RU2063820C1

RU2063820C1 - Method of continuous pressing of pieces of non-ferrous metals and alloys

Info

Publication number: RU2063820C1
Application number: RU94042202A
Authority: RU
Inventors: А.А. Поварницин; Л.Н. Тетиор
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Александра"
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-07-20
Also published as: RU94042202A

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy. SUBSTANCE: method of continuous pressing of pieces of non-ferrous metals and alloys provides for metal feeding into container, pressing it out through die and winding of produced piece on coil of winder. Before beginning of the process insert is placed in operational zone of die from side of its input zone. Insert has funnel and blind hole. Bottom of insert is linked with coil of winder by flexible member. Then pressing-out of front end of piece is exercised through funnel into blind hole of insert. In the case value of insert material limit of strength is chosen to be no less than the value of pressing-out material. EFFECT: increased productivity. 6 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к получению проволоки и различных профилей из длинномерных и непрерывных заготовок с использованием экструзии. The invention relates to the field of metal forming, in particular to the production of wire and various profiles from lengthy and continuous workpieces using extrusion.

Известен способ непрерывного прессования цветных металлов и сплавов, при котором металл подают в контейнер и при достижении необходимых сжимающих напряжений и температуры выдавливают через матрицу. Далее полученное изделие наматывают на катушку моталки. При этом до настоящего времени существует проблема заправки переднего конца изделия на катушку моталки, которая заключается в том, что во многих случаях передний конец заправляют на катушку вручную. Для осуществления этой операции приходится отключать электропривод экструзионного колеса, т.е. прерывать процесс экструзии. При этом резко изменяется скорость деформации, вследствие чего растут напряжения в прессуемом материале, находящемся в контейнере, обусловленные процессом ползучести. Это ведет к возникновению дефектов в вязком материале изделия. Применение для захвата переднего конца изделий тележек с клещевыми захватами различных конструкций не устраняет этого недостатка. В силу того, что начало прессования во времени может иметь циклический характер (время на разогрев матрицы, например), невозможно тележке задать постоянное усилие натяжения, учитывая к тому же, что тележка имеет большую массу, и, следовательно, большую инерционность. Эти явления могут быть причиной изменения скоростей деформации. Существенным недостатком применения тележек является их дорогостоимость. A known method of continuous pressing of non-ferrous metals and alloys, in which the metal is fed into the container and when the necessary compressive stresses and temperatures are reached, squeezed through the matrix. Next, the resulting product is wound on a reel coil. In this case, until now, there is a problem of refueling the front end of the product onto the reel coil, which consists in the fact that in many cases the front end is manually charged to the reel. To carry out this operation, it is necessary to turn off the electric drive of the extrusion wheel, i.e. interrupt the extrusion process. In this case, the strain rate sharply changes, as a result of which stresses in the pressed material located in the container increase due to the creep process. This leads to defects in the viscous material of the product. The use of trolleys with tongs of various designs for gripping the front end of the products does not eliminate this drawback. Due to the fact that the beginning of pressing in time can have a cyclic character (time for heating the matrix, for example), it is impossible for the trolley to set a constant tension force, taking into account the fact that the trolley has a large mass, and, therefore, a large inertia. These phenomena can cause changes in strain rates. A significant disadvantage of using trolleys is their cost.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в передаче переднего конца изделия из матрицы на катушку моталки без резкого изменения скорости деформации прессуемого материала, без применения сложного технологического оборудования. The technical result achieved by the invention is to transfer the front end of the product from the matrix to the reel coil without a sharp change in the deformation rate of the pressed material, without the use of complex technological equipment.

Для решения этой задачи перед началом процесса в рабочую зону матрицы со стороны ее входной зоны помещают вставку, имеющую раструб и глухое отверстие, после чего соединяют ее с катушкой моталки, а выдавливание переднего конца изделия осуществляют через раструб в отверстие вставки. При этом величину предела прочности материала вставки выбирают не менее, чем у выдавливаемого металла. To solve this problem, before the start of the process, an insert with a socket and a blind hole is placed in the working zone of the matrix from the side of its input zone, after which it is connected to the winder coil, and the front end of the product is extruded through the socket into the insert hole. The value of the tensile strength of the material of the insert is chosen not less than that of the extruded metal.

