www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. предусмотрено всемерное развитие машиностроения, авиа- и судостроения, приборостроения, химической промышленности, атомной энергетики и других отраслей народного хозяйства — основных потребителей прутков, профилей и труб из черных и цветных металлов и сплавов. Прессование металлов является прогрессивным, а иногда единственно возможным методом получения профилей различных форм поперечных сечений и большой длины.

В настоящее время прессованием получают изделия почти из всех металлов и сплавов. Развитию процесса прессования способствовали работы советских и зарубежных исследователей, направленные на освоение различных способов прессования, таких как прессование со смазкой, холодное прессование, обратное прессование, прессование с противодавлением и др. Однако каждый из указанных методов имеет существенные недостатки. На­пример, при прессовании титановых сплавов со смазкой матрицы выходят из строя через каждые 10—15 прессовок. При прессовании труднодеформируемых алюминиевых сплавов скорости истечения металла приходится ограничивать, так как при превышении определенных (критических) скоростей, зависящих от свойств сплава, температуры прессования и других факторов, на поверхности прессизделий появляются трещины, так называемый «ерш». При выдавливании через очко матрицы деформации в металле распределяются весьма неравномерно, что приводит к анизотропии механических свойств в продольном и поперечном направлениях прессизделий.

Основные недостатки процесса прессования связаны с наличием значительных по величине сил трения между деформируемым металлом и прессовым инструментом. Исследования, направленные на создание жидкостных условий трения (прессование с обильной смазкой, принудительная подача смазки в контактную зону очага деформации и др.), привели к разработке гидростатического метода прессования (гидроэкструзии), сущность которого заключается в выдавливании металла не жестким пуансоном, а жидкостью высокого давления.

При гидростатическом прессовании создается благоприятная схема напряженно-деформированного состояния металла. Высокий уровень гидростатического давления приводит к существенному повышению пластичности металлов и дает возможность обрабатывать давлением наиболее труднодеформируемые металлы. Благодаря отсутствию сил трения в контейнере и жидкостным условиям трения в контактной зоне очага деформации обеспечивается наибольшая равномерность распределения деформации при истечении металла через очко матрицы.

«... Высокоэффективный способ обработки металлов с помощью жидкости под большим давлением..., — сказал А. Н. Косыгин на сентябрьском Пленуме ЦК КПСС в 1965 г., — .. позволяет обрабатывать металлы, даже трудно деформируемые, с очень большой точностью, улучшать свойства металлов, сократить производственные площади, упростить технологическое оборудование и вести обработку на высоких скоростях»1.

Важную роль для развития метода гидростатического прессования сыграли работы ученых в области физики твердого тела при высоких давлениях. Так, опыты Кармана [1] по осаживанию мрамора и песчаника в условиях всестороннего сжатия жидкостью высокого давления позволили сделать вывод, что пластичность мрамора проявляется тем больше, чем резче выражена схема объемного сжатия, т. е. чем больше отношения σ21 и σ31 (где σ1 — максимальное по абсолютной величине главное нап­ряжение).

Фундаментальные исследования по физике твердого тела при высоких давлениях провел американский ученый Бриджмен. Опыты Бриджмена показали, что высокое давление, уменьшая расстояние между атомами вещества, приводит к существенным изменениям многих его физических свойств. [2—4].

Осуществить гидроэкструзию металла впервые удалось советским ученым Б. И. Бересневу, Ю. П. Рябинину, Л. Д. Лившицу под руководством Л. Ф. Верещагина в 1956 г. Прутки высокого качества были получены при гидростатическом прессовании с противодавлением [5-9].

В последнее время значительно возрос интерес к решению проблемы практического использования процессов гидростатического прессования. В Советском Союзе данной проблемой занимаются физические и физико-технические институты АН СССР, АН БССР и АН УССР, отраслевые институты ЭНИКОМАШ, ВНИИМЕТМАШ, ЦНИИТМАШ, УралНИИЧМ, ВНИИТС, Ленинградский завод «Красный выборжец», учебные институты МИСиС, МАТИ, а также другие научно-исследовательские организации и промышленные предприятия.

Наметились основные направления в исследовании процессов гидропрессования:
1. Разработка теории гидропрессования.
2. Разработка оснастки и оборудования для осуществления процессов гидропрессования.
3. Совершенствование технологии гидропрессования.
4. Внедрение процессов гидропрессования в промышленность.

По результатам исследований издан ряд статей и несколько монографий. Большинство трудов посвящено теории гидропрессования и физике процесса, очень мало освещены вопросы технологии гидропрессования. Недостаточно исследованы процессы гидропрессования с нагревом металла заготовки. Нет простой методики инженерного расчета основных технологических параметров процесса гидропрессования. Отсутствуют рекомендации по технико-экономическому анализу рентабельности внедрения процессов гидропрессования для конкретных групп сплавов и изделий.

Целью издания настоящей монографии и явилось более широкое ознакомление специалистов с особенностями процессов гидропрессования, причем основное внимание уделяется выявлению главных преимуществ процессов гидропрессования и способам реализации их в промышленных условиях.


1 А. Н. Косыгин. Доклад на Пленуме ЦК КПСС 27 сентября 1965 г. Политиздат, 1965, с. 14.


Назад, на страницу описания