Результаты расчета
Площадь сечения контейнера
22698
мм2
Площадь сечения слитка
21382
мм2
Площадь сечения пресс-изделия
314
мм2
Коэффициент распрессовки
1.062
мм2
Объем пресс-остатка
907.92
см3
Масса пресс-остатка
2.442
кг
Коэффициент вытяжки
24.096
Расчетная длина слитка
441.625
мм
Длина слитка
449.625
мм
Масса слитка
25.381
кг
3.2. Определение баланса металла, величины отходов по операциям технологического процесса. Расчет технологической карты
Известны коэффициенты потерь металла на каждой операции в процентах от запуска (табл. 11).
Таблица 11
Коэффициенты потерь металла
Операции
Коэффициент потерь металла в % от запуска
Прессование
7.71
Разбраковка
1
Правка
0.50
Резка, вырезка образцов
10.25
Тогда суммарный коэффициент потерь металла будет kS = 19.46%.. Отсюда запуск металла равен
З = Q×100%/(100 – kS), [3] (5)
где Q – выпуск металла, тонн/год.
З = 35000тонн/год×100%/(100% – 19.46%) = 4345.667 тонн/год.
Теперь легко определить потери металла и коэффициенты выхода годного для каждой операции. Результаты расчета приведены в табл. 12.
Таблица 12
Потери металла и коэффициенты выхода годного
Операция
Потери металла, тонн/год
Коэффициент выхода годного в процентах
Прессование
335.051
92.3
Разбраковка
43.457
98.9
Правка
21.728
99.5
Резка, вырезка образцов
445.431
88.7
Итого
845.667
80.5
Баланс металла равен
Б = Q×100%/KS , [3] (4)
где KS – суммарный коэффициент выхода годного, %.
Б = 3500тонн/год×100%/80.5% = 4347.826 тонн/год.
3.3. Температурно-скоростные условия деформации (прессования)
Характер течения алюминия и его сплавов имеет свои особенности, обусловленные природой и физическими свойствами этих сплавов.
Высокая адгезия прессуемых сплавов к материалу инструмент обусловливает значительные напряжения контактного трения, приближающиеся к величине максимального сдвигающего напряжения. Это вызывает большие различия между величинами сдвиговые деформаций в периферийных и центральных слоях заготовки и приводит к повышению неравномерности деформации.
Относительно невысокие температуры деформации алюминиевых сплавов позволяют обеспечить небольшие перепады температур нагрева заготовки и инструмента. Это в сочетании с высокими теплоемкостью и теплопроводностью прессуемых сплавов позволяет уменьшить градиент температурного поля по сечению и длине заготовки и таким образом снизить неравномерность деформации.
Прессование с рубашкой алюминия и его сплавов не удается, так как приварка металла к стенкам контейнера затрудняет удаление рубашки из контейнера.
Алюминиевые сплавы прессуют большей частью методом прямого истечения без смазки контейнера. Для того чтобы повысить выход годного и обеспечить равномерность свойств пресс-изделий, в некоторых случаях применяют метод обратного истечения, например, при прессовании прутков большого диаметра из круглых слитков.
Налипание металла на иглу и большие напряжения, возникающие в игле при полной прошивке прочных алюминиевых сплавов, а также образование, на внутренней поверхности прошитого слитка межкристаллических разрушений обусловливают необходимость образования полости в слитке предварительным сверлением.
Пластичность АМг6 очень высока. Температурный интервал горячего прессования сплава лежит в широких пределах от 250 до 500 °С. Повышение температуры способствует прилипанию сплава к инструменту и вызывает развитие дефектов поверхности пресс-изделий. Прессование сплавов на основе Al-Mg можно вести с очень большими скоростями (до 25 м/с). Скорость прессования для этой группы сплавов определяется не столько свойствами сплава, сколько техникой прессования и имеющимся оборудованием. Для проведения дальнейших расчетов были приняты скорость истечения, равная 0.047 м/с, и температура заготовки, равная 500°C.
3.4. Определение мощности технологического оборудования, его выбор, описание
Мощность технологического оборудования зависит от энергосиловых параметров процесса.
Наиболее универсальной методикой расчета энергосиловых параметров прессования является методика И.Л. Перлина, которая использует принцип суперпозиции: сила прессования Р является суммой составляющих, каждая из которых учитывает расход мощности на преодоление реактивных сил в определенном месте очага деформации :
P = Rм + Tкр + Tм + Tп , [3]
где Rм – составляющая усилия на преодоление мощности внутренних сил (на собственно деформацию), Н;
Tкр – составляющая усилия на преодоление напряжений трения на стенках контейнера, Н;
Tм – составляющая усилия на преодоление напряжений трения на поверхности матрицы или напряжений среза мертвой зоны, Н;
Tп – составляющая усилия на преодоление напряжений трения на калибрующем пояске матрицы, Н.
В формулу могут быть включены и другие слагаемые, учитывающие иные энергозатраты, например на преодоление противодавления, напряжений трения на поверхности пресс-шайбы и др. Следует отметить, что формулы были получены при использовании условия текучести Треска, при использовании условия текучести Мизеса коэффициенты в формулах могут оказаться несколько иными. Слагаемые формулы И.Л. Перлина находятся в зависимости от конфигурации очага деформации.
При прессовании круглого прутка из круглой заготовки эти слагаемые определяются следующим образом:
Rм = 0.8×Dк2×ssср×i/cos2(a/2); [3] (5)
Tкр = 0.5×p×yк×Dк×ss0×L; [3] (6)
Tм = 0.4×yм×Dк2×ssср×i/sin [3] (7)
Tп = 0.5×yп×d×ssк×l×lп , [3] (8)
где i = lnl - логарифмическая степень деформации;
L = Lср – 0.5×(Dк – d)/tga – длина распрессованного слитка за вычетом жесткой (мертвой) зоны, мм;
Lср = D2×Lc/ Dк2 – длина распрессованного слитка, мм;
Dк , D и Lc – диаметр контейнера, диаметр и длина слитка, мм;
a - угол обжимающей части пластической зоны, °.
Последний угол равен углу естественного истечения металла (60…65°) при полуугле образующей матрицы больше 60…65°, в том числе при плоской матрице, и равен полууглу наклона образующей матрицы к оси прессования, если последний полуугол меньше угла естественного истечения. Примем α = 60°.
Коэффициенты трения yк , yм , yп соответственно на контейнере, матрице и калибрующем пояске являются справочными данными. В случае прессования со смазкой yк = yм = yп = 0.25.
Особую трудность вызывает определение величины сопротивления деформации, поскольку кривые упрочнения при сверхвысоких значениях пенсии деформации, характерных для прессования, до сих пор не построены из-за отсутствия соответствующих методик. В связи с этим пользуются имеющимися зависимостями величины сопротивления деформации ss = ¦(e, x, q), где x – скорость деформации, q – температура, экстраполируя данные в область высоких степеней деформации.
