HomeОбработка стали › Установки гидростатического давления

Установки гидростатического давления

Установки гидростатического давленияИмеются установки с непосредственным созданием гидростатического давления в контейнере и с вынесенным источником создания давления жидкостью. Установки с непосредственным созданием давления жидкостью в контейнере оборудуют на базе гидравлических вертикальных прессов. Усилие пресса передается на плунжер, который создает давление жидкости, находящейся в контейнере.

 

Колонны , соединенные с фланцем контейнера, приводятся в движение вспомогательной гидравлической системой, расположенной под плитой пресса, и плотно прижимают контейнер к матрице — держателю. Вспомогательной гидросистемой создаются усилия 0,9 Мн (90 Т) на прижим и, 1,8 Мн (180 Т) на подъем, этой же системой обеспечивается подъем и опускание контейнера, который направляется четырьмя точно пригнанными кронштейнами. На подобных установках можно проводить прессование при нагреве заготовки до 260° С, если изготовить контейнер из специальной стали.

Установка с вынесенным источником гидростатического давления имеет некоторые преимущества по сравнению с установками, обеспечивающими непосредственное создание гидростатического давления в контейнере, а именно: отсутствуют подвижные уплотнения в контейнере, обеспечивается прессование заготовок больших диаметров, возможно использование источников высокого давления для нескольких контейнеров. Однако установки с вынесенным источником давления более громоздки, требуют применения трубопроводов высокого давления, соблюдения более строгих мер безопасности.

Для создания высокого давления в установке рассматриваемого типа могут применяться плунжерные насосы, гидрокомпрессоры и мультипликаторы. В данной установке применены два мультипликатора, которые предназначены для ступенчатого повышения давления жидкости. Оба мультипликатора имеют одинаковую конструкцию и отличаются тем, что мультипликатор М12 рассчитан на давление 1,2 Гн/м2 (12 000 кГ/см2), а М20 на давление 2,0 Гн/м2 (20 000 кГ/см2).

 

В цилиндре низкой стороны перемещается поршень, соединенный с плунжером движущимся в канале цилиндра высокой стороны. Высокое давление возникает вследствие разности диаметров поршней низкого давления и плунжера цилиндра высокого давления. Гидросистема низкого давления работает на минеральном масле при давлении до 120 Мн/м2 (1200 кГ/см2), предназначена для питания низкой стороны мультипликаторов, гидроприжима контейнера и сервопривода гидровентиля.

 

В этой системе используются насосы с электроприводом типа НЖР, а также ручные насосы. Гидросистема высокого давления работает на жидкости, состоящей из смеси глицерина с этиленгликолем, и предназначена для осуществления гидростатического выдавливания. Заполнение гидросхемы рабочей жидкостью осуществляется под давлением до 150 Мн/м2 (1500 кГ/см2) с помощью ручного насоса или насоса с электродвигателем типа НЖР через ручной вентиль.

 

Принцип действия установки следующий: заготовка помещается в контейнер и после этого нагнетается рабочая жидкость в систему высокого давления, при этом плунжеры- мультипликаторов подымаются в верхнее рабочее положение. После достижения давления 150 Мн/м2 (1500 кГ/см2) вентиль перекрывается и в цилиндр низкого давления мультипликатора М12 нагнетается масло до тех пор, пока давление в системе высокого давления не достигнет 1,2 Гн/м2 (12 000 кГ/см2).

 

Если этого давления недостаточно, то в цилиндр гидровентиля подается масло, под давлением которого отсекается мультипликатор М.12 от системы, высокого давления. После этого в мультипликаторе М20 нагнетается масло и давление в системе возрастает до той величины, которая необходима для выдавливания заготовки, но не свыше давления 2 Гн/м2 (20 000 кГ/см2), на которые рассчитана система.

 

Соединение матрицы и корпуса контейнера осуществляется специальным гидроприжимом. Гидроприжим дает возможность дистанционно в очень точных пределах регулировать усилие поджима матрицы к корпусу контейнера при изменении давления жидкости внутри его и тем самым исключить утечку жидкости, а также предотвратить разрушение матрицы.

 

В установке подобного типа благодаря небольшому объему рабочей жидкости, находящейся в гидросистеме высокого давления, удается довольно плавно регулировать скорость истечения металла при выдавливании (от 1 0,3 до 1,0 м/сек) путем изменения количества масла, подаваемого в цилиндры низкой стороны мультипликаторов.

 

Если при гидроэкструзии хрупких металлов изделие выходит из матрицы с трещинами, то в этих случаях металлы при деформации жидкостью высокого давления выпрессовываются. в жидкость с меньшим давлением. Например, при гидроэкструзии с давлением 3 Гн/м2 (30 ООО кГ/см2) изделие поступает в жидкость с давлением 1 Гн/м2 (10 000 кГ/см2).

