Матрица пресса кирпичного завода

Наша продукция проходит полный цикл производства, включая: изготовление отливок или приобретение поковок, механическую обработку, сварку и термообработку, контроль изготовления на всех этапах с предоставлением актов и паспортов.

Матрица – это рабочий инструмент пресса, представляющий собой массивную стальную плиту с системой сквозных каналов (фильер), через которые под высоким давлением продавливается (экструдируется) подготовленная сырьевая масса. Ее основные функции:

1.  Формообразование: придание кирпичу-сырцу или изделию точной геометрической формы (прямоугольный, фигурный, пустотелый, полнотелый кирпич, блок, плитка и т.д.).

2.  Формирование пустот: для пустотелых изделий матрица содержит керны – стальные стержни, закрепленные внутри канала, которые создают полости в кирпиче. Это снижает вес, улучшает теплоизоляцию, экономит сырье.

3.  Уплотнение массы: высокое сопротивление прохождению массы через узкие каналы матрицы приводит к ее значительному уплотнению, повышая прочность будущего кирпича.

4.  Формирование поверхности: состояние внутренней поверхности каналов матрицы и кернов напрямую влияет на качество поверхности кирпича-сырца (гладкая, рифленая).

5.  Задание производительности: количество каналов в матрице определяет, сколько кирпичей формуется за один ход пресса или в единицу времени (при непрерывной экструзии).

Конструкция и основные элементы:

1.  Корпус (Основание): массивная плита из высокопрочной стали (обычно прямоугольной формы). Обеспечивает жесткость, воспринимает огромные давления (до 100 МПа и более для гиперпрессования).

2.  Формообразующие каналы (Фильеры): сквозные отверстия в корпусе, профиль которых точно соответствует поперечному сечению будущего кирпича.

Входной конус (Зона подвода): плавно сужающаяся часть канала, облегчающая вход массы и начало уплотнения.

Калибрующая зона (Рабочая часть): цилиндрическая (или с небольшим сужением) часть канала постоянного сечения. Здесь происходит основное уплотнение и формирование точных размеров изделия. Длина калибрующей зоны критична для качества уплотнения и усилия экструзии.

Выходной конус (или фаска): плавное расширение на выходе для снижения усилия выхода бруса и предотвращения его разрушения.

3.  Керны (Сердечники): твердосплавные или стальные стержни сложного профиля, закрепленные внутри каналов с помощью кернодержателей (траверс). Формируют пустоты в кирпиче. Подвержены максимальному абразивному износу и боковым нагрузкам.

4.  Кернодержатели (Траверсы): силовые элементы (поперечные балки или пластины внутри корпуса матрицы), удерживающие керны в строго заданном положении, не допуская их смещения или вибрации под давлением массы. Должны быть исключительно прочными и жесткими.

5.  Система крепления: отверстия или пазы для надежного крепления матрицы к прессующей головке (режущему механизму) пресса.

6.  Система смазки (опционально): каналы для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) или парафиновой эмульсии на внутренние стенки каналов и керны для снижения трения и износа, облегчения экструзии и улучшения поверхности сырца.

Типы матриц:

1.  По типу пресса/технологии:

Для экструдеров (пластического формования): используются для глиняной массы естественной влажности. Формируют непрерывный брус ("колбасу"), который затем режется на отдельные кирпичи. Калибрующая зона обычно длиннее. Работают при давлениях 1.5-4 МПа.

Для гиперпрессования: используются для малопластичных смесей (известняк-ракушечник, отсевы, зола, небольшое количество цемента и воды). Формируют отдельные изделия за один ход пресса. Работают при очень высоких давлениях (20-100 МПа). Корпус массивнее, материалы износоустойчивее. Часто имеют механизм быстрой смены кернодержателей.

2.  По виду изделий:

Для полнотелого кирпича/камня: каналы без кернов.

Для пустотелого кирпича/камня: каналы с кернами. Сложность зависит от количества, формы и расположения пустот.

Для фигурных изделий: каналы сложного профиля (фасадный кирпич, плитка).

Для блоков: крупногабаритные матрицы с большим количеством каналов и кернов.

3.  По конструкции кернодержателей:

Со съемными траверсами: позволяют быстро менять конфигурацию пустот или заменять изношенные керны без демонтажа всей матрицы.

Со встроенными траверсами: более жесткая конструкция, но сложнее в обслуживании кернов.

Материалы для изготовления:

Корпус: высокопрочные износостойкие стали:

Легированные конструкционные стали: 40Х, 40ХН, 30ХГСА (после закалки и отпуска до твердости HRC 40-48).

Инструментальные стали: Х12М, Х12Ф1, 5ХНМ, 5ХНВ (HRC 52-60). Обладают высокой износостойкостью, но более хрупки и дороги.

Стали с поверхностным упрочнением: цементация, азотирование, наплавка твердыми сплавами на рабочие поверхности каналов.

Керны: наиболее нагруженные элементы. Используются:

Инструментальные стали: Х12М, ХВГ (HRC 58-62).

Твердые сплавы: ВК8, ВК15 (на основе карбида вольфрама). Обладают исключительной износостойкостью, но дороги и хрупки.

Стали с упрочняющими покрытиями: химико-термическая обработка (азотирование, цементация, борирование), гальваническое хромирование (толщина 0.1-0.3 мм, твердость HV 900-1100), газотермическое напыление (карбиды вольфрама, хрома).

Кернодержатели (Траверсы): высокопрочные стали 40Х, 30ХГСА, 40ХН (HRC 35-45).

Ключевые требования к матрицам:

1.  Высокая износостойкость: абразивное воздействие минеральных частиц в сырьевой смеси – главный враг матрицы. Определяет срок службы и стабильность размеров изделия.

2.  Прочность и жесткость: должна выдерживать огромные давления без остаточных деформаций и разрушения, особенно кернодержатели.

3.  Точность изготовления: габаритные размеры, форма и размеры каналов (особенно калибрующей зоны), расположение кернов должны соответствовать чертежу с минимальными допусками (сотые доли мм).

4.  Качество поверхности каналов и кернов: полированная поверхность (Ra < 0.8 мкм) критически важна для снижения трения, предотвращения налипания массы, облегчения экструзии и получения гладкой поверхности сырца.

5.  Надежность крепления кернов: исключение вибраций и смещений кернов под нагрузкой – залог сохранения геометрии пустот и целостности кернов.

6.  Равномерность распределения массы: конструкция входного конуса и подводящих каналов должна обеспечивать равномерное заполнение всех каналов матрицы и равномерное уплотнение по сечению бруса или изделия.

7.  Сопротивление усталости: постоянные циклы высокого давления приводят к усталостным явлениям в металле.

8.  Ремонтопригодность: возможность замены отдельных изношенных элементов (кернов, вставок каналов) без замены всего корпуса.

Значение матрицы для производства:

Качество продукции: точность размеров, форма, плотность, поверхность кирпича.

Производительность: количество изделий за цикл/время, стабильность работы пресса.

Себестоимость: доля стоимости матриц в себестоимости кирпича значительна. Долговечность матрицы напрямую влияет на экономику.

Стабильность технологического процесса: изношенная или забитая матрица – причина простоев и брака.