Трение в процессе прессования металла

Наибольшие трудности создает трение в процессе прессования металла, когда необходимо выдавить через отверстие в матрице заготовку, которая всей своей поверхностью испытывает сопротивление со стороны контейнера, матрицы, пресс-шайбы. На преодоление трения идет до половины всей энергии, используемой при прессовании. Для уменьшения трения применяют всевозможные смазки, даже такие экзотические, как касторовое и пальмовое масло. С этой же целью улучшают качество поверхности инструмента шлифованием, полированием, нанесением различных антифрикционных покрытий. Чтобы понять особенности деформации при прессовании, подготовленную к прессованию заготовку разрежем вдоль оси пополам и на поверхность разреза нанесем ряды горизонтальных и вертикальных линий. В результате вся поверхность окажется разбитой на множество квадратиков — как листок тетрадки по арифметике. Это называется координатной сеткой. Теперь сложим половинки заготовки и запаяем шов. Установим заготовку в контейнер пресса и пропрессуем ее. Однако мы не будем пропрессовывать всю заготовку, а прервем процесс и извлечем ее из контейнера, нагреем до температуры плавления припоя, и она распадется на две половинки. Эксперимент завершен, осталось проанализировать его результаты. Следует отметить, что не смотря на множество способов обработки металлов и сплавов плазменная резка металла по-прежнему занимает лидирующее место, не имея при этом аналогов.

Что же мы увидим на поверхности разреза заготовки? Вместо аккуратных и совершенно одинаковых квадратиков возникла причудливая картина, которая характеризует течение металла при прессовании на всех его стадиях. Прежде всего металл в разных зонах заготовки течет неравномерно: с наибольшей скоростью движется центральный слой (квадратики сильно вытянулись), периферийные же слои, тормозящиеся стенками контейнера, перемещаются значительно медленнее. В результате металл отпрессованного изделия получает неравномерную проработку и соответственно разные свойства. А в ряде случаев неравномерность деформации может привести к возникновению трещин на заготовке.

Для снижения вредного влияния трения заготовку покрывают слоем смазки, однако она проникает в поверхностный слой металла и образующиеся при ее сгорании газы вызывают дефекты: отслоения, плены, пузыри. При обработке высокопрочных сплавов применяют так называемую «рубашку» — покрывают трудно-деформируемую заготовку слоем пластичного металла. Такая рубашка принимает на себя действие сил трения и способствует выравниванию скоростей течения металла центральных и периферийных слоев. А вот еще один способ снижения неравномерности деформации — периферийные слои заготовки нагревают до более высокой температуры, чем центральные. Благодаря повышенной податливости периферийных слоев скорость их истечения увеличивается и приближается к скорости центральных. Однако все эти приемы только в той или иной степени снижают вредное влияние трения, не устраняя его полностью. Принципиально новое техническое решение заложено в уже известном способе обратного прессования. Его отличительной особенностью является то, что матрица с помощью пуансона перемещается как бы навстречу металлу, заставляя его устремляться в канал матрицы. В результате металл перемещается только в зоне, прилегающей к матрице, по стенкам же контейнера течения нет, а следовательно, нет и трения. В полтора-два раза снижается расход энергии на прессование и необходимое усилие.