|
|
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. Температурно-скоростные параметры процесса назначают, применяя результаты расчета энергосиловых параметров и тепловых полей с учетом прочности и пластичности металла, а большей частью используя рекомендации, полученные в практике прессования, то есть учитывая, что максимальная скорость истечения АМг6 при прессовании 25 м/с. Указанная скорость не приводит к перегреву металла из-за выделения тепла деформации и в то же время к захолаживанию слитка промышленных размеров и массы. Из условия постоянства секундных объемов скорости истечения uu можно пересчитать на скорости прессования un по формуле un = uu/l, [3] (9) Степень деформации определяется по формуле e = (l - 1)/l, [3] (10) e = (24.096 – 1)/24.096 = 0.958. Теперь по кривым упрочнения [4] при заданных x, q и e = 0 определяем ss0 = 20МПа. При рассчитанном значении степени деформации определяем ssk = 50МПа. Значение среднего сопротивления деформации sср оценим, исходя из кривой упрочнения . Так как процесс деформирования осуществляется при больших степенях деформации, принимаем sср = ss0 . После расчета усилия деформации рассчитываем напряжение прессования p по формуле p = 4×P/(p×Dк2). [3] (11)
Это напряжение действует на пресс-шайбу, поэтому произведем проверку условия p < k×sв , где k > 1 – коэффициент запаса, sв – предел прочности инструментального материала с учетом температуры нагрева этого инструмента. Ниже приведен расчет параметров прессования прутка (табл. 13). Таблица 13 Исходные данные и результаты расчета параметров прессования прутка | ||||||||||||||||||||||
Параметр |
Обозначение |
Значение |
Единица измерения |
||||||||||||||||||||
Исходные данные |
|
|
|
||||||||||||||||||||
Способ прессования |
|
прямое |
|
||||||||||||||||||||
Прессуемый материал |
|
АМг2 |
|
||||||||||||||||||||
Диаметр слитка |
D |
165 |
мм |
||||||||||||||||||||
Диаметр контейнера |
Dк |
170 |
мм |
||||||||||||||||||||
Длина слитка |
Lс |
449.625 |
мм |
||||||||||||||||||||
Диаметр изделия |
d |
20 |
мм |
||||||||||||||||||||
Длина калибрующего пояска |
lк |
5 |
мм |
||||||||||||||||||||
Угол естественного истечения металла |
α |
60 |
° |
||||||||||||||||||||
Сопротивление деформации начальное |
ss0 |
20 |
МПа |
||||||||||||||||||||
Сопротивление деформации конечное |
ssk |
50 |
МПа |
||||||||||||||||||||
Сопротивление деформации среднее |
sср |
50 |
МПа |
||||||||||||||||||||
Коэффициент трения на контейнере |
yк |
0.25 |
|
||||||||||||||||||||
Коэффициент трения на матрице |
yм |
0.25 |
|
||||||||||||||||||||
Коэффициент трения на пояске |
yп |
0.25 |
|
||||||||||||||||||||
Результаты расчета |
|
|
|
||||||||||||||||||||
Коэффициент вытяжки |
l |
24.096 |
|
||||||||||||||||||||
Логарифмическая деформация |
i |
3.182 |
|
||||||||||||||||||||
Степень деформации |
e |
0.958 |
|
||||||||||||||||||||
Длина слитка после распрессовки |
Lср |
423.565 |
мм |
||||||||||||||||||||
Длина поверхности трения |
L |
380.264 |
мм |
||||||||||||||||||||
Доля усилия на деформацию |
Rм |
4620.264 |
кН |
||||||||||||||||||||
Доля усилия на трение о контейнер |
Tкр |
507.72 |
кН |
||||||||||||||||||||
Доля усилия на трение о матрицу |
Tм |
663.663 |
кН |
||||||||||||||||||||
Доля усилия на трение о поясок |
Tп |
47.312 |
кН |
||||||||||||||||||||
Усилие прессования |
P |
Новости |
Мои настройки |
|
© 2009 Все права защищены.