Проектирование прессового участка

Проектирование прессового участка

ВВЕДЕНИЕ

1.1. Роль прессования

Металлургическая промышленность - одна из основных отраслей народного хозяйства, определяющая уровень развития страны и являющаяся базой для других отраслей промышленности.

Обработка металлов заключается в придании металлу заданных формы и размеров, а также определенных механических и физических свойств. Основными видами обработки являются литье, обработка давлением и обработка резанием.

Литьем получают готовые крупногабаритные детали различной конфигурации, а также специальными методами литья - мелкие детали сложной формы. Кроме того, большое количество заготовок отливают для последующей обработки давлением и механической обработки, так как литые детали по механическим свойствам, качеству поверхности и точности размеров заметно уступают деталям, полученным другими видами металлообработки. В настоящее время литые заготовки получают в виде слитков, листов, прутков, труб и проволоки.

Механическая обработка (обработка резанием) применяется в основном в качестве отделочной операции, а также для получения деталей сложной формы с жесткими требованиями к размерам и качеству поверхности. В настоящее время для производства изделий известно немало видов механообработки: токарная, фрезерование, строжка, сверловка и другие.

Обработка давлением - завершающий этап в производстве изделий (полуфабрикатов) из металлов и сплавов. Ею получают изделия самой разнообразной формы. К основным способам обработки металлов давлением относятся ковка, штамповка, прокатка, прессование и волочение.

При производстве труб, прутков и профилей из цветных металлов и сплавов прессование является основной заготовительной операцией. Прессование - процесс выдавливания из замкнутой полости через отверстие в матрице металла с приданием ему требуемой формы. При прессовании возможна деформация металла с наибольшими обжатиями по сравнению со всеми другими видами обработки давлением и изготовление изделий самой различной конфигурации. Прессованием можно получить изделия из материалов, не поддающихся прокатке и волочению, благодаря тому, что заготовка при прессовании подвергается всестороннему сжатию.

Время переналадки инструмента при прессовании короче, чем при прокатке, что особенно важно при производстве полуфабрикатов из цветных металлов, характеризующемся широким разнообразием размеров изделий и сравнительно небольшими объемами продукции одного размера.

1.2. Характеристики сплава АМг6

Сплав АМг6 относится к сплавам системы Al-Mg, которые в свою очередь относятся к группе термически неупрочняемых коррозионностойких и свариваемых сплавов. В литых сплавах системы Al-Mg с различным содержанием магния и марганца, железа и кремния могут присутствовать фазы Al3Mg2, Al6(FeMn), Mg2Si (рис. 1). Количество фазы Al3Mg2 растет с повышением содержания магния в сплаве. С повышением содержания в сплаве марганца и железа увеличивается количество фазы Al6(FeMn) и выделения ее сильно огрубляются. Введение в сплавы титана и ванадия может привести к образованию интерметаллидов Al3Ti и Al3V. Плоские, круглые и полые слитки сплавов данной системы имеют однородную макроструктуру (слитки до 0.300 м). На слитках большого сечения возможно образование веерной структуры, для подавления которой применяются кристаллизаторы с электромагнитным перемешиванием.

Равновесная диаграмма состояния Al-Mg (заштрихованная зона - область составов промышленных сплавов)

Рис. 1 [2]

Он имеет невысокие прочностные характеристики - временное сопротивление и, в особенности, предел текучести, но отличается высокой пластичностью, хорошей коррозионной стойкостью в различных средах и хорошо сваривается аргонодуговой сваркой.

Химический состав сплава АМг6 определяется ГОСТом 4784-97 и приведен в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав АМг6 (масс. %)

Сплав АМг6 содержит добавки марганца и титана. Марганец способствует повышению прочностных свойств полуфабрикатов и с этой целью вводится в количестве 0.2-0.8 %; титан используется в качестве модификатора литой зеренной структуры в слитках непрерывного литья, в сварных швах, уменьшая тем самым склонность сплавов к кристаллизационным трещинам при литье и аргонодуговой сварке.

