RU2105621C1

RU2105621C1 - Method for hot extrusion of metal at active action of friction forces and hydraulic extrusion press for performing the same

Info

Publication number: RU2105621C1
Application number: RU93050907A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Щерба; Владимир Николаевич Данилин; Владимир Сергеевич Разумкин; Владимир Николаевич Алферов; Александр Кузьмич Свинарев
Original assignee: Валерий Николаевич Щерба; Владимир Николаевич Данилин; Владимир Сергеевич Разумкин; Владимир Николаевич Алферов; Александр Кузьмич Свинарев
Priority date: 1993-11-10
Filing date: 1993-11-10
Publication date: 1998-02-27
Also published as: EP0747144A4; WO1995013150A1; EP0747144A1

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely hot extrusion of metal at active action of friction forces for manufacturing rods and shapes. SUBSTANCE: method comprises steps of placing blank in container and extruding it through die for receiving necessary shape and dimensions of product. Extrusion is realized by means of extrusion ram at simultaneously moving container and said ram. Motion speed of container is more than that of extrusion ram. Motion speed of container is set according to extrusion rate and temperature range of blank. Ratio of motion speed values of container and ram is in range 1.05-1.03. Hydraulic extrusion press includes front and rear cross beams rigidly secured to press frame. Main power cylinder and cylinders for moving container connected with high and low pressure circuits are mounted on rear cross beam. Traverse bar is secured to rear cross beam. Traverse bar supports additional cylinder, whose plunger carries extrusion ram. Extrusion ram, container and hollow cylinder are mounted coaxially with possibility of reciprocation motion along lengthwise axis. Hollow extrusion ram is secured to front cross beam of frame. Additional cylinder and cylinders for moving container are hydraulically connected with throttling device being in the form of at least one stabilizing cylinder. Stabilizing cylinder includes cylindrical body in which plunger is arranged. One of stabilizing members of said cylinder is secured to rear cross beam, another is rigidly connected with traverse bar. Inner cavity of stabilizing cylinder is connected with inner cavity of additional cylinder. EFFECT: enhanced efficiency of method, improved design of press. 25 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способу горячего экструдирования металла с активным действием сил трения и установке для его осуществления, и может быть использовано для получения прутков и профилей, находящих применение в авиастроении, строительстве, автомобилестроении и т.д. The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to a method of hot extrusion of a metal with the active action of friction forces and an installation for its implementation, and can be used to obtain rods and profiles that are used in aircraft, construction, automotive, etc.

Обычный известный способ горячего экструдирования металла включает в себя следующие операции: нагрев слитка в печи, подача его в контейнер и выдавливание слитка через канал матрицы с одновременным движением пресс-штемпеля и контейнера. Полученное изделие транспортируют на стол охлаждения, а оставшийся пресс-остаток отделяют от матрицы и помещают в отходы. The usual known method of hot extrusion of metal includes the following operations: heating the ingot in the furnace, feeding it into the container and extruding the ingot through the die channel with the simultaneous movement of the stamp and the container. The resulting product is transported to a cooling table, and the remaining press residue is separated from the matrix and placed in waste.

Известен способ прессования металла и сплавов, включающий нагрев металлической заготовки, помещение ее в контейнер, экструдирование ее и удаление изделия и пресс-остатка (см. патент N 2675125). A known method of pressing metal and alloys, including heating a metal billet, placing it in a container, extruding it and removing the product and press residue (see patent N 2675125).

В процессе экструдирования контейнер и пресс-штемпель перемешают с различными сочетаниями их взаимной скорости, но исключающими превышение скорости контейнера над скоростью пресс-штемпеля. During the extrusion process, the container and the stamp are mixed with various combinations of their mutual speed, but excluding the excess speed of the container over the speed of the stamp.

В указанном способе в одном крайнем случае контейнер неподвижен, а перемешают только пресс-штемпель, выдавливая слиток через канал матрицы. В этом случае реализуется способ, называемый прямым, и получаемые изделия имеют качественную поверхность. In this method, in one extreme case, the container is stationary, and only the press stamp is mixed, squeezing the ingot through the matrix channel. In this case, a method called direct is implemented, and the resulting products have a high-quality surface.

В то же время при прямом способе заготовку перемешают относительно контейнера, поэтому на контактных поверхностях слитка образуются реактивные силы трения, направленные в противоположную сторону от направления истечения металла. Это обстоятельство требует приложения значительных энергозатрат для их преодоления. Кроме того, характер течения металла при прямом способе экструдирования характеризуется большой неравномерностью, что может явиться причиной возникновения внутренних дефектов продукции. В другом крайнем случае согласно указанному способу одновременно перемешают контейнер и пресс-штемпель с одинаковыми скоростями. Такой способ называется обратным. В этом случае нет необходимости преодолевать силы трения между контейнером и заготовкой, поэтому для осуществления этого процесса требуется значительно меньше энергетических затрат. Полученные изделия не имеют внутренних дефектов, но для экструдирования требуются слитки с обточенной наружной поверхностью, что требует больших дополнительных экономических затрат. At the same time, in the direct method, the workpiece is mixed relative to the container, therefore, reactive friction forces are formed on the contact surfaces of the ingot, directed in the opposite direction from the direction of metal flow. This circumstance requires the application of significant energy costs to overcome them. In addition, the nature of the metal flow in the direct extrusion process is characterized by great non-uniformity, which may cause internal product defects. In another extreme case, according to the specified method, the container and the stamp are simultaneously mixed at the same speeds. This method is called the reverse. In this case, there is no need to overcome the frictional forces between the container and the workpiece; therefore, this process requires significantly less energy costs. The resulting products have no internal defects, but for extrusion requires ingots with a turned outer surface, which requires large additional economic costs.

При обратном способе экструдирования неравномерность течения металла остается, хотя и уменьшается по сравнению с прямым способом экструдирования. Неравномерность в течении металла приводит к неоднородности структуры и физико-механических свойств, по длине и сечению изделий. With the reverse extrusion method, the uneven flow of the metal remains, although it decreases compared to the direct extrusion method. Unevenness in the metal flow leads to heterogeneity of the structure and physico-mechanical properties, along the length and cross section of the products.

Кроме того, для описанного способа прессования характерно наличие значительного градиента скоростей в очаге деформации, что ограничивает предельные скорости истечения при прессовании целого ряда сплавов. По той же причине в канале матрицы на поверхности изделий возникают значительные растягивающие напряжения, которые могут привести к появлению трещин. In addition, the described pressing method is characterized by the presence of a significant velocity gradient in the deformation zone, which limits the limiting flow rates during pressing of a number of alloys. For the same reason, significant tensile stresses arise in the matrix channel on the surface of the products, which can lead to cracking.

В указанном способе экструдирования предусмотрено, что часть процесса можно вести одним способом, а другую часть процесса другим способом. Кроме того, скорость перемещения контейнера может быть несколько меньшей, чем скорость перемещения пресс-штемпеля. Однако каждому реализуемому способу соответственно присущи те указанные недостатки к какому способу он ближе относится. The specified extrusion method provides that part of the process can be conducted in one way, and the other part of the process in another way. In addition, the speed of movement of the container may be slightly lower than the speed of movement of the press stamp. However, each implemented method, respectively, is inherent in those indicated disadvantages to which method it is closer to.

Известно устройство (см. патент US 2675125), позволяющее экструдировать металл прямым, обратным или смешанным методами (в процессе экструдирования один способ меняется на другой). A device is known (see US Pat. No. 2,675,125), which allows the metal to be extruded by direct, reverse, or mixed methods (during extrusion, one method changes to another).

Устройство содержит смонтированный на станине с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль ее продольной оси контейнер и траверсу с жестко закрепленным на ней плунжером главного цилиндра, неподвижно установленного на задней поперечине. На траверсе установлены два цилиндра перемещения контейнера, плунжера которых жестко закреплены на контейнере. На передней поперечине установлены ретурные (возвратные) цилиндры перемещения контейнера, плунжеры которых также жестко закреплены на контейнере. На траверсе жестко закреплен пресс-штемпель, входящий в контейнер в процессе экструдирования, а с другой стороны контейнера также соосно с ним расположен полый пресс-штемпель, неподвижно установленный на передней поперечине. The device comprises a container mounted on the bed with the possibility of reciprocating movement along its longitudinal axis and a beam with a plunger of the main cylinder rigidly mounted on it, fixedly mounted on the rear cross member. Two cylinders for moving the container are installed on the traverse, the plungers of which are rigidly fixed to the container. On the front cross-member, reture (return) cylinders for moving the container are installed, the plungers of which are also rigidly fixed to the container. A press stamp is rigidly fixed to the traverse, which enters the container during the extrusion process, and on the other side of the container, a hollow stamp is fixed coaxially with it, fixedly mounted on the front cross member.

Внутренние полости силовых гидравлических цилиндров связаны через распределительную коробку с магистралью высокого и низкого давления. The internal cavities of the hydraulic power cylinders are connected through a junction box to the high and low pressure lines.

Нагретую заготовку подающим устройством поднимают на ось пресса. Холостым ходом траверсы ее заталкивают в контейнер. Далее начинают (например) процесс прессования прямым методом. Ретурные цилиндры перемещения контейнера закрывают, а жидкость высокого давления подают в главный цилиндр, а цилиндр контейнера соединяют с магистралью низкого давления. Под воздействием пресс-штемпеля начинают выдавливать заготовку через матрицу. После достижения заданной величины заготовки пресс переводят на обратный способ. Для этого ретурные цилиндры контейнера соединяют с магистралью низкого давления, а цилиндры контейнера закрывают. В этот момент скорости прессующей траверсы и контейнера выравниваются, начинается обратный способ прессования. После достижения заданной величины пресс-остатка процесс останавливают, Пресс-остаток цилиндрами перемещения контейнера выводят из контейнера и отделяют. Изделие удаляют и цикл может быть повторен. The heated billet feed device is raised on the axis of the press. Idle traverse her push into the container. Then begin (for example) the pressing process by direct method. The container return cylinders are closed, and the high-pressure liquid is supplied to the master cylinder, and the container cylinder is connected to the low-pressure line. Under the influence of the press stamp, the workpiece begins to be squeezed out through the die. After reaching the specified value of the workpiece, the press is transferred to the reverse method. For this, the container’s cylinder cylinders are connected to the low-pressure line, and the container cylinders are closed. At this point, the speed of the pressing beam and the container are leveled, the reverse method of pressing begins. After reaching the set value of the press balance, the process is stopped, the Press balance is removed from the container by the cylinders for moving the container and separated. The product is removed and the cycle can be repeated.

При необходимости на прессе можно экструдировать только прямым или обратным способами. Также возможны их другие сочетания по ходу процесса. If necessary, the press can be extruded only by direct or reverse methods. Other combinations are also possible along the way.

Использование такого устройства позволяет на одной установке экструдировать в зависимости от потребности либо прямым, либо обратным методами, при этом используются преимущества, характерные для того или иного способа. The use of such a device allows extruding on one installation, depending on the need, either by direct or reverse methods, while using the advantages characteristic of a particular method.

В тоже время использование такого устройства очень затруднительно, поскольку требует согласования перемещений одновременно двух гидравлических систем, служащих одна для перемещения контейнера, другая непосредственно для экструдирования металла через матрицу. В процессе прессования значительно уменьшаются усилия на преодоление реактивных сил трения на боковой поверхности между заготовкой и контейнером, вследствие уменьшения длины заготовки. Это приводит к изменению в несколько раз потребного усилия на перемещение контейнера. Такие условия работы требуют специальных дорогостоящих регулирующих устройств подачи рабочей жидкости в рабочие силовые цилиндры. At the same time, the use of such a device is very difficult, since it requires coordination of the movements of two hydraulic systems simultaneously, one serving to move the container, the other directly to extrude the metal through the matrix. During the pressing process, efforts to overcome the reactive friction forces on the side surface between the workpiece and the container are significantly reduced due to the reduction in the length of the workpiece. This leads to a change in several times the required effort to move the container. Such working conditions require special expensive regulating devices for supplying the working fluid to the working force cylinders.

Кроме того, поскольку цилиндры перемещения контейнера и ретурные цилиндры контейнера должны запираться, то на них приходится все усилие пресса. Это приводит к значительному возрастанию давления в них (мультипликации), а, следовательно, к быстрому износу уплотнений и частому ремонту пресса. In addition, since the container moving cylinders and container container cylinders must be locked, they are responsible for all the press force. This leads to a significant increase in pressure in them (animation), and, consequently, to rapid wear of the seals and frequent repair of the press.

Кроме того, данное устройство не позволяет экструдировать с активным действием сил трения. Поэтому изделия получаются с невысоким уровнем механических свойств и неравномерным распределением их по длине и сечению изделий. На этой установке не могут быть достигнуты предельные скорости истечения металла, что снижает производительность процесса. In addition, this device does not allow extruding with the active action of friction. Therefore, products are obtained with a low level of mechanical properties and their uneven distribution along the length and cross section of the products. At this installation, the maximum flow rates of the metal cannot be reached, which reduces the productivity of the process.

Известен другой способ горячего экструдирования с активным действием сил трения, заключающийся в следующем. Слиток, предназначенный для экструдирования, нагревают, помешают в контейнер и далее путем совместного перемещения пресс-штемпеля и контейнера выдавливают 'через канал матрицы, определяющий форму изделия. В процессе экструдирования контейнер перемешают со скоростью, большей скорости перемещения пресс-штемпеля, причем скорость V_с перемещения контейнера (3) устанавливают в зависимости от скорости экструдирования (см. SU, а.с. N 645721, кл. B 21 C 23/08).There is another method of hot extrusion with the active action of friction forces, which consists in the following. The ingot intended for extrusion is heated, placed in a container and then squeezed out by joint movement of the press stamp and the container through the matrix channel, which determines the shape of the product. During the extrusion process, the container is mixed at a speed greater than the speed of movement of the press stamp, and the speed V _{from the} movement of the container (3) is set depending on the speed of extrusion (see SU, A.S. N 645721, class B 21 C 23/08 )

Нагрев заготовки перед прессованием позволяет снизить сопротивление деформации материала и тем самым снизить потребное усилие на проведение процесса. Для экструдирования слиток необходимо поместить в контейнеру и закрыть его с одной стороны матрицей с каналом, соответствующим профилю получаемого изделия, а с другой стороны коротким пресс-штемпелем. Матрицу устанавливают на полый пресс-штемпель, после этого начинают перемешать контейнер и пресс-штемпель, причем скорость контейнера больше скорости пресс-штемпеля, причем скорость V_с перемещения контейнера устанавливают в зависимости от скорости экструдирования. В результате такого перемещения на границе между контейнером и заготовкой реактивные силы трения, характерные для прямого процесса, преобразуются в активные силы трения, направленные в сторону истечения и способствующие ему.Heating the workpiece before pressing allows you to reduce the resistance to deformation of the material and thereby reduce the required effort to carry out the process. For extrusion, the ingot must be placed in the container and closed on one side with a matrix with a channel corresponding to the profile of the product obtained, and on the other hand with a short stamp. The die is mounted on the hollow die, after which the container and the die are mixed, the speed of the container is greater than the speed of the die, and the speed V _{from the} movement of the container is set depending on the speed of extrusion. As a result of such movement at the boundary between the container and the workpiece, the reactive friction forces characteristic of the direct process are converted into active friction forces directed towards the outflow direction and contributing to it.

Такое направление сил трения позволяет несколько выровнять скорость течения металла в канале матрицы, что дает возможность получать более качественные изделия. This direction of the friction forces makes it possible to somewhat equalize the metal flow velocity in the matrix channel, which makes it possible to obtain better products.

Экспериментально установлено, что эффективность данного процесса во многом зависит от условий взаимодействия контейнера с заготовкой, т.е. от степени реализации сил трения активного действия. Поэтому при экструдировании, когда скорость контейнера значительно превышает скорость пресс-штемпеля наблюдается чрезмерный сдвиг контейнера относительно заготовки. Это обстоятельство вызывает интенсивное течение периферийных слоев заготовки, что сопровождается их разогревом, а это в свою очередь влияет на условия отвода выделявшегося тепла из зоны обжима пластически деформируемого металла. Кроме того, повышение температуры периферийных слоев металла заготовки приводит к локализации сдвиговой деформации по сечению заготовки и ограничивает тем самым объемный эффект прессования в режиме использования активного действия сил трения. Это приводит к снижению допустимой скорости прессования и ухудшению качества изделий. It was experimentally established that the effectiveness of this process largely depends on the conditions of interaction of the container with the workpiece, i.e. on the degree of realization of the friction forces of an active action. Therefore, during extrusion, when the speed of the container is significantly higher than the speed of the stamp, an excessive shift of the container relative to the workpiece is observed. This circumstance causes an intensive flow of the peripheral layers of the workpiece, which is accompanied by their heating, and this in turn affects the conditions for the removal of heat generated from the crimp zone of the plastically deformable metal. In addition, an increase in the temperature of the peripheral layers of the metal of the workpiece leads to the localization of shear deformation over the cross section of the workpiece and thereby limits the volumetric pressing effect in the mode of using the active action of friction forces. This leads to a decrease in the permissible pressing speed and a deterioration in product quality.

