Радиальное СВС- прессование круглых цилиндров с криволинейной деформируемой поверхностью характеризуется куполообразной формой и низкой размерной точностью спрессованных заготовок. Вполне логичным представляется технологический вариант, при котором шихтовая заготовка имеет форму сегментного цилиндра и ее верхняя деформируемая поверхность является частично плоской (рис. 7.13). Для схемы радиального СВС-прессования сегментных цилиндров, кроме начальной высоты оболочки hоб варьируемым параметром является начальная высота плоской площадки hпл
(см. рис. 7.13).

 

На рис. 7.14 приведены результаты расчета формы сечения спрессованной заготовки в зависимости от начальных высот площадки hпл и оболочки hоб. Изменение формы исходного цилиндра с круглой на сегментную приводит к изменению формы спрессованной заготовки – на верхней деформируемой поверхности вместо купола образуется кратер. Максимальная высота стенки кратера  hкр (см. рис. 7.14) определяет величину  припуска  на  механическую обработку и может служить количественной мерой размерной точности спрессованной заготовки.

Увеличение начальной толщины оболочки hоб сопровождается повышением размерной точности и средней относительной плотности заготовки r1 (рис. 7.15). При этом кривые hкр(hоб) с увеличением hоб асимптотически приближаются к предельным значениям, зависящим от величины начальной высоты плоской площадки hпл. При одинаковой начальной толщине оболочки hоб уменьшение высоты плоской площадки hпл также способствует уменьшению величины припуска hкр и повышению размерной точности.

При выборе оптимальных значений hпл и hоб кроме минимальной величины hкр следует учесть еще два условия. Первое условие является геометрическим – дно кратера не должно находиться ниже уровня диаметрального сечения заготовки с координатой у = 0. Второе условие касается качества спрессованного материала – центральная верхняя часть сечения заготовки, в которой выполняется профиль сопла, должна иметь минимальную пористость. Среди исследованных вариантов технологических параметров геометрическому условию удовлетворяют два варианта: hпл = 12 мм; hоб = 20 мм и
hпл = 9 мм; hоб = 10 мм. Выбор окончательного варианта осуществляется на основании результатов расчета распределения относительной плотности по сечению заготовки (рис. 7.16).

При начальной высоте плоской площадки hпл = 12 мм верхние ²рабочие² объемы заготовки уплотняются до беспористого состояния (см. рис. 7.16, а). Уменьшение высоты hпл сопровождается уменьшением объема и массы уплотняемого  материала  в  верхней  части  заготовки.  При  начальной  высоте hпл = 9 мм, когда у кругового цилиндра удалено приблизительно 20% его объема и массы, оставшегося материала недостаточно для уплотнения верхних объемов заготовки до беспористого состояния. Поэтому, несмотря на локализацию пластической деформации и плотности в верхних объемах заготовки, они остаются рыхлыми, и пористость здесь составляет не менее 15% (см. рис. 7.16, б). В итоге по совокупности показателей качества оптимальным является вариант со следующими технологическими размерами: hпл = 12 мм и hоб = 20 мм.

 

 

 

а                                                                           б

в

Р и с. 7.14. Форма сечения заготовки при радиальном

 СВС-прессовании сегментного цилиндра:

1 – hоб = 10 мм; 2 – 15 мм; 3 – 20 мм;

а – =15 мм; б – =12 мм; в – =9 мм

 

hкр, мм     а                                                                           б

Р и с. 7.15. Влияние начальной высоты оболочки hоб на размерную точность hкр (а) и среднюю относительную плотность заготовки r1 (б): 1 – hпл = 15 мм; 2 – hпл = 12 мм; 1 – hпл = 9 мм

 

 

r » 0,85   r = 1     а	б
Р и с. 7.16. Зоны максимальной относительной плотности r при технологических размерах hпл = 12 мм; hоб = 20 мм (а) и hпл = 9 мм; hоб = 10 мм (б)

 

Следует отметить, что размеры области беспористого материала служат ограничением на размеры профиля сопла. Для рассматриваемой схемы характерна небольшая (~ 2 мм) глубина беспористой области, и прессование сегментного цилиндра может быть рекомендовано для изготовления изделий с неглубоким профилем сопла.

Экспериментальная проверка математической модели процесса радиального СВС-прессования сегментного цилиндра была проведена для заготовки с hпл = 12 мм и двумя значениями начальной высоты оболочки: hоб = 5 мм и hоб = 20 мм (рис. 7.17).

Расчет

< Предыдущая		Следующая >