§ 115. Волочильное оборудование

Волочение осуществляют на волочильных станах. В каждом волочильном стане всегда имеется рабочий инструмент—матрица (фильера), обычно изго­товляемая из твердых сплавов, и тянущее устройство того или иного типа,

сообщающее обрабатываемой заготовке движение через глазок и преодолеваю­щее сопротивление деформации.

В зависимости от характера работы тянущего устройства различают волочильные станы в прямолинейным движением цепные, реечные и винтовые и с наматыванием обрабатываемого металла (барабанные).

Волочильные станы с прямолинейным движением тянущего устройства применяют для волочения прутков и труб, которые не могут наматываться в

Фиг. 130. Волочильный стан барабанного типа для однократного волочения

бунты. Станы второго типа служат для волочения проволоки, груб неболь­шого диаметра, наматываемых в бунты. Кроме того, волочильные станы (барабанные) разделяются на Однократные, где волочение осуществляют только через один глазок (фильеру), и многократные, где металл проходит последовательно несколько глазков (фильер) все уменьшающегося сечения. Волочильные станы цепного типа строят с тянущим усилием до 150 т, что позволяет протягивать прутки с начальным диаметром до 150 мм, а трубы диаметром до 200 мм при длине волочения до 8 мм. Скорость волочения

Фиг. 131. Схема волочильного стана барабанного типа для много­кратного волочения

в зависимости от размеров и механических качеств обрабатываемого материала колеблется в пределах 0,03—0,5 м/сек. В станах новейших конструкций число одновременно обрабатываемых прутков достигает 10.

Волочильный стан барабанного типа для однократного волочения пред­ставлен на фиг. 130. Бунт исходного материала помещают на вертушке 3. Конец бунта закрепляют на барабане /, приводимом во вращение через кони­ческую зубчатую передачу 6 и 7 и редуктор 5 электродвигателем 4. Волочение идет через глазок матрицы 2. Однократные станы служат главным образом для волочения толстой проволоки (диаметром 4—25 мм). Для волочения тонкой проволоки (диаметром меньше 4—6 мм) применяют многократные станы различных конструкций, в которых число волочильных глазков (для очень тонкой проволоки) достигает 20 и даже более.

На фиг. 131 представлена схема одной из конструкций барабанных станов для многократного волочения. Здесь /—7 — волочильные глазки, 8—14 — тянущие барабаны. Проволока наматывается по мере протягива­ния на барабан 14, на остальные барабаны наматывается только несколько витков проволоки, которая одновременно сматывается с одного конца бара­бана и наматывается на другой.

Глава XXI прессование

§ 116. Сущность процесса

Прессование является одним из видов обработки металлов давлением, осуществляемым путем продавливания металла через отверстие меньшей площади, чем площадь сечения исходного материала.

Схема процесса представлена на фиг. 132. Заготовка 1 заключена в по­лость цилиндра 2, называемого контейнером. С одной стороны торца контей­нера закреплена матрица 3 с отверстием, с другого конца полости контей­нера на заготовку давит пуансон 4. Металл, не имея другого выхода, кроме отверстия в матрице 3, вытекает из последнего.

Фиг. 132. Схема прессования по прямому методу Фиг. 133. Схема прессования

и схема гидравлического пресса для прессования. по обратному методу

Профиль прессованного металла будет, таким образом, соответствовать конфигурации отверстия в матрице, оставаясь постоянным по всей его длине. Если пуансон будет двигаться с некоторой определенной скоростью, называе­мой скоростью прессования, то металл будет выходить из матрицы со скоро­стью истечения во столько раз большей, во сколько площадь поперечного сечения контейнера будет больше площади отверстия в матрице.

Прессование осуществляют почти исключительно на гидравлических прес­сах (фиг. 132), в станине которых - закрепляется контейнер 2, а пуансон 4 за­крепляют в плунжере 5, двигающемся под действием жидкости высокого дав­ления в цилиндре 6 пресса. В передней раме 7 пресса закреплена матрица 3. Усилие современных гидравлических прессов, применяемых для рассма­триваемого процесса, достигает 6000 т и более.

