Технологии прессования цветных металлов и сплавов ,стали

Прессование меди

Процесс прессования медных сплавов и меди стал применяться раньше чем он был применен на других металлах. Раньше считалось, что обрабатывать медь прессованием нерационально из-за ее повышенной окисляемости при нагреве. Из меди прессуют трубы прутки профиля. Марки меди М0, М1, М2, М3, М4. Часто медные прессизделия служат заготовками для дальнейшего производства. Прессованием получают трубы диаметром от φ 20x15 до φ 560х15 прутки диаметром от 14 до 170 мм.

Вследствие высокой теплопроводности приводящей к незначительному температурному перепаду, характер течения меди отличается большой размерностью. Медь различных марок катодное и раскисленная фосфором (остаточное содержание от 4 до 15 %) текут при прессовании по разному. Так медь высокой электропроводности бескислородная вакуумная медь по характера течения может быть отнесена по 2-му далее 3-му типу. Медь раскисленная фосфором имеет капиллярный характер течения. Пленка окислов у фосфорной меди обладает смазывающим действие. С повышением температуры пластичность меди увеличивается. Понижение пластичности может наступить в результате раскристаллизации появления зоны хрупкости около 500 градусов С.

С другой стороны с повышением температуры нагрева резко увеличивается окисляемость. Если окисляемость при 500 ⁰С принять за единицу то температуре 700-750⁰С окисляемость составит 4-6 единиц, а при температуре 850-950⁰С – 12-16 единиц. Поэтому нужно стремиться прессовать при возможно малых температурах. Здесь ограничение - усиление пресса.

Если при температуре 950 ⁰С количество труб с пузырями - 100%, то при 850⁰С таких труб было 60%, а при 775⁰С – 15%.

Хорошие пластические свойства позволяют прессовать медь с большими вытяжками и большими скоростями истечения.

Прессование латуни

Большинство сплавов прессуют на заготовки для труб, прутков, проволоки и профилей. Марки – Л96, Л90, Л85, Л80, Л62, ХС-59-1 и т.д.

Из диаграммы состояния системы Cu-Zn следует, что латуни обладают разной структурой α, α +β и β, что и обуславливает разные их свойства при прессовании.Большинство сплавов прессуют на заготовки для труб, прутков, некруглых профилей. Чем больше в сплаве цинка, тем больше неравномерность истечения этого сплава.

Температурный интервал прессования: латунь (α +β) – 650-800⁰С; латунь α – 700-825⁰С. Изменение твердости в зависимости от t˚ α -20% Zn, (α +β)-42% Zn, ρ -48% Zn.

α - латуни прессуются при низких скоростях истечения V ист=10 50 см/сек (α +β) – латуни –при высоких скоростях: V ист 600 см/сек.

Давление истечения достигает max при 12% Zn.

Различие теплопроводности разных марок латуни определяет разный характер течения

	Л96	Л90	Л80	Л68	Л62	Л59
теплопроводность
Кал/см сек

Так сплав Л96, обладает почти такой же теплопроводностью какой и медь, и течет также как и медь. С увеличением содержания Zn и с уменьшением теплопроводности неравномерность течения латуни растет.

Прессование бронз

Бронзы прессуют на прутки; проволоку; изготавливают втулки и др. детали, работающие на трение, т.к. бронза не очень пластична, то понижение скорости истечения дает возможность вести прессование с лучшими результатами.

t˚ -ый интервал прессования:

- бериллиевые бронзы – 700 780 ⁰С

- хромистые бронзы - 850 950 ⁰С.

Класс бронз очень велик:

Алюминиевые (БрА5, Бр АЖН 10-4-4)

Оловянные (БРОФ 6, 5- 915 и др.)

Кремниевые (БрКМУ 3-1)

Бериллиевые (БрБ2)

При прессование алюминиевых бронз возникают высокие напряжения трения. Это происходит из-за неравномерности течения металла и образования прессутяжины. Поэтому алюминиевые бронзы прессуют с рубашкой, оставляя большие прессостатки.

Бронзы других составов меньше привариваются к инструменту и будучи сравнительно теплопроводными деформируются с меньшей неравномерностью. В целом из-за низкой пластичности бронз прессования ведут с низкими скоростями истечения.

Технология прессования никеля и его сплавов

Чистый никель прессованию почти не подвергают. Зато большое применение получили сплавы на никелевой основе технологический процесс прессования никеля специфичен из-за:

1. Высокого сопротивления деформации;

2. Большого упрочнения при обработке даже с высокими температурами нагрева;

3. Резко выраженной базовой неоднородности.