Кроме того, выбор большего соотношения скорости перемещения контейнера к скорости перемещения пресс-штемпеля требует или уменьшения исходной длины слитка, что ведет к снижению производительности машины, или увеличения длины контейнера, что приводит к усложнению и значительному удорожанию пресса. In addition, the choice of a larger ratio of the speed of movement of the container to the speed of movement of the press stamp requires either a decrease in the initial length of the ingot, which leads to a decrease in the productivity of the machine, or an increase in the length of the container, which leads to a complication and a significant increase in the cost of the press.

Использование в процессе экструдирования кинематического коэффициента ниже оптимальных его значений приводит к локализации сдвиговой деформации в приграничном слое, что повышает неравномерность течения металла и снижает допустимый уровень скорости прессования. The use of a kinematic coefficient below the optimal values during extrusion leads to the localization of shear deformation in the boundary layer, which increases the unevenness of the metal flow and reduces the allowable level of pressing speed.

Известна установка для экструдирования металла с использованием активного действия сил трения (см. SU, а.с. N 645852, кл. B 30 В 15/26, 1979). A known installation for extruding metal using the active action of friction forces (see SU, a.s. N 645852, class B 30 B 15/26, 1979).

Гидравлический экструзионный пресс, содержащий жестко закрепленные на станине переднюю поперечину и заднюю поперечину с неподвижно закрепленными на ней главным силовым цилиндром и цилиндрами перемещения контейнера, сообщающимися с магистралями высокого и низкого давления, дросселирующее устройство, связывающее магистраль высокого давления с цилиндрами перемещения контейнера, установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси станины и расположенные соосно пресс-штемпель, связанный с плунжером главного силового цилиндра, контейнер и полый пресс-штемпель, закрепленный на передней поперечине. В исходном положении плунжер дополнительного цилиндра максимально выдвинут из цилиндра. A hydraulic extrusion press comprising a front cross member and a rear cross member rigidly fixed to the bed with a main power cylinder and container moving cylinders fixedly connected thereto, communicating with high and low pressure lines, a throttling device connecting the high pressure line with container moving cylinders, installed with the possibility of reciprocating movement along the longitudinal axis of the bed and coaxially arranged press stamp associated with the plunger m main power cylinder, container and the hollow ram mounted on the front cross member. In the initial position, the plunger of the additional cylinder is extended as far as possible from the cylinder.

Нагретую заготовку подают на ось пресса и с помощью полого пресс-штемпеля вместе с матрицей заталкивают в контейнер. В главный цилиндр подают жидкость высокого давления и траверсу вместе с контейнером опускают вниз. Начинают стадию распрессовки, а затем экструдирования. В этот момент скорость контейнера и пресс-штемпеля одинакова, происходит обратный процесс экструдирования. После начала истечения металла открывают дроссель и жидкость из дополнительного цилиндра начинает переливаться в магистраль низкого давления. Происходит утапливание плунжера дополнительного цилиндра, что приводит к уменьшению скорости перемещения пресс-штемпеля относительно скорости перемещения контейнера. На боковой поверхности заготовки наводятся силы трения активного действия. The heated billet is fed to the axis of the press and is pushed into the container with the die using a hollow press stamp. High pressure fluid is fed into the master cylinder and the crosshead together with the container is lowered down. Begin the stage of extrusion, and then extrusion. At this moment, the speed of the container and the stamp are the same, the reverse extrusion process takes place. After the outflow of metal begins, the throttle is opened and the liquid from the additional cylinder begins to overflow into the low-pressure line. The plunger of the additional cylinder is heated, which leads to a decrease in the speed of movement of the press stamp relative to the speed of movement of the container. The friction forces of the active action are induced on the side surface of the workpiece.

После достижения заданной величины пресс-остатка процесс экструзии останавливают. Подают жидкость высокого давления в ретурные цилиндры и траверса возвращается в исходное положение. After reaching the set value of the press residue, the extrusion process is stopped. The high pressure liquid is fed into the retour cylinders and the crosshead returns to its original position.

Пресс-остаток отделяют от изделия и удаляют. Матрица устанавливается на полый пресс-штемпель и цикл может быть повторен. The press residue is separated from the product and removed. The die is mounted on the hollow die and the cycle can be repeated.

Данный пресс позволяет проводить процесс с использованием активного действия сил трения. This press allows you to carry out the process using the active action of the friction forces.

В то же время для достижения высокой производительности пресса и получения высокого уровня механических свойств изделий необходимо в процессе прессования строго выдерживать в определенном оптимальном соотношении скорость перемещения контейнера и скорость перемещения пресс-штемпеля. Данный пресс не позволяет точно выдерживать это соотношение. Регулирование скорости перемещения контейнера относительно пресс-штемпеля осуществляется путем выпускания жидкости из дополнительного цилиндра через дроссель в магистраль низкого давления. В процессе прессования, как уже говорилось выше, усилие, потребное на перемещение контейнера, изменяется в несколько раз. Это ведет к таким же изменениям давления в дополнительном цилиндре. Поэтому открытие дросселя на одну и ту же величину в разные стадии процесса ведет к различной величине выпуска жидкости, а следовательно, получению разных соотношений скоростей перемещения контейнерами пресс-штемпеля. На данном прессе невозможно учитывать изменяющиеся условия процесса, в ходе экструдирования металла приходится то открывать, то закрывать дроссель. Отклонение соотношения скоростей перемещений контейнера и пресс-шптемпеля от оптимальных требует значительного снижения скорости экструдирования, изделия получаются с браком и неравномерным распределением механических свойств по длине. At the same time, in order to achieve high press performance and obtain a high level of mechanical properties of products, it is necessary to strictly maintain the speed of movement of the container and the speed of movement of the press stamp in a certain optimal ratio during the pressing process. This press does not allow you to accurately maintain this ratio. The regulation of the speed of movement of the container relative to the stamp is carried out by releasing the liquid from the additional cylinder through the throttle to the low pressure line. In the process of pressing, as mentioned above, the force required to move the container changes several times. This leads to the same pressure changes in the additional cylinder. Therefore, opening the throttle to the same amount at different stages of the process leads to different amounts of fluid release, and therefore, to obtain different ratios of the speeds of movement of the containers of the stamp. In this press, it is impossible to take into account the changing process conditions; during the extrusion of the metal, it is necessary to open or close the throttle. Deviation of the ratio of the speeds of movement of the container and the press die from the optimum requires a significant reduction in the speed of extrusion, the products are obtained with defects and uneven distribution of mechanical properties along the length.

Задачей изобретения является создание такого способа горячего экструдирования металла с активным действием сил трения и гидравлического экструзионного пресса для его осуществления, который бы за счет определенного соотношения скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля позволил увеличить производительность процесса и одновременно регламентировать распределение механических свойств получаемого изделия по его длине. Эта задача решается тем, что в способе горячего экструдирования металла с активным действием сил трения, включающем нагрев подлежащей экструдированию заготовки (1), размещение ее в контейнере (3) и выдавливание через матрицу (5), определяющую форму и геометрические размеры готового изделия, с помощью пресс-штемпеля (4) при одновременном перемещении контейнера и пресс-штемпеля со скоростью перемещения контейнера большей скорости перемещения пресс-штемпеля (4), причем скорость V_с перемещения контейнера (3) устанавливают в зависимости от скорости экструдирования, согласно изобретению скорость V_с перемещения контейнера (3) устанавливают в зависимости от скорости экструдирования или от температурного поля заготовки (1), соотношение скоростей перемещения контейнера (3) и пресс-штемпеля (4) в процессе экструдирования поддерживают в интервале 1,05-1,3, причем большему значению скорости экструдирования соответствует большее значение соотношения скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля.The objective of the invention is the creation of such a method of hot extrusion of metal with the active action of friction forces and a hydraulic extrusion press for its implementation, which would be due to a certain ratio of the speeds of movement of the container and the stamp would increase the productivity of the process and at the same time regulate the distribution of the mechanical properties of the resulting product along its length . This problem is solved in that in a method of hot extrusion of metal with the active action of friction forces, including heating the workpiece to be extruded (1), placing it in a container (3) and extruding through a matrix (5) that determines the shape and geometric dimensions of the finished product, s using a stamp (4) while moving the container and the stamp with a speed of movement of the container at a higher speed of movement of the stamp (4), and the speed V _from moving the container (3) is set depending on the speed according to the invention, the speed V _{from the} movement of the container (3) is set depending on the speed of extrusion or on the temperature field of the workpiece (1), the ratio of the speeds of movement of the container (3) and the stamp (4) during the extrusion process is maintained in the range of 1, 05-1.3, and the greater the value of the extrusion speed corresponds to a larger value of the ratio of the speeds of movement of the container and the stamp.

Это позволяет увеличить производительность процесса, повысить уровень механических свойств, упростить конструкцию пресса, обеспечивает получение равномерных механических свойств по всей длине изделий и дает возможность получать изделия с регламентированным распределением механических свойств. This allows you to increase the productivity of the process, increase the level of mechanical properties, simplify the design of the press, provides uniform mechanical properties along the entire length of the products and makes it possible to obtain products with a regulated distribution of mechanical properties.

В процессе экструдирования соотношение скоростей контейнера и пресс-штемпеля можно поддерживать постоянным. Это позволяет упростить конструкцию пресса. В процессе экструдирования соотношение скоростей контейнера и пресс-штемпеля можно изменять в пределах от 1,05 до 1,3 раза. During the extrusion process, the ratio of the speeds of the container and the stamp can be kept constant. This simplifies the design of the press. During the extrusion process, the ratio of the speeds of the container and the stamp can be changed in the range from 1.05 to 1.3 times.

Это дает возможность получать изделия с регламентированным распределением механических свойств. This makes it possible to obtain products with a regulated distribution of mechanical properties.

Отношение температуры нагрева переднего конца заготовки к температуре нагрева заднего конца заготовки составляет 1,8-1,1. Это дает возможность дополнительно увеличить производительность процесса. The ratio of the heating temperature of the front end of the workpiece to the heating temperature of the rear end of the workpiece is 1.8-1.1. This makes it possible to further increase the productivity of the process.

В процессе экструдирования скорость V_R перемещения пресс-штемпеля изменяют в зависимости от изменения градиента температуры заготовки по ее длине. Это позволяет регламентировать механические свойства получаемого изделия по всей его длине.During the extrusion process, the speed V _{R of the} movement of the stamp is changed depending on the change in the temperature gradient of the workpiece along its length. This allows you to regulate the mechanical properties of the resulting product along its entire length.

Эта же задача решается также тем, что в гидравлическом экструзионном прессе, содержащем жестко закрепленные на станине переднюю поперечину и заднюю поперечину с неподвижно закрепленными на ней главным силовым цилиндром и цилиндрами перемещения контейнера, сообщающимися с магистралями высокого и низкого давления, дросселирующее устройство, связывающее магистраль высокого давления с цилиндрами перемещения контейнера, установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси станины и расположенные соосно пресс-штемпель, связанный с плунжером главного силового цилиндра, контейнер и полый пресс-штемпель, закрепленный на передней поперечине, согласно изобретению на плунжере главного цилиндра жестко закреплена траверса, на которой размещен дополнительный цилиндр, на плунжере которого закреплен пресс-штемпель, дополнительный цилиндр гидравлически связан с дросселирующим устройством, выполненным в виде по меньшей мере одного стабилизирующего цилиндра, состоящего из цилиндрического корпуса с размещенным в нем плунжером, причем один из указанных элементов стабилизирующего цилиндра закреплен на задней поперечине, а другой жестко соединен с траверсой, при этом внутренняя полость стабилизирующего цилиндра сообщается с внутренней полостью дополнительного цилиндра. The same problem is also solved by the fact that in a hydraulic extrusion press containing a front cross member and a rear cross member rigidly fixed to the bed with a main power cylinder and container moving cylinders fixedly connected thereto, communicating with the high and low pressure lines, a throttling device connecting the high line pressure with container movement cylinders installed with the possibility of reciprocating movement along the longitudinal axis of the bed and located the press stamp associated with the plunger of the master ram cylinder, the container and the hollow press stamp fixed on the front cross member according to the invention, the cross member is rigidly fixed to the plunger of the master cylinder, on which the additional cylinder is mounted, on the plunger of which the press stamp, the additional cylinder hydraulically connected with a throttling device made in the form of at least one stabilizing cylinder, consisting of a cylindrical body with a plunger placed in it, and one of these elements of the stabilizing cylinder is mounted on the rear cross member, and the other is rigidly connected to the traverse, while the inner cavity of the stabilizing cylinder is in communication with the inner cavity of the additional cylinder.

Это обеспечивает автоматическое получение оптимального соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля в процессе экструдирования, позволяет получить точную центровку пресс-штемпеля, а тем самым улучшить качество изделий.This ensures that the optimum ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the press stamp during the extrusion process is automatically obtained, which makes it possible to obtain an exact alignment of the press stamp, and thereby improve product quality.

Внутренняя полость стабилизирующего цилиндра может сообщаться с магистралью низкого давления. Это позволяет траверсе совершать холостой ход. The inner cavity of the stabilizing cylinder may communicate with the low pressure line. This allows the traverse to idle.

При заданной величине соотношения скоростей контейнера и пресс-штемпеля площадь поперечного сечения стабилизирующего цилиндра равна
F_s-F_a(1-1/K_W),
где
F_S- площадь поперечного сечения стабилизирующего цилиндра;
F_a- площадь поперечного сечения дополнительного цилиндра;
K_W- величина соотношения V_C/V_R скоростей контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R;
и длина внутренней рабочей полости дополнительного цилиндра равна
H_a= H $\binom{w}{b}$ (1-1/K_w)
где
H_a длина рабочей полости дополнительного цилиндра;
H $\binom{w}{b}$ - максимальная длина рабочего хода цилиндра стабилизации.For a given value of the ratio of the speeds of the container and the stamp, the cross-sectional area of the stabilizing cylinder is
F _s -F _a (1-1 / K _W ),
Where
F _S is the cross-sectional area of the stabilizing cylinder;
F _a is the cross-sectional area of the additional cylinder;
K _W - the ratio of V _C / V _R speeds of the container V _C and the stamp V _R ;
and the length of the inner working cavity of the additional cylinder is
H _a = H $\binom{w}{b}$ (1-1 / K _w )
Where
H _{a the} length of the working cavity of the additional cylinder;
H $\binom{w}{b}$ - the maximum length of the stroke of the stabilization cylinder.

Это позволяет получить необходимое соотношение скоростей контейнера и пресс-штемпеля. This allows you to get the required ratio of the speeds of the container and the stamp.

Целесообразно, чтобы гидравлический экструзионный пресс содержал по меньшей мере два форсирующих силовых цилиндра, каждый из которых выполнен в виде цилиндрического корпуса с расположенным в нем плунжером и один из указанных элементов каждого форсирующего силового цилиндра неподвижно закреплен на одной из поперечин, а другой на траверсе, и внутренняя полость каждого из них сообщена с магистралью низкого и высокого давления.2 Это позволяет экономить жидкость высокого давления. It is advisable that the hydraulic extrusion press contains at least two forcing force cylinders, each of which is made in the form of a cylindrical body with a plunger located in it and one of these elements of each forcing force cylinder is fixedly mounted on one of the cross-beams, and the other on the traverse, and the internal cavity of each of them is connected to the low and high pressure line.2 This saves high pressure liquid.

Гидравлическая связь внутренней полости каждого цилиндра, гидравлически соединенного с дополнительным цилиндром, с соответствующей магистралью высокого и низкого давления, может осуществляться через клапан. The hydraulic connection of the inner cavity of each cylinder, hydraulically connected to the additional cylinder, with the corresponding high and low pressure line, can be carried out through the valve.

Это позволяет упростить управление прессом целом. This simplifies overall press management.

Целесообразно внутреннюю полость каждого форсирующего цилиндра гидравлически сообщить с внутренней полостью дополнительного цилиндра. Это дает возможность расширить технологические возможности пресса. It is advisable that the internal cavity of each forcing cylinder is hydraulically communicated with the internal cavity of the additional cylinder. This makes it possible to expand the technological capabilities of the press.

Гидравлическая связь между внутренней полостью дополнительного цилиндра и внутренней полостью каждого сообщенного с ним силового гидравлического цилиндра может осуществляться через клапан. Это позволяет исключить попадание воздуха в гидравлическую систему. The hydraulic connection between the inner cavity of the auxiliary cylinder and the inner cavity of each associated hydraulic power cylinder can be through a valve. This eliminates the ingress of air into the hydraulic system.

Гидравлический экструзионный пресс может содержать дополнительное дросселирующее устройство, выполненное в виде корпуса с отверстиями и крышкой, внутри которого установлен подпружиненный со стороны крышки золотник со сквозной полостью, геометрические размеры и конфигурация которой определяют величину скорости взаимного перемещения контейнера и пресс-штемпеля, сквозная полость гидравлически сообщена через соответствующее отверстие в корпусе дополнительного дросселирующего устройства с внутренней полостью дополнительного цилиндра и магистралью низкого давления, со стороны золотника, противоположной подпружиненной части золотника, установлен цилиндр, корпус которого жестко соединен с корпусом дополнительного дросселирующего устройства, а плунжер жестко соединен с золотником, причем внутренняя полость этого цилиндра гидравлически сообщена с внутренней полостью дополнительного цилиндра. The hydraulic extrusion press may contain an additional throttling device, made in the form of a housing with holes and a cover, inside of which a spring-loaded spool with a through cavity is installed, the geometrical dimensions and configuration of which determine the rate of mutual movement of the container and the stamp, the through cavity is hydraulically communicated through the corresponding hole in the housing of the additional throttling device with the internal cavity of the additional cylinder pa and manifold the low pressure side of the spool opposite the spring-loaded side spool mounted cylinder body which is rigidly connected to the housing of the auxiliary restricting unit, while a plunger is rigidly connected to the spindle, the inner cavity of this cylinder is hydraulically communicated with the inner space of the auxiliary cylinder.

