Прессование металлов

Прессование или экструзия

Прессование металлов – это технология, в которой заготовка, обычно круглого сечения, продавливается штоком пресса – пресс-штемпелем – под высоким давлением через специальный инструмент – матрицу – в один или несколько профильных прессованных изделий – прутки, проволоку, трубы или профили. Эту технологию называют также экструзией. Ее применяют главным образом для производства прутков, проволоки, труб и профилей из алюминиевых и медных сплавов. Однако прессование (экструзию) применяют также и для производства в небольших количествах труб из нержавеющей стали, стальных профилей и полуфабрикатов из других металлов [1].

Прямое и обратное прессование

На рисунке ниже показаны два наиболее важных метода прессования:

  • прямое прессование;
  • обратное прессование.

Рисунок – Методы прессования:
а) прямое прессование; б) обратное прессование [1]

При прямом прессовании пресс-штемпель, обычно с установленной на его переднем конце пресс-шайбой, выдавливает заготовку из неподвижного контейнера через формообразующий инструмент – матрицу. В этом методе относительное движение происходит между заготовкой и контейнером.

При обратном прессовании, наоборот, матрица располагают спереди полого пресс-штемпеля и ее продавливают через заготовку в ходе поступательного движения заглушенного сзади контейнера. В этом случае, отсутствует относительное движение между заготовкой и контейнером.

Давление и температура

В ходе прессования внутри заготовки создается напряженное состояние всестороннего сжатия, что дает возможность развития больших деформаций при малом риске образования трещин. Отношение между площадями поперечных сечений заготовки и прессуемого профиля называют коэффициентом вытяжки или отношением прессования. Обычно эта величина составляет от 10 до 100. В отдельных случаях, например, при прессовании латунной проволоки, отношение прессования может достигать 1000. Однако это требует низкого предела текучести прессуемого материала и, кроме того, высокого удельного давления прессования – до 1000 Н/мм2 [1].

По этим причинам прессование металлов обычно производится при высокой температуре:

  • алюминиевых сплавов – обычно в интервале от 400 до 500 ºС;
  • медных сплавов – в интервале от 600 до 900 ºС;
  • нержавеющие стали и специальные сплавы – до 1250 ºС.

Необходимо отметить, что кроме прямого и обратного прессования существуют также другие, специальные, методы прессования, которые применяются в значительно меньших объемах:

  • гидростатическое прессование;
  • метод «Conform»;
  • метод изготовления кабельных оболочек.

Прутково-профильное прессование

Прессование на прутково-профильных прессах применяют при производстве проволоки, полос, прутков, сплошных и полых профилей. Прутково-профильному прессованию соответствует английский термин «rod extrusion» [1, 2]. В этом случае полые профили, в том числе, трубы, прессуют через матрицы с так называемыми  сварочными камерами. В этих камерах материал сваривается в процессе деформации внутри матрицы. Это называется «сваркой давлением».  Поэтому полые профили, в том числе, трубы, которые производят этим методом прессования, имеют сварные швы.

Трубопрофильное прессование

На трубопрофильных прессах производят трубы и полые профили, которые не имеют сварных швов. Такие трубы так и называются «бесшовные трубы». Для этого применяют специальные оправки (“иглы”), которые проходят заготовку насквозь – “прошивают” ее. При этом оправка формирует внутренний контур трубы, а матрица – наружный. Трубопрофильному прессованию соответствует английский термин «tube extrusion» [1, 2].

Источники:

1. Extrusion: Second Edition / M. Bauser, G. Sauer, K. Siegert – ASM International, 2006

2.Прессование цветных металлов и сплавов / Грабарник Л.М., Нагайцев А.А. – М.: Металлургия, 1991