Пресс-шайба для экструзии алюминия
Пресс-шайба
Пресс-шайба является самым критическим элементом прессового оборудования, которое применяют в процессе экструзии алюминия (рисунок 1). От нее зависит как качество прессованной продукции, так и производительность пресса в целом.
Рисунок 1 – Схема прямого экструзионного пресса [1]
Что влияет на работу пресс-шайбы
Хорошая работа пресс-шайбы зависит от многих факторов, например:
- центрирование (выверка) пресса в целом,
- величина и характер распределения температуры контейнера,
- температура и физические свойства алюминиевой заготовки,
- правильная смазка,
- регулярность технического обслуживания.
Функции пресс-шайбы
Функции пресс-шайбы могут показаться на первый взгляд очень простыми. Эта деталь, которая является как бы продолжением пресс-штемпеля (пуансона), предназначена для того, чтобы непосредственно продавливать размягченный нагревом алюминиевый сплав через матрицу. Пресс-шайба должна выполнять следующие функции:
- Передавать усилие пресса на сплав в каждом цикле прессования в условиях высокой температуры
- Быстро расширяться до заданного предела под воздействием давления и оставлять на втулке контейнера только тонкий слой алюминиевого сплава
- Легко отделяться от заготовки после окончания ее прессования
- Не захватывать никаких газов. Захваченный газ может вызывать повреждения втулки контейнера или самой пресс-шайбы
- Способствовать решению небольших проблем с центровкой пресса
- Иметь возможность быстрого монтажа/демонтажа на пресс-штемпеле
Максимальный износ пресс-штемпелей обычно происходит на передней их части. В результате этого пресс-штемпель требует замены или ремонта. Поэтому их изготавливают из сталей с высоким сопротивлением износу. Обычно достаточно поменять только наружное кольцо, а остальные детали продолжают работать. Это очень важно для сокращения простоев пресса [2].
Пресс-шайба должна работать свободно внутри контейнера, чтобы обеспечивать максимальную производительность пресса. Это должно обеспечиваться хорошей центровкой пресса. Отклонение движения пресс-штемпеля от оси центрования пресса обычно легко выявляется по неравномерному износу, который виден на кольце пресс-шайбы. Поэтому центрование (выверка) пресса должна производится регулярно и тщательно.
Сталь для пресс-шайбы
Пресс-шайба – это часть прессового инструмента, которая подвергается большому давлению. Пресс-шайбы изготавливают из инструментальной штамповой стали – Н13 по американской классификации. Отечественный аналог этой стали – сталь 4Х5МФ1С. Перед началом работы пресса пресс-шайбу подогревают до температуры не менее 300 ºС. Это повышает сопротивление стали термическим нагрузкам и предотвращает образование трещин из-за термических ударов.
Рисунок 2 – Пресс-шайба производства компании Damatool из стали H13 [2]
Температура заготовки, контейнера и матрицы
Чрезмерно нагретая заготовка (выше 500 ºС) будет снижать давление на пресс-шайбу в ходе прессования. Это может привести к недостаточному расширению пресс-штемпеля и, как следствие, выдавливанию металла заготовки в зазор между пресс-шайбой и втулкой контейнера. Это может снижать срок службы пресс-шайбы и даже к значительным пластическим деформациям ее металла. Аналогичные случаи могут быть связаны с контейнерами, которые имеют различные зоны нагрева.
Прилипание пресс-шайбы к заготовке является действительно серьезной проблемой. Это особенно часто случается на длинных заготовках и с мягкими сплавами. Современным методом борьбы с этим является нанесение на торец заготовки смазки на основе нитрида бора.
Техническое обслуживание пресс-шайбы
Пресс-шайбу необходимо подвергать контролю каждый день:
- Возможное налипание алюминия определяют визуальным осмотром
- Проверяют свободное движение стержня и кольца, а также надежность фиксации всех винтов
- Каждую неделю пресс-шайбу необходимо снимать с пресс-штемпеля и подвергать очистке в ванне для травления матриц.
- В ходе эксплуатации пресс-шайбы может наблюдаться чрезмерное ее расширение. Необходимо контролировать, чтобы это расширение не было слишком большим. Чрезмерное увеличение диаметра пресс-шайбы может значительно сокращать срок ее службы
Источники:
1. Saha P. K. Aluminium Extrusion Technology, ASM International, 2000