Это позволяет получать переменную величину соотношения скоростей контейнера и пресс-штемпеля по ходу процесса. This allows you to get a variable ratio of the speeds of the container and the stamp during the process.

Крышка дополнительного дросселирующего устройства установлена с возможностью осевого перемещения для регулирования величины предварительного поджатия пружины золотника. Это дает возможность расширять технологические возможности дросселирующего устройства. The cover of the additional throttling device is installed with the possibility of axial movement to control the amount of preliminary preload of the spool spring. This makes it possible to expand the technological capabilities of the throttling device.

Кроме того дополнительное дросселирующее устройство может быть снабжено ходовым винтом, неподвижно закрепленным на торце золотника со стороны пружины, а в крышке выполнено сквозное отверстие, в котором размещен винт с возможностью регулирования их взаимного возвратно- поступательного перемещения. Это дает возможность расширить технологические возможности дросселирующего устройства. In addition, an additional throttling device can be equipped with a lead screw fixedly mounted on the end of the spool from the spring side, and a through hole is made in the cover, in which the screw is placed with the possibility of controlling their reciprocating movement. This makes it possible to expand the technological capabilities of the throttling device.

Целесообразно между дополнительным цилиндром и дополнительным дросселируюшим устройством установить клапан. Это позволяет расширить технологические возможности пресса. It is advisable to install a valve between the additional cylinder and the additional throttling device. This allows you to expand the technological capabilities of the press.

Цилиндрический корпус и соответственно плунжер дополнительного цилиндра могут быть выполнены ступенчатыми, а полости, образованные этими ступенями, гидравлически сообщены между собой. Это позволяет сократить габариты пресса в целом. The cylindrical body and, accordingly, the plunger of the additional cylinder can be made stepwise, and the cavities formed by these steps are hydraulically interconnected. This reduces the overall size of the press.

Рационально ступень дополнительного цилиндра, обращенную к плунжеру главного силового цилиндра, частично разместить в этом плунжере и жестко соединить с ним. Это позволяет дополнительно сократить габариты пресса. Rationally, the stage of the additional cylinder facing the plunger of the main power cylinder is partially placed in this plunger and rigidly connected to it. This allows you to further reduce the size of the press.

На фиг. 1. схематично изображен гидравлический экструзионный пресс для осуществления способа горячего экструдирования металла с активным действием сил трения, согласно изобретению; на фиг. 2. схематично один из оптимальных вариантов выполнения гидравлического экструзионного пресса, согласно изобретению; на фиг. 3. схематично дополнительное дросселирующее устройство, согласно изобретению; на фиг. 4. схематично вариант выполнения гидравлического экструзионного пресса со ступенчатым плунжером дополнительного цилиндра согласно изобретению. In FIG. 1. schematically shows a hydraulic extrusion press for implementing the method of hot extrusion of metal with the active action of friction, according to the invention; in FIG. 2. schematically one of the optimal embodiments of a hydraulic extrusion press according to the invention; in FIG. 3. schematically an additional throttling device according to the invention; in FIG. 4. schematically, an embodiment of a hydraulic extrusion press with a stepped plunger of an additional cylinder according to the invention.

Патентуемый способ горячего экструдирования с активным действием сил трения заключается в следующем. A patented method of hot extrusion with the active action of friction forces is as follows.

Заготовку 1 (фиг. 1, 2, 4), подлежащую экструдированию, нагревают, помешают в полость 2 контейнера 3 и далее путем совместного перемещения пресс-штемпеля 4 и контейнера 3 ее выдавливают через канал матрицы 5, определяющий форму готового изделия (на фиг. не показано), которая установлена на полом пресс-штемпеле 6. В процессе экструдирования контейнер 3 перемешают со скоростью, превышающей скорость пресс-штемпеля 4 примерно в 1,05-1,3 раза. The blank 1 (Fig. 1, 2, 4) to be extruded is heated, it is placed in the cavity 2 of the container 3 and then, by moving the press stamp 4 and the container 3 together, it is squeezed out through the channel of the matrix 5, which determines the shape of the finished product (in FIG. not shown), which is mounted on the hollow die 6. In the extrusion process, the container 3 is mixed at a speed exceeding the speed of the press die 4 by about 1.05-1.3 times.

Нагрев заготовки 1 можно осуществлять, например, в печах индукционного действия, печах сопротивления и печах пламенного нагрева (на фиг. не показаны). Диапазон температуры нагрева заготовки 1 выбирают в зависимости от типа сплава заготовки 1, подлежащей экструдированию. Например, в случае нагрева заготовок 1 из труднодеформируемых алюминиевых сплавов нагрев осуществляют до температуры примерно 300-400^oC в зависимости от требований к механическим свойствам изделий и скорости прессования.The heating of the workpiece 1 can be carried out, for example, in induction furnaces, resistance furnaces, and flame heating furnaces (not shown in FIG.). The heating temperature range of the preform 1 is selected depending on the type of alloy of the preform 1 to be extruded. For example, in the case of heating preforms 1 of hardly deformable aluminum alloys, heating is carried out to a temperature of about 300-400 ^o C depending on the requirements for the mechanical properties of the products and the speed of pressing.

Нагрев заготовки перед экструдированием позволяет снизить сопротивление деформированию материала заготовки, подлежащему деформации. Это позволяет снизить расход энергии на совершение процесса экструдирования. Кроме того, в целом ряде сплавов, например, в случае обработки труднодеформируемых алюминиевых сплавов, нагрев заготовок дает возможность повысить уровень механических свойств в изделиях. Помимо этого нагрев в ряде случаев позволяет увеличить адгезионное взаимодействие между заготовкой 1 и контейнером 3, что приводит к увеличению сил трения, а это очень важно для патентуемого процесса, поскольку в рассматриваемом способе силы трения между контейнером 3 и заготовкой 1 играют положительную роль, увеличивая глубину периферийного потока металлам. Так, их увеличение способствует выравниванию скоростей течения металла в канале матрицы 5. Это позволяет увеличить предельные скорости истечения металла. После нагрева заготовку с помощью подающего механизма 7 подают к прессу и заталкивают в полость 2 контейнера 3 пресса. Длина контейнера 3 выполняется таким образом, чтобы в нем могли свободно поместиться целиком заготовка, матрица 5 и пресc-штемпель 4. Длина пресс-штемпеля 4 согласуется с той частью длины контейнера 3, которая необходима на взаимное смешение относительно заготовки. Heating the workpiece before extrusion reduces the resistance to deformation of the workpiece material to be deformed. This reduces the energy consumption for the completion of the extrusion process. In addition, in a number of alloys, for example, in the case of processing difficultly deformed aluminum alloys, heating of the workpieces makes it possible to increase the level of mechanical properties in the products. In addition, in some cases, heating allows to increase the adhesive interaction between the workpiece 1 and the container 3, which leads to an increase in the friction forces, and this is very important for the patented process, since in the considered method the friction forces between the container 3 and the workpiece 1 play a positive role, increasing the depth peripheral flow to metals. So, their increase contributes to the alignment of the flow velocity of the metal in the channel of the matrix 5. This allows you to increase the limiting velocity of the flow of metal. After heating, the workpiece using the feed mechanism 7 is fed to the press and pushed into the cavity 2 of the container 3 of the press. The length of the container 3 is performed in such a way that the whole preform, die 5 and press stamp 4 can freely fit in it. The length of the press stamp 4 is consistent with that part of the length of the container 3 that is necessary for mutual mixing relative to the workpiece.

Для уменьшения энергетических затрат на процесс экструдирования перед прессованием контейнер 3, матрицу 5 и пресс-штемпель 4 можно предварительно нагревать. Температура подогрева зависит от материала экструдируемой заготовки 1. Например, при прессовании труднодеформируемых алюминиевых сплавов она примерно составляет 300-400^oC.To reduce the energy costs of the extrusion process before pressing, the container 3, the die 5 and the stamp 4 can be preheated. The heating temperature depends on the material of the extrudable billet 1. For example, when pressing hardly deformable aluminum alloys, it is approximately 300-400 ^o C.

Далее ходом траверсы 8 начинают одновременно перемешать контейнер 3 и пресс-штемпель 4 в сторону матрицы 5. Причем длина полого пресс-штемпеля 6 должна быть равной длине контейнера 3 для возможности извлечения матрицы 5 с противоположной стороны контейнера 3. Then, in the course of the traverse 8, they simultaneously begin to mix the container 3 and the press stamp 4 towards the matrix 5. Moreover, the length of the hollow press stamp 6 should be equal to the length of the container 3 so that the matrix 5 can be removed from the opposite side of the container 3.

После того как пресс-штемпель 4, заготовка 1 и матрица 5 вошли в соприкосновение начинается стадия распрессовки заготовки 1. На этой стадии заготовка 1 занимает весь ограничивающий ее объем. Диаметр заготовки 1 становится равным диаметру контейнера 3. После этого металл начинают выдавливать в канал матрицы 3. Конфигурация канала матрицы 5 соответствует поперечному сечению получаемого изделия, но с учетом термического расширения матрицы 5 в результате ее нагрева и некоторой усадки металла после его охлаждения. За стадии распрессовки скорость перемещения контейнера 3 и пресс-штемпеля 4 должны быть одинаковыми (обратный способ прессования), в противном случае могут быть сдвинуты отдельные части боковой поверхности заготовки 1 на другую часть этой поверхности, поскольку в контакте о контейнером 3 находится только часть заготовки 1. Это может привести к дефектам в изделиях. After the stamp 4, the workpiece 1 and the die 5 come into contact, the stage of unpressing the workpiece 1 begins. At this stage, the workpiece 1 occupies the entire volume limiting it. The diameter of the workpiece 1 becomes equal to the diameter of the container 3. After that, the metal begins to be extruded into the matrix channel 3. The channel configuration of the matrix 5 corresponds to the cross section of the obtained product, but taking into account the thermal expansion of the matrix 5 as a result of its heating and some shrinkage of the metal after it is cooled. During the stage of extrusion, the speed of movement of the container 3 and the stamp 4 must be the same (reverse pressing method), otherwise, separate parts of the side surface of the workpiece 1 can be shifted to another part of this surface, since only part of the workpiece 1 is in contact with the container 3 This may result in defects in the products.

После начала стадии прессования скорость V_C перемещения контейнера 3 увеличивают в 1,05-1,3 раза по сравнению со скоростью V_R перемещения пресс-штемпеля 4. Соотношение скорости V_C перемещения контейнера 3 к скорости V_R перемещения пресс-штемпеля 4 принято называть кинематическим коэффициентом K_W.After the beginning of the pressing stage, the speed V _{C of the} movement of the container 3 is increased 1.05-1.3 times compared with the speed V _{R of the} movement of the stamp 4. The ratio of the speed V _{C of the} movement of the container 3 to the speed V _{R of the} movement of the stamp 4 is called kinematic coefficient K _W.

В результате такого взаимного перемещения на боковой поверхности заготовки 1 возникают силы трения, направленные в сторону истечения металла, что позволяет создать ускоренный периферийный поток металла в заготовке 1 и замедлить осевые слои. Этим существенно изменяют характер течения метала, что приводит к выравниванию течения металла в обжимающей части пластической зоны, а следовательно и в канале матрицы 5. Более равномерное течение металла обеспечивает снижение растягивающих напряжений на боковой поверхности готовых изделий. Эти напряжения являются основным сдерживающим фактором в выборе предельной скорости экструдирования на целом ряде сплавов, например, при экструдировании труднодеформируемых алюминиевых сплавов. Таким образом снижение растягивающих напряжений позволяет увеличить предельно допустимые скорости экструдирования при деформации труднодеформируемых алюминиевых сплавов в 2-3 раза. Кроме того, такое благоприятное течение металла создает условия для квазиустановившегося течения металла, что позволяет уменьшить неравномерность распределения механических свойств по длине и сечению изделий. As a result of this mutual displacement, friction forces appear on the side surface of the workpiece 1, which are directed toward the outflow of the metal, which makes it possible to create an accelerated peripheral metal flow in the workpiece 1 and slow down the axial layers. This significantly changes the nature of the metal flow, which leads to a smoothing of the metal flow in the compressive part of the plastic zone, and therefore in the channel of the matrix 5. A more uniform metal flow provides a reduction in tensile stresses on the side surface of the finished product. These stresses are the main constraining factor in the choice of the limiting extrusion rate on a whole series of alloys, for example, during the extrusion of hardly deformed aluminum alloys. Thus, a decrease in tensile stresses makes it possible to increase the maximum permissible extrusion rates during deformation of difficultly deformed aluminum alloys by 2–3 times. In addition, such a favorable metal flow creates conditions for a quasi-steady flow of metal, which reduces the uneven distribution of mechanical properties along the length and cross section of the products.

В процессе экструдирования в условиях активного действия сил трения материал заготовки претерпевает дополнительно не только сдвиговые деформации, но и затормаживание осевого потока, а это способствует лучшей проработке литой структуры материала и повышению плотности дислокаций, что позволяет повысить общий уровень механических свойств в изделиях. Например, при экструдировании труднодеформируемых алюминиевых сплавов при прочих равных условиях увеличение механических свойств изделий составляет 10-40%
В то же время эффективность данного процесса существенно зависит от условий взаимодействия контейнера 3 с заготовкой 1, т.е. величины реализации активного действия сил трения.During extrusion under the conditions of the active action of friction forces, the workpiece material undergoes additionally not only shear deformations, but also inhibition of the axial flow, and this contributes to a better study of the cast structure of the material and an increase in the density of dislocations, which makes it possible to increase the general level of mechanical properties in the products. For example, when extruding hardly deformed aluminum alloys, all other things being equal, an increase in the mechanical properties of products is 10–40%
At the same time, the effectiveness of this process substantially depends on the conditions of interaction of the container 3 with the workpiece 1, i.e. the magnitude of the implementation of the active action of friction forces.

Экспериментально установлено, что в случае экструдирования, когда соотношение V_C/V_R скоростей контейнера и пресс-штемпеля превосходит 1,3, наблюдается чрезмерный сдвиг контейнера 3 относительно заготовки 1. Это обстоятельство вызывает ускоренное течение периферийных слоев металла, что в свою очередь ведет к повышенному разогреву этих слоев и приводит к ухудшению теплоотвода из обжимающей части пластической зоны заготовки 1. Это требует снижения скорости прессования. Кроме того, повышение температуры периферийных слоев металла приводит к снижению сопротивления деформации, а это в свою очередь ведет к локализации сдвиговой деформации по сечению заготовки и ограничивает тем самым объемный эффект прессования в режиме использования активного действия сил трения. Это приводит к необходимости снижать скорость прессования.It has been experimentally established that in the case of extrusion, when the ratio of the speeds V _C / V _{R of the} container and the stamp exceeds 1.3, an excessive shift of the container 3 relative to the workpiece 1 is observed. This circumstance causes an accelerated flow of the peripheral layers of the metal, which in turn leads to increased heating of these layers and leads to deterioration of heat removal from the crimping part of the plastic zone of the workpiece 1. This requires a decrease in the pressing speed. In addition, an increase in the temperature of the peripheral layers of the metal leads to a decrease in the deformation resistance, and this in turn leads to the localization of shear deformation over the cross section of the workpiece and thereby limits the volumetric pressing effect in the mode of using the active action of the friction forces. This makes it necessary to reduce the pressing speed.

Кроме того, выбор чрезмерно большого соотношения V_C/V_R скорости V_C перемещения контейнера 3 к скорости V_R перемещения пресс-штемпеля 4 (более 1,3) требует или уменьшения исходной длины заготовки 1, что естественно приводит к снижению производительности пресса, или увеличения длины контейнера 3, что повышает металлоемкость конструкции пресса и, следовательно, приводит к его удорожанию.In addition, the choice of an excessively large ratio V _C / V _{R of the} speed V _{C of the} movement of the container 3 to the speed V _{R of the} movement of the stamp 4 (more than 1.3) requires either a reduction in the initial length of the workpiece 1, which naturally leads to a decrease in the productivity of the press, or increasing the length of the container 3, which increases the metal consumption of the press structure and, consequently, leads to its cost increase.

Использование в процессе экструзии соотношение скоростей V_C/V_R контейнера 3 и пресс-штемпеля 4 ниже оптимальных значений K_W<1,05 приводит к локализации сдвиговой деформации только в приграничном слое заготовки 1, что снижает объемный эффект действия сил трения. Это приводит к неравномерности течения металла и снижает допустимый уровень скорости экструдирования, ведет к ухудшению качества изделий.Using during the extrusion process the ratio of the speeds V _C / V _{R of the} container 3 and the press stamp 4 below the optimal values K _W <1.05 leads to the localization of shear deformation only in the boundary layer of the workpiece 1, which reduces the volumetric effect of the friction forces. This leads to uneven flow of the metal and reduces the permissible level of extrusion speed, leads to a deterioration in the quality of products.