 

Гидростатическое прессование с противодавлением  более сложно в осуществлении. Этим способом можно прессовать заготовки относительно малых размеров, так как полученное изделие ограничивается длиной резервуара, в котором создается противодавление.

Установка работает по следующей схеме: через штуцер 19 нагнетается жидкость в цилиндр прямого хода пресса и давлением на поршень герметизируется верхняя и нижняя часть цилиндра высокого давления. Обратный ход пресса осуществляется давлением жидкости, подаваемой через штуцер 17. В цилиндр высокого давления жидкость от гидрокомпрессора подается через штуцер, а контроль давления осуществляется пружинным манометром, установленным на гидрокомпрессоре.

 

В качестве рабочей жидкости применяют смесь керосина и трансформаторного масла в соотношении 1 :2. Подаваемая в цилиндр жидкость давит на матрицу, сжимает пружину, под действием которой притертые торцовые поверхности матрицы и внутреннего канала цилиндра высокого давления смыкаются.

 

Контроль давления осуществляется пружинным манометром высокого давления, присоединяемым к штуцеру 23. Вследствие созданного перепада давлений происходит деформация заготовки, и после окончания процесса изделие извлекается из приемника. Гидростатическое прессование может производиться также с усилением давления (рис. 103) на торец заготовки посредством пуансона.

 

В результате этого создается давление несколько большее, чем гидростатическое давление на боковую поверхность, что позволяет увеличить вытяжку при выдавливании металлов без повышения прочности контейнера. Кроме того, по мере выпрес-совывания в контейнере уменьшается количество жидкости, вследствие чего резко снижается запас энергии, образующийся в результате сжатия жидкости, и создается возможность прессования без прессостатка, а также с широким регулированием скорости истечения.

 

Примером установки для гидростатического прессования с усилением является Двухконтейнерная и двух-плунжерная установка промышленного типа, изготовляемая фирмой Филдинг (Англия).

 

Один контейнер используется для выдавливания заготовок, а второй — в качестве цилиндра для рабочей жидкости и создания в нем гидростатического давления. Оба плунжера имеют продольные отверстия для прохода рабочей жидкости. Один из них служит для создания гидростатического давления жидкости, а второй является одновре-менно и пуансоном, с помощью которого задается заготовка в контейнер и создаются необходимые напряжения на ее торце.

 

На этой установке можно проводить гидростатическое выдавливание с противодавлением и без него, с усилением, а также выдавливание при сверхвысоком давлении.

В последнее время большое внимание уделяется использованию гидростатического прессования с усилением (гидромеханического прессования) для получения тонкостенных труб.

 

Пуансон, воздействуя через уплотнительные прокладки и обтюратор, сообщает жидкости необходимое давление. Под действием этого давления прессшайба, в которую вставлена игла, выдавливает металл трубной заготовки через очко матрицы. При этом жидкость из нижней полости контейнера перетекает в сообщающуюся с ней верхнюю полость через отверстия в пресс-шайбе.

 

Разность поверхностей воздействия жидкости сверху и снизу прессшайбы приводит к тому, что на торце заготовки возникают контактные напряжения, превышающие давление бокового подпора жидкости. Допуская в первом приближении, что нагрузка прессшайбы полностью распределяется на торец заготовки, можно записать величину максимально возможного превышения контактного давления на торце заготовки в зависимости от величины нескомпенсированной площади, которой является площадь поперечного сечения иглы.

 

Формула показывает, что при достаточно большом диаметре иглы относительная разница между контактным напряжением и боковым давлением может достигнуть значительной величины. Тогда при прессовании тонкостенных труб из заготовок с тонкими стенками может наблюдаться потеря устойчивости заготовки.

 

При прессовании труб из заготовок с большей толщиной стенок одновременно с процессом истечения трубы через очко матрицы наблюдается процесс осадки заготовки в контейнере до соприкосновения ее со стенками контейнера. При этом, во-первых, заготовка наклёпывается в процессе осадки и, во-вторых, возникают силы трения по поверхности контакта металла и контейнера.

 

С целью уменьшения или устранения явления осадки В. И. Залесский и Б. С. Векшин предложили схему гидромеханического прессования, в которой часть площади иглы

Легко видеть, что при одинаковой величине dK и da наступает равенство бокового и торцового давления, т. е. процесс чисто гидравлического прессования. Однако для прессования тонкостенных труб рекомендуется выполнять инструмент таким образом, чтобы торцовое давление превышало боковой подпор, но не более чем на 12%.

 

При этом улучшаются условия герметизации между заготовкой, прессшайбой, иглой и матрицей, облегчаются условия работы контейнера, уменьшается вязкость жидкости, улучшается чистота поверхности прессуемой трубы. Установка для гидроэкструзии может иметь устройства для нагрева жидкости или заготовки. Прессование может осуществляться как в направлении движения плунжера, так и в обратном направлении при горизонтальном или вертикальном расположении контейнера.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.