Первая стадия процесса прямого и других способов выдавливания называется распрессовкой. При распрессовке происходит заполнение всех зазоров между инструментом и заготовкой, заготовка полностью по всему контуру принимает форму рабочего инструмента. В конце стадии заканчивается формирование очага деформации. ABCD — примерный контур очага деформации при прямом выдавливании (показан пунктиром). Усилие по окончании первой стадии при прямом выдавливании достигает максимального значения. Вторую стадию процесса обычно называют установившейся. Однако усилие выдавливания несколько уменьшается, что связано главным образом с уменьшением высоты оставшейся в матрице заготовки, а соответственно и уменьшением усилия, затрачиваемого на преодоление трения /V Форма и высота очага деформации хотя и незначительно, но изменяется. Поэтому более правильно вторую стадию назвать псевдо стационарной (ложно-стационарной). Высота очага деформации Ах « 0,7г$0 В момент соприкосновения рабочей поверхности пуансона с границей очага деформации вторая стадия процесса заканчивается. При продолжении движения пуансона до встречи с кромкой рабочей части матрицы происходит третья заключительная стадия, называемая нестационарной. Деформирование очага деформации сопровождается резким увеличением относительных скоростей перемещения металла в центральной зоне с образованием центральной и боковой утяжин. Поэтому при высоте не выдавленной части не менее 1,0—1,2rt процесс выдавливания должен быть приостановлен.
Кинематика течения и напряженно-деформированное состояние металла при прямом выдавливании сплошного стержня в значительной мере определяются профилем рабочей части матрицы, основные варианты которого представлены. Плоские матрицы, как правило» применять не следует, поскольку при выдавливании образуется жесткая (т. е. пластически недеформированная) зона между очагом деформации и углом матрицы. В этой зоне по самопроизвольно образующейся поверхности раздела (обычно с некоторой вогнутостью) происходит накопление значительных деформаций. На концах образующейся поверхности создается концентрация напряжений и возникают трещины. Трещины встречаются и жесткая зона отделяется от заготовки, технологический процесс выдавливания нарушается. Удовлетворительные результаты наблюдаются только при выдавливании чистого алюминия и других очень пластичных металлов и при наличии соответствующих радиусов переходов. По месту перехода от вертикальной к горизонтальной стенке матрицы создается концентрация напряжений, и матрица быстро выходит из строя. Снятие концентрации напряжений, как будет показано в п. 2.5, возможно, но связано с усложнением конструкции штампа и в данном случае экономически не оправдано.
Наиболее распространены конические матрицы (рис. 2.11, б), основная характеристика 2а. Зависимость относительного удельного усилия и его составляющих от угла 2а приведена на рис. 2Л2» где кривая — кривая 2 —кривая 3 — р8, кривая 4 — С уменьшением 2а величина ш увеличивается, а — уменьшается. Соответственно зависимость величин р и р от 2а имеет минимум, который в большинстве случаев находится около 2а = 60V Однако в зависимости от условий деформации (величина деформации, коэффициента трения, напряжения текучести металла и модуля деформационного решения) оптимальная величин -12а может изменяться от 15 12 0°. С увеличением длины заготовки, находящейся в матрице по окончании распрессовки, среднее гидростатическое давление сжатия увеличиваются. Характер зависимости показан на рис. 2.13, где кривая 1 соответствует е = 0,3; кривая 2 — е === 0,5; кривая 3 — е = 0,75. На рис. 2.13 по оси ординат значения п (п коэффициент, равный отношению р при заданном //d0» к р при //d0 = 1).
Если величина е превышает критическую (е > 0,3), то с увеличением е интенсивность возрастания р сильно увеличивается. Максимально допустимое l/d0 принимают исходя из допустимой величины р на инструмент. Обычно / < 10d0, а для сталей и сплавов с повышенным сопротивлением деформации / < 3d0.
Процесс прямого выдавливания характеризуется значительной неравномерностью напряженно-деформированного состояния по полю очага деформации. По мере продвижения от оси к периферии твердость (а соответственно е2 и сгг) увеличивается, а П уменьшается. Для выдавливания характерно как внутреннее разрушение, так и появление трещин на поверхности. Большая вероятность разрушения на периферии (в поверхностном слое) или в центре определяется интенсивностью изменения Lp от П.
Для сплавов с интенсивным изменением Lp от П в интервале, характерном для выдавливания сплавов с высокой пластичностью и сильным упрочнением (низкоуглеродистые стали, однофазные латуни и др.), более вероятно внутреннее разрушение. Для сплавов с незначительным влиянием П на Lp (свинцовые латуни и др.) в интервале П, характерном для выдавливания, более вероятно появление трещин в поверхностном слое.
