Сущность процесса прессования

Заготовкой для прессования является, как правило, круглый слиток; реже применяют плоскую заготовку, а иногда предварительно деформированную или спеченную из порошков заготовку.

Процесс прессования осуществляется под воздействием нагружений, передаваемых на металл от пресса через пресс-штемпель и пресс-шайбу. В условиях прессования в большей части объема металла заготовки возникает неравномерное всестороннее сжатие. Такие условия наиболее благоприятны при обработке малопластичных металлов, а при обработке относительно пластичных — позволяют осуществлять высокую деформацию, недостижимую при других способах обработки давлением. Поэтому только прессованием можно получить за один переход пресс-изделие самой сложной конфигурации, причем отношение поперечных сечений заготовки и пресс-изделия может достигать высоких значений.

Прессование производят на машинах различной конструкции, называемых прессами. Современный гидравлический пресс для прессования металлов — сложное устройство, на котором развивается различное по величине усилие. Наиболее распространены гидравлические прессы усилием 12—15 МН.

Для прессования характерны высокие давления на пресс-шайбе. Обычное давление, при котором прессуют большую часть легких сплавов, составляет 400—800 МПа. В отдельных случаях давление может достигать 1000 МПа и выше. Часто процесс ведут при таком давлении, которое близко к предельному для матрицы, пресс-штемпеля и контейнера. Прочность инструмента, определяемая его конструкцией и возможностями современных инструментальных материалов, может быть фактором, ограничивающим возможности процесса.

В целях придания металлу заготовки наибольшей пластичности и снижения давления на пресс-шайбу заготовки перед прессованием обычно нагревают (лишь незначительную часть мягких алюминиевых сплавов прессуют вхолодную из ненагретой заготовки), для чего применяют специальные высокопроизводительные электрические или газовые печи. Печь входит в состав прессовой установки. Нагрев ведут в широком интервале температур в зависимости от физических характеристик прессуемых металлов. Так, алюминиевые и магниевые сплавы обычно прессуют при 300—500 °С, а титановые при 900-1000 °С.

При прессовании различают две скорости: скорость прессования, которая равна скорости перемещения плунжера пресса и закрепленного на нем пресс-штемпеля, и скорость истечения отпрессованного изделия, равная скорости его выхода из канала матрицы. Она значительно выше скорости прессования. Скорость истечения — одна из важнейших технологических характеристик процесса, которая в большой степени определяет производительность прессовой установки и качество пресс-изделий. Скорости прессования и истечения взаимосвязаны. Возможные скорости прессования определяются характеристиками гидравлического пресса, а скорости истечения назначает технолог в зависимости от физических свойств сплавов и условий процесса. Для алюминиевых и магниевых сплавов типичные скорости прессования (скорость передвижения плунжера пресса) 0, 5—25 мм/с, а скорости истечения (скорость выхода профиля из матрицы) 0, 6— 30 м/мин, для титановых соответственно 20-300 мм/с и 20—120 м/мин. Скорость прессования равна также усредненной скорости движения металла заготовки. Подлинная скорость движения отдельных частиц металла по поперечному сечению заготовки неравномерна и изменяется от центра к периферии, а также от выходного к утяжинному концу.

Прессование — типично циклический процесс, т.е. осуществляется прерывно. Это означает, что в отличие от некоторых других способов обработки металлов давлением, например непрерывной прокатки, когда получают ленту, свернутую в рулон и только размеры рулона ограничивают ее длину, процесс прессования каждой заготовки представляет собой обособленный цикл, включающий начальную, основную и заключительную стадии.

В состав цикла, помимо машинного времени, затрачиваемого непосредственно на прессование, входит подготовительно-заключительное время для выполнения различных вспомогательных операций; величина этого времени также влияет на производительность прессовой установки. В результате выполнения цикла получают изделие ограниченной длины, которая технологически определяется в основном длиной одной заготовки и в меньшей степени — некоторыми условиями прессования. Типичная длина пресс-изделий колеблется, в зависимости от требований заказчика, в пределах 6—12 м; в последние годы для повышения экономичности процесса прессования некоторых алюминиевых быстропрессуемых сплавов выпущено новое прессовое оборудование, которое позволяет прессовать профили длиной до 40 м. Для дальнейшей обработки такие профили после прессования разрезают на более короткие длины.

Большую часть профилей прессуют через матрицы с одним каналом и получают при этом одно пресс-изделие. Однако в ряде случаев выгодно производить прессование через матрицу с двумя, четырьмя, а иногда и большим числом каналов. Такое прессование называют многоканальным.

Виды изделий, которые получают прессованием — профили различных сечений, прутки, трубы, панели. Собирательно их называют пресс-изделиями или просто профилями. Если у заказчика предполагается дальнейшая обработка профилей, например резанием, то профили обычно называют полуфабрикатами. Подавляющая часть профилей

имеет постоянное поперечное сечение по всей длине. Для повышения коэффициента использования металла и снижения объема механической обработки в относительно небольших количествах выпускают профили, у которых поперечное сечение по длине изменяется — плавно или ступенчато.

Отпрессованный профиль для прессового производства является полуфабрикатом. Для того чтобы его превратить в готовое изделие, профиль подвергают ряду операций дополнительной обработки; ос-новые из них — правка, термическая обработка, резка в меру, нанесение защитных покрытий, контрольные и складские операции.