Процесс экструдирования ведут до определенной величины заготовки 1, называемой пресс-остатком (на фиг, не показано). Высота пресс-остатка в основном определяется моментом начала образования пресс-утяжины 1-го рода. The extrusion process is carried out to a certain size of the workpiece 1, called a press residue (not shown in FIG.). The height of the press residue is mainly determined by the moment the formation of the press weights of the first kind begins.

В случае прессования с активным действием сил трения на торце заготовки, обращенном к короткому пресс-штемпелю 4, наводятся силы трения, сходящиеся к оси слитка. Такой характер действия сил трения позволяет значительно задержать момент начала образования пресс-утяжины 1-го рода, что позволяет осуществлять деформацию до меньшей величины пресс-остатка. Например, при прессовании труднодеформируемых алюминиевых сплавов эта высота составляет 0,05-0,1 от диаметра контейнера 3. In the case of pressing with the active action of friction forces at the end face of the workpiece facing the short press stamp 4, friction forces converging to the axis of the ingot are induced. This nature of the action of the friction forces allows you to significantly delay the start of the formation of a press-type of the first kind, which allows deformation to a smaller value of the press residue. For example, when pressing hardly deformable aluminum alloys, this height is 0.05-0.1 of the diameter of the container 3.

После окончания прессования отводят пресс-штемпель 4, выдавливают пресс-остаток из контейнера 3 и далее его отделяют. Готовое изделие выдергивают из матрицы 5, в случае необходимости подвергают правке, режут по мерке и подают на склад готовой продукции. After the end of the pressing, the press stamp 4 is removed, the press residue is squeezed out of the container 3 and then it is separated. The finished product is pulled out of the matrix 5, if necessary, subjected to dressing, cut to measure and fed to the warehouse of finished products.

В процессе экструдирования контейнер 3 можно перемешать с постоянным соотношением скорости V_C/V_R перемещения контейнера к скорости перемещения пресс-штемпеля, которое находится в пределах примерно от 1,05 до 1,3 раза.During the extrusion process, the container 3 can be mixed with a constant ratio of the speed V _C / V _{R of the} movement of the container to the speed of movement of the press stamp, which is in the range from about 1.05 to 1.3 times.

На уровень механических свойств изделий и распределения их по длине влияет исходная температура заготовки 1, скорость прессования и величина K_W соотношения V_C/V_R скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля. Опережающее движение контейнера 3 позволяет дополнительно сместить периферийные слои заготовки 1, что приводит к дополнительным сдвиговым деформациям в экструдируемом материале. Это в свою очередь позволяет дополнительно измельчить литую структуру заготовки 1 и тем самым повысить механические свойства изделий. Во многих случаях требуются изделия с равномерным распределением механических свойств металла по всей длине изделий. Поддержание соотношения V_C/V_R скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля постоянным в течение экструдирования обеспечивает равномерное распределение механических свойств металла по длине изделий.The level of the mechanical properties of the products and their distribution along the length is affected by the initial temperature of the workpiece 1, the pressing speed and the value K _{W of the} ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp. The leading movement of the container 3 allows you to further shift the peripheral layers of the workpiece 1, which leads to additional shear deformations in the extrudable material. This in turn allows you to further grind the cast structure of the workpiece 1 and thereby improve the mechanical properties of the products. In many cases, products with a uniform distribution of the mechanical properties of the metal along the entire length of the products are required. Maintaining the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the press stamp constant during extrusion ensures a uniform distribution of the mechanical properties of the metal along the length of the products.

Выполнение постоянного соотношения V_C/V_R скорости перемещения контейнера к скорости перемещения пресс-штемпеля по ходу процесса позволяет упростить конструкцию пресса и, следовательно, удешевить его путем исключения дорогостоящих систем управления, контроля, установки исполнительных механизмов для изменения соотношения V_C/V_R скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля в процессе экструдирования.The constant ratio V _C / V _{R of the} speed of movement of the container to the speed of movement of the press stamp during the process allows you to simplify the design of the press and, therefore, reduce its cost by eliminating expensive control systems, control, installation of actuators to change the ratio of V _C / V _R speeds moving the container and the stamp during the extrusion process.

Скорость прессования является важной характеристикой процесса экструдирования. С увеличением скорости прессования возрастает производительность процесса, но при этом в результате совершения работы деформации в заготовке увеличивается количество выделившегося тепла. В свою очередь изменение температуры заготовки 1 существенно влияет на процесс динамической рекристаллизации, проходящей в ней, а, следовательно, влияет и на структуру получаемых изделий, что в свою очередь оказывает влияние на уровень механических свойств. Для компенсации указанных температурных изменений в заготовке 1, вследствие изменения скорости экструдирования, необходимо поменять величину K_W соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля. Например, повышение скорости экструдирования требует увеличения соотношения V_C/V_R, скоростей перемещения контейнера 3 и пресс-штемпеля 4. Это способствует лучшим условиям теплоотвода в результате более ускоренного перемещения контейнера.Pressing speed is an important characteristic of the extrusion process. With increasing pressing speed, the productivity of the process increases, but at the same time, as a result of the work of deformation in the workpiece, the amount of heat released increases. In turn, changing the temperature of the workpiece 1 significantly affects the process of dynamic recrystallization taking place in it, and, therefore, affects the structure of the resulting products, which in turn affects the level of mechanical properties. To compensate for the temperature changes in the workpiece 1, due to changes in the extrusion speed, it is necessary to change the value K _{W of the} ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp. For example, increasing the extrusion speed requires an increase in the ratio V _C / V _R , the speeds of movement of the container 3 and the stamp 4. This contributes to better heat dissipation conditions as a result of a more rapid movement of the container.

Исходная температура заготовки во многом определяет уровень механических свойств изделия, допустимую скорость прессования. Существенно влияние температуры заготовки и на объемный эффект действия сил трения. Чем меньше температура заготовки, тем выше сопротивление деформации, тем больший по ширине (и объему) периферийный поток металла образуется в результате действия активных сил трения, наводимых в заготовке ускоренным движением контейнера. Поэтому с уменьшением исходной температуры заготовки при прочих равных условиях необходимо уменьшить соотношение скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля. The initial temperature of the workpiece largely determines the level of mechanical properties of the product, the permissible pressing speed. The influence of the temperature of the workpiece on the volumetric effect of the friction forces is also significant. The lower the temperature of the workpiece, the higher the resistance to deformation, the larger in width (and volume) the peripheral metal flow is formed as a result of the action of active friction forces induced in the workpiece by accelerated movement of the container. Therefore, with a decrease in the initial temperature of the workpiece, ceteris paribus, it is necessary to reduce the ratio of the speeds of movement of the container and the stamp.

Кроме того, в процессе экструдирования заготовки 1 исходное равномерное температурное поле в заготовке может изменяться. Малый подогрев контейнера 3, матрицы 5 и пресс-штемпеля 4 приводит к тому, что в процессе экструзии заготовка 1 постепенно остывает. В то же время ее температура оказывает существенное влияние на процесс динамической рекристаллизации, проходящий в заготовке 1, следовательно, и на структуру получаемых изделий, а это в свою очередь влияет на уровень механических свойств изделий. Для получения равномерных механических свойств изделий необходимо компенсировать изменение условий рекристаллизации в заготовке путем изменения величины соотношения V_C/V_R скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля. Например, с уменьшением температуры заготовки 1 по ' ходу процесса необходимо уменьшить соотношение V_C/V_R скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля.In addition, during the extrusion of the workpiece 1, the initial uniform temperature field in the workpiece may change. Small heating of the container 3, the matrix 5 and the stamp 4 leads to the fact that during the extrusion process the workpiece 1 gradually cools. At the same time, its temperature has a significant effect on the process of dynamic recrystallization taking place in the preform 1, and therefore, on the structure of the obtained products, and this in turn affects the level of mechanical properties of the products. To obtain uniform mechanical properties of the products, it is necessary to compensate for the change in the conditions of recrystallization in the workpiece by changing the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp. For example, with decreasing the temperature of the workpiece 1 along the process, it is necessary to reduce the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp.

В тоже время в ряде областей промышленности необходимо получить неравномерное распределение механических свойств металла по длине изделий. Например, на концах бурильных труб там, где находится замковое соединение, желателен повышенный уровень механических свойств. Такие же требования предъявляются к длинномерным деталям самолета в местах их крепления. В настоящее время по существующим технологиям такие условия распределения механических свойств по длине изделий обеспечить не удается, и в ответственных местах на изделиях специально делают утолщения. Получение изделий с утолщениями (законцовками) значительно сложнее и их стоимость в несколько раз выше обычных изделий, В предлагаемом способе путем изменения соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля и градиента температур в заготовке в процессе экструдирования можно увеличивать или уменьшать измельчение структуры металла, а тем самым и изменить уровень механических свойств изделий.At the same time, in a number of industries it is necessary to obtain an uneven distribution of the mechanical properties of the metal along the length of the products. For example, at the ends of drill pipes where the tool joint is located, an elevated level of mechanical properties is desired. The same requirements apply to long-length aircraft parts at their mountings. Currently, according to existing technologies, such conditions for the distribution of mechanical properties along the length of the products cannot be ensured, and thickenings are specially made in critical places on the products. Obtaining products with thickenings (endings) is much more complicated and their cost is several times higher than conventional products. In the proposed method, by changing the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp and the temperature gradient in the workpiece during extrusion, it is possible to increase or decrease grinding metal structure, and thereby change the level of mechanical properties of products.

В то же время в результате многочисленных экспериментов установлено, что в случае, когда соотношение V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля превосходит 1,3, периферийные слои заготовки 1 претерпевают интенсивную сдвиговую деформацию, что сопровождается протеканием динамической рекристаллизации. Это приводит к снижению сопротивления деформирования в этих слоях заготовки, т.к. плотность дислокаций резко уменьшается, а размер зерен увеличивается в несколько раз. Поэтому уровень механических свойств в изделиях падает.At the same time, as a result of numerous experiments, it was found that in the case where the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp exceeds 1.3, the peripheral layers of the workpiece 1 undergo intensive shear deformation, which is accompanied by dynamic recrystallization. This leads to a decrease in deformation resistance in these layers of the workpiece, because the dislocation density decreases sharply, and the grain size increases several times. Therefore, the level of mechanical properties in products decreases.

Использование в процессе экструдирования соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля меньше K_W<1,05 ведет к локализации сдвиговой деформации в приграничном слое заготовки 1 и не позволяет воздействовать на ее центральный слой. Структура этих слоев остается крупнозернистой, и изделия имеют низкий уровень механических свойств.The use of the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the press stamp less than K _W <1.05 during extrusion leads to the localization of shear deformation in the boundary layer of the workpiece 1 and does not allow it to act on its central layer. The structure of these layers remains coarse-grained, and the products have a low level of mechanical properties.

Как указывалось выше, в процессе экструдирования в результате совершения работы деформации в заготовке 1 выделяется тепло, которое существенно увеличивает ее исходную температуру. Необходимо отметить, что особенно выражено это явление при высокоскоростном процессе прессования с использованием активного действия сил трения. Значительные изменения температуры в заготовке 1 требуют существенного снижения скорости экструдирования, а это ощутимо снижает производительность процесса. Кроме того, как указывалось выше, изменение температуры заготовки 1 в процессе прессования влияет на условия динамической рекристаллизации, происходящей в ней, поэтому структура и, следовательно, уровень механических свойств существенно меняются по длине изделий. Это обстоятельство во многих случаях нежелательно. Нагрев заготовки 1 согласно предлагаемому способу, когда температура переднего торца в 1,8-1,1 раза выше температуры его заднего торца, позволяет компенсировать выделяющее деформационное тепло. Нагрев переднего торца заготовки до более высоких температур, чем задней его части, позволяет начать процесс с требуемой скоростью экструдирования, и изделия не имеют дефектов в виде поперечных трещин. В процессе экструдирования в заготовке 1 проходят процессы теплообмена с рабочим инструментом, поэтому время нахождения заготовки 1 в контейнере должно быть по возможности минимальным. Следовательно, наиболее эффективно применять градиентно нагретые по длине заготовки 1 в высокоскоростном способе прессования с активным действием сил трения. As mentioned above, in the process of extrusion as a result of the work of deformation in the workpiece 1, heat is generated, which significantly increases its initial temperature. It should be noted that this phenomenon is especially pronounced during the high-speed pressing process using the active action of friction forces. Significant changes in temperature in the workpiece 1 require a significant reduction in the speed of extrusion, and this significantly reduces the productivity of the process. In addition, as mentioned above, a change in the temperature of the workpiece 1 during the pressing process affects the dynamic recrystallization conditions occurring in it, therefore, the structure and, consequently, the level of mechanical properties vary significantly along the length of the products. This circumstance is in many cases undesirable. Heating of the workpiece 1 according to the proposed method, when the temperature of the front end is 1.8-1.1 times higher than the temperature of its rear end, allows you to compensate for the generated deformation heat. Heating the front end of the workpiece to higher temperatures than its rear part allows you to start the process with the required extrusion speed, and the product has no defects in the form of transverse cracks. In the process of extrusion in the workpiece 1, heat exchange processes with the working tool take place, so the residence time of the workpiece 1 in the container should be as small as possible. Therefore, it is most effective to use gradient-heated preforms 1 along the length in a high-speed pressing method with the active action of friction forces.

Выбор того или иного соотношения температур между передним и задним концом заготовки зависит от ряда факторов. СПАТ способом наиболее эффективно прессовать труднодеформируемые алюминиевые сплавы, обладающие высокой теплопроводностью. Поэтому создать градиент температур между передним t_п и задним торцами t_з заготовки соотношением t_п/t_з> 1,8 технически очень сложно. С уменьшением габаритных размеров заготовки и особенно ее длины возможность получения максимального соотношения температур t_п/t_з уменьшается. Создание градиента температур соотношением t_п/t_з < 1,1 нецелесообразно. Затраты, необходимые на создание градиента температур, не окупаются за счет незначительного повышения производительности.The choice of one or another temperature ratio between the front and rear ends of the workpiece depends on a number of factors. Using the SPAT method, it is most efficient to extrude hardly deformable aluminum alloys with high thermal conductivity. Therefore, to create a temperature gradient between the front t _p and the rear ends t _{s of the} workpiece with a ratio t _p / t _s > 1.8 is technically very difficult. With a decrease in the overall dimensions of the workpiece and especially its length, the possibility of obtaining a maximum temperature ratio t _p / t _s decreases. Creating a temperature gradient with a ratio of t _p / t _s <1.1 is impractical. The cost of creating a temperature gradient does not pay off due to a slight increase in productivity.

Изменение скорости экструдирования с помощью регулятора 9 скорости по ходу процесса позволяет более тонко реагировать на изменении температурного поля в заготовке 1 и тем самым с высокой точностью поддерживать постоянную температуру изделий на выходе из канала матрицы 5. Это дает возможность получить исключительно равномерное распределение механических свойств по длине изделий и значительно увеличить производительность процесса экструдирования. Changing the extrusion rate using the speed controller 9 during the process allows you to more finely respond to changes in the temperature field in the workpiece 1 and thereby with high accuracy to maintain a constant temperature of the products at the exit of the matrix channel 5. This makes it possible to obtain an extremely uniform distribution of mechanical properties along the length products and significantly increase the productivity of the extrusion process.

В таблице приведены конкретные примеры реализации заявляемого способа горячего экструдирования с активным действием сил трения, при этом все испытания проводили на заготовках из труднодеформируемых алюминиевых сплавов следующего состава (в процентном соотношении): Cu 4,4; Mn 0,865; Mg-1,48; Fe-0,35; Si-0,31; Zn-0,145; Ti-0,0465; Ni-0,003; остальное Al, на прессах усилием 35 MH с диаметром контейнера 310 мм, коэфф. вытяжки λ -133,5. The table shows specific examples of the implementation of the proposed method of hot extrusion with the active action of the friction forces, while all tests were carried out on billets of difficult to deform aluminum alloys of the following composition (in percentage ratio): Cu 4.4; Mn 0.865; Mg-1.48; Fe-0.35; Si 0.31; Zn-0.145; Ti-0.0465; Ni-0.003; the rest is Al, on presses with an effort of 35 MH with a container diameter of 310 mm, coefficient. hoods λ -133.5.

Таким, образом, заявленный способ горячего экструдирования металлов с активным действием сил трения за счет наведения на поверхности контакта заготовки и контейнера сил трения активного действия и регулирования их в оптимальном диапазоне позволяет осуществлять с наибольшей эффективностью новый способ экструдирования. Thus, the inventive method of hot extrusion of metals with the active action of friction due to inducing on the contact surface of the workpiece and the container the friction forces of the active action and controlling them in the optimal range allows for the most efficient new extrusion method.

При этом способе силы трения увлекают за собой определенные контактные слои слитка, создавая ускоренный периферийный поток металла. Ширина и скорость периферийного потока относительно центральных слоев заготовки в зависимости от поставленной задачи может регулироваться в рациональных диапазонах путем изменения соотношения скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля в сочетании с выбором температурно-скоростных условий процесса. In this method, friction forces carry certain contact layers of the ingot along, creating an accelerated peripheral metal flow. The width and speed of the peripheral flow relative to the central layers of the workpiece, depending on the task, can be adjusted in rational ranges by changing the ratio of the speeds of movement of the container and the press stamp in combination with the choice of temperature and speed conditions of the process.