Выше была описана схема так называемого прямого метода прессования. Кроме того, существует обратный метод прессования (фиг. 133). Здесь контей­нер 3 с одного торца замкнут упорной шайбой 4, а матрица 2 сидит на конце пустотелого пуансона /. При этом методе металл течет навстречу движе­нию пуансона. Обратный метод позволяет сократить отход на пресс-остаток, получающийся вследствие того, что полностью весь помещенный в контейнер металл невозможно выпрессовать, а также несколько снизить усилие прессования, ввиду того что заготовка при обратном методе не имеет движения относительно стенок полости контейнера, т. е. отсутствуют силы трения на боковых поверхностях заготовки. Для прессования труб заготовка должна быть предварительно прошита, т. е. в ней необходимо получить сквозное отверстие. Это осуществляют как предварительную операцию на том же прессе. Принцип самого процесса прессования трубы ясен из схемы на фиг. 134.

Процесс прессования применяют для получения прутков, труб и разно­образных сложных профилей (фиг. 135) из цветных металлов и сплавов (медь, латунь, алюминий и его сплавы, магний и его сплавы, медно никелевые сплавы, алюминиевая бронза, свинец, олово и др.). В последнее время этот процесс применяется и для стали.

Первоначально процесс прессования применяли исключительно для произ­водства прутков и труб из свинцовых и свинцово оловянистых сплавов в холод­ном состоянии. Впоследствии его на­чали применять для тугоплавких цветных сплавов, которые прессуют в горячем состоянии.

Фиг. 134. Схема прессования труб

1— контейнер; 2 — матрица; 3 — пуансон; 4 — игла,

Фиг. 135. Сечение изделий, получаемых прессованием

закрепленная на пуансоне; 5 — пустотелая заготовка;

6 — выходящая труба

В настоящее время процесс прессования (выдавливание) применяют также для ряда стальных заготовок (стержни клапанов, турбинные лопатки и т. п.).

Начало научного обоснования процессов прессования было положено в работе акад. Н. С. Курнакова, выполненной совместно с С. С.Жемчужным и опубликованной в 1913 г.

В настоящее время процесс прессования широко применяют, и он яв­ляется основным для получения разнообразного сортамента профилей, прутков и труб из цветных металлов. Следует, отметить, что в производстве труб и прутков простых профилей с процессом прессования конкурирует прокатка. Однако сложные профили (фиг. 135) получают исключительно методом прессования.

К числу главных преимуществ, которым отличается процесс прессования, следует отнести следующие:

1. точность изделий (например, прессованием можно получать прутки диаметром меньше 70 мм с допусками меньше, чем при прокатке, а колебания размеров прутков большего диаметра ограничить в пределах +1,5%);

2. возможность избежать малопроизводительных отделочных операций (например, холодной прокатки и протяжки, часто необходимых после горя­чей прокатки);

3. высокая производительность процесса (например, трубу с наружным диаметром 81 мм и толщиной стенки 3 мм можно получить в один переход длиной 13 м в течение 2—2,5 мин.).

Наряду с указанными преимуществами процессу прессования свойственны и некоторые недостатки: значительный износ инструмента, большие отходы металла, особенно на трубах (малые трубы 12—15%, большие трубы до 45⁰/₀), исходным материалом для прессования служат слитки диаметром 60— 470 мм и выше, длиной 125—1200 мм, в зависимости от усилия применяемого пресса и требуемого профиля изделия. Сортамент прессованного металла, как было сказано ранее, очень разнообразен. Перечислить все изготовляемые фасонные профили вообще нет возможности; что же касается круглых прут­ков, то размеры их находятся в весьма широких пределах: диаметром от не­скольких до 360—400 мм, трубы же методом прессования, изготовляют с внешним диаметром до 350—400 мм при толщине стенок 1,5—8 мм.