Захват переднего конца в заявляемом способе осуществляется следующим образом. В процессе экструзии экструдируемый металл под действием выталкивающих усилий последовательно заполняет отверстие внутри вставки и стремится вытолкнуть ее из рабочей зоны матрицы. При выталкивании вставки экструдируемым металлом в стенках раструба возникают напряжения сжатия по радиусу и окружности. В результате в очаге деформации возникает обжатие раструба по стенке и диаметру. Раструб вставки увлекается металлом, проходит через входную зону матрицы и растягивается по поверхности металла, находящегося в отверстии вставки с одновременной вытяжкой в продольном направлении. В результате этого осуществляется прочный захват переднего конца изделия деформированным раструбом вставки. При этом способность вставки деформироваться без образования дефектов при давлении в контейнере, начиная от 40 кг/см², и прочно зажимать передний конец изделия обеспечивается предлагаемой формой и материалом вставки, величина предела прочности которого при режимах прессования должна быть не менее чем у выдавливаемого металла. Если для вставки выбрать материал менее прочный, чем выдавливаемый, то она может быть расплющена при выдавливании.The capture of the front end in the inventive method is as follows. During the extrusion process, the extrudable metal under the action of buoyant forces successively fills the hole inside the insert and tends to push it out of the working area of the matrix. When the insert is extruded by an extrudable metal, compression stresses arise along the radius and circumference in the walls of the bell. As a result, in the deformation zone there is compression of the socket along the wall and diameter. The insert socket is carried away by the metal, passes through the entrance zone of the matrix and stretches along the surface of the metal located in the insert hole with simultaneous drawing in the longitudinal direction. As a result of this, the front end of the product is firmly gripped by the deformed socket of the insert. At the same time, the ability of the insert to deform without the formation of defects at a pressure in the container, starting from 40 kg / cm ² , and to firmly clamp the front end of the product is ensured by the proposed shape and material of the insert, the tensile strength of which under pressing conditions should be at least that of the extruded metal. If the material to be selected is less durable than extruded, it can be flattened during extrusion.

Вытолкнутая при выдавливании вставка вместе с прочно зажатым передним концом изделия (предварительно соединенная с катушкой моталки) подтягивается к катушке и наматывается на нее с постоянным усилием натяжения, которое задается задатчиком регулятора натяжения перед началом процесса прессования и автоматически поддерживается в течение всего процесса. Таким образом, передача переднего конца изделия из матрицы на катушку моталки осуществляется без остановки процесса экструзии и с постоянным усилием натяжения при рабочей скорости экструзионного колеса. Это исключает резкое изменение скорости деформации и как, следствие, вероятность возникновения дефектов в материале изделий. Наряду с этим раструб вставки обеспечивает также следующий эффект. При пониженной пластичности экструдируемого материала раструб вставки предотвращает появление на поверхности переднего конца изделия поперечных трещин в начальный момент прессования. В этот момент раструб вставки создает противодавление на мениск прессуемого металла. В результате создания противодавления появляются более благоприятные условия прессования переднего конца изделия, а именно снижается градиент скоростей истечения внутренних и наружных слоев металла пресс-изделия при выдавливании его через отверстие матрицы, т.к. в начальный момент прессования наружные и внутренние слои металла находятся в оболочке, что снижает осевые напряжения вблизи боковой поверхности изделия при скольжении его о стенки матрицы. Это позволяет устранить поперечные трещины на поверхности переднего конца изделия, которые являются следствием осевых напряжений растяжения при пониженной пластичности экструдируемого металла. The insert pushed out during extrusion together with the firmly clamped front end of the product (pre-connected to the winder coil) is pulled to the coil and wound on it with a constant tension force, which is set by the adjuster of the tension regulator before the beginning of the pressing process and is automatically maintained during the entire process. Thus, the front end of the product is transferred from the matrix to the reel coil without stopping the extrusion process and with a constant tension force at the working speed of the extrusion wheel. This eliminates a sharp change in the strain rate and, as a consequence, the likelihood of defects in the material of the products. Along with this socket insert also provides the following effect. With reduced ductility of the extrudable material, the insert bell prevents the appearance of transverse cracks on the surface of the front end of the product at the initial moment of pressing. At this point, the socket bell creates a back pressure on the meniscus of the pressed metal. As a result of creating backpressure, more favorable conditions for pressing the front end of the product appear, namely, the gradient of the velocity of the expiration of the inner and outer layers of the metal of the press product when it is extruded through the hole of the matrix is reduced, because at the initial moment of pressing, the outer and inner layers of the metal are in the shell, which reduces axial stresses near the side surface of the product when it glides on the matrix walls. This allows you to eliminate transverse cracks on the surface of the front end of the product, which are the result of axial tensile stresses with reduced ductility of the extrudable metal.

