» » Горячая экструзия и штамповка
15.01.2016

Экструзия (выдавливание, мундштучное прессование из замкнутой полости через отверстие в матрице) сочетает горячее компактирование и обработку давлением, что позволяет получить компактный металл в деформированном состоянии. Отношение площадей контейнера и отверстия в матрице определяет коэффициент вытяжки и, соответственно, скорость истечения (деформации) по отношению к скорости движения пресс-штемпеля (скорость прессования).
Схема деформации металла при горячей экструзии определяет большую роль сил трения и сдвиговой деформации, которая приводит к межчастичному скольжению, разрушению исходных и формированию новых контактов между частицами; при этом действие значительной по величине гидростатической компоненты тензора напряжений обеспечивает высокую степень уплотнения металла.
Экструзия может осуществляться как для компактирования свободно засыпанных в капсулу порошков, так и с целью обработки давлением компактных заготовок.
При непосредственной экструзии порошка, помещаемого в капсулу без предварительного прессования, капсулу снабжают откачной трубкой, при помощи которой осуществляется дегазация порошка при комнатной и повышенной температурах (300—500 °С), после чего капсулу герметизируют и подвергают нагреву под экструзию. Это надежно предотвращает загрязнение сплава, обусловленное его взаимодействием с атмосферой в процессе экструзии. С помощью экструзии получены профили из жаропрочных сплавов на основе никеля и кобальта, таких, как Inconel 718, Waspaloy, Rene 41, с максимальным размером в сечении от 0,76 до 6,35 мм при допуске ± 0,254 мм для малых сечений.
Температура экструзии жаропрочных никелевых сплавов 1000— 1200 °С, вытяжка от 4 до 15. Успешное проведение экструзии с формированием высокодисперсной структуры в условиях турбулентного течения и перемешивания металла осуществляется на основе оптимального выбора параметров: температуры, коэффициента вытяжки, напряжения течения, скорости прессования. Турбулентный характер микроструктуры, формирующейся при горячей экструзии, представлен на примере жаропрочного молибденового сплава BMI (Мо — 0,12 % мас. Zr — 0,11 % мас. Ti — 0,02 % мас. С) (рис. 8.8).
Горячая экструзия и штамповка

Неполное уплотнение может наблюдаться при слишком низкой температуре и недостаточном значении коэффициента вытяжки. Преимущество метода экструзии как метода компактирования — возможность использования имеющегося оборудования (прессов, печей нагрева) и высокая производительность. Максимальная масса экструдируемых заготовок жаропрочных сплавов достигает - 600 кг.
Микроструктура заготовок после экструзии, как правило, мелкозернистая. Поэтому для повышения сопротивления высокотемпературной ползучести их необходимо подвергать термической обработке, обеспечивающей рост зерна.
Экструдированные заготовки обрабатывают ковкой, горячей прокаткой и т. п. Таким образом, экструзия является, как правило, промежуточной операцией получения компактированных изделий и сопровождается последующим переделом, связанным с дополнительными затратами.
Горячая штамповка — ковка свободно насыпанных порошков быстрозакаленных жаропрочных сплавов — применяется для цилиндрических заготовок в случае невысоких требований к точности воспроизведения формы. Деформация порошка осуществляется в стальной капсуле в виде цилиндра с подвижной крышкой, что устраняет коробление капсулы и обеспечивает равномерное распределение давления.