Патентуемый способ экструдирования с активным действием сил трения за счет уменьшения растягивающих напряжений на пояске матрицы позволяет получить скорости истечения металла, превосходящие эти значения в 5-6 раз по сравнению с прямым способом и на 20-50% по сравнению с обратным способом прессования. Patented extrusion method with the active action of friction due to the reduction of tensile stresses on the matrix belt allows to obtain the flow rate of the metal, exceeding these values by 5-6 times compared with the direct method and by 20-50% compared with the reverse method of pressing.

За счет дополнительных сдвиговых деформаций в слитке согласно патентуемому способу можно получить механические свойства изделий, значительно превышающие свойства изделий, полученных обратным и прямым способами. Только экструдирование с активным действием сил трения за счет возможности гибко и в оптимальном диапазоне управлять процессом экструдирования металла позволяет получать изделия либо с равномерным распределением механических свойств по длине и сечению изделий, либо с заранее заданным распределением их по длине изделий. Due to additional shear deformations in the ingot according to the patented method, it is possible to obtain mechanical properties of products that significantly exceed the properties of products obtained by reverse and direct methods. Only extrusion with the active action of friction forces due to the ability to flexibly and in an optimal range to control the metal extrusion process allows to obtain products either with a uniform distribution of mechanical properties along the length and cross section of the products, or with a predetermined distribution of them along the length of the products.

Путем регулирования в рациональном диапазоне величины дополнительных сдвиговых деформаций в сочетании с оптимальным температурным интервалом нагрева слитков можно получать изделия без крупнокристаллического ободка. By regulating in the rational range the magnitude of additional shear deformations in combination with the optimal temperature interval for heating the ingots, it is possible to obtain products without a large-crystalline rim.

При экструдировании металла с активным действием сил трения за счет создания благоприятного направления этих сил на контактной поверхности между пресс-шайбой и металлом и регулирования их в оптимальном диапазоне возможно практически устранить процесс образования пресс-утяжины и, соответственно, в 2-3 раза уменьшить величину пресс-остатка, тем самым увеличить выход годной продукции до 90-95% Путем создания на поверхности заготовки сжимающих 5 напряжений в оптимальном диапазоне можно устранить некоторые поверхностные микроскопические дефекты изделий. Кроме того, рациональные режимы экструдирования позволяют уменьшить остаточные напряжения на поверхности изделий. Эти обстоятельства позволяют получать изделия с повышенной стойкостью к коррозии. When extruding a metal with the active action of friction forces by creating a favorable direction of these forces on the contact surface between the press washer and the metal and controlling them in the optimal range, it is possible to practically eliminate the process of formation of the press tension and, accordingly, reduce the press size by 2–3 times -residue, thereby increasing the yield of products to 90-95%. By creating compressive 5 stresses on the surface of the workpiece in the optimal range, some surface microscopic defects can be eliminated. product objects. In addition, rational extrusion modes can reduce residual stresses on the surface of products. These circumstances make it possible to obtain products with increased corrosion resistance.

Помимо этого, патентуемый способ позволяет достичь высоких скоростей экструдирования и тем самым уменьшить время нахождения слитка в контейнере в пределах минуты. Такие условия позволяют с высокой эффективностью использовать слитки с градиентным нагревом по длине, что в свою очередь дает возможность увеличить производительность всего процесса дополнительно на 15-20%
Патентуемый гидравлический экструзионный пресс содержит станину 10 (фиг. 1), на которой смонтированы передняя 11 и задняя 12 поперечины, между которыми на направляющих (на фиг. не показаны) установлены с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения контейнер 3 и траверса 8. На задней поперечине 12 установлены силовые цилиндры: главный силовой цилиндр, имеющий цилиндрический корпус 15 и плунжер 14 и ретурные цилиндры (на фигуре для) простоты не показаны). Плунжеры 14 главного и ретурных цилиндров жестко связанны с траверсой 8.In addition, the patented method allows to achieve high extrusion speeds and thereby reduce the time spent by the ingot in the container within a minute. Such conditions make it possible to use ingots with gradient heating along the length with high efficiency, which in turn makes it possible to increase the productivity of the entire process by an additional 15-20%
The patented hydraulic extrusion press contains a frame 10 (Fig. 1), on which the front 11 and rear 12 crossbars are mounted, between which the container 3 and the crosshead 8 are mounted with the possibility of axial reciprocating movement on the guides (not shown). cross cylinders 12 are equipped with power cylinders: the main power cylinder having a cylindrical body 15 and a plunger 14 and retour cylinders (not shown for simplicity)). The plungers 14 of the main and retour cylinders are rigidly connected to the traverse 8.

На задней поперечине 12 устанавливается по меньшей мере один цилиндр стабилизации, имеющий корпус 15 и плунжер 16. С учетом рациональной компоновки на задней поперечине может крепиться либо корпус, либо плунжер, тогда соответственно другой элемент цилиндра стабилизации крепится на траверсе. Для уменьшения габаритных размеров пресса и согласно применяемой технологии на прессе могут быть установлены два и более цилиндров стабилизации. Цилиндры стабилизации выполняют функции дросселирующего устройства. На фиг. 1 как вариант выполнения показаны два цилиндра стабилизации. На задней поперечине 12 (так же, как один из вариантов выполнения) смонтированы цилиндрические корпуса 15 цилиндров стабилизации, а их плунжеры 16 жестко связаны с траверсой 8. В плунжерах 16 выполнены осевые каналы 17, сообщающиеся с трубопроводом 18. Трубопроводы 18 соединяют внутреннюю полость 19 цилиндров стабилизации с внутренней полостью 20 дополнительного цилиндра, имеющего цилиндрический корпус 21 и плунжер 22, которые соосно смонтированы на траверсе 8. На плунжере 22 дополнительного цилиндра соосно установлен пресс-штемпель 4 с жестко закрепленной на нем пресс-шайбой 23. At least one stabilization cylinder having a housing 15 and a plunger 16 is installed on the rear cross member 12. Given the rational arrangement, either the housing or the plunger can be mounted on the rear cross member, then another element of the stabilization cylinder is mounted on the cross beam, respectively. To reduce the overall dimensions of the press and according to the technology used, two or more stabilization cylinders can be installed on the press. Stabilization cylinders act as a throttling device. In FIG. 1, as an embodiment, two stabilization cylinders are shown. On the rear cross member 12 (as well as one of the embodiments), cylindrical housings 15 of stabilization cylinders are mounted, and their plungers 16 are rigidly connected to the traverse 8. In the plungers 16 there are axial channels 17 communicating with the pipe 18. Pipelines 18 connect the internal cavity 19 stabilization cylinders with an internal cavity 20 of an additional cylinder having a cylindrical body 21 and a plunger 22, which are coaxially mounted on the cross beam 8. On the plunger 22 of the additional cylinder, a stamp 4 is coaxially mounted with a rigid fastener ennoy it press washer 23.

На траверсе 8 выполнены выступы 24, взаимодействующие с приливами 25 на контейнере 3. Для перемещения контейнера на прессе установлены цилиндры прямого и обратного хода контейнера. С учетом рациональной компоновки их цилиндрические корпуса могут крепиться либо на передней поперечине, либо на задней поперечине пресса. Как один из вариантов выполнения на фиг. 1 цилиндрические корпусы 28 и 29 цилиндров обратного и прямого хода контейнера 3 смонтированы на передней поперечине 41, а их плунжеры 26 закреплены на контейнере 3. On the traverse 8, protrusions 24 are made, interacting with the tides 25 on the container 3. To move the container on the press, the cylinders of the forward and reverse motion of the container are installed. Given the rational layout, their cylindrical bodies can be mounted either on the front cross member or on the rear cross member of the press. As one embodiment of FIG. 1, the cylindrical bodies 28 and 29 of the reverse and forward cylinders of the container 3 are mounted on the front cross member 41, and their plungers 26 are mounted on the container 3.

В передней поперечине 11 выполнено окно 30, в которое проходит прессуемое изделие. Соосно с этим окном 30 на передней поперечине 11 в универсальном гнезде 31 установлен полый пресс-штемпель 6 со сменной матрицей 5. На передней поперечине 11 также установлено устройство (на фиг. 1 не показано) для переноса матрицы 5 через контейнер 3. На станине 10 может быть смонтирован нож 32 для отделения пресс-остатков, а также подающий механизм 7 заготовок с зажимным устройством 33. A window 30 is made in the front cross member 11 into which the pressed product passes. Coaxial with this window 30, on the front cross member 11 in the universal socket 31, a hollow die 6 with a replaceable die 5 is installed. A device (not shown in Fig. 1) for transferring the die 5 through the container 3 is also installed on the front cross member 11 can be mounted a knife 32 for separating press residues, as well as the feeding mechanism 7 of the workpieces with a clamping device 33.

В полость 2 контейнера 3 с двух противоположных сторон входят сплошной пресс-штемпель 4 с пресс-шайбой 23 и полый пресс-штемпель 6 с матрицей 5, между которыми размещена прессуемая заготовка 1. На трубопроводах, подходящих к внутренней полости 35 главного силового цилиндра магистрали 34 высокого давления, установлены клапан 36 наполнения и регулятор 9 скорости перемещения траверсы 8. К прессу также подходят трубопроводы магистрали 37 низкого давления. The cavity 2 of the container 3 from two opposite sides includes a continuous press stamp 4 with a press washer 23 and a hollow press stamp 6 with a die 5, between which the pressed workpiece 1 is placed. On pipelines suitable to the inner cavity 35 of the main power cylinder of the highway 34 high pressure, installed the filling valve 36 and the regulator 9 of the movement speed of the beam 8. The pipelines of the low pressure line 37 are also suitable for the press.

Устройство для экструдирования с использованием активных сил трения работает следующим образом. A device for extruding using active friction forces works as follows.

В исходном положении плунжер 22 дополнительного цилиндра максимально выдвинут из корпуса 21 (на фиг. 1 вправо), а плунжеры 14 и 16 главного и стабилизирующих цилиндров, а также ретурных цилиндров, находятся в крайнем левом положении. In the initial position, the plunger 22 of the additional cylinder is extended as far as possible from the housing 21 (to the right in Fig. 1), and the plungers 14 and 16 of the main and stabilizing cylinders, as well as the reture cylinders, are in the extreme left position.

Нагретую заготовку 1 подают на подающий механизм 7 и закрепляют зажимом 33 таким образом, чтобы примерно одна треть заготовки 1 выступала из него со стороны, обращенной к контейнеру 3. Далее с помощью подающего механизма 7 заготовку 1 поднимают на ось пресса. Затем включают цилиндры обратного хода 26, 28 контейнера 3, и последний надвигается на свободную часть заготовки 1, находящейся на подающем механизме 7. Цилиндры обратного хода выключают в момент, когда до подающего механизма 7 заготовок 1 остается расстояние примерно 30-50 мм. Далее убирают подающий механизм и дальнейшим ходом контейнера 3 (по чертежу влево) заталкивают заготовку 1 в полость 2 контейнера 3. При этом полый пресс-штемпель 6 полностью выходит из контейнера 3, и на него специальным устройством (на фиг. не показано) надевается матрица 5. Подается жидкость из трубопровода магистрали 34 высокого давления в силовой главный цилиндр, и траверса 5 совершает небольшой холостой ход H $\binom{I}{b}$ причем выступы 24 на траверсе 8 соприкасаются с приливами 25 на контейнере 3, и все указанные подвижные элементы начинают двигаться с одинаковой скоростью вправо. При этом внутренние полости цилиндров обратного хода контейнера 3 и внутренние полости ретурных цилиндров траверсы 8 соединены с трубопроводами магистрали 37 низкого давления, тем самым осуществляется сброс жидкости. При движении траверсы 8 вправо она тянет за собой и плунжеры 16 стабилизирующих цилиндров, при этом в цилиндрических корпусах 15 постепенно освобождается пространство. Поскольку через заготовку 1 на пресс-штемпель 4 передается давление, а он в свою очередь передает его на плунжер 22 дополнительного цилиндра, то жидкость из внутренней полости 20 дополнительного цилиндра перетекает в освобождающиеся полости стабилизирующих цилиндров. Цилиндры стабилизации выполняют функции дросселирующего устройства. При этом происходит плавное равномерное утапливание плунжера 22 дополнительного цилиндра, а следовательно, наблюдается отставание пресс-штемпеля 4 от движения контейнера 3. Скорость V_R движения пресс-штемпеля 4 в это время определяется как разность скорости V_b перемещения траверсы 8 и скорости V_a перемещения плунжера 22 дополнительных цилиндров.The heated preform 1 is fed to the feeding mechanism 7 and secured with a clamp 33 so that approximately one third of the preform 1 protrudes from it from the side facing the container 3. Then, using the feeding mechanism 7, the preform 1 is lifted onto the press axis. Then the return cylinders 26, 28 of the container 3 are turned on, and the latter is pushed onto the free part of the workpiece 1 located on the feed mechanism 7. The return cylinders are turned off at a time when there is a distance of about 30-50 mm from the feed mechanism 7 of the workpieces 1. Next, the feeding mechanism is removed and, by the further course of the container 3 (according to the drawing to the left), the workpiece 1 is pushed into the cavity 2 of the container 3. At the same time, the hollow die 6 completely leaves the container 3, and a matrix is put on it with a special device (not shown). 5. Liquid is supplied from the pipeline of the high-pressure line 34 to the power master cylinder, and the crosshead 5 makes a small idle stroke H $\binom{I}{b}$ moreover, the protrusions 24 on the traverse 8 are in contact with the tides 25 on the container 3, and all these movable elements begin to move at the same speed to the right. In this case, the internal cavity of the return cylinders of the container 3 and the internal cavity of the retur cylinder of the crosshead 8 are connected to the pipelines of the low pressure line 37, thereby discharging the liquid. When the traverse 8 moves to the right, it also pulls the plungers 16 of the stabilizing cylinders, while in the cylindrical bodies 15 space is gradually freed up. Since pressure is transmitted through the blank 1 to the press stamp 4, and he, in turn, transfers it to the plunger 22 of the additional cylinder, the liquid from the internal cavity 20 of the additional cylinder flows into the released cavities of the stabilizing cylinders. Stabilization cylinders act as a throttling device. In this case, a smooth uniform recession of the plunger 22 of the additional cylinder occurs, and therefore, the press stamp 4 lags behind the movement of the container 3. The speed V _{R of the} movement of the press stamp 4 at this time is determined as the difference between the speed V _{b of the} movement of the beam 8 and the speed V _{a of} movement plunger 22 additional cylinders.

V_R-V_b-V_a,
где V_b скорость перемещения траверсы 8;
V_a скорость перемещения плунжера 22 дополнительного цилиндра.V _R -V _b -V _a ,
where V _{b the} speed of the traverse 8;
V _{a the} speed of movement of the plunger 22 of the additional cylinder.

Скорость V_c движения контейнера 3 одинакова со скоростью V_a движения траверсы 8. Скорость V_b передвижения траверсы 8 и скорость V_a утапливания плунжера 22 дополнительного цилиндра соответственно направлены в противоположные стороны. Поэтому величина кинематического коэффициента K_W равна частному от деления скорости V_b траверсы 8 на разность скоростей перемещений траверсы V_b и плунжера V_a дополнительных цилиндров.The speed V _{c of the} movement of the container 3 is the same with the speed V _{a of the} movement of the beam 8. The speed V _{b of} movement of the beam 8 and the speed V _{a of} recession of the plunger 22 of the additional cylinder are respectively directed in opposite directions. Therefore, the value of the kinematic coefficient K _W is equal to the quotient of dividing the speed V _{b of the} crosshead 8 by the difference in the speeds of the crosshead V _b and the plunger V _{a of the} additional cylinders.

K_W-V_c/V_R-V_b/(V_b-V_a),
где K_W кинематический коэффициент;
V_c скорость перемещения контейнера;
V_R скорость перемещения пресс-штемпеля;
V_b скорость перемещения траверсы;
V_a скорость перемещения плунжера дополнительного цилиндра.K _W -V _c / V _R -V _b / (V _b -V _a ),
where K _W kinematic coefficient;
V _{c the} speed of movement of the container;
V _R stamp travel speed;
V _{b the} speed of the traverse;
V _{a the} speed of movement of the plunger of the additional cylinder.

Такая величина K_W соотношения V_C/V_R скоростей перемещения контейнера V_c и пресс-штемпеля V_R автоматически поддерживается на всем протяжении рабочего цикла прессования.This value K _{W of the} ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container V _c and the stamp V _{R is} automatically maintained throughout the entire working cycle of the pressing.

При этом необходимо лишь стабилизировать скорость перемещения плунжера 14 главного цилиндра с помощью регулятора 9 скорости. Таким образом обеспечивается наведение контейнером 3 на боковой поверхности заготовки 1 сил трения активного действия, направленных в сторону истечения металла. Величина K_W соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R определяются соотношением размеров внутренней полости 20 дополнительного цилиндра внутренних полостей 19 стабилизирующих цилиндров.In this case, it is only necessary to stabilize the speed of movement of the plunger 14 of the main cylinder using the speed controller 9. This ensures that the container 3 on the side surface of the workpiece 1 forces the friction of the active action, directed towards the outflow of metal. The value K _{W of the} ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container V _C and the stamp V _{R are} determined by the ratio of the dimensions of the inner cavity 20 of the additional cylinder of the inner cavities 19 of the stabilizing cylinders.

