В работе [78] приведена схема внешних сил и напряжений, дей ствующих на металл при прямом прессовании цилиндрического прут ка из цилиндрического слитка через одноканальную коническую мат рицу (рис. 24).

На прессуемый металл действуют внешние силы: давление пуан сона (прессшайбы), нормальные давления на боковых поверхностя контейнера, матрицы и калибрующего пояска, силы трения, возника ющие на контактных поверхностях, в том числе и на контактно поверхности прессшайбы.

Основной вид напряженного состояния металла в очаге дефор мации — трехосное сжатие (см. рис. 24). На некоторых участках определенных условиях может возникнуть другой вид напряжен ного состояния — продольное напряжение из сжимающего може перейти в растягивающее.

Деформированное состояние определяется двумя деформациям сжатия — радиальной 8Г и окружной бе и одной деформацией растя жения — продольной сч.

Согласно теории пластичности, в условиях осеснмметричной деформации (например, в рассмотренном процессе) окружные и радиальные напряжения и деформации можно считать равными между

СОбоЙ, Т. е. ЧТО 0г = О" е И 6г = бе .

Типичная координатная сетка, полученная при прессовании круглого прутка, приведена на рис. 25. Эти данные дают наглядное представление о распределении скоростей движения металла в контейнере при прессовании — центральная часть слитка в зоне деформации имеет большую скорость движения частиц по сравнению с периферией. Большая скорость движения объясняется формой инструмента и действием силы трения.

Благодаря высокому давлению металла на стенки контейнер процесс прессования связан со значительным трением, при этом очен часто наблюдается прилипание металла к стенкам. Снижение трени достигается применением смазки.

Характер течения металла при прессовании труб из полых заго товок исследован во многих работах '[61, 75—80]. Показано, что а существенным образом отличается от течения при прессовании прутков. При прессовании труб из полого слитка течению металла препятствует трение о стенки контейнера и матрицы о поверхность иг-

Рис. 24. Схема внешних сил, действующих в процессе прессования на металл а также возникающих при этом деформаций и напряжений- инднкатопная диаграмма давление Р — ход пуансона (1„):

/ — контейнер; 2 — прессшайба; 3 — начальное положение шайбы; 4 — поясок матрицы; /—IV— периоды

Рис 25. Типовая схема координатной сетки, получающаяся после прессования цилиндрического прутка через одноканальную матрицу: у_у _ начало обжимающей части очага деформации; 11—11 — конец обжимающей части очага деформации; III — упругая зона (мертвый объем)

„н Деформация металла по сеянию заготовки вследствие Трения металла об иглу выравнивается, поэтому характер те-ч" „,я металла при прессовании т0уб на игле но сравнению с те-. чением металла при прессовании прутков отличается меньшей неравномерностью.

Исследованиями установлено [77]. чт0 с увеличением угла конусности матрицы увеличивается неравномерность течения металла. Наиболее значительна она при прессовании в плоскую матрицу. Для исключения этого явления обычно применяют матрицы с заходной частью в виде воронки с центральным углом 110—130°.

Степень деформации влияет не только на характер истечения металла, но и иа усилие прессования, величину и однородность механических свойств прессованных изделий. Исследованиями ![61] прессования прутков из магнитного сплава с содержанием 10% А1 установлено, что при степени деформации менее 20% предел прочности в наружных и внутренних слоях прутка одинаков. С увеличением степени деформации до 60% предел прочности возрастает, а неравномерность прочности по сечению становится максимальной. При е» «90% неравномерность деформации по сечению прутка исчезает, предел прочности и относительное удлинение металла становятся максимальными.

Неравномерность механических свойств по сечению полых и сплошных прессизделий аналогичны [77].

Расчетному и экспериментальному определению усилий, возникающих при прессовании различных металлов и сплавов в разных условиях прессования, посвящен ряд работ [75—80].

Расчетный способ основан на теории пластической деформации н данных экспериментальных наблюдений. Отклонение расчетных величин от фактических в наиболее точных аналитических методах оценивается приблизительно в ±15%, что приемлемо для многих случаев практических расчетов.

Для расчета усилия прессования Р наиболее часто используют уравнение {75, 76]

р = Я?о, (30)

где <7 . давление металла, кгс/мм2, /"о — площадь поперечного сечения контейнера, мм2.

, Величина д может быть вычислена по уравнению Е. П. Унксова 1Ь9] для прессования прутков из цилиндрического контейнера через матрицу с коническим заходным и цилиндрическим выходным участками:

<7 = а. где L0, D,

Do

Fi

1±\

(31)

о — длина и диаметр заготовки; Fo, F\ — поперечное сечение