Коническая матрица с углом наклона образующих 2а, обеспечивающим наименьшее усилие, не является, однако, наиболее оптимальной. Теоретическими расчетами, подтвержденными опытным путем, была доказана возможность подбора криволинейного профиля матриц (см. рис. 2.11, в и г) по заданному критерию оптимизации. Такими заданными критериями оптимизации могут быть: р. и р., минимизация которых представляет интерес для штамповки заготовок из сплавов с повышенным сопротивлением деформированию, если их выдавливание через конические матрицы не обеспечивает необходимой стойкости пуансонов; изнашивание выходной части матрицы, определяющей размеры и точность выдавленной части изделия, представляет интерес для сплавов с повышенной адгезией к инструменту, при относительно большом сопротивлении деформации, а также при массовом выпуске изделий; неравномерность деформации по сечению, а следовательно, и величины, минимизация которых позволяет повысить деформируемость заготовок при штамповке и качество штампуемых изделий. Комплексу этих требований удовлетворяют так называемые короткие сигмоидальные матрицы, имеющие вогнуто-выпуклый профиль. Относительно небольшая длина образующей позволяет снизить вследствие уменьшения контактной поверхности. При вогнутом профиле сокращается необходимое, а при выпуклом выравнивается деформация и уменьшается изнашивание матрицы. Профиль должен быть составлен из кривых с переменным радиусом кривизны, обеспечивающих малую кривизну в сочетании с плавным переходом от стенок матрицы к рабочей части и от вогнутой к выпуклой части. Использование профилей, составленных из дуг окружности или эллипса, вызывает резкие изменения направления течения металла, а соответственно повышение pg и р в целом, усиливает неравномерность деформации и уменьшает деформируемость заготовки. При прямом выдавливании сплошного стержня из сплошной заготовки имеют место следующие соотношения: По месту зазора между матрицей и пуансоном возможно образование заусенца. При двух и многоканальном выдавливании возможно неравенство длин выдавленных частей. Форма поперечного сечения не выдавленной части заготовки — круг и многоугольник; выдавленной части заготовки — круг, многоугольник и более сложные профили. Прямое выдавливание применяют для изготовления заготовок ступенчатых сплошных деталей простого и фасонного сечения: болтов, гаек, ступенчатых валов, деталей со шлицами и продольными канавками, шестерен и др. При прямом выдавливании полого стержня из сплошной заготовки направления течения металла заготовки относительно боковых стенок матрицы и направления движения пуансона, воздействующего на площадь давления, совпадают. Пуансон, образующий полость, и матрица относительно неподвижны. Сила, действующая на пуансон, образующий полость, по сравнению с обратным выдавливанием, вследствие сокращения воздействия реактивных сил трения уменьшается, но конструктивное оформление процесса усложняется. Форма поперечного сечения не выдавленной части заготовки — круг и многоугольник; выдавленной части заготовки — кольцо с внешним внутренним кругом, многоугольником и их сочетанием. Процесс применяют для изготовления заготовок гильз, колпачков, стаканов и других полых и трубчатых деталей с гладкой и ступенчатой внешней поверхностью: полых и трубчатых заготовок для прямого обратного и ротационного выдавливания и вытяжки тонкостенных изделий. При прямом выдавливании полого стержня из полой заготовки направления течения металла заготовки относительно боковых стенок матрицы и оправки (иглы) и движение пуансона совпадают. Форма поперечного сечения не выдавленной части заготовки — кольцо с внешним и внутренним кругом, многоугольником и их сочетанием; выдавленной части заготовки — кольцо простого и фасонного сечения. Процесс применяют для изготовления заготовок тонкостенных гладких и ступенчатых деталей со сквозной и глухой полостью. Редуцирование. При редуцировании сплошного стержня между заготовкой и боковыми стенками полости матрицы имеется зазор. Зазор берется минимально необходимым для исключения трения между заготовкой и боковыми стенками матрицы с учетом упругой деформации свободной части заготовки. Главное условие возможности осуществления редуцирования р.<1, необходимое для того, чтобы свободная часть заготовки, через которую передается усилие штамповки, не осаживалась. Поскольку р. составляет от 0,3 до 0,8S0, то нагрузки на инструмент, упругое пружинение инструмента и заготовки относительно невелики. Соответственно, редуцирование обеспечивает, по сравнению, с прямым и другими видами выдавливания, наибольшую точность размеров, наименьшую шероховатость поверхности изделия при значительно большей стойкости инструмента. Для того чтобы обеспечить заданное соотношение, являющееся главным условием осуществимости процесса, необходимо, чтобы при первом редуцировании (после отжига) е была не больше 0,24— 0,26, а при последующих — не более 0,27—0,29.
Типовая зависимость технологического усилия от хода пуансона при редуцировании приведена на рис. 2,17. Процесс,- таким образом, состоит обычно из двух стадий: начальной и установившейся. Третью стадию, так же как и при прямом выдавливании, не применяют. Отклонение от этого графика (повышение усилия по мере движения пуансона) свидетельствует о нарушении процесса (разрыв промежуточного слоя, налипание металла на инструмент и др.). Как показано на рис. 2513, при е < 0,3 усилие на установившейся стадии не зависит от длины заготовки, так как трение о боковые стенки матрицы отсутствует. Так же как и при прямом выдавливании, зависимость технологического усилия (а следовательно, р.и р) от угла конуса 2а имеет минимум, который обычно находится в окрестности 2а = 15°.