После достижения заданной величины пресс-остатка подача жидкости из магистрали 34 высокого давления прекращается путем закрытия клапана 36 наполнения, при этом внутренняя полость 35 главного цилиндра через тот же клапан 36 наполнения сообщается с магистралью 37 низкого давления. After reaching the set value of the press balance, the fluid supply from the high-pressure line 34 is stopped by closing the filling valve 36, while the inner cavity 35 of the master cylinder communicates through the same filling valve 36 with the low-pressure line 37.

Полости ретурных цилиндров (на фиг. не показано) соединяют с магистралью 34 высокого давления и под их действием траверса 8 возвращается в исходное (левое) положение. При этом из внутренней полости 19 цилиндров стабилизации жидкость вытесняется во внутреннюю полость 20 дополнительного цилиндра, происходит выдвижение дополнительного плунжера 22 в исходное (крайне правое) положение. The cavities of the reture cylinders (not shown in FIG.) Are connected to the high-pressure line 34 and, under their action, the crosshead 8 returns to its original (left) position. At the same time, from the inner cavity 19 of the stabilization cylinders, the liquid is forced into the inner cavity 20 of the additional cylinder, the additional plunger 22 is extended to its original (extreme right) position.

Далее цилиндрами обратного хода контейнера 3 (или одновременно с отводом траверсы 5 продолжается небольшое движение контейнера 3 вправо до упора в ограничитель хода (на фиг. 1 не показан) контейнера 3, при этом пресс-остаток выводится из полости 2 контейнера 3. Ножом 32 его отделяют. Далее убирают ограничитель хода контейнера и контейнер 4 с помощью цилиндров перемещения контейнера (27,29) сдвигают до упора в переднюю поперечницу 11, при этом матрица 5 выходит из контейнера 3 со стороны траверсы 8, после чего она снимается с полого пресс-штемпеля 6. Далее цикл может быть повторен. Further, the return cylinders of the container 3 (or simultaneously with the removal of the beam 5 continue a slight movement of the container 3 to the right until it stops in the stroke limiter (not shown in Fig. 1) of the container 3, while the press residue is removed from the cavity 2 of the container 3. With a knife 32 of it Next, the container travel limiter is removed and the container 4, using the container movement cylinders (27.29), is shifted all the way into the front cross-section 11, while the matrix 5 leaves the container 3 from the side of the crosshead 8, after which it is removed from the hollow die 6. Gave th cycle can be repeated.

Установка дополнительных цилиндров (21, 22) и стабилизирующих цилиндров (15, 16), выполняющих функции дросселирующего устройства, гидравлически связанных между собой позволяет автоматически без какой либо регулировки извне получать оптимальную постоянную величину K_W соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля, т.е. в полном объеме реализовать указанный способ горячего экструдирования с активным действием сил трения. Это устройство позволяет автоматически поддерживать необходимое оптимальное соотношение V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля даже при постоянном изменении скорости движения главного плунжера и, соответственно, связанной с ним траверсы 8.The installation of additional cylinders (21, 22) and stabilizing cylinders (15, 16), which perform the functions of a throttling device and are hydraulically interconnected, allows automatically, without any external adjustment, to obtain the optimal constant value K _{W of the} ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and press -stamps, i.e. fully implement the specified method of hot extrusion with the active action of friction forces. This device allows you to automatically maintain the necessary optimal ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp even with a constant change in the speed of movement of the main plunger and, accordingly, the associated beam 8.

Конструкция дополнительных цилиндров и цилиндров стабилизации очень проста, и они могут быть без особого труда установлены на любом прессе. The design of additional cylinders and stabilization cylinders is very simple, and they can be easily installed on any press.

Гидравлический экструзионный пресс может иметь дополнительную гидравлическую связь в виде трубопровода 38 (фиг.2), осуществляемую путем соединения внутренней полости 19 цилиндра стабилизации с магистралью 37 низкого давления. На дополнительный трубопровод 38 может быть установлен регулятор 39, в котором, например, может быть установлен управляемый клапан 40 и неуправляемый подпружиненный клапан 41. The hydraulic extrusion press may have an additional hydraulic connection in the form of a pipe 38 (Fig. 2), carried out by connecting the internal cavity 19 of the stabilization cylinder to the low-pressure line 37. A regulator 39 can be installed on the additional pipe 38, in which, for example, a controlled valve 40 and an uncontrolled spring-loaded valve 41 can be installed.

Дополнительный трубопровод 38 позволяет совершать прессующей траверсе 8 холостые ходы любой величины. В случае отсутствия этой связи при движении траверсы 8 во внутренних полостях 19 стабилизирующих цилиндров освобождается пространство, при этом давление на пресс-штемпель 4 отсутствует и жидкость не выдавливается из дополнительного цилиндра. Это приводит к тому, что во внутренней полости 19 цилиндров стабилизации создается разрежение, приводящее к засасывание воздуха в гидравлическую систему. Такое состояние гидравлической системы очень опасно, и она становится неработоспособной. An additional pipeline 38 allows you to make the press traverse 8 idle strokes of any size. In the absence of this connection, when the yoke 8 moves in the internal cavities 19 of the stabilizing cylinders, space is freed up, while there is no pressure on the press stamp 4 and the liquid is not squeezed out of the additional cylinder. This leads to the fact that a vacuum is created in the inner cavity 19 of the stabilization cylinders, leading to air suction into the hydraulic system. This condition of the hydraulic system is very dangerous, and it becomes inoperative.

Выполнение дополнительной гидравлической связи, выполненной в виде трубопровода 38, позволяет во время холостого хода траверсы 8 подавать в освобождающуюся внутреннюю полость 19 цилиндров стабилизации жидкость из магистрали 37 низкого давления, что предотвращает попадание воздуха в гидравлическую систему. The implementation of additional hydraulic communication, made in the form of a pipe 38, allows, during idling, the beam 8 to supply liquid from the low-pressure line 37 to the released internal cavity 19 of the stabilization cylinders, which prevents air from entering the hydraulic system.

При заданной величине K_W соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля площадь поперечного сечения F_s стабилизирующего цилиндра выбирается из соотношения
F_S-F_a(1-1/K_W),
где
F_S площадь поперечного сечения стабилизирующего цилиндра;
F_a площадь поперечного сечения дополнительного цилиндра;
K_W величина соотношения V_C/V_R скоростей контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R;
а длина внутренней рабочей полости дополнительного цилиндра определяется
H_a= H $\binom{w}{b}$ (1-1/K_w), (4)
где
H_a длина рабочей полости дополнительного цилиндра;
H $\binom{w}{b}$ величина максимально возможного рабочего хода траверсы 8.For a given value K _{W of the} ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp, the cross-sectional area F _{s of the} stabilizing cylinder is selected from the relation
F _S -F _a (1-1 / K _W ),
Where
F _S cross-sectional area of the stabilizing cylinder;
F _a the cross-sectional area of the additional cylinder;
K _W value of the ratio V _C / V _{R of the} speeds of the container V _C and the stamp V _R ;
and the length of the internal working cavity of the additional cylinder is determined
H _a = H $\binom{w}{b}$ (1-1 / K _w ), (4)
Where
H _{a the} length of the working cavity of the additional cylinder;
H $\binom{w}{b}$ the value of the maximum possible stroke of the traverse 8.

При наличии нескольких цилиндров стабилизации площадь F_s их поперечного сечения суммируется ΣF_s
Для автоматического получения требуемой величины K_W соотношения V_C/V_R скоростей контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R и надежной работы узлов пресса в процессе экструдирования требуется выполнение различных конструктивных элементов пресса в строгом соответствии между собой. Длину корпуса 15 цилиндра и плунжеров 16 выбирают равной длине корпуса 13 главного силового цилиндра и его плунжера 14. Выбор таких соотношений позволяет не лимитировать рабочий ход траверсы 8. Для исключения мультипликации давления во внутренней полости 20 дополнительного цилиндра площадь сечения дополнительного плунжера 22 равна суммарной площади поперечных сечений всех силовых цилиндров, осуществляющих рабочий ход траверсы 8.In the presence of several stabilization cylinders, the area F _{s of} their cross section is summed up ΣF _s
To automatically obtain the required value K _{W of the} ratio V _C / V _{R of the} speeds of the container V _C and the stamp V _R and the reliable operation of the press units during the extrusion process, it is necessary to perform various press structural elements in strict accordance with each other. The length of the cylinder body 15 and the plungers 16 is chosen equal to the length of the body 13 of the main power cylinder and its plunger 14. The choice of such relations allows not to limit the working stroke of the beam 8. To exclude pressure multiplication in the internal cavity 20 of the additional cylinder, the cross-sectional area of the additional plunger 22 is equal to the total transverse sections of all power cylinders carrying out the working stroke of the traverse 8.

Ход траверсы 8, плунжеров 14 силовых цилиндров и плунжеров 16 цилиндров стабилизации состоит из холостого H $\binom{I}{b}$ и рабочего H $\binom{w}{b}$ ходов. При расчетах используется максимально возможная величина рабочего хода, зависящая от наибольшей длины заготовки 1, которая может быть помещена и отпрессована из принятой длины контейнера 3. Общий объем W_s внутренних полостей 19 всех цилиндров стабилизации W $\binom{i}{s}$ (W_s= ΣW $\binom{i}{s}$ ), освобождающихся только в процессе рабочего хода, должен быть равен максимальному объему W_a свободной внутренней полости 20 в дополнительном цилиндре (при максимально возможном выдвинутом плунжере 22 вправо по фиг. 2)
W_a= W_s;W_a= F_aH_a;F_aH_a= ΣF_sH $\binom{w}{b}$ (5)
где
W_a площадь поперечного сечения дополнительного цилиндра;
F_s площадь поперечного сечения всех цилиндров стабилизации;
H_a длина рабочей полости дополнительного цилиндра;
H $\binom{w}{b}$ величина максимального рабочего хода плунжера цилиндров стабилизации.The stroke of crosshead 8, plungers 14 of power cylinders and plungers 16 of stabilization cylinders consists of idle H $\binom{I}{b}$ and worker H $\binom{w}{b}$ moves. In the calculations, the maximum possible stroke is used, depending on the maximum length of the workpiece 1, which can be placed and pressed out of the accepted length of the container 3. The total volume W _{s of the} internal cavities 19 of all stabilization cylinders W $\binom{i}{s}$ (W _s = ΣW $\binom{i}{s}$ ), released only during the working stroke, should be equal to the maximum volume W _{a of the} free internal cavity 20 in the additional cylinder (with the maximum possible extended plunger 22 to the right in Fig. 2)
W _a = W _s ; W _a = F _a H _a ; F _a H _a = ΣF _s H $\binom{w}{b}$ (5)
Where
W _a the cross-sectional area of the additional cylinder;
F _s the cross-sectional area of all stabilization cylinders;
H _{a the} length of the working cavity of the additional cylinder;
H $\binom{w}{b}$ value of the maximum stroke of the plunger of the stabilization cylinders.

Величина K_W соотношения V_C/V_R скоростей контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R определяется соотношением:
K_w = V_c/V_R= (H_c/τw)/(H_R/τw) = H_c/H_R, (6)
где
H_c величина хода контейнера 3;
H_R величина хода пресс-штемпеля 4;
τw время рабочего хода.The value K _{W of the} ratio V _C / V _{R of the} speeds of the container V _C and the stamp V _R is determined by the ratio:
K _w = V _c / V _R = (H _c / τw) / (H _R / τw) = H _c / H _R , (6)
Where
H _{c the} amount of travel of the container 3;
H _R stroke size of the stamp 4;
τw travel time.

Рабочий ход H_c контейнера 3 равен рабочему ходу H $\binom{w}{b}$ траверсы 8, следовательно, он равен и рабочему ходу H $\binom{w}{s}$ плунжеров 16 цилиндров стабилизации.The stroke H _{c of the} container 3 is equal to the stroke H $\binom{w}{b}$ traverse 8, therefore, it is equal to the stroke H $\binom{w}{s}$ plungers 16 cylinder stabilization.

K_w= H $\binom{w}{s}$ /(H $\binom{w}{s}$ -H_a) (7)
Таким образом, для получения заданного соотношения V_C/V_R скоростей контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R на всем протяжении рабочего хода длина внутренней свободной полости 20 дополнительного цилиндра должна быть
H_a= H $\binom{w}{s}$ /(1-1/K_w) (8)
Подставляя полученное выражение (8) в выражение (5), получаем необходимое соотношение между площадью F_a поперечного сечения дополнительного цилиндра и суммарной площадью F_S поперечного сечения всех цилиндров стабилизации

На гидравлическом экструзионном прессе может быть установлено по меньшей мере два форсирующих силовых цилиндра, каждый из которых выполнен в виде цилиндрического корпуса 42 с расположенным в нем плунжером 43. С учетом рациональной компоновки на задней поперечине может крепиться либо корпус, либо плунжер, тогда соответственно другой элемент форсирующего силового цилиндра крепится на траверсе. Как вариант, на фиг. 2 цилиндрический корпус 42 форсирующего силового цилиндра неподвижно закреплен на задней поперечине 3, а плунжер 43 на траверсе 8, причем внутренняя полость 44 каждого из них сообщается с магистралями высокого 34 и низкого 37 давления жидкости.K _w = H

\binom{w}{s}

/ (H

\binom{w}{s}

-H _a ) (7)
Thus, to obtain the specified ratio V _C / V _{R of the} speeds of the container V _C and the stamp V _R throughout the entire stroke, the length of the internal free cavity 20 of the additional cylinder must be
H _a = H

\binom{w}{s}

/ (1-1 / K _w ) (8)
Substituting the obtained expression (8) into expression (5), we obtain the necessary ratio between the cross-sectional area F _{a of the} additional cylinder and the total cross-sectional area F _{S of} all stabilization cylinders

At least two forcing rams can be installed on the hydraulic extrusion press, each of which is made in the form of a cylindrical body 42 with a plunger 43 located therein. Given the rational arrangement, either the housing or the plunger can be mounted on the rear cross member, then another element, respectively the boosting power cylinder is mounted on the traverse. Alternatively, in FIG. 2, the cylindrical body 42 of the boosting power cylinder is fixedly mounted on the rear cross member 3, and the plunger 43 on the crosshead 8, and the inner cavity 44 of each of them communicates with the high 34 and low 37 fluid pressure lines.

При таком выполнении гидравлического пресса, в случае необходимости совершить холостой ход, жидкость из магистрали 34 высокого давления подается только во внутреннюю полость 44 форсирующих цилиндров. В это время в главный цилиндр поступает только жидкость из магистрали 36 низкого давления. Тем самым экономится большое количество дорогостоящей жидкости в магистралях 34 высокого давления. With this embodiment of the hydraulic press, if necessary, to idle, the liquid from the high-pressure line 34 is supplied only to the internal cavity 44 of the boosting cylinders. At this time, only liquid from the low pressure line 36 enters the master cylinder. This saves a large amount of expensive fluid in high-pressure lines 34.

Для совершения рабочего хода траверсы 8 в главный цилиндр прекращают подавать жидкость из магистрали 37 низкого давления и начинают подавать жидкость из магистрали 34 высокого давления. В форсирующие цилиндры можно продолжать подавать жидкость из магистрали 34 высокого давления. Если для экструдирования достаточно усилия только главного цилиндра, в форсирующие цилиндры падают жидкость из магистрали 37 низкого давления. To make the stroke, the traverse 8 in the main cylinder stop supplying fluid from the line 37 low pressure and begin to supply fluid from the line 34 high pressure. Fluid can continue to be supplied to the boost cylinders from the high pressure line 34. If only the main cylinder forces are sufficient for extrusion, liquid from the low-pressure line 37 falls into the boosting cylinders.

В гидравлическом экструзионном прессе внутренняя полость 44 каждого из форсирующих цилиндров может быть гидравлически связана с внутренней полостью 20 дополнительного цилиндра с помощью канала 45 в плунжере 43 и трубопровода 46. In a hydraulic extrusion press, the internal cavity 44 of each of the boosting cylinders can be hydraulically connected to the internal cavity 20 of the additional cylinder via a channel 45 in the plunger 43 and a pipe 46.

Такая гидравлическая связь позволяет использовать форсирующие цилиндры в дополнение к стабилизирующим цилиндрам, т.е. они могут выполнять функции дросселирующего устройства. В этом случае при расчетах суммарной площади ΣF_s поперечных сечений стабилизирующих цилиндров учитывается и площадь поперечного сечения всех форсирующих цилиндров.This hydraulic connection allows the use of boost cylinders in addition to stabilizing cylinders, i.e. they can act as a throttling device. In this case, when calculating the total cross-sectional area ΣF _s of the stabilizing cylinders, the cross-sectional area of all boosting cylinders is also taken into account.

В гидравлическом экструзионном прессе между внутренними полостями 19, 44 каждого гидравлического цилиндра, связанного гидравлически с дополнительным цилиндром и магистралями и высокого 34 и низкого 37 давления, могут быть установлены клапаны 47,48. In the hydraulic extrusion press, valves 47.48 can be installed between the internal cavities 19, 44 of each hydraulic cylinder hydraulically connected to the additional cylinder and the mains and high 34 and low 37 pressures.