Сплавы системы Al-Mg обладают хорошей свариваемостью. С повышением содержания магния коэффициент трещинообразования при сварке уменьшается. Однако, в связи с увеличением температурного интервала плавления и повышением концентрации водорода, с ростом содержания магния пористость сварных соединений возрастает.

Сварные соединения этих сплавов ослаблены по сравнению с основным материалом. Это относится к характеристикам прочности, пластичности и стойкости против коррозии. Для повышения коррозионной стойкости сварных соединений сплава АМг6 полуфабрикаты перед сваркой необходимо подвергать ступенчатому отжигу.

Промышленность выпускает все виды деформированных полуфабрикатов, прежде всего катаные - плиты, листы, ленты, а также прессованные панели, профили, прутки, трубы и кованые - поковки, штамповки. Полуфабрикаты выпускаются в термически необработанном состоянии, после отжига, а некоторые виды полуфабрикатов изготавливаются холодной обработкой давлением (в нагартованном состоянии). Нагартовка повышает прочностные характеристики, особенно предел текучести, но снижает пластичность. Последующая сварка устраняет нагартовку в зоне термического влияния сварного соединения, и механические свойства в указанной зоне соответствуют свойствам в отожженном состоянии.

Гарантируемые механические характеристики полуфабрикатов из АМг6 представлены в табл. 2.

Таблица 2

Гарантируемые механические характеристики прессованных прутков из АМг6 в состоянии без термической обработки

Физические свойства АМг6 в отожженном состоянии приведены в табл. 3.

Таблица 3

Физические свойства АМг6

Деформированные полуфабрикаты из сплавов системы Al-Mg в большинстве случаев имеют рекристаллизованную структуру, кроме прессованных полуфабрикатов из сплава АМг6 с содержанием марганца ближе к верхнему пределу.

Полуфабрикаты из сплавов Al-Mg подвергаются только отжигу для снятия нагартовки и перевода их в мягкое отожженное состояние. Отжиг полуфабрикатов и изделий из магналиев необходимо проводить при температуре 310-335С в течение 1-2 ч с последующим охлаждением на воздухе. Для сплава АМг6 при охлаждении после отжига необходимо делать выдержку при 250-260 С в течение одного часа, затем охлаждать с нерегламентированной скоростью. При невозможности осуществления ступенчатого охлаждения следует вести охлаждение со скоростью не более 30/ч.

Сплав АМг6 применяется в сварных конструкциях, для изготовления емкостей, используемых в том числе и при криогенных температурах.

1.3. Технические требования к готовым изделиям

Прутки поставляются по ГОСТ 21488-76. Масса партии прутков не ограничивается.

Для оценки механических свойств прутков из сплава АМг6 во всех состояниях материала подвергают испытанию 5% прутков от партии, но не менее трех прутков от каждой партии.

При составлении партии прутков из нескольких плавок проверяют механические свойства не менее чем на двух прутках от каждой плавки.

Для каждого вида механических испытаний от выходного конца контролируемого прутка при диаметре 20 мм в продольном направлении отбирают один образец из центра сечения прутка. Расчетная длина образцов l0 = 5d0 .

Допуски на размеры прутков описаны в табл. 4.

Таблица 4

Предельные отклонения по диаметру круглых прутков

Овальность круглых прутков не должна выводить их размеры за предельные отклонения по диаметру.

Местная кривизна прутков на 1 м длины не должна превышать 3 мм для прутков диаметром до 100 мм.

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

2.1. Проектирование схемы производства и ее обоснование

Я представляю следующую технологию:

- склад заготовок;

- нагрев заготовок;

- прессование;

- клеймение;

- разбраковка;

- правка;

- резка, вырезка образцов;

- зачистка заусенцев;

- клеймение;

- шабровка;

- правка;

- проверка на стилоскопе;

- приемка ОТК;

- консервация и упаковка;

- сдача на склад.

Естественно, что для сохранения общей поточности производства в масштабе цеха последовательность расположения обособленных участков его площадей должна находиться в соответствии с последовательностью технологических процессов.

