С . Дл сплава латунь ЛС59 -1 берут коэффициент т рени // 0,4-0,45 , дл бронзы ОФ« 032 0,35.Степень захолаживани дл латуни принимают ,1. дл бронзы ,7. Прессуют cnnTKi из сплава ЛС59-1

25 ф 180x480 мм на прессе 12,5 МН и слитки из сплава БрОФ 7-0,2 ф 150x390 мм (К имеет значение 2,6). Получают координатные сетки, показывающие различный характер течени . Затем прессуют более длинные и

30 более короткие слитки (+100-200 мм). Установлено , что второй очаг деформации при истечении ЛС59-1 практически не возникает при ККр 0,8, а при истечении БрОФ 7-0,2 при Ккр 2,6. Дл увеличени длины

35 заготовки при прессовании Л С 59-1 нанос т на заготовку равномерный слой посредника (порошок мела), что позвол ет у этого сплава подн ть Ккр до значени Ккр 3,5. Выход годного при этом у сплава ЛС 59-1

40 повышаетс до 85%.

Таким образом, способ пр мого прессовани обеспечивает увеличение выхода годного при прессовании.

Claims

Формула изобретени

45Способ пр мого прессовани изделий,

включающий нагрев исходной заготовки до температуры прессовани и последующее выдавливание заготовки, отличающий- с тем. что, с целью повышени выхода

50 годного за счет уменьшени центральной пресс-ут жины, в качестве исходной используют заготовку с отношением длины к диаметру (Ккр), определ емым из выражени

55

0.5

N

L - .

И . q

Ккр (где Ккр - критическое отношение длины готовки к ее диаметру;

N - эмпирический коэффициент (при g - степень захолаживани . определ е- прессовании прутков N 7,2, при прессова- ff n нии труб и полых профилей N - 9,5);ма из зависимости q , где (Js - и

0S

fi - коэффициент трени заготовки о 5 ст3 ц - пределы текучести соответственно контейнер;поверхностного сло и центральной зоны

заготовки.