Изготовление матриц

В начальной стадии процесса пробивки отверстия энергией импульсного магнитного поля наблюдается упругое сжатие заготовки, изгиб ее в отверстие матрицы и вдавливание на небольшую величину, причем контур вдавливания определяется режущими кромками матрицы. С увеличением прогиба заготовки и вдавливанием металла в матрицу происходит существенное возрастание растягивающих напряжений, вызывающих значительное давление на режущую кромку. Утонение металла в местах перехода от плоской части заготовки к сферической приводит к концентрации напряжений вокруг режущих кромок матрицы, вызывает течение металла и образование зоны смятия. При дальнейшем давлении импульсного магнитного поля наблюдается образование скалывающих трещин по контуру отверстия в местах наибольшего утонения, являющихся концентраторами разрушения контура. Распространение этих трещин в зоне утонения вызывает разъединение металла. На конечной стадии процесса происходит проталкивание «отхода» в матрицу.

Макроструктуры меди, отображающие последовательность процесса пробивки отверстия диаметром 10 мм в заготовке толщиной 1 мм импульсным магнитным полем. При глубине внедрения металла в матрицу, составляющей 11 % от толщины материала, наружные волокна заготовки испытывают значительное растяжение с образованием на наружной поверхности явно выраженной шейки. Внутренние волокна, прилегающие к режущей кромке матрицы, огибают ее со значительным изгибом и растяжением, образуя зону смятия.

При глубине внедрения металла в матрицу, составляющей 42% над режущей кромкой, ясно просматривается зона скалывания, имеющая уже трещины скола и расположенная под некоторым уклоном к режущей кромке матрицы. Наружные волокна из-за значительных локальных деформаций в зоне скалывания образуют закругляющуюся кромку пробиваемого отверстия, сдвигаясь относительно друг друга в самой зоне, что размер отверстия диаметром 10 мм, пробитого импульсным магнитным полем, получается большим, чем размер матрицы, т. е. отклонение размера пробитого отверстия от номинального диаметра матрицы положительное. Анализ точности отверстий, пробитых в меди, показал, что отклонение от номинала матрицы было всегда положительным, в то время как размер отверстия, пробитого в алюминиевом сплаве АД1М, имел отклонение отрицательное, т. е. алюминиевый сплав затягивался в матрицу.