Перед началом работы эти клапаны (47 и 48) открыты. В момент начала холостого хода через клапан 48 в форсирующие цилиндры поступает жидкость из магистрали 34 высокого давления, а через клапан 47 в цилиндры стабилизации поступает жидкость из магистрали 37 низкого давления. После окончания распрессовки и начала истечения металла заготовки закрыты клапаны 47 и 48 могут быть закрыты, после этого в цилиндры стабилизации и в форсирующие цилиндры начинает перетекать жидкость из внутренней полости 20 дополнительного цилиндра. Before starting these valves (47 and 48) are open. At the beginning of idling, liquid 48 enters the boosting cylinders from the high-pressure line 34, and liquid 47 passes through the valve 47 to the stabilization cylinders from the low-pressure line 37. After the end of the pressing and the beginning of the expiration of the metal of the workpiece, the valves 47 and 48 are closed, can be closed, after which liquid begins to flow from the internal cavity 20 of the additional cylinder into the stabilization cylinders and into the forcing cylinders.

В гидравлическом экструзионном прессе гидравлическая связь 18, 46 между внутренней полостью 20 дополнительного цилиндра и каждой из внутренних полостей 19, 44 соответственно цилиндров стабилизации и форсирующих цилиндров, гидравлически связанных с ней, может содержать клапаны соответственно 49 и 50. In a hydraulic extrusion press, the hydraulic connection 18, 46 between the internal cavity 20 of the additional cylinder and each of the internal cavities 19, 44, respectively, of the stabilization cylinders and the boost cylinders hydraulically connected to it, may contain valves 49 and 50, respectively.

Перед началом работы пресса указанные клапаны 49 и 50 закрыты. Во время холостого хода и последующей стадии распрессовки заготовки в контейнере 3 клапаны 49 и 50 продолжают быть закрытыми. После окончания распрессовки и начала истечения металла в канал матрицы 5 клапаны 47 к 48 закрываются и одновременно открываются клапаны 49 и 50. При этом за счет силового воздействия плунжера 22 дополнительного цилиндра жидкость 43 из внутренней полости 20 дополнительного цилиндра начинает перетекать как во внутреннюю полость 19 цилиндров стабилизации, так и во внутреннюю полость 44 форсирующих цилиндров. Before starting the press, these valves 49 and 50 are closed. During idling and the subsequent stage of pressing the workpiece in the container 3, the valves 49 and 50 continue to be closed. After extrusion and the beginning of the flow of metal into the channel of the matrix 5, valves 47 to 48 are closed and valves 49 and 50 open simultaneously. Moreover, due to the force of the plunger 22 of the additional cylinder, the liquid 43 from the internal cavity 20 of the additional cylinder begins to flow into the internal cavity 19 of the cylinder stabilization, and into the internal cavity of 44 boosting cylinders.

Как уже описывалось выше, в результате этого плунжер 22 дополнительного цилиндра начинает утапливаться (на фиг. 1 отходить влево), и скорость V_R движения пресс-штемпеля 4 становится меньше скорости V_C движения контейнера 3. На боковой поверхности заготовки 1 возникают активные силы трения, направленные в сторону истечения металла.As already described above, as a result of this, the plunger 22 of the additional cylinder starts to sink (in FIG. 1, go to the left), and the speed V _{R of the} movement of the press stamp 4 becomes lower than the speed V _{C of the} movement of the container 3. Active friction forces occur on the side surface of the workpiece 1 directed towards the outflow of metal.

Поскольку помимо цилиндров стабилизации жидкость перетечет из дополнительного цилиндра в полость 44 форсирующего цилиндра, то отставание пресс-штемпеля 4 будет большим, нежели когда подключены только стабилизирующие цилиндры. Это позволяет получить другое из оптимального интервала соотношение V_C/V_R скоростей перемещений контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R. Таким образом, варьируя различным сочетанием подключения стабилизирующих и форсирующих цилиндров, с помощью клапанов 49 и 50 возможно на одном прессе автоматически на протяжении всего рабочего хода в зависимости от производственной необходимости получать различные соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R.Since, in addition to the stabilization cylinders, the fluid flows from the additional cylinder into the cavity 44 of the boosting cylinder, the lag of the press stamp 4 will be greater than when only stabilizing cylinders are connected. This allows you to get another from the optimal interval ratio V _C / V _{R the} speed of movement of the container V _C and the stamp V _R. Thus, by varying the various combinations of connecting the stabilizing and boosting cylinders, using valves 49 and 50 it is possible to automatically use different ratios V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container V _C and the stamp on the same press during the entire working stroke, depending on the production need V _r .

На гидравлическом экструзионном прессе клапан 48 может быть выполнен трехпозиционным: первая позиция "закрыто", вторая позиция "открыто" на магистраль 34 высокого давления, третья позиция "открыто на магистраль низкого давления". Для подачи жидкости из магистрали 34 высокого давления в форсирующие цилиндры клапан 48 ставят во вторую позицию и открывают клапан 51. Для подачи жидкости из магистрали 37 низкого давления клапан 48 ставят в третью позицию, а клапан 51 закрывают. On a hydraulic extrusion press, the valve 48 can be made three-position: the first position is “closed”, the second position is “open” to the high-pressure line 34, the third position is “open to the low-pressure line”. To supply fluid from the high-pressure line 34 to the boosting cylinders, the valve 48 is placed in the second position and the valve 51 is opened. To supply the fluid from the high-pressure line 34, the valve 48 is placed in the third position and the valve 51 is closed.

Гидравлический экструзионный пресс может содержать дросселирующее устройство (фиг. 3), состоящее из корпуса 52 с двумя отверстиями: входным 53 и выходным 54, внутри корпуса установлен золотник 55 со сквозной полостью 56. Золотник 55 с одной стороны взаимодействует с пружиной 57, с другой стороны золотника 55 имеется корпус 58 гидравлического цилиндра, жестко связанный с корпусом 52. Плунжер 59 этого цилиндра 58 одним концом жестко закреплен на золотнике 55. Конфигурация и геометрические размеры сквозной полости 67 определяют величину соотношения V_C/V_R скоростей взаимного перемещения контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R. Полость 56 с помощью трубопровода 60 гидравлически связана с внутренней полостью 20 дополнительного цилиндра через входное отверстие 53 в корпусе 52. С другой стороны сквозная полость 56 в золотнике 55 через выходное отверстие 54 в корпусе 51 связана с магистралью 37 низкого давления с помощью трубопровода 61. Внутренняя полость 62 корпуса 58 цилиндра с помощью трубопровода 63 также связана с внутренней полостью 20 дополнительного цилиндра.The hydraulic extrusion press may contain a throttling device (Fig. 3), consisting of a housing 52 with two holes: input 53 and output 54; a spool 55 with a through cavity 56 is installed inside the housing. The spool 55 interacts with the spring 57 on the one hand and the spring 57 on the other hand spool 55 has a housing 58 of the hydraulic cylinder rigidly associated with the housing 52. The piston 59 of this cylinder 58 with one end fixedly secured to the spool 55. The configuration and geometrical dimensions of the through cavity 67 define the magnitude ratio V _C / V _R with orostey mutual displacement of the container V _C and the ram V _R. The cavity 56 is hydraulically connected via a pipe 60 to the inner cavity 20 of the additional cylinder through an inlet 53 in the housing 52. On the other hand, the through cavity 56 in the spool 55 through the outlet 54 in the housing 51 is connected to the low-pressure line 37 via a pipeline 61. Internal the cavity 62 of the cylinder body 58 is also connected via a pipe 63 to the internal cavity 20 of the additional cylinder.

На корпусе 52 дросселирующего устройства со стороны пружины 57 установлена крышка 64. На трубопроводе 60 между сквозной полостью 56 золотника 55 и внутренней полостью 20 дополнительного цилиндра может быть установлен клапан 65. A cover 64 is mounted on the housing 52 of the throttling device from the side of the spring 57. A valve 65 can be installed on the pipe 60 between the through cavity 56 of the spool 55 and the internal cavity 20 of the additional cylinder.

Такой пресс работает следующим образом. После помещения нагретой заготовки 1 (фиг. 2) в контейнер 3 подают высокое давление в форсирующие цилиндры 42, 43 через открытые клапаны 48, 51, траверса 8 начинает совершать холостой ход. При этом клапан 47 открыт, а клапан наполнения 36 закрыт для жидкости высокого давления и открыт для жидкости низкого давления, поэтому во внутреннюю полость 35 главного цилиндра 13, 14 и внутренние полости 19 цилиндров стабилизации поступает жидкость низкого давления, при этом клапаны 49, 50 и 65 закрыты. После того как пресс-штемпель 4 войдет в контакт с заготовкой 1, а та в свою очередь с матрицей 4, клапан 36 наполнения открывается для прохождения жидкости высокого давления и закрывается для прохождения жидкости низкого давления. Начинается стадия распрессовки заготовки, требующая максимальных энергетических затрат. Such a press works as follows. After placing the heated billet 1 (Fig. 2), a high pressure is supplied to the container 3 in the forcing cylinders 42, 43 through the open valves 48, 51, the crosshead 8 starts to idle. While the valve 47 is open, and the filling valve 36 is closed to the high pressure liquid and open to the low pressure liquid, therefore, the low pressure liquid enters the internal cavity 35 of the main cylinder 13, 14 and the internal cavities 19 of the stabilization cylinders, while the valves 49, 50 and 65 are closed. After the press stamp 4 comes into contact with the workpiece 1, and that in turn with the die 4, the filling valve 36 is opened for the passage of the high pressure fluid and is closed for the passage of the low pressure fluid. The stage of pressing the workpiece begins, requiring maximum energy costs.

После окончания распрессовки и начала истечения металла через канал матрицы 5 клапаны 47, 48, 51 закрываются, а клапаны 49, 50 и 65 все или каждый в отдельности открываются. Жидкость из внутренней полости 20 дополнительного цилиндра начинает поступать в цилиндры стабилизации, форсирующие цилиндры и через клапан 65 подходит к сквозному отверстию 56 в золотнике 55 и к полости 62 цилиндра 58 дросселирующего устройства. Далее жидкость проходит через отверстие 56 в золотнике 55 и попадает через выходное отверстие 53 в магистраль 37 низкого давления через трубопровод 61. Поскольку помимо цилиндров стабилизации и форсирующих цилиндров жидкость дополнительно сливается из внутренней полости 20 дополнительного цилиндра в магистраль 37 низкого давления через трубопровод 61, то плунжер 22 дополнительного цилиндра 21, 22 утапливается быстрее, а, следовательно, соотношение V_C/V_R скоростей перемещения контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R увеличивается.After the end of the pressing and the beginning of the outflow of metal through the channel of the matrix 5, the valves 47, 48, 51 are closed, and the valves 49, 50 and 65, all or each individually, are opened. The liquid from the inner cavity 20 of the additional cylinder begins to flow into the stabilization cylinders, the boost cylinders and through the valve 65 it goes to the through hole 56 in the spool 55 and to the cavity 62 of the cylinder 58 of the throttle device. Further, the liquid passes through the hole 56 in the spool 55 and enters through the outlet 53 into the low pressure line 37 through the pipe 61. As in addition to the stabilization cylinders and the boost cylinders, the liquid is additionally drained from the inner cavity 20 of the additional cylinder to the low pressure line 37 through the pipe 61, then the plunger 22 of the additional cylinder 21, 22 is recessed faster, and, therefore, the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container V _C and the stamp V _R increases.

Жидкость из дополнительного цилиндра одновременно воздействует на плунжер 58 дросселирующего устройства, а тот в свою очередь на золотник 55, стараясь его переместить (на фиг. 3 вправо). От этого перемещения его удерживает пружина 57, которая одной стороной упирается в золотник 55,'а другой в крышку 64. Поэтому золотник 55 каждый момент времени перемещается до тех пор, пока давление жидкости на плунжер 59 будет скомпенсировано сжатием пружины 57. Далее по мере процесса экструдирования боковая поверхность заготовки 1 уменьшается, поэтому доля усилия, передающегося на заготовку 1 через контейнер 3, также уменьшается, а доля усилия, передающегося через пресс-штемпель 4, увеличивается. Вследствие этого давление во внутренней полости 20 дополнительного цилиндра постоянно увеличивается, а следовательно, постоянно усиливается воздействие на плунжер 59. В результате этого действия плунжер 59 и золотник 55 постоянно перемещаются (вправо), все больше сжимая пружину 57. При перемещении золотника 55 его сквозная полость 56 в различные моменты времени по разному будет располагаться относительно входного 53 и выходного 54 отверстий в корпусе 52 дросселирующего устройства. Конфигурация сквозной полости 56 может быть переменного сечения по длине золотника 55. Тем самым по ходу процесса экструдирования в дополнительном дросселирующем устройстве получаются различные проходные сечения для жидкости. В результате этого через полость 56 в золотнике 55 в различные моменты времени проходит различный объем жидкости, а, следовательно, и скорость утапливания плунжера 22 дополнительного цилиндра будет переменной. С учетом изложенного можно видеть, что и соотношение V_C/V_R скоростей перемещений контейнера 3 и пресс-штемпеля 4 является переменным в течение цикла экструдирования. Закон изменения соотношения V_C/V_R скоростей определяется конфигурацией и геометрическими размерами сквозного канала 56 в золотнике 55. Закон изменения соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R выбирают в оптимальном интервале, указанном выше, и он зависит от экструдируемого материала и технологических параметров процесса.The fluid from the additional cylinder simultaneously acts on the plunger 58 of the throttle device, and that in turn affects the spool 55, trying to move it (in Fig. 3 to the right). The spring 57 restrains it from this movement, which abuts against the spool 55 on one side and the cover 64 on the other side. Therefore, the spool 55 is moved every moment of time until the fluid pressure on the plunger 59 is compensated by compressing the spring 57. Then, as the process proceeds extruding, the side surface of the workpiece 1 decreases, so the proportion of the force transmitted to the workpiece 1 through the container 3 also decreases, and the proportion of the force transmitted through the press stamp 4 increases. As a result, the pressure in the inner cavity 20 of the additional cylinder is constantly increasing, and therefore, the effect on the plunger 59 is constantly increasing. As a result of this action, the plunger 59 and the spool 55 are constantly moving (to the right), compressing the spring 57 more and more. When moving the spool 55, its through cavity 56 at different points in time will be differently located relative to the input 53 and output 54 holes in the housing 52 of the throttling device. The configuration of the through cavity 56 may be of variable cross-section along the length of the spool 55. Thus, in the course of the extrusion process in the additional throttling device, various passage sections for liquid are obtained. As a result of this, a different volume of liquid passes through the cavity 56 in the spool 55 at different times, and, consequently, the rate of recession of the plunger 22 of the additional cylinder will be variable. Based on the foregoing, it can be seen that the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container 3 and the stamp 4 is variable during the extrusion cycle. The law of change in the ratio of V _C / V _R speeds is determined by the configuration and geometric dimensions of the through channel 56 in the spool 55. The law of change in the ratio of V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container V _C and the stamp V _{R is} selected in the optimal interval indicated above, and it depends on the extrudable material and process parameters.

В случае, когда необходимо перейти на постоянное соотношение V_C/V_R скоростей перемещений контейнера V_C и пресс-штемпеля V_R по ходу процесса, клапан 65 закрывают.In the case when it is necessary to switch to a constant ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container V _C and the stamp V _R during the process, the valve 65 is closed.

В гидравлическом экструзионном прессе крышка 64 (фиг. 3) на корпусе 52 дополнительного дросселирующего устройства может быть установлена с возможностью осевого перемещения для регулирования величины предварительного поджатия пружины 57. Изменяя величину предварительного поджатия пружины 57, можно менять закон движения золотника 55 в процессе экструдирования, а следовательно, корректировать и закон изменения соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля.In a hydraulic extrusion press, the cover 64 (Fig. 3) on the housing 52 of the additional throttling device can be mounted axially displaceable to control the amount of preload of the spring 57. By changing the amount of preload of the spring 57, the law of movement of the spool 55 during extrusion can be changed, and therefore, to adjust the law of change in the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp.

В дополнительном дросселирующем устройстве может быть установлен ходовой винт 66, неподвижно закрепленный на торце золотника 55 со стороны пружины 57. Крышка 64 имеет сквозное отверстие 67 для прохождения ходового винта 66. Отверстие 67 в крышке 63 и ходовой винт 66 имеют сопряжение, например резьбовое. An additional throttling device may have a spindle 66 fixedly mounted on the end of the spool 55 from the spring side 57. The cover 64 has a through hole 67 for the spindle 66 to pass through. The hole 67 in the cover 63 and the spindle 66 are mated, for example, threaded.

В процессе передвижения золотника 55 (вправо на фиг. 3) винт 66, перемещаясь в отверстие 67 крышки 64, вращается, вращая при этом золотник 55. В результате этого вращения отверстие 56 в золотнике 55 изменяет свое положение относительно отверстий 53 и 54 в корпусе 52 дополнительного дросселирующего устройства помимо осевого еще и в тангенциальном направлении. Тем самым без переделки конфигурации полости 56 в золотнике 55 можно добиться корректировки самого закона изменения соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля в процессе экструдирования.During the movement of the spool 55 (to the right in Fig. 3), the screw 66, moving into the hole 67 of the cover 64, rotates while rotating the spool 55. As a result of this rotation, the hole 56 in the spool 55 changes its position relative to the holes 53 and 54 in the housing 52 additional throttling device in addition to the axial also in the tangential direction. Thus, without altering the configuration of the cavity 56 in the spool 55, it is possible to correct the law of changing the ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the stamp during the extrusion process.

