Напряжения, возникающие в матрице при штамповке, можно значительно уменьшить, прочность матриц увеличить вследствие напрессовки на них бандажей с определенным натягом. В результате матрице сообщаются предварительные сжимающие напряжения, по знаку противоположные растягивающим напряжениям, возникающим при штамповке. По числу бандажей матрицы делятся на одно и много бандажные.
По типу посадочной поверхности различают цилиндрические и конические бандажи. Запрессовку можно проводить в подогретом (« до 400 °С) и холодном состоянии. В подогретом"состоянии напрессовывают цилиндрические бандажи, а в холодном..— конические с углом наклона образующей Г 30' ± 5' на сторону. К качеству конических поверхностей бандажей предъявляют очень высокие требования. Боковые поверхности бандажей должны быть тщательно прошлифованы. При изготовлении и сборке составных матриц следует придерживаться следующих основных правил: твердость обойм многослойной матрицы должна увеличиваться от внешнего кольца к внутреннему; внешний бандаж по условиям безопасности должен быть из отожженной достаточно пластичной стали;
для облегчения сборки и выдерживания необходимого натяга рекомендуется угол наклона боковой конической поверхности бандажа делать меньше, чем у вставки. Разность углов принимается в зависимости от глубины полости и составляет обычно 10'.
Кроме чертежей бандажей и вставки матрицы должен быть предусмотрен чертеж сборки с указанием недохода до запрессовки. Сборку проводят от наружного бандажа к внутреннему, т. е. вначале запрессовывают в наружный бандаж 3 бандаж 2, затем матрицу в бандаж. Выпрессовывание в целях предотвращения разрушения инструмента и безопасности работы необходимо проводить в обратном порядке, т. е. вначале выпрессовать вставку матрицы, затем бандаж наименьшего диаметра, и так далее, с тем чтобы отожженный бандаж из пластичной стали всегда был наружным. Стойкость матриц против износа может быть значительно повышена применением твердосплавных вставок. Твердые сплавы имеют малое физико-химическое сродство к сталям и особенно сплавам на основе меди и алюминия, что сокращает вероятность налипания даже при образовании участков ювенильной поверхности без смазочного материала и покрытия. Применение твердосплавных вставок, как правило, эффективно только при массовом производстве.
Повышения стойкости против истирания, а также резкого снижения физико-химического сродства инструмента и штампуемого металла можно достичь насыщением рабочих поверхностей нитридами металлов на толщину порядка 1 мкм (титана, ванадия и др.). Однако широкое внедрение этого процесса пока ограничено из-за высокой стоимости процесса. Особый интерес представляет создание инструмента из неметаллических керамических материалов.
При проектировании матриц необходимо учитывать осевые напряжения, под действием которых образуются поперечные трещины. Обычно трещины образуются в зоне, расположенной напротив нижнего торца пуансона, и в зоне перехода цилиндрической части матрицы в коническую. В большинстве случаев, сделав матрицу составной, можно исключить появление поперечных трещин или значительно увеличить ее стойкость. Разделяют матрицу чаще всего по плоскости, перпендикулярной к главной оси полости матрицы по месту перехода — изменения сечения (рис. 2.43). Однако в этом случае в процессе деформирования из-за недостаточно плотного прижима верхней части матрицы к нижней часто в зазор между ними затекает металл, что препятствует выталкиванию отштампованной детали из матрицы. Уменьшение плоскости контакта составных частей матрицы позволяет значительно увеличить плотность прилегания составных элементов матрицы. Матрицы для прямого выдавливания можно выполнять также составными с продольным разделением составных частей. Конструкция составной матрицы для обратного выда вливания показана на рис. 2.43, г. Для создания во вставке матрицы предварительных сжимающих напряжений в осевом направлении используют сборную конструкцию, схема которой показана на рис. 2.44. Вставка матрицы / опирается на самотормозящуюся гайку 2, которая по резьбе ввинчивается в бандаж 3. Сопряжение вставки матрицы с бандажом осуществляется по скользящей посадке, угол а = (1,5-4-5°). При относительно большой общей высоте всего набора вставок, когда Н >D принимают а = 1,5°. С уменьшением относительной высоты набора вставок угол а увеличивают. Предварительный натяг по продольной оси определяется усилием предварительного сжатия блоков под гидравлическим прессом. Это позволяет увеличить как продольный, так и радиальный натяг без опасности продавливания вставки через бандаж. Наличие подпора со стороны гайки увеличивает жесткость системы, предупреждает ослабление радиального натяга в процессе эксплуатации штампа и препятствует затеканию металла по' плоскостям поперечного разъема вставки.