Этот признак дает возможность расположить на одном участке различные типы оборудования в той последовательности, которая требуется намеченным технологическим процессом изготовления поковки, и создать поточность ее производства. Возможно объединение процессов прессования и отделки в поточной линии.

Прессовый агрегат состоит из нагревательного устройства, прессового оборудования (пресс) и средств механизации и автоматизации. Агрегат гидравлического пресса включает нагревательные печи, сам пресс, насосно-аккумуляторную станцию, пульт управления. Насосно-аккумуляторная станция планируется в отдельном помещении предпочтительно в том же корпусе и ближе к прессу.

В зависимости от характера производства, программы выпуска прутков, подъемно-транспортных средств, общей компоновки цеха взаимное расположение оборудования в прессовом агрегате может быть различно и многообразно. Оборудование может располагаться в линию к фронту работы, под углом, перпендикулярно. Однако всегда должны выполняться требования обеспечения прямоточности процесса, удобства для рабочих, оборудование не должно размещаться тесно, но и в то же время не следует без нужды увеличивать расстояние между агрегатами и соответственно площадь цеха и пр. Поэтому необходимо пользоваться при расстановке оборудования установленными нормами расстояний.

Основной принцип при выборе размеров и количества нагревательных устройств - их количество и производительность должны полностью обеспечивать необходимую производительность прессового оборудования.

Расположение оборудования может быть продольным, поперечным и смешанным. Наиболее распространенным является продольное расположение оборудования, при котором грузовые потоки направлены вдоль продольной оси здания.

В данном проекте оборудование устанавливается вдоль пролета в три ряда (рис. 2). При этом оно может быть расположено или посередине пролета, или ближе к одной из продольных стен здания. Расположение оборудования ближе к продольной стене здания дает возможность сократить ширину пролета. При этом, однако, более легкое оборудование может устанавливаться только в один ряд.

Схема расположения механизмов линии пресса

Рис. 2 [6]

2.2. Описание технологического процесса изготовления продукции

2.2.1. Нагрев заготовки

Заготовка перед загрузкой в печь должна быть очищена от грязи масла стружки. Нагрев заготовки перед прессованием производится в индукционной печи.

Заготовка АМг6 из стеллажа с помощью специального сталкивающего устройства подается на загрузочный стол пресса. С загрузочного стола с помощью пневматической иглы заталкивателя подается в индукционную печь, где производится нагрев заготовки до температуры 320 - 480С. Затем заготовка передается в индукционную печь №2, и конец, обращенный к матрице, нагревается от 500 до 530С. Заготовка упирается в термопару показания с термопары поступают на регулирующий милливольтметр на котором задана определенная температура, (данный прибор поддерживает заданную температура). Необходимо 2 - 3 цикла нагрева (не более 2 минут). При достижении заданной температуры печь отключается автоматически.

Время подачи заготовок от индукционной печи №2 в контейнер не должно превышать 40 секунд.

Заготовки, загруженные в печь, должны отвечать требованиям внутризаводского стандарта, а их размеры соответствовать указанным в маршрутно-технологической карте. На поверхности заготовки не должно быть заусенцев, острых выступов, стружки, следов масла и грязи. Заготовки с загрязненной поверхностью перед загрузкой в печь должны быть очищены. При нагреве в индукционной печи заготовка должна занимать такое положение, чтобы ее передний конец находился на расстояние 30 - 60 мм от выхода конца индуктора. Регулировка производительности индукционных печей ведут путем изменения числа импульсов счетно-импульсного реле. Температура заготовки выдаваемой из печи, замеряют стационарной контактной термопарой.

Заготовки, нагретые до температуры 500 - 530C, но ни ниже предельно допустимой подают на прессование только после их охлаждения до заданной температуры. Заготовки, нагретые до температуры, выше предельно допустимой, считаются окончательным браком и подлежат переплаву. Заготовки, имеющие после выхода из печи температуру ниже минимального предела, охлаждают до температуры не выше 50C, после чего загружают в печь для повторного нагрева.