На фиг. 1 изображена схема начала процесса получения проволоки; на фиг. 2 схема захвата переднего конца изделия вставкой; на фиг. 3 схема распределения напряжений при выталкивании вставки экструдируемым металлом; на фиг. 4 схема начала процесса получения плоских профилей (шин); на фиг. 5 - сечение получаемой шины; на фиг. 6 схема начала процесса получения полых изделий (труб). In FIG. 1 shows a diagram of the beginning of the wire production process; in FIG. 2 capture scheme of the front end of the product insert; in FIG. 3 diagram of the stress distribution when pushing the insert extrudable metal; in FIG. 4 diagram of the beginning of the process of obtaining flat profiles (tires); in FIG. 5 - section of the resulting tire; in FIG. 6 diagram of the beginning of the process of obtaining hollow products (pipes).

Пример 1. Методом непрерывного прессования получали проволоку диаметром 2 мм. Материалом для экструзии служил свинец марки C3 комнатной температуры, имеющий следующие механические характеристики: σ_0,2 5 МПа, σ_в 14 МПа, δ 50% j 100% Вытяжка составляла 6,25. Пруток диаметром 5 мм закладывали в контейнер и сжимали плунжером, имеющим диаметр 5 мм.Example 1. By continuous pressing, a wire with a diameter of 2 mm was obtained. The material for extrusion served lead brand C3 room temperature having the following mechanical characteristics: σ _0,2 to 5 MPa, σ _of 14 MPa, δ 50% j 100% Aspirator was 6.25. A rod with a diameter of 5 mm was laid in a container and squeezed with a plunger having a diameter of 5 mm.

Перед началом процесса в рабочую зону 1 матрицы 2 со стороны ее входной зоны помещали цилиндрическую вставку 3 их технически чистого, мягкого, отожженного алюминия марки А5, имеющего следующие механические характеристики: s_в 80 МПа, σ_0,2 35 МПа, δ 35% HB 250 МПа.Before the start of the process, a cylindrical insert 3 of their technically pure, soft, annealed aluminum of grade A5 with the following mechanical characteristics was placed in the working zone 1 of matrix 2 from the side of its entrance zone: s _at 80 MPa, σ _0.2 35 MPa, δ 35% HB 250 MPa.

Вставку 3 помещали таким образом, чтобы раструб 4 находился внутри контейнера, между передней поверхностью 5 матрицы 2 и экструдируемым материалом 6. Дно 7 вставки 3 при помощи гибкого элемента 8 соединяли с катушкой моталки (не показана) и при помощи задатчика регулятора натяжения задавали усилие, в данном случае равное 0,15 кг. The insert 3 was placed so that the bell 4 was inside the container, between the front surface 5 of the matrix 2 and the extrudable material 6. The bottom 7 of the insert 3 was connected to the winder coil (not shown) using a flexible element 8, and the force was set using the adjuster of the tension regulator, in this case, equal to 0.15 kg.

Выдавливание осуществляли через раструб 4 во внутреннее отверстие 9 вставки 3, имеющее цилиндрическую форму. Выдавленный передний конец изделия, прочно захваченный вставкой 3, предварительно соединенной с катушкой моталки, наматывался на нее, после чего наматывалось все изделие, с постоянным усилием натяжения, величина которого задавалась меньше, чем сила, вызывающая деформацию горячего металла, выходящего из матрицы. При этом привод моталки включали в следующих режимах: одновременно с пуском экструзионного колеса или с небольшим опережением, либо запаздыванием. В любом случае усилие натяжения поддерживали постоянным независимо от скорости прессования. Extrusion was carried out through the bell 4 into the inner hole 9 of the insert 3, having a cylindrical shape. The extruded front end of the product, firmly gripped by the insert 3, previously connected to the reel coil, was wound on it, after which the entire product was wound, with a constant tension force, the magnitude of which was set less than the force causing the deformation of the hot metal leaving the matrix. At the same time, the winder drive was switched on in the following modes: simultaneously with the start of the extrusion wheel or with a slight advance or delay. In any case, the tension force was kept constant regardless of the pressing speed.

Для повышения прочности сцепления вставки с передним концом изделия на внутренней поверхности раструба 4 можно выполнить углубления (лунки), а внутреннее отверстие вставки 3 можно выполнить под некоторым углом к передней поверхности матрицы. To increase the adhesion strength of the insert with the front end of the product, recesses (holes) can be made on the inner surface of the socket 4, and the inner hole of the insert 3 can be made at an angle to the front surface of the matrix.

Пример 2. Методом непрерывного прессования получали проволоку из алюминия марки А5. Все технологические операции выполняли в соответствии с примером 1. Example 2. By continuous pressing, a wire of aluminum grade A5 was obtained. All technological operations were performed in accordance with example 1.

Материал экструдировали в горячем состоянии при Т 300^oC. Механические характеристики А5 при Т 300^oC следующие: s_в 18 МПа, σ_0,2 10 МПа, δ 80% вытяжка составляла 5. Материалом для вставки служил также алюминий марки А5, характеристики которого соответствует характеристикам, приведенным в примере 1.The material was extruded hot at T 300 ^o C. The mechanical characteristics of A5 at T 300 ^o C are as follows: s _at 18 MPa, σ _0.2 10 MPa, δ 80% extraction was 5. The material for the insert was also aluminum grade A5, characteristics which corresponds to the characteristics given in example 1.

Процесс осуществляется аналогично описанному в примере 1. The process is carried out similarly to that described in example 1.

Как видно из сравнения механических свойств материалов вставок и экструдируемого металла, материал вставки выбирают пластичным, но он должен иметь более высокие или равные с экструдируемым металлом прочностные свойства. При испытании материалов с указанными свойствами расплющивания вставок не происходило. As can be seen from a comparison of the mechanical properties of the materials of the inserts and the extrudable metal, the material of the insert is plastic, but it should have higher or equal strength properties to the extruded metal. When testing materials with the indicated properties, flattening of the inserts did not occur.

Пример 3. Методом непрерывного прессования получали плоские изделия (фиг. 4, 5), а именно электротехнические шины из материала согласно примеру 1. Отличие состояло в том, что для изготовления этого вида изделий вставку 10 выполняли в виде пластины с раструбом 11, изготовленным в форме "зева". Кромки "зева" выполняли заостренными, либо с лунками для удержания переднего конца изделия при выходе из рабочей зоны матрицы. Example 3. Flat products were obtained by continuous pressing (Fig. 4, 5), namely, electrical busbars made of material according to Example 1. The difference was that for the manufacture of this type of product, insert 10 was made in the form of a plate with a bell 11 made in pharynx. The edges of the "pharynx" were made pointed, or with holes to hold the front end of the product when leaving the working area of the matrix.

Пример 4. Методом непрерывного прессования получали полые изделия (трубы) (фиг. 6). Материал для экструзии и материал вставки соответствовали примеру 1. Все технологические операции также выполняли в соответствии с примером 1. При этом вставку 12 выполняли в форме стакана. Захват переднего конца изделия производили аналогично способу, описанному в примере 1. Отличие заключалось в том, что обжатие экструдируемого металла раструбом стакана происходило между матрицей 13 и неподвижной оправкой 14. Example 4. The method of continuous pressing received hollow products (pipes) (Fig. 6). The extrusion material and the insert material corresponded to example 1. All technological operations were also performed in accordance with example 1. In this case, the insert 12 was made in the form of a glass. The capture of the front end of the product was carried out similarly to the method described in example 1. The difference was that the compression of the extrudable metal by the bell of the glass occurred between the matrix 13 and the stationary mandrel 14.

Таким образом, предложенный способ существенно расширяет технические возможности известного способа непрерывного прессования различных профилей из длинномерных и непрерывных заготовок, позволяя осуществлять операцию наматывания изделия на катушку моталки в качестве неотъемлемой части процесса непрерывного прессования изделий. Thus, the proposed method significantly expands the technical capabilities of the known method for continuously pressing various profiles from lengthy and continuous billets, allowing the operation of winding the product on the reel coil as an integral part of the continuous pressing of products.

Предлагаемым способом можно изготавливать широкую номенклатуру полых и сплошных профилей "бесконечной" длины, таких как проволока, электротехнические шины, уголки, радиаторные трубы, кабели со стальным сердечником и пр. The proposed method can produce a wide range of hollow and continuous profiles of "infinite" length, such as wire, electrical tires, corners, radiator pipes, cables with a steel core, etc.

Способ успешно прошел экспериментальные испытания в АО "Свердловэнерго". ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 The method has successfully passed experimental tests in JSC Sverdlovenergo. YYY2 YYY4

Claims

A method of continuously pressing articles of non-ferrous metals and alloys, comprising supplying metal to a container, extruding it through a die and winding the resulting product onto a winder coil, characterized in that an insert having a socket and a bell is placed in the working zone of the matrix before pressing begins a blind hole, after which it is connected to the coil of the winder, and the extrusion of the front end of the product is carried out through the socket into the insert hole, while the value of the tensile strength of the insert material is selected no less than extruded metal.