Прессование алюминия: основные параметры

Прессование алюминия

Прессование алюминиевых профилей может стать невозможным, если требуемое усилие прессования превышает максимальное усилие пресса или если температура прессования, например, превышает температуру солидуса алюминиевого сплава. Для правильной и экономичной эксплуатации дорогостоящего прессового оборудования и инструментов необходимо четко соотносить параметры прессования для конкретного алюминевого профиля из конкретного алюминевого сплава: в первую очередь, исходной температуры заготовки, скорости прессования, напряжения течения материала и отношения прессования (рисунок 1).

osnovnye-parametry-pressovaniya                                                                  Рисунок 1

Коэффициент вытяжки

Отношение прессования R матрицы с n очками задается формулой R = AC/nAE, где n  количество симметричных очков матрицы, AC– площадь  поперечного сечения полости контейнера, AE – площадь поперечного сечения алюминиевого профиля. От отношения прессования зависит уровень механической работы, которую необходимо затратить при прессовании через эту матрицу. Когда отношение прессования матрицы (или прессуемого профиля) мало, степень пластической деформации материала, то есть его так называемая проработка, также будет незначительной. Структура такого материала будет похожей на крупнозернистую литую структуру и будет иметь пониженную прочность. Известно, что алюминиевые профили, которые были отпрессованы с отношением прессования меньше 10, не могут гарантировать механические и физические свойства, задаваемые стандартами. Нормальное отношение прессования для твердых сплавов, например, дюралей, составляет от 10 до 35, а для мягких, например, сплава 6060 (АД31) – от 10 до 100.  

Температура прессования

Горячее прессование относиться к процессам горячей обработки металлов давлением. Горячую обработку определяют как деформацию в условиях, когда температура и скорость деформирования таковы, что процесс восстановления деформационного наклепа проходит практически мгновенно и одновременно с деформацией. Прессование алюминия производится при повышенных температурах, поскольку он не имеет достаточной пластичности при комнатной температуре и, кроме того, это обеспечивает снижение усилий прессования. Температура является одним из наиболее важных параметров прессования. С ростом температуры напряжение течения снижается, и для прессования требуются меньшие усилия и можно прессовать с большей скоростью. Однако увеличение скорости прессования приводит, в свою очередь, к повышению температуры прессования. Эта температура не должна превышать температуру солидуса сплава – температуру, при которой начинается локальное подплавление легкоплавких компонентов алюминевого сплава. 

Скорость прессования

Степень сопротивления алюминиевого сплава прессованию зависит, в том числе, от скорости деформации. Поэтому увеличение скорости перемещения пресс-штемпеля приводит к увеличению давления прессования. С увеличением скорости прессования скорость возрастания температуры профиля также увеличивается. Скорость деформации прямо пропорциональна скорости движения пресс-штемпеля, а количество образуемого тепла пропорционально скорости деформации. Чем медленнее движется пресс-штемпель, тем больше времени для рассеивания образующегося тепла. Связь между скоростью пресс-штемпеля и скоростью алюминевого профиля на выходе из матрицы (скорости прессования) легко вычисляется из условия постоянства объема на входе и на выходе из пресса: VE = VRR, где VE и VR  — скорость прессования и скорость перемещения пресс-штемпеля, соответственно, а R – отношение прессования. 

Напряжение течения

Напряжение течения металла σэто мгновенная величина напряжения, которая требуется для продолжения пластического деформирования материала. Грубо говоря, напряжение течения – это предел текучести материала как функция от скорости деформации, температуры. Напряжение течения является важным параметром, так как в процессе пластической деформации формирующее усилие или напряжение является функцией геометрии поперечного сечения алюминевого профиля, условий трения и напряжения течения деформируемого материала. На напряжение течения оказывают влияние следующие факторы: 1) химический состав и металлургическая структура алюминевого сплава; 2) температура деформации, степень деформации и скорость деформации. Для определения напряжения течения алюминиевых сплавов применяют испытания на одноосное растяжение, однородное сжатие и испытание на кручение. Связь напряжения течения алюминиевых сплавов со скоростью их прессования показана на рисунке 2 [2].    

pressuemost-alyuminievyx-splavovРисунок 2

Источники:
1) Saha P.
2) Aluminium and Aluminium Alloys.