СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕССОВАННЫХ ПРОФИЛЕЙ
METHOD OF EXTRUDED ARTICLE PRODUCTION

Изобретение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано при производстве профилей, преимущественно прутков, методом горячего прессования из труднодеформируемых сплавов.
Известен способ прессования профилей путем выдавливания пресс-шайбой металла заготовки, помещенной в контейнер, через очко матрицы (Перлин И.Л., Райтбарт Л.Х. Теория прессования металлов. М., «Металлургия», 1975, с.16).
Недостатком известного способа является образование центральной пресс-утяжины, глубоко проникающей в тело прессуемого изделия и нарушающей его сплошность, что приводит к снижению выхода годного.
Известен способ прессования прутков, при котором прессование ведут до момента возможного проникновения пресс-утяжины в пресс-изделие (Перлин И.Л., Райтбарт Л.Х. Теория прессования металлов. М., «Металлургия», 1975, с.90). Данный способ позволяет предупредить попадание пресс-утяжины в пресс-изделие, которая остается в пресс-остатке.
Недостатком известного способа является низкий коэффициент использования металла из-за наличия значительного пресс-остатка.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ прессования заготовок из труднодеформируемых сплавов, включающий подачу в контейнер цилиндрической заготовки, нагретой до температуры прессования, размещение между заготовкой и пресс-шайбой технологической шайбы со сферической полостью, нагретой до заданной температуры, распрессовку заготовки с формированием на ее заднем конце выступа и выдавливанием нагретого металла в очко матрицы без образования пресс-утяжины и пресс-остатка (Патент РФ №2228810, МПК В21С 23/08, публ. 2004.05.20).
Недостатком известного способа является снижение выхода годного в связи с необходимостью обрезки заднего конца прутка, длиной 0,5-0,7 диаметра, связанной с периодическим появлением осевой утяжины из-за замыкания некоторого объема воздуха в сферической полости технологической шайбы.
По существующей технологии технологические шайбы изготавливают на кузнечном оборудовании (молотах) из прутка. Нагретую заготовку осаживают в шайбу, затем штампуют с формированием облоя, затем облой обрезают в вырубных штампах. Следствием этого являются значительные технологические потери металла, например, из заготовок весом 30 кг получают технологические шайбы весом 25 кг. После прессования технологическую шайбу нагревают и повторно штампуют с очередной потерей металла на обрубке облоя. В результате шайбу перештамповывают только 2-3 раза.
При кузнечном способе производства технологическая шайба имеет неоптимальную форму из-за штамповочных уклонов и не учитываются фактические размеры втулки контейнера на момент прессования прутков. Это приводит к тому, что при прессовании в зазоры между втулкой контейнера и технологической шайбой затекает прессуемый материал, который на утяжном конце отпрессованного прутка формирует торцевой зажим - «корону», высотой 0,5-0,8 диаметра прутка.
Кроме того, в начальный момент прессования в сферической полости технологической шайбы замыкается некоторый объем воздуха, который создает при нагревании высокое давление, приводящее к появлению осевой утяжины глубиной до 0,5-0,7 диаметра отпрессованного прутка. Поэтому после операции прессование отрезается отрезок, соответствующий «короне» и осевой утяжине.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - снижение затрат при производстве прессованных прутков (профилей).
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является:
- предотвращение образования осевой утяжины и кольцевого заусенца на утяжинном конце при выпрессовке всего объема материала заготовки в изделие за счет оптимизации геометрии технологических шайб и, как следствие этого, исключение механической обработки на утяжинном конце прутка (повышение выхода годного);
- снижение количества единиц основного технологического оборудования, т.к. изготовление шайб производится непосредственно на трубопрофильном прессе и отпадает необходимость в кузнечном оборудовании и дорогостоящем штамповом инструменте.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства прессованных профилей, включающем подачу цилиндрической заготовки в контейнер пресса, выполненный со втулкой, размещение между цилиндрической заготовкой и пресс-шайбой технологической шайбы с внутренней полостью, нагрев цилиндрической заготовки и технологической шайбы и прессование нагретой заготовки, согласно изобретению используют технологическую шайбу, которую предварительно штампуют закрытой штамповкой во втулке контейнера пресса из заготовки, нагретой до температуры на 250°-450°С превышающей температуру нагрева технологической шайбы для прессования профиля. На технологической шайбе дополнительно формируют канал для отвода воздуха из сферической полости.
Технологическая шайба изготавливается с размерами, соответствующими фактическим размерам втулки контейнера, из которой происходит прессование профиля, за счет чего исключаются зазоры, в которые может затекать прессуемый металл и формироваться «корона», при этом за счет того что заготовку под технологическую шайбу нагревают перед штамповкой на 250-450°С выше температуры нагрева при прессовании профиля, то в результате отштампованная технологическая шайба приобретает размеры, не требующие дополнительной механической обработки. В качестве заготовки технологической шайбы может быть использован отрезок прутка, соответствующий диаметру втулки, кованая или штампованная шайба или пресс-остаток.
На технологической шайбе формируют осевое отверстие, через которое отводят воздух из сферического пространства технологической шайбы, что предотвращает образование осевой утяжины.
Промышленная применимость заявленного способа прессования прутков подтверждается следующими примерами.
Существующая технология: технологическая шайба ⌀277 мм со сферической полостью радиусом 140 мм и глубиной 50 мм изготавливается из прутка ⌀150 мм в три перехода: прутковую заготовку ⌀150*220 весом 30,3 кг из стали Ст3 нагревают до температуры 1100-1150°С, на I переходе - осаживается в плоских бойках на высоту 80 мм, на II переходе - открытая штамповка в фигурных штампах, на III переходе - обрубка облоя, при этом формируют технологическую шайбу весом 25 кг, имеющую наружный диаметр 275-277 мм, штамповочные уклоны 3° с диаметром на торцевой части 270-273 мм. Затем нагревают заготовку сплава титана Ti-6Al-4V до температуры 930°С, технологическую шайбу до температуры 750°С и выпрессовывают пруток ⌀152 длиной 2000 мм без пресс-остатка и с формированием пресс-остатка из стали.
На отпрессованных прутках, на утяженном конце прутка, выявлены торцевая запрессовка и осевая утяжина, которые отрезались на лентопильном станке, высота отрезка - 105 мм, при этом выход годного составляет приблизительно 94% с учетом «угара» и абразивной зачистки поверхности.
Заявляемое техническое решение: отрезок прутка ⌀270×56 весом 25 кг нагревают до температуры 1030-1070°С, подают на ось прессования и штампуют во втулке контейнера ⌀281 мм, при этом формируется технологическая шайба, которая при остывании имеет наружный ⌀277 мм, без штамповочных уклонов, затем сверлением выполняют осевое отверстие ⌀5 мм.
Затем нагревают заготовку и технологическую шайбу соответственно до температур 930°С и 750°С и выпрессовывают пруток ⌀152 мм длиной 2000 мм без пресс-остатка, осевой утяжины и торцевой запрессовки с формированием выпуклой поверхности на утяжинном конце прутка, аналогичного выпуклой поверхности на переднем конце отпрессованного прутка. Полученные выпуклые торцевые поверхности устраняют появление утяжины при последующей горячей прокатке прутков. Выход годного по заявляемой технологии составляет приблизительно 99%, с учетом угара при нагреве металла и абразивной зачистки поверхности.
Заявленный способ повышает выход годного, снижает технологические затраты, уменьшает номенклатуру основного производственного оборудования, необходимого для прессования профилей.