2.2.2. Подготовка инструмента к прессованию

Сборку инструмента перед прессованием производится в соответствии с чертежами инструментальных наладок на данный процесс.

Втулки контейнеров, пресс-штемпели и другой крупногабаритный инструмент должны быть снабжены паспортами.

Диаметр прессшайбы должен быть на 0.3 - 0.7 мм меньше фактического диаметра канала втулки контейнера.

Температура на регулирующем потенциометре печи для нагрева инструмента устанавливают в диапазоне 350 - 450С.

2.2.3. Прессование

Прессование прутков производится на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 24.516 МН (2500тс).

Прессование осуществляется прямым методом. Пресс-штемпель через пресс-шайбу передает давление на заготовку, помещенную в контейнер, при этом металл заготовки вытекает из канала матрицы находящейся в матрицедержателе и образует профиль.

Прессование нужно начинать на верхнем пределе температуры нагрева заготовки, что необходимо с целью дополнительного подогрева контейнера, что должно исключать заклинивание при прессовании. После нескольких прессовок переходят на режим близкий к низкому пределу.

В целях получения лучшей поверхности, а также для предотвращения налипания алюминиевого сплава, на поверхности наносится смесь графита с маслом, состоящую из графита кристаллического литейного (ГОСТ 5279) в количестве от 10 до 15% и индустриального масла «И-12» (ГОСТ 20799) в количестве от 85 до 90%.

Смазка наносится на следующие поверхности:

- торцы и пояски пресс-шайбы (один раз на 50 прессовок);

- торцы и втулки контейнера, прилегающие к матричному узлу (один раз на 5 прессовок).

Скорость истечения при прессование данного пресс-изделия из сплава АМг6 составляет 0.047 м/с.

Температура прессового инструмента должна быть в пределах 300 - 350С; температура контейнера в пределах 450 - 500С.

При соответствии прессизделия чертежу и требованиям технических условий, указанных сопроводительном паспорте, прессование продолжается. Прессование с отклонениями запрещается.

Для предотвращения утяжины и скручивания профиля применяют устройство для вытягивания прессизделий. Техническая характеристика этого устройства дана в табл. 6. Основой устройства является тянущая тележка, которая с помощью остальных механизмов устройства осуществляется захват и натяжение прутка в процессе прессования с заданным усилием натяжения и транспортированием над приемным столом пресса.

Таблица 6

Техническая характеристика устройства для вытягивания прессизделий

Тянущая тележка позволяет принимать прессизделие по сравнению с рольганговым столом с более высокими скоростями и исключить их скручивание по длине.

Во время прессования, в тот момент, когда выходной конец прессизделия доходит до зоны зажима устройства бригадир пресса останавливает прессование. Прессовщик с пульта управления устройства вытягивания прессизделий дает команду на автоматический зажим прессизделий, после чего бригадир продолжает прессование.

Тянущая тележка, с заданным усилием натяжения, в процессе прессования производит транспортирование прессизделия над приемным столом пресса.

По окончании процесса прессования разжимается зажим тележки, пруток укладывается на стол транспортера, после чего данное изделие при помощи съемников поступает на охлаждающий стол.

2.2.4. Разбраковка

Разбраковка производится визуальным методом 100% от партии. Часть изделий отпрессованных с дефектами отделяются и не допускаются на следующие операции. Клеймение осуществляется с выходного конца, где указываются марка сплава, состояние поставки и номер партии.

2.2.5. Правка

Охлажденные профили передаются на растяжную машину усилием 0.294 МН. Основным методом правки профилей является правка растяжением. Остаточная деформация при правке на растяжной машине не более 2 - 3%. Такое ограничение связано с тем, что увеличение остаточной деформации ведет к понижению механических свойств. Правке подвергаются профили для придания им необходимой продольной и поперечной геометрии. Основные дефекты продольной геометрии после прессования профилей и термической обработки - кривизна, саблевидность.

Страницы: 1, 2, 3