Цилиндрический корпус 21 и соответственно плунжер 22 дополнительного цилиндра могут быть выполнены ступенчатыми (фиг. 4). В результате такого выполнения образуются ступени плунжера 22 большего диаметра 68 и меньшего диаметра 69 и две внутренние полости: кольцевая 70 и цилиндрическая 71. Внутренние полости 70 и 71 сообщаются между собой гидравлически с помощью трубопровода 72. The cylindrical housing 21 and, accordingly, the plunger 22 of the additional cylinder can be made stepwise (Fig. 4). As a result of this embodiment, the steps of the plunger 22 are formed of a larger diameter 68 and a smaller diameter 69 and two internal cavities: an annular 70 and a cylindrical 71. The internal cavities 70 and 71 communicate hydraulically with each other using a pipe 72.

Дополнительный цилиндр со ступенчатым плунжером 68,69 работает аналогично дополнительному цилиндру с цилиндрическим плунжером 22 (фиг. 2), работа которого описывалась выше. The additional cylinder with a stepped plunger 68.69 works similarly to the additional cylinder with a cylindrical plunger 22 (Fig. 2), the operation of which is described above.

Однако для надежной эксплуатации любых гидравлических цилиндров необходимо иметь достаточно большие направляющие для их плунжеров (не менее двух-трех диаметров самого плунжера). Это условие приводит к увеличению габаритных размеров цилиндров и, следовательно, элементов (в данном случае ширины траверсы), в которых они размещаются. В то же время для получения необходимого соотношения V_C/V_R скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля и для исключения мультипликации во внутренней полости цилиндра площадь поперечного сечения дополнительного цилиндра должна иметь достаточно большие размеры.However, for reliable operation of any hydraulic cylinders, it is necessary to have sufficiently large guides for their plungers (at least two to three diameters of the plunger itself). This condition leads to an increase in the overall dimensions of the cylinders and, therefore, of the elements (in this case, the width of the beam) in which they are placed. At the same time, in order to obtain the necessary ratio V _C / V _{R of the} speeds of movement of the container and the press stamp and to avoid multiplication in the internal cavity of the cylinder, the cross-sectional area of the additional cylinder must be sufficiently large.

Выполнение дополнительного цилиндра 21, 22 ступенчатым позволяет сохранить необходимую площадь поперечного сечения дополнительного цилиндра, иметь большое направление для плунжера 22 и сократить габариты траверсы 8. Это объясняется тем, что в результате гидравлической связи посредством трубопровода 72 площадь поперечного сечения плунжера 22 определяется по размеру его большей ступени 68. Основным направляющим элементом плунжера 22 служит ступень 69 малого диаметра корпуса 21 дополнительного цилиндра и плунжера 22. Эта ступень 69 плунжера 22 выполняется значительной длины (несколько диаметров самой ступени), а ступень 68 большего диаметра дополнительного цилиндра выполняется небольшой длины. Такое выполнение большей ступени 68 плунжера 22 дополнительного цилиндра позволяет значительно сократить размеры прессующей траверсы 5, а следовательно, и габариты всего пресса. The implementation of the additional cylinder 21, 22 stepped allows you to save the necessary cross-sectional area of the additional cylinder, have a large direction for the plunger 22 and reduce the dimensions of the beam 8. This is due to the fact that as a result of hydraulic communication through the pipe 72, the cross-sectional area of the plunger 22 is determined by its larger stage 68. The main guide element of the plunger 22 is the stage 69 of the small diameter of the housing 21 of the additional cylinder and the plunger 22. This stage 69 of the plunger 22 lnyaetsya considerable length (several diameters of most stages), and the step 68 of larger diameter of the auxiliary cylinder is performed a small length. This embodiment of the larger stage 68 of the plunger 22 of the additional cylinder can significantly reduce the size of the pressing beam 5, and therefore the overall dimensions of the press.

Меньшая ступень 69 дополнительного цилиндра может быть частично размещена в главном плунжере 14 пресса, как это показано на фиг. 4. Работа пресса при таком исполнении плунжера осуществляется аналогично описанному выше на фиг. 2. A smaller stage 69 of the additional cylinder can be partially placed in the main plunger 14 of the press, as shown in FIG. 4. The operation of the press with this embodiment of the plunger is carried out similarly to that described above in FIG. 2.

Расположение части плунжера 22 дополнительного цилиндра в теле главного плунжера 14 позволяет еще более сократить габариты прессующей траверсы 8 и, следовательно, всего пресса. The location of the part of the plunger 22 of the additional cylinder in the body of the main plunger 14 allows you to further reduce the size of the pressing beam 8 and, therefore, the entire press.

Патентуемый гидравлический экструзионный пресс позволяет в полном объеме реализовывать способ прессования с активным действием сил трения. Patented hydraulic extrusion press allows you to fully implement the pressing method with the active action of friction forces.

Конструкция патентуемого гидравлического экструзионного пресса проста и надежна в эксплуатации и автоматически на протяжении всего цикла работы позволяет поддерживать необходимое соотношение скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля. С помощью патентуемого пресса путем простого переключения клапанов можно получить необходимое для изготовления конкретной продукции соотношение скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля. The design of the patented hydraulic extrusion press is simple and reliable in operation and automatically throughout the work cycle allows you to maintain the necessary ratio of the speeds of movement of the container and the stamp. Using a patented press by simply switching the valves, you can get the ratio of the speeds of movement of the container and the stamp required for the manufacture of a particular product.

Для получения изделий с регламентированным распределением механических свойств по длине изделий на прессе можно автоматически на протяжении всего рабочего цикла осуществлять плавное изменение в оптимальном диапазоне соотношения скоростей перемещений контейнера и пресс-штемпеля. To obtain products with a regulated distribution of mechanical properties along the length of the products on the press, it is possible to automatically perform a smooth change over the entire working cycle in the optimal range of the ratio of the speeds of movement of the container and the stamp.

Claims

1. Способ горячего экструдирования металла с активным действием сил трения, включающий нагрев подлежащей экструдированию заготовки, размещение ее в контейнере и выдавливание через матрицу, определяющую форму и геометрические размеры готового изделия, с помощью пресс-штемпеля при одновременном перемещении контейнера и пресс-штемпеля со скоростью перемещения контейнера, большей скорости перемещения пресс-штемпеля, причем скорость V_с перемещения контейнера устанавливают в зависимости от скорости экструдирования, отличающийся тем, что скорость V_с перемещения контейнера устанавливают в зависимости от скорости экструдирования или от температурного поля заготовки, соотношение скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля в процессе экструдирования поддерживают в интервале 1,05 1,3, причем большему значению скорости экструдирования соответствует большее значение соотношения скоростей перемещения контейнера и пресс-штемпеля.1. The method of hot extrusion of metal with the active action of friction, including heating the workpiece to be extruded, placing it in a container and extruding it through a matrix that determines the shape and geometric dimensions of the finished product using a press stamp while moving the container and the stamp with speed the movement of the container, a greater speed of movement of the press stamp, and the speed V _{with the} movement of the container is set depending on the speed of extrusion, characterized in that the speed V _{from the} movement of the container is set depending on the speed of extrusion or on the temperature field of the workpiece, the ratio of the speeds of movement of the container and the stamp during the extrusion process is maintained in the range of 1.05 1.3, and a larger value of the ratio of speeds of movement of the container corresponds to a larger value of the speed of extrusion and stamps.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе экструдирования заготовки соотношение (V_c/V_r) скоростей контейнера и пресс-штемпеля поддерживают постоянным.2. The method according to claim 1, characterized in that in the process of extruding the workpiece, the ratio (V _c / V _r ) of the speeds of the container and the stamp is kept constant.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе экструдирования соотношение (V_c/V_r) скоростей контейнера и пресс-штемпеля изменяют в пределах 1,05 1,3.3. The method according to claim 1, characterized in that in the extrusion process the ratio (V _c / V _r ) of the speeds of the container and the stamp is changed within the range of 1.05 1.3.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение температуры нагрева переднего конца заготовки к температуре нагрева заднего конца заготовки составляет 1,8 1,1. 4. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the heating temperature of the front end of the workpiece to the heating temperature of the rear end of the workpiece is 1.8 1.1.

5. Способ по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что в процессе экструдирования скорость V_r перемещения пресс-штемпеля изменяют в зависимости от изменения градиента температуры заготовки по ее длине.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that during the extrusion process, the speed V _{r of the} movement of the stamp is changed depending on the change in the temperature gradient of the workpiece along its length.

6. Гидравлический экструзионный пресс, содержащий жестко закрепленные на станине переднюю поперечину и заднюю поперечину с неподвижно закрепленными на ней главным силовым цилиндром и цилиндрами перемещения контейнера, сообщающимися с магистралями высокого и низкого давления, дросселирующее устройство, связывающее магистраль высокого давления с цилиндрами перемещения контейнера, установленные с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси станины и расположенные соосно пресс-штемпель, связанный с плунжером главного силового цилиндра, контейнер и полый пресс-штемпель, закрепленный на передней поперечине, отличающийся тем, что на плунжере главного цилиндра жестко закреплена траверса, на которой размещен дополнительный цилиндр, на плунжере которого закреплен пресс-штемпель, дополнительный цилиндр гидравлически связан с дросселирующим устройством, выполненным в виде по меньшей мере одного стабилизирующего цилиндра, состоящего из цилиндрического корпуса с размещенным в нем плунжером, причем один из указанных элементов стабилизирующего цилиндра закреплен на задней поперечине, а другой жестко соединен с траверсой, при этом внутренняя полость стабилизирующего цилиндра сообщается с внутренней полостью дополнительного цилиндра. 6. A hydraulic extrusion press comprising a front cross member and a rear cross member rigidly fixed to the bed with a main power cylinder and container moving cylinders fixedly connected thereto, communicating with high and low pressure lines, a throttling device connecting the high pressure line to the container moving cylinders, installed with the possibility of reciprocating movement along the longitudinal axis of the bed and coaxially located press stamp associated with the plunger rum of the master cylinder, a container and a hollow stamp fixed on the front cross member, characterized in that the crosshead is rigidly fixed on the plunger of the main cylinder, on which an additional cylinder is placed, on the plunger of which the stamp is fixed, the additional cylinder is hydraulically connected to the throttling device made in the form of at least one stabilizing cylinder, consisting of a cylindrical body with a plunger placed in it, moreover, one of these stabilizing elements the cylinder is mounted on the rear cross member, and the other is rigidly connected to the traverse, while the inner cavity of the stabilizing cylinder is in communication with the inner cavity of the additional cylinder.

7. Пресс по п.6, отличающийся тем, что внутренняя полость стабилизирующего цилиндра сообщена с магистралью низкого давления. 7. The press according to claim 6, characterized in that the inner cavity of the stabilizing cylinder is in communication with the low pressure line.

8. Пресс по п.6, отличающийся тем, что при заданной величине соотношения V_c/V_r скоростей контейнера и пресс-штемпеля площадь поперечного сечения (F_s) стабилизирующего цилиндра равна
F_s F_a (1 1 / K_w),
где F_s площадь поперечного сечения стабилизирующего цилиндра;
F_a площадь поперечного сечения дополнительного цилиндра;
K_w величина соотношения V_c/V_r скоростей контейнера V_c и пресс-штемпеля V_r,
а длина h_a рабочей полости дополнительного цилиндра равна
H_a= H

\binom{w}{b}

(1-1/K_w),
где H_a длина рабочей полости дополнительного цилиндра;
H

\binom{w}{b}

- максимальная длина рабочего цилиндра стабилизации.8. The press according to claim 6, characterized in that for a given value of the ratio V _c / V _{r of the} speeds of the container and the stamp the cross-sectional area (F _s ) of the stabilizing cylinder is
F _s F _a (1 1 / K _w ),
where F _s the cross-sectional area of the stabilizing cylinder;
F _a the cross-sectional area of the additional cylinder;
K _{w the} ratio of V _c / V _r speeds of the container V _c and the stamp V _r ,
and the length h _{a of the} working cavity of the additional cylinder is
H _a = H

\binom{w}{b}

(1-1 / K _w ),
where H _{a the} length of the working cavity of the additional cylinder;
H

\binom{w}{b}

- the maximum length of the stabilization slave cylinder.

9. Пресс по п.6, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере двумя форсирующими силовыми цилиндрами, каждый из которых выполнен в виде цилиндрического корпуса с расположенным в нем плунжером и один из указанных элементов каждого формирующего силового цилиндра неподвижно закреплен на одной из поперечин, а другой на траверсе, и внутренняя полость каждого из них сообщена с магистралью низкого и высокого давления. 9. The press according to claim 6, characterized in that it is equipped with at least two forcing power cylinders, each of which is made in the form of a cylindrical body with a plunger located in it and one of these elements of each forming power cylinder is fixedly mounted on one of the cross members and the other on the traverse, and the internal cavity of each of them is connected to the low and high pressure mains.

10. Пресс по п.9, отличающийся тем, что внутренняя полость каждого цилиндра гидравлически соединена с дополнительным цилиндром соответствующей магистрали высокого и низкого давления через клапан. 10. The press according to claim 9, characterized in that the inner cavity of each cylinder is hydraulically connected to the additional cylinder of the corresponding high and low pressure line through the valve.

11. Пресс по любому из пп.6 9, отличающийся тем, что внутренняя полость каждого форсирующего цилиндра гидравлически сообщена с внутренней полостью дополнительного цилиндра. 11. Press according to any one of paragraphs.6 to 9, characterized in that the inner cavity of each forcing cylinder is hydraulically connected to the inner cavity of the additional cylinder.

12. Пресс по любому из пп.6 9, отличающийся тем, что внутренняя полость дополнительного цилиндра гидравлически сообщена с внутренней полостью каждого связанного с ним силового цилиндра через клапан. 12. Press according to any one of paragraphs.6 to 9, characterized in that the inner cavity of the additional cylinder is hydraulically connected to the inner cavity of each associated power cylinder through a valve.

13. Пресс по любому из пп. 6 9, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным дросселирующим устройством, выполненным в виде корпуса с отверстиями и крышкой, внутри которого установлен подпружиненный со стороны крышки золотник со сквозной полостью, геометрические размеры и конфигурация которой определяют величину скорости взаимного перемещения контейнера и пресс-штемпеля, сквозная полость гидравлически сообщена через соответствующее отверстие в корпусе дополнительного дросселирующего устройства с внутренней полостью дополнительного цилиндра и магистралью низкого давления со стороны золотника, противоположной подпружиненной части золотника, установлен цилиндр, корпус которого жестко соединен с корпусом дополнительного дросселирующего устройства, а плунжер жестко соединен с золотником, причем внутренняя полость этого цилиндра гидравлически сообщена с внутренней полостью дополнительного цилиндра. 13. Press according to any one of paragraphs. 6 to 9, characterized in that it is equipped with an additional throttling device made in the form of a housing with holes and a lid, inside which a spring-loaded spool with a through cavity is installed, the geometric dimensions and configuration of which determine the magnitude of the speed of mutual movement of the container and the stamp the through cavity is hydraulically communicated through a corresponding hole in the housing of the additional throttling device with the internal cavity of the additional cylinder and the line a low pressure side of the spool opposite the spring-loaded side spool mounted cylinder body which is rigidly connected to the housing of the auxiliary restricting unit, while a plunger is rigidly connected to the spindle, the inner cavity of this cylinder is hydraulically communicated with the inner space of the auxiliary cylinder.

14. Пресс по п.13, отличающийся тем, что крышка дополнительного дросселирующего устройства установлена с возможностью осевого перемещения для регулирования величины предварительного поджатия пружины золотника. 14. The press of claim 13, wherein the cover of the additional throttling device is mounted axially displaceable to control the amount of pre-compression of the spool spring.

15. Пресс по п.13, отличающийся тем, что дополнительное дросселирующее устройство снабжено ходовым винтом, неподвижно закрепленным на торце золотника со стороны пружины, а в крышке выполнено сквозное отверстие, в котором размещен винт с возможностью регулирования их взаимного возвратно-поступательного перемещения. 15. Press according to claim 13, characterized in that the additional throttling device is provided with a lead screw fixedly mounted on the end of the spool from the spring side, and a through hole is made in the cover, in which the screw is placed with the possibility of controlling their reciprocal reciprocating movement.

16. Пресс по любому из пп.13 15, отличающийся тем, что он снабжен клапаном, установленным между дополнительным цилиндром и дополнительным дросселирующим устройством. 16. Press according to any one of paragraphs.13 to 15, characterized in that it is equipped with a valve installed between the additional cylinder and the additional throttling device.

17. Пресс по п.6, отличающийся тем, что цилиндрический корпус и соответственно плунжер дополнительного цилиндра выполнены ступенчатыми, а полости, образованные этими ступенями, гидравлически сообщены между собой. 17. The press according to claim 6, characterized in that the cylindrical body and, accordingly, the plunger of the additional cylinder are made stepwise, and the cavities formed by these steps are hydraulically interconnected.

18. Пресс по п.6, отличающийся тем, что ступень дополнительного цилиндра, обращенная к плунжеру главного силового цилиндра, частично размещена в этом плунжере и жестко соединена с ним. 18. The press according to claim 6, characterized in that the stage of the additional cylinder facing the plunger of the main power cylinder is partially placed in this plunger and is rigidly connected to it.