176898. lajstromszámú szabadalom • Szerszám fémek, előnyösen réz és aluminium ötvözetek extrudálásához
3 176898 4 teste) anyagául 100—180 kg/mm2 folyáshatárú, 48— 56 HRa keménységű, 500—600 °C-ig hőálló, közepesen vagy erősen ötvözött melegalakító szerszámacélt alkalmaznak, melynek lineáris hőtágulása 0,1115/fok. A nagy hőmérsékleten végzett alakításhoz a „tömör” sajtolószerszámokat alkalmazzák. A szerszám pl. 125 mm átmérőjű, 0,4—0,5 m hosszú réztuskóból folyamatosan — 800—900 °C hőmérsékleten való extrudálással — 8—15 mm átmérőjű rúd kisajtolása esetén 1—3 ilyen tuskó feldolgozására alkalmas; ha a szerszámot fokozatosan felnagyítjuk, legfeljebb 30 ilyen tuskó dolgozható fel, mert a szerszám a nagy hőmérsékleten fokozatosan kilágyul, összecsukódik. Ezt a típust félmeleg extrudáláshoz is alkalmazzák. Ilyen szerszám pl. a kábeliparban 8—17 mm átmérőjű, tükörfényes, karcmentes huzalok 400—500 °C-os félmeleg extrudálása esetén —• az alumínium feltapadásából eredően fokozatosan romló felületi minőség miatt — csupán 1000—2000 m huzal gyártására alkalmas. A „betétes” sajtolószerszámokat nagy hőmérsékleten eddig nem alkalmazták. A betét és a foglalat hőtágulási együtthatói között nagyságrendnyi a különbség, így pl. rézötvözetek 700—900 °C-on történő extrudálásához nem alkalmazhatók. Félmeleg megmunkáláshoz azonban használhatók. Igaz, hogy előállítási költségük mintegy 5—20-szorosa a „tömör” acélszerszámokénak, de élettartamuk nagyobb. Pl. alumíniumötvözetek 400— 500 C-on való félmeleg extrudálása esetén a nagyobb élettartam mellett előnye e típusnak a jobb felületi minőség és a mérettartás. Hátránya e típusnak, hogy a betét anyaga, különösen a keményfém drága és ára a világpiacon intenzíven nő, továbbá, hogy az ismert ilyen típusoknál az előfeszítés beállítása nagypontosságú megmunkálást igényel. Az előfeszítés a hőmérséklet növekedésével — a betét és a köpeny közötti, hőtágulási együttható tekintetében való eltérés miatt— fokozatosan csökken és 600 °C felett gyakorlatilag megszűnik. Ennél nagyobb hőmérsékleten alkalmazva a szerszámot, a betét kieshet a foglalatból, adott esetben el is törhet. További hátrány, hogy az alakítandó anyag egy idő után feltapad a betét falára, a termék felülete kifogásolhatóvá válik. A találmány alapja az a felismerés, hogy a betétes szerszám előnyei a félmeleg megmunkálás mellett a meleg megmunkálásnál is kihasználhatók, e típus hátrányainak csökkentése mellett, ha alkalmasan választjuk meg a betét alakját, újszerű módon ágyazzuk a betétet a befoglaló köpenyben, ami lehetővé teszi nemcsak az üzemi feltételek kedvezőbb alakulását, de azt is, hogy a betét anyagát alkalmasan megválasszuk. Míg az ismert befoglalás úgy történt, hogy a betét hengeres alakú vagy a könnyebb behelyezés érdekében kis mértékben kúpos, ahol a kúpszög az önzáródást biztosító határértéken belüli és a betétet előfeszítve szorítják a köpenybe, addig a találmány szerint a köpeny hőtágulásánál kisebb hőtágulási tényezőjű betét kúposán úgy illeszkedik a köpenyhez, hogy az illesztési félkúpszög az illeszkedő felületek önzáródási szögénél nagyobb, előnyösen 10—45°, célszerűen 12,5—15° és a foglalóköpeny és a betét között a betét alsó lapja alatt légrés van vagy a betétet befogadó kúpos fészek a foglalóköpenyben kialakított átmenő nyílás része. Az átmenő nyílás célszerűen csonkakúp alakú vagy két