Горячее прессование никелиевых сплавов было освоено лишь после применения стекло смазок прессового инструмента. Для нанесения смазки на стенки контейнера нагретый слиток или заготовку перед подачей в контейнер прокатывают по столику, на котором размещен слой порошка стеклосмазки. Для нанесения смазки на матрицу между матрицей и слитком помещают специально сделанную прокладку- стеклошайбу. Прокладка расплавляется от тепла нагретого слитка и становится эффективной смазкой матрицы. Температурный интервал прессования от 900 до 1170 ⁰С. Скорость истечения до 35 см/с.

Технология прессования титана и его сплавов

Титан и его сплавы обладают рядом особенностей, которые затрудняют их прессование. В чистом виде титан применяется мало из-за невысокой прочности. Наиболее широкое применение получили сплавы с различными добавками упрочнителей. Титан существует в двух полиморфных модификациях α до 882 ⁰С ГПУ решетка, β свыше 882 ⁰С ОЦК решетка.

Наиболее важные свойства титановых сплавов, которые определяют температурный интервал прессования – окисляемость и рост зерна при α → β переходе.

Для: ВТЛ 750- 800 ⁰С, ВТЗ-1 и ВТЧ- 800-900⁰С, ВТБ 850-950 ⁰С. При отсутствия пресса с высоким удельным давлением Т˚ нагрева можно ↗ до 1000-1050⁰С. Скорость истечения высокая. Прессования титана требует специальных условий. Получают трубы, прутки, профили и минимальной толщиной стенки 5 мм. Прессуют со смазкой контейнера и матрицы. Коэффициент вытяжки λ = 20-100.

На поверхности прессизделий из титановых сплавов образуются окислы титана, обладающие высокой твердостью и резко влияющие на стойкость инструмента. Кроме того под пленкой окислов, образуется так называется альфированный слой, также отличающийся повышенной твердостью.

Инструмент из традиционных сталей 3Х2В8Ф и P18 стоят несколько прессовок. Здесь применяют жаропрочные сплавы типа ЖС6К.

В качестве смазки применяют смеси рассплавленных солей Ba Cl и NaCl в отношении 85: 15, а также стеклосмазки.

Технология прессования стали

Способ известен давно. Широкое применение получен после второй мировой войны. Процесс прессования в производстве стальных труб считается рентабельным если:

1. Необходимо выпускать большой сортамент по размерам и маркам стали;

2. В случае производства труб из труднодеформируемых и хрупких сортов стали;

3. При производстве профилей сложных сечений, сплошных и полых, а также длинных труб с тонкими стенками.

Для прессования труб из легированных и углеродистых сталей применяют метанную заготовку, для труб из высоко легированных сталей и сплавов-кованную. Иногда литую (требуются большие усилия деформирования). Трубы прессуют диаметром от 70 до 510 мм, минимальная площадь поперечного сечения 3 см².

Температурный интервал горячего прессования находятся в пределах 900-1300⁰С. Характер истечения стали и железоуглеродистых сплавов можно отнести к 1 типу(ламинарному).

В качестве смазки используют стекло(аналогия с прессованием никеля). Иногда, заготовку завертывают в стеклоткань.

2. 11 Холодное, теплое и горячее прессование

В связи с тем, что холодное прессование требует для своего осуществления применения весьма высоких давлений, которые не всегда можно достичь, иногда применяют так называемое «теплое» прессование с относительно небольшого относительно горячего процесса предварительным подогревом заготовки. Теплое- промежуточное между холодным и горячим прессованием.

Холодное прессование

Это прессование при дорекристаллизованной температуре Тпр 0, 2, - 0, 25 Тпл. Применяется в основном для изготовления профилей и труб ограниченной длины из AL, Cu, Mg, Zn и их сплавов. Этот процесс осуществляют на прессовых установках с применением высоких энергий(энергия взрыва, высокоскоростного удара, импульсного магнитного поля). Холодное прессование повышает механические свойства профилей. Так предел прочности, предел текучести и твердость увеличиваются в 2-3 раза, что позволяет применять для деталей машин менее дорогие материалы. Метод обеспечивает высокое качество поверхности (шероховатость 0, 32-2, 5 мкм) и точность (9-11 квалитет). Недостатки: для реализации метода требуется весьма высокое давление, низкая стойкость матриц.

Горячее и теплое прессование.

Реализуется при температурах Тпр 0; 0, 5-0, 6 Тпл – горячее.

0, 2-0, 25 Тпл. Тпр 0, 5-0, 6 Тпл.- теплое.

Нагрев слитка позволяет увеличить пластичность металла и уменьшить сопротивление деформированию.