В настоящее время интенсивно ведутся работы по использованию сверхвысоких давлений для создания новых методов обработки. К их числу относят метод обработки, получивший название «гидростатическое прессование» (гидроэкструзия).

Высокое давление может изменить такое существенное для практики свойство материала, как пластичность. В условиях всестороннего сжатия при сверхвысоких давлениях заметно повышается пластичность материала. Эти результаты открыли возможность использования высокого всестороннего давления непосредственно для технологического процесса обработки металлов. Для ее реализации первостепенное значение имело систематическое изучение влияния давления на механические свойства материалов. У металлов и сплавов с различными типами кристаллической решетки пластичность под давлением, как правило, растет, однако характер этого изменения для каждого материала различен. Даже чрезвычайно хрупкие вещества (интерметаллиды, полупроводники и жесткие магнитные сплавы) при достаточно высоком давлении ведут себя подобно обычным пластичным материалам. Однако в отличие от последних прочность, например, интерметаллидов возрастает при этом в десятки раз.

Металлографические, электронно-микроскопические исследования и рентгеноструктурный анализ показали, что высокое давление «облагораживающе» действует на материалы. В любом реальном металле и сплаве всегда имеются дефекты — микротрещины, поры и другие несовершенства. Само по себе давление не в состоянии устранить эти дефекты. Точно так же деформация в обычных условиях не избавляет материал от дефектов. Совместное же воздействие давления и пластической деформации приводит к залечиванию дефектов материала. В результате возможно парадоксальное для обычных условий явление — одновременное возрастание прочности и пластичности материала.

В технологических целях всестороннее сжатие под высоким давлением осуществляют с помощью жидкости. На этой основе разработан метод гидропрессования (рис. 7.9). В аналогичных целях применяют и газ. На этом принципе разработан способ газостатического прессования. Несмотря на более высокую сложность оборудования и продолжительность процесса газопрессования, здесь есть существенные преимущества — возможность использования высоких температур, что недопустимо при использовании в качестве рабочей среды жидкости. Проведенные исследования и испытания материалов, деталей и инструментов, обработанных или изготовленных гидро- и газопрессованием, показывают значительное повышение их механических свойств. Так, например, прочность молибдена повышается в 2-3 раза, технологическая пластичность — в 10 раз, ударная вязкость в 15-20 раз.

Рис. 7.9. Схема процесса прессования: слева — классического; справа — гидростатического; 1 — пуансон; 2 — рабочая жидкость; 3 — воздействие жидкости на заготовку;
4 — контейнер; 5 — заготовка; 6 — матрица; 7 — готовое изделие

Такая же обработка шарикоподшипниковой стали позволяет повысить усталостные характеристики до значений, которых не удавалось получить ни плазменным переплавом, ни любым другим методом.

При осуществлении штамповки под всесторонним гидростатическим давлением величину деформации за один переход можно увеличить для молибдена в 2 раза, для магния — в 3, для жаропрочных сплавов — в 4 раза. Даже из такого, не подвергающегося штамповке материала, как чугун, молено получать в этих условиях детали сложной формы.

Таким образом, результаты исследований в области физики твердого тела», физики высоких давлений подготовили технологам весьма перспективный задел для создания новых методов обработки. Однако технологические возможности сверхвысоких давлений еще далеко не исчерпаны. Дальнейшее совершенствование оборудования, очевидно, позволит перейти к более гибким условиям обработки, в том числе отдельных элементов детали, поверхностного слоя и т. д.