» » Факторы, влияющие на неравномерность деформации
22.12.2014

Неравномерность деформации обусловливает неоднородность структуры и свойств изделий по сечению и длине.
Степень неравномерности деформации, а следовательно, и свойства изделий, зависят от следующих факторов:
- температуры металла и инструмента,
- трения на контакте металла с инструментом;
- степени деформации;
- скорости деформации;
- формы канала матрицы.
Температура металла и инструмента
Обычно для уменьшения усилия прессования металл перед прессованием нагревают. При соприкосновении металла с инструментом происходит значительное охлаждение его поверхности. Перепад температуры по сечению приводит к неоднородности механических свойств, различной деформируемости и появлению дополнительных внутренних напряжений: сжатия в центральных областях и растяжения в наружных слоях. Последние могут привести к поперечным кольцевым разрывам.
По длине прутка температура также неравномерна: задний конец имеет пониженную температуру. В связи с этим заготовку следует нагревать неравномерно: наружные слои и задний конец - до более высокой температуры. Матрицу и контейнер следует подогревать до температур 200-350°С.
Трение на контакте металла с инструментом

Трение также обусловливает неравномерную деформацию.
Для снижения трения применяют смазку, которая должна иметь низкую теплопроводность, чтобы уменьшить охлаждение металла. Чаще всего применяют стекло в форме порошка, волокон или тканей. Смазка уменьшает трение, снижает неравномерность деформации и усилие прессования.
Факторы, влияющие на неравномерность деформации

Ho наряду с этим вызывает уменьшение «мертвых», упругих зон в матрице, где задерживаются все поверхностные дефекты слитка, которые переходят на готовое изделие. Поэтому для получения изделий с повышенными требованиями по поверхности прессование осуществляют либо без смазки, либо с «рубашкой»: диаметр пресс-шайбы делают на 2-3 мм меньше внутреннего диаметра контейнера. В «рубашке» задерживаются все поверхностные дефекты слитка.
Степень деформации

Повышенная степень деформации приводит к росту дополнительных сдвигов и, тем самым, к неравномерности деформации.
Однако при больших степенях деформации ее неравномерность будет снижаться вследствие уменьшения интенсивности упрочнения,
Факторы, влияющие на неравномерность деформации

Поэтому для получения изделий с равномерными свойствами прессование осуществляют с большими степенями деформации (коэффициент вытяжки μ≥10). Если изделие в дальнейшем еще будет подвергаться обработке давлением, то μ≥5.
Скорость деформации

Скорость прессования определяет длительность контакта металла с инструментом. С точки зрения охлаждения металла скорость V должна быть возможно большей (чем больше скорость, тем равномернее деформация). Однако при повышении скорости прессования увеличиваются сопротивление деформации металла и потребляемое усилие.
Факторы, влияющие на неравномерность деформации

При прессовании различают скорость прессования (скорость хода пуансона) Vпресс и скорость истечения металла (скорость выхода прутка) Vистеч.
Факторы, влияющие на неравномерность деформации

Обычно для цветных металлов Vпресс = 0,0002-0,5 м/с; Vистеч = 0,0007-25 м/с в существующем диапазоне вытяжек.
Факторы, влияющие на неравномерность деформации

Форма канала матрицы

Наибольшая неравномерность деформации достигается в плоских матрицах (цилиндрических). Уменьшение угла приводит к увеличению длины контакта, росту сил трения и, следовательно, к увеличению неравномерности деформации. Оптимальным углом матрицы, при котором усилие прессования и неравномерность деформации минимальны, является угол α = 60-100°.
Факторы, влияющие на неравномерность деформации

Однако в тех случаях, когда требуется получить очень чистую поверхность изделия, применяют плоские матрицы, при наличии которых образуются большие «мертвые» зоны, задерживающие выход дефектов в изделие.
Длина рабочего (калибрующего) пояска типовой матрицы обычно составляет 5-8 мм. За рабочим пояском размер матрицы увеличивают, чтобы облегчить выход изделия из матрицы.
Матрицы и контейнеры работают в тяжелых условиях: температурный интервал для цветных металлов и сплавов составляет 500-900°С, для стали - 1000-1250°С, Давление достигает 1500 Н/мм2. Кроме того, рабочий поясок должен обладать высокой износостойкостью.
Матрицы изготавливают из легированных марок стали: 5ХНВ, ЭИ617. а также из победита ВК8, термокорунда ТК1324 и др. Стоимость прессового инструмента составляет 15% от стоимости всего прессового оборудования.
Для определения усилия прессования с «рубашкой» можно использовать формулу Е.П. Унксова
Факторы, влияющие на неравномерность деформации

где F0, F1 - площадь поперечного сечения соответственно заготовки и готового изделия, мм2; σт - предел текучести деформируемого металла при температуре прессования, Н/мм2;/- коэффициент трения; L - длина заготовки, мм; D - диаметр заготовки, мм; d - диаметр цилиндрической части очка матрицы (рабочего пояска), мм; α - угол при вершине конуса матрицы, рад.; l - длина цилиндрической части очка матрицы (рабочего пояска), мм.
В заключительной части процесса прессования, когда пресс-шайба подходит к упругим зонам и объем металла резко сокращается, скорость скольжения металла увеличивается от периферии к центру. Это вызывает переход металла с боковой поверхности заготовки на торец, изгиб продольных волокон и образование воронки в центральной часта торца («прессутяжины»), в которой сосредоточены поверхностные дефекты заготовки.
Чтобы в изделие не попадали прессутяжины с дефектами, прессование осуществляют не до конца - оставляют прессостаток, который потом обрезают.
Прессование с «рубашкой» уменьшает прессутяжину и прессостаток.
Для прессования чаще всего применяют гидравлические прессы горизонтальные с усилием прессования 6000-600000 кН и вертикальные с усилием прессования 3000-10000 кН.