Пресування труб та порожніх профілів, Професія
Вище ми розглянули технологію пресування профілів, які мають суцільний поперечний переріз. А як пресують порожнисті профілі — труби, фасонні профілі з одним чи кількома отворами різної форми? Відомі два основні різновиди технології пресування порожнистих профілів: 1) з оправкою із порожнистої заготовки; 2) із суцільної заготівлі. На рис, 9 показана схема інструментальної оснастки та послідовність пресування труб з порожнистої заготовки. Часто його здійснюють на спеціальних трубних пресах. Ці преси відрізняються від профільних тим, що мають додатковий гідравлічний циліндр для незалежного пересування оправки - так звану систему прошивки. Порожнину в заготівлі, куди входить оправлення, виготовляють шляхом прошивки на пресі, проточки на верстаті токарному або отримують при виливку.
При пресуванні на пресах з прошивною системою оправлення входить у порожнину заготовки і через неї - матрицю. У той час як метал випресовується, вона утримується прошивною системою в матриці в тому самому положенні, і швидкість руху металу щодо оправки при цьому найвища. Такий спосіб називається пресуванням труб із нерухомою оправкою. Зазор між матрицею та оправкою, що заповнюється металом, і визначає поперечний переріз труби.
Але труби можна пресувати і профільних пресах. При цьому оправлення кріпиться в прес-штемпелі і також входить у порожнину заготовки, а потім у матрицю. Під час руху прес-штемпеля та видавлювання металу оправлення також рухається вперед. Такий спосіб називається пресуванням з рухомою оправкою. Швидкість руху металу щодо оправлення тут менша, ніж у попередньому способі.
Пресування труб та порожніх профілів має деякі особливості. Пресувальники зазвичай прагнуть отримання труб з малою рознесеністю, т. е. домагаються найменшого різницю між товщиною стінок труб у різних місцях поперечного перерізу, і навіть по довжині. Цілком зрозуміло, що чим менше різниця, тим якість труб вища. Різностінність труб залежить від великої кількості умов, але в першу чергу - від рознесеності заготівлі: чим більша різниця заготовки, тим більша й різниця відпресованої з неї труби.
Крім того, різниця труби пов'язана з жорсткістю оправлення і її довжиною: чим коротше і жорсткіше оправлення, тим вона менше відхиляється від осі труби і, отже, менше різниця. Особливо важко досягти правильного (концентричного) розташування оправки щодо каналу матриці, якщо форма отвору не кругла, а має складну несиметричну конфігурацію. При пресуванні таких профілівметал, що випресовується, буде прагнути повернути оправку і віджати її в бік. В результаті утворюється різниця і невідповідність внутрішнього і зовнішнього контурів порожнистого профілю.
Важливим показником якості труб є якість їхньої внутрішньої поверхні. Для її поліпшення необхідно мати досить чисту внутрішню поверхню заготівлі та змащувати оправлення перед пресуванням будь-яким технологічним мастилом. Для полегшення сходження відпресованої труби з оправки її роблять злегка конусною - це знижує кількість подряпин та надирів усередині труб.
Особливий інтерес в даний час представляє пресування порожнистих профілів із суцільної заготівлі, по-перше, тому, що отримання порожнистої заготівлі є далеко не просте завдання, що вимагає витрат праці значно більших, ніж для заготівлі суцільного перерізу, а також спеціального обладнання. Крім того, і це надзвичайно важливо, у такий спосіб можна пресувати порожнисті прес-вироби будь-якої конфігурації як зовнішнього, так і внутрішнього контуру. Цікава матриця особливої конструкції (рис. 10): вона поєднує в собі безпосередньо матрицю, тобто деталь інструменту, який оформляє зовнішню конфігурацію профілю, і оправлення, що формує внутрішній контур. На цьому малюнку стрілками показано рух потоків металу, що обгинають розсікач (верхню частину матриці) і входять у зварювальну зону, де розділені потоки металу зварюються в монолітний прес-виріб. Таку матрицю називають комбінованою, іноді ще язичковою. Для неї характерна дуже невелика довжина оправлення та жорстка установка оправлення щодо матриці. При такій конструкції виходять порожнисті профілі з найменшою рознесеністю, а оправлення тут може бути будь-якої форми, оскільки вона не скручуватиметься і згинатиметься при пресуванні.Отже, є умови для отримання доброякісних виробів будь-якої складної конфігурації.
Стрілками показано рух потоків металу, що обгинають розсікач (верхню частину матриці) і входять у зварювальну зону, де розділені потоки металу зварюються в монолітний прес-виріб.
Суть процесу така. При пресуванні нагрітої заготовки вона розділяється частиною матриці - "ножем" розсікача на кілька потоків, які огинають ніж і входять до так званої зварювальної зони. Тут під впливом високих тисків і температур потоки стикаються і за відсутності різних забруднень на місці контакту зварюються навколо оправки. Потім метал вже у вигляді міцно звареної заготовки, усередині якої знаходиться оправлення, випресовується через канал матриці, утворюючи заданий порожнистий прес-виріб. Звісно, так можна пресувати не кожен метал. Наприклад, м'які алюмінієві сплави добре зварюються в умовах пресового зварювання та пресуються у профілі складної конфігурації. З таких сплавів у промислових масштабах пресують дуже довгі труби, у стінках яких по всій їхній довжині розташовано кілька отворів малого діаметра. Жодними іншими способами, крім пресуванням через комбіновану матрицю, такі труби не отримати. Можна назвати багато прикладів пресування дуже складних профілів з м'яких алюмінієвих сплавів. Однак високоміцні алюмінієві сплави зварюються незадовільно, тому комбіновані матриці їх не пресують. Ряд титанових сплавів може зварюватися цілком задовільно, але пресування їх через комбінованіматриці також неможливо - на сьогодні ще відсутні інструментальні матеріали, з яких можна було б створити досить стійку комбіновану матрицю, яка витримує температуру близько 1000 ° С та тиску близько 600-800 МПа. Адже саме за таких умов пресуються титан і сталь. Тому в даний час через комбіновані матриці пресують переважно м'які алюмінієві та деякі магнієві сплави. З них у великих кількостях отримують такі профілі, які застосовують у різних галузях техніки — від авіабудування до будівництва будівель.