Способ прямого прессования изделий

(51)5 В 21 С 23/О АНИЕ ОБРЕТЕН ПРЯМОГО ние относитснием, в частндом прямого ивов. Цель иэоа годного запресс-утяжину нагревают доя и произвое, Заготовкуотношением дчетной Форму научно-исследоваконструкторский инработки цветных тоб работка" ие цветллургия,. Прессовв. М.: Мет Таким образом, радиальное течение под пресс-шайбой, известное как "область прижимов", представляет собой дополнительный очаг деформации, а его интенсивность зависит прежде всего от пройденного пресс-шайбой пути (т.е. от отношения длины к диаметру заготовки) и толщины заторможенного и захоложенного подслоя у стенки контейнера,Центральная пресс-утяжина является следствием исчерпания ресурса пластичности и представляет собой образование расслоений по линиям максимальных деформаций сдвига во втором очаге дефор,мации. Решением задачи снижение интенсивности течения во втором очаге деформации и уменьшения пресс-утяжины является и зменение отношения длины заготовки к ее диаметру. я к обработке меости к получению о прессования иэ я,кСпособ осуществляется следующим образом,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Государственныйтельский, проектный иститут сплавов и ометалловГипроцветме(56) Грабарник Л,М. и дных металлов и сплаво1983, с, 128. Изобретение относитсталлов давлением, в частниэделий методом прямогметаллов и сплавов.Цель изобретенигодного за счет умепресс-утяжины.фактически причина развития центральной пресс-утяжины заложена в особенностях течения металла. При прессовании с трением по контейнеру у поверхности заготовки образуется слой интенсивных деформаций сдвига с застойным подслоем на стенке контейнера. При наличии захолаживания поверхности заготовки толщина застойного подслоя увеличивается и достигает 5-,10 мм, Пресс-шайба при своем движении срезает этот подслой, заворачивает его и в этой области образуется кольцевая щелевая затопленная стру направленная к оси прессования и далее матрице. я - повышение выхода ньшения центральной(57) Изобрететаллов давлеизделий метоталлов и сплашение выходцентральнойния заготовкформированивыдавливанивыбирают сисходя иэ рас б 90879 А 1 ПРЕССОВАНИЯ я к обработке меости к получению рессования из мебретения - повысчет уменьшения ы. Для прессоватемпературы дедят последующее для прессования лины к диаметру, лы.Вначале критическое отношение длины к диаметру заготовки, выше которого резко возрастает длина центральной пресс-утяжины, Для этого по соотношению прочностных свойств говархностного слоя заготовки и ее центральных слоев, которое остается практически неизменным в основное время цикла, определяют значение степени захолаживанияов, . повф ти вцентр Центргде тпов 4 ентР 4 ов мацеР - спответств нно пределы текучести на растяжение (а) и на сдвиг( т)поверхностных и центральных слоев заготовки.Затем определяют длину заготовки, исходя из расчетной формулыК= - 10,5 йгде Ккр - критическое отношение длины заготовки к ее диаметру;,и . - коэффициент трения заготовки о контейнер(и0,5) для осесимметричного прессования);9 - степень ээолаживания, определяемая как отношение предела текучести на поверхности заготовки к пределу текучести в центральной части заготовки;пов г центрй - эмпирический коэффициент при прессовании прутков, И =7,2(при прессовании труб и полых профи.пей й = 9,5).Температура захолаживания заготовки определяется кэк отношение температу ры в центре заготовки (на практике - это температура прессования, так как за 10-20 с процесса истечения заготовка в области ее оси не успевает заметно остыть) к температуре стенки контейнера, При прессовании сплавов на основе меди температура прессования для различных марок сплавов колеблется в пределах 650-950 С, а температура контейнера 400 - 500 С и в каждом конкретном случае эти величины известны.Далее в формулу пбдставляются коэффициент трения и и коэффициент й. При этом значения коэффициента трения могут изменяться от 0 до 0,5, поскольку трение астр здесь выражено через сопротивгение деформации хв (для п ростоты можно принимать т.в = тт, где от - предел текучестл на растяжение),Однако при и6,1 цен грэльная закрытая пресс-утяжина в оснсвной стадии прессования не возникает, так как длина10 15 20 оО 50 направлении к матрице, осуществляя ее перемещение относительно контейнера, Заготовка и контейнер мокнут при этом иметь одинаковые или различные температуры.При неизотермическом прессовании,когда температура заготовки больше температуры контейнера, происходит захолэживание ее поверхностного слоя, Причем захолаживание во времени происходит не постоянно, в первую секунду поверхностьрезко остывает, а затем в течение 10 и болеесекунд меняется незначительно (это времясоставляет основную часть рабочего циклапрессования в установившейся стадии),заготовки, определенная из Ккр,при этом далеко выходит за пределы длин контейнеров, применяемых на практике. При ,и0,45 величины Ккр также теряет смысл, так как при таком трении пресс-утяжина может образовываться практически при любых длинах заготовок, применяемых на практике, Влияние значения коэффициента трения нэ Ккр огромное, так как снижение его в два раза со.значения и = 0,4 до и = 0,2 при прочих равных величинах дает увеличение Ккр в 6 раз, и длина заготовки может тогда превысить длину контейнера, т,е, центральная пресс-утяжина не опасна и выход годного высокий (порядка 80 - 90 о, напримерпри прессовании меди У 1 и МО) для всех заготовок при данном коэффициенте трения р0,2 .При прессовании с налипанием металла на контейнер коэффициент трения ,и =- 0,5 соответственно имеет место раннее развитие пресс - утяжины (течение под пресс-шайбой наступает сразу же), В этом случае раннее развитие течения от пресс- шайбы и образование расслоений неизбежны. Если эти расслоения не завариваются в зоне обжатия у матрицы (как у некоторых свариваемых давлением сплавов, например, при прессовании ал 1 оминия), то выход годного низкий (50 - 70%),Значения коэффициента трения материала заготовки о контейнер определяется из справочников, Эмпиоический коэффициент К получен опытным путем и скорректирован с помощью методов математического моделирования, После подстановки 9 и и К в формулу и с учетом того, что диаметр распрессованной заготовки равен диаметру контейнера, определяется критическая длина заготовки, превышение которой ведет к резкому увеличению длины пресс-утяжины, Далее заготовку с определенным отношением длины к диаметру (Ккр) помещают в контейнер с матрицей и выдавливают вВ частности, при горячем прессовании медных сплавов при 700 - 900 С и температуре контейнера 300-400 С Кр имеет значение больше единицы и составляет 1,5-2,5,При изотермическом прессовании, если считать, что упрочнение материала в процессе деформирования компенсируется деформационным разогревом и разупрочнением (например, при прессовэнии свинца и алюминия)9 = 1,0.При прессовании с градиентным нагревом, когда температура повеохностных слоев выше температуры центральных слоев, имеют д 1, что наиболее благоприятно сказывается на величине Ккр, Таким образом, снижение величины захолаживания приводит к увеличению Ккр и соответственно расширяет диапазон размеров заготовки К, обеспечивающих прессование без преждевременного развития центральной прессутяжины.Для увеличения длины, а соответственно и веса заготовки можно увеличить значения Ккр Зто делается 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 значениях р0,1 обычно имеет место жидкостное трение и возможно образование боковой пресс-утяжины. Одновременно посредник может играть роль теплоизолятора, что служит снижению захолаживания 9 (теплоизолятор-посредник при этом может и не снижать трения), Значение Кр при этом увеличивается.Появление слоя посредника могут обеспечить специальные добавки и состав сплава, вызывающие окисление поверхности при нагреве, Можно непосредственно при нагревенанести слой посредника, осажденного на заготовку, например, в виде сажи при газовом нагреве и т,д,В тех случаях, когда нанесение посредника усложняет технологию и уже исчерпано значение Ккр при прессовании какого-либо сплава с заранее заданным весом заготовки, открывается другой путь влияния на Ккр - с помощью температуры прессования заготовки. При заданном К,р можно определить критическое условие захолаживания ркр по выражению Соответственно по рассчитанной степени захолаживания подбирается температура заготовки и контейнера. Если цр1, необходимо применить градиентный на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 грев, т.е, температура нагрева заготовки больше, чем температура ее центра.Пример осуществления способа применительно к изготовлению прутков из сплава ЛС 59 - 1 и БрОФ 7-0.2 на горизонтальных гидропрессах.При црессовании по способу-прототипу выход годного при получении прутков из сцладэ ЛС 59-1 составляет 75-78, и из сплава БрОФ 7 - 02 - менее 50 при рекомендуемых размерах заготовки 150 х 300 мм (для контейнера диаметром 155 мм) и ф 200 х 500 - 700 мм (для контейнера 205 мм). Отношение длины заготовки здесь составляет К =- 1.5-2,5. Температура прессования составляет соответственно 700-710 и 700 - 730При прессовании по данному способу цоедварительно па формуле определяют К;,р. Для сплава латунь ЛС 59-1 берут коэффициент трения р=.0,4-0,45, для бронзы ОФп= 032 035 Степень эахолаживэния для латуни принимают 9=2,1, для бронзы 9=-1,7. Прессуют слитки из сплава ЛС 59 - 1 ф 180 х 480 мм нэ прессе 12,5 МН и слитки из сплава БрОФ 7 - 0,2 ф 150 х 390 мм (К имеет значение - 2,6). Получают координатные сетки, показывающие различный характер течения. Затем прессуют более длинные и более короткие слитки (+100-200 мм), Установлено, что второй очаг деформации при истечении ЛС 59-1 практически не возникает при К,р 0,8, а при истечении БрОФ 7 - 0,2 при Кр = 2,6. Для увеличения длины заготовки цри прессовании ЛС 59-1 наносят на заготовку равномерный слой посредника (цорошок мела), что позволяет у этого сплава поднять Ккр до значения Кр - 3,5. Выход годного при этом у сплава ЛС 59 - 1 повышается до 85;ь.Таким образом, способ прямого прессования обеспечивает увеличение выхода годного при и рессовании.Формула изобретения Способ прямого прессования изделий, включающий нагрев исходной заготовки до температуры прессования и последующее выдавливание заготовки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода годного за счет уменьшения центральной цресс-утяжины, в качестве исходной используют заготовку с отношением длины к диаметру (Ккр), определяемым из выраже- ния где К,р - критическое отношени длины заготовки к ее диаметру;% пмая иэ зависимости О =, где о - иЦ 5 0 ц - пределы текучести соответственноповерхностного слоя и центральной зонызаготовки. й - эмпирический коэффициент (при прессовании прутков й =-. 7,2, при прессоеании труб и полых профилей й =- 9,5); р - коэффициент трения заготовки оконтейнер; Составитель Н.СейфулинаРедактор И.Касарда Техред М,Моргентал Корректор М,Пожо Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3881 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5