Обжим, при котором не обжимаемая часть заготовки не ограничивается матрицей (контейнером), называется свободным. Формообразование при свободном обжиме характеризуется предельным коэффициентом обжима, определяющим максимально достигаемую степень уменьшения диаметра заготовки. Коэффициент обжима k0 представляет собой отношение диаметра обжатой части детали d к диаметру заготовки D. Чем меньше абсолютная величина тем больше степень деформации. От величины предельно допускаемого коэффициента Q зависит число переходов обжима. Для первого перехода обжима k — d1/D1 а для последующих. Для тонкостенных заготовок (s < 2 мм) соотношение диаметров считают по наружным размерам d и D, а для толстостенных — по срединным поверхностям <2ср и Dcр, делящим стенки заготовки и детали пополам. Предельные деформации при свободном обжиме определяются в основном началом местной потери устойчивости — складкообразованием. В зависимости от величины относительной толщины стенки заготовки s/D и степени деформации потеря устойчивости может произойти в осевом или тангенциальном направлении. При обжиме в конической матрице при D < 0,0025 складки появляются вдоль образующей обжатой части заготовки. При достаточно высокой не обжатой части заготовки и величине s/D « 0,025 на необжатой части заготовки возникают резкие поперечные складки, направленные внутрь детали. При D > 0,025 не обжатая часть выпучивается, образуя поперечные кольцевые выпуклости.
Ниже приведены значения коэффициентов обжима для сравнительно толстостенных заготовок. Для получения наибольшей степени деформации при обжиме следует уменьшать трение между заготовкой и матрицей путем применения эффективных смазочных материалов и повышать чистоту поверхностей заготовки и инструмента, а также выбирать оптимальные углы конусности матрицы а. Угол конусности матрицы зависит от величины трения. При небольшом трении (ц = = 0,1) а = 15-7-20°. С увеличением коэффициента трения допускаемый коэффициент обжима увеличивается, и следует увеличивать а. Величина уменьшается с увеличением относительной толщины s/D. Материал заготовки для обжима должен иметь высокий предел текучести и упрочняться незначительно. По мере перемещения по конической части матрицы заготовка утолщается. Максимальное утолщение получает кромка заготовки в момент входа ее в калибрующий поясок матрицы. Толщина кромки после выхода ее в цилиндрический участок остается постоянной. Толщину стенки после обжима so6 можно определить по формуле
С увеличением относительной толщины заготовки интенсивность увеличения толщины стенки детали снижается. Раздачей получают ступенчатые и фасонные детали типа раструбов, воронок, переходников, кухонной посуды из предварительно вытянутой, трубной или сварной заготовки. Изготовление деталей раздачей из сварной заготовки взамен многопозиционной вытяжки значительно сокращает технологический цикл и уменьшает расход металла. Осуществляют раздачу с помощью жесткого или разжимного пуансона, эластичной среды — резиной, полиуретаном, жидкостью, а также давильной обработкой и на зигмашинах. Допустимое увеличение (за одну операцию) диаметра открытого торца полой заготовки или конца трубы при раздаче жестким пуансоном ограничивается предельной степенью деформации, при которой начинается местное утонение, а затем — разрушение. Ограничивать увеличение диаметра может и потеря устойчивости недеформированной части заготовки. Величина допустимой деформации зависит от рода материала и его механических свойств, относительной толщины (с увеличением толщины при одинаковом диаметре увеличивается допустимое увеличение диаметра), угла конусности пуансона, величины сил трения и состояния кромки заготовки. На допустимую величину раздачи влияет разностенность заготовки. В процессе деформирования разностенность увеличивается, что приводит к снижению допустимой раздачи. Аналогично влияет и местное ослабление заготовки в зоне сварного шва. В этих случаях допустимая деформация ограничивается появлением продольных трещин из-за неравномерного распределения деформации по периметру заготовки. При раздаче концов труб во избежание трещин не следует использовать заготовки с грубыми, зазубренными кромками. Торец заготовки должен быть ровным и перпендикулярным оси. Кромки желательно закруглить. Способность материала к раздаче зависит от разности и интенсивности упрочнения материала заготовки. Чем больше разница между ав и ат материала заготовки, тем больше может быть диапазон раздачи. Однако материал заготовки с малой разницей между «а», и «ат», но с небольшой интенсивностью упрочнения будет раздаваться лучше, чем материал с большой и высокой упрочняемостью. Возможность формоизменения при раздаче полых заготовок характеризуется коэффициентом раздачи определяющим степень изменения диаметра заготовки: пах. Этим методом получают цилиндрические или конические обе чайки с криволинейными образующими. При этом можно одновременно с раздачей формировать гофры, рифты и ребра жесткости. Схема раздачи секционным штампом показана на рис. 1.96. Цилиндрическая заготовка 4 надевается на состоящий из секторов пуансон 2, установленный на плите штампа 5. При рабочем ходе клин 1 в виде граненой пирамиды раздвигает секторы пуансона 2 и опускается до вкладыша 3, с помощью которого регулируют глубину внедрения клина / при раздаче на гидравлическом прессе. При обратном ходе клина секции пуансона сдвигаются в исходное положение с помощью пружин. Готовое изделие снимается с пуансона.