részidomból álló üreg, mely üregből a betétet befogadó fészek csonkakúp alakú, a további rész pedig hengeres üreg. A betét anyaga az ismert megoldásoknál alkalmazott keményfémtől eltérő, célszerűen alumínium-oxid alapú kerámia, mely pl. 96—99,9%-ban tartalmaz alumínium-oxidot. Az így befoglalt betétes, előnyösen kerámiabetétes sajtolószerszámnál a szükséges előfeszítést maga az extrudálási folyamat hozza létre. A betét egyre jobban benyomódik a rugalmasan alakváltozó foglalóköpenybe, amely így mindjobban összenyomja a betétet, létrehozva az extrudálás során keletkező sugárirányú húzófeszültséget semlegesítő sugárirányú nyomófeszültséget. Extrudálás után a foglalóköpeny visszanyeri eredeti alakját. A sugárirányú nyomófeszültség «=45°-os félkúpszögnél érné el a legnagyobb értéket, előfeszítés szempontjából általában ez lenne a legkedvezőbb befoglalási érték. A gyakorlatban azonban ez az érték csak megközelíthető, attól kisebb vagy nagyobb mértékben el kell térni. Az alakítás során előfordulhat, hogy az alakító erő nem tengelyszimmetrikusan hat a szerszámra, illetve a betétre. Ilyenkor a betét a fészekben kibillenhet a helyéből (elveszítheti stabilitását), s az aszimmetrikus terhelésből eredő hajlító igénybevétel miatt el is törhet. Ez az eset annál könnyebben fordulhat elő, minél nagyobb az a-szög értéke. Elméleti megfontolások (Ponomarjov már idézett könyvében tárgyalja az I. fejezet: Szimmetrikusan terhelt lemezek méretezése) és a kísérleti tapasztalatok alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy általában a legkedvezőbb befoglalási félkúpszögtartomány: 12,5° á« g 15°. Az e szögtartományon belül keletkező sugárirányú nyomófeszültség nagysága már elegendő lehet, ugyanakkor a betét kedvezőtlen, aszimmetrikus terhelés esetén sem veszíti el a stabilitását. Természetesen a konkrét alkalmazási helyen ettől eltérő érték is kedvező lehet; általánosságban megállapítható, hogy a=45°-nál nagyobb értékű, illetve az önzáródási szögnél kisebb értékű ne legyen a félkúpszög. Az így befoglalt kísérleti kerámiabetétes sajtolószerszámoknál azt találtuk, hogy — az említett ismert tömör típusokhoz képest — az élettartam több, mint tízszeres; volt olyan kísérleti szerszám, melynél az élettartam az ismert megoldásokhoz képest százszoros, mimellett a termék méretpontos és hibátlan felületű maradt. A találmány szerinti kerámiabetét előnye a keményfémbetéttel szemben, hogy az alakítandó fém nem tapad fel a betét falára, s a betét tulajdonságai 800—1000 °C hőmérsékleten sem változnak. A foglalóköpeny a találmány szerinti betét esetén készülhet ötvözetlen szerszámacélból vagy öntöttvasból, míg az ismert melegalakító szerszámokat drága, erősen ötvözött melegalakító szerszámacélból kellett készíteni. A kerámiabetét anyaga tehát célszerűen 96—99,9%ban alumínium-oxidot (A1203) tartalmaz. Ennek nyomószilárdsága 350—400 kg/mm2, keménysége 90— 95 HRa, a keményfémnél lényegesen kisebb hajlítószilárdsága, 30—70 kg/mm2 a találmány szerinti kialakítás esetén elegendőnek bizonyult; a kerámiabetét korrózió- és saválló, kopásálló és tulajdonságai 900—1000 °C hőmérsékletig gyakorlatilag nem változnak. Találmányunkat részletesebben ábrák kapcsán magyarázzuk. Az 1. ábra a légréssel kialakított, a 2. ábra a kúpos és hengeres részből álló átmenő nyílással